در فصول گرم سال ممكن است درجه حرارت داخل گلخانه از درجه حرارت مطلوب براي گياهان تجاوز نمايد .بنابراين بر اساس شرايط اقليمي منطقه مقتضي است سيستم مناسبي جهت كاهش درجه حرارت داخل گلخانه و تخليه حرارت، طراحي و پياده گردد. به طور كلي بسته به نوع گياه و حداكثر درجه حرارت محيط، سيستم‌هاي سرمايش متنوعي در گلخانه‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انتخاب تجهيزات سرمايش گلخانه بستگي به اندازه، نوع عملكرد، ساختمان و نحوه دسترسي به سوخت و هزينه اجراي سيستم دارد.
از دير باز كنترل طبيعت يكي از آمال بشر بوده و انسان براي به تحقق رساندن اين آرزو به ساختن محيط هاي تحت كنترل در كشاورزي دست زد كه بعدها نام گلخانه به خود گرفت. يكي از راه‌كارهاي مهم براي رسيدن به حداكثر محصول در حداقل زمان و با كيفيت عالي، كنترل دما در اين محيط می‌باشد. اثرات زيان‌بار دماهاي بالا به صور مختلفي از جمله عدم استحكام ساقه، كاهش اندازه گل، تأخير گلدهي و حتي مرگ جوانه نمايان مي‌شود .حتي زماني كه درجه حرارت بيرون كمتر از درجه حرارت داخل گلخانه است ، جذب گرماي خورشيد دماي گلخانه را تا حد زيان‌باري افزايش مي‌دهد . در گلخانه‌ها عمل تهويه براي تأمين سه منظور اصلي يعني كاهش درجه حرارت، تأمين گاز كربنيك و تنظيم رطوبت نسبي انجام می‌شود. سرعت جابجايي هوا بر حسب متر مكعب هوا در دقيقه اندازه‌گيري می‌شود. سرمايش در گلخانه می‌تواند به صورت طبيعي و با استفاده از پنكه‌ها انجام گيرد. در اين صورت بخش عمده‌اي از حرارت موجود در گلخانه تخليه خواهد شد. ولي در فصول گرم سال ممكن است درجه حرارت داخل گلخانه از درجه حرارت مطلوب براي گياهان تجاوز نمايد. بنابراين بر اساس شرايط اقليمي منطقه مقتضی است سيستم مناسبي جهت كاهش درجه حرارت داخل گلخانه و تخليه حرارت، طراحي گردد. از آنجايي كه در تابستان گرماي وارد شده به داخل گلخانه زيادتر بوده و از طرفي حتي محيط بيرون نيز ممكن است درجه حرارت آن از درجه حرارت مطلوب گياهان گلخانه‌ای بيشتر باشد، روش‌هاي تخليه طبيعي حرارت مثل هواكشي و تهويه، ممكن است نتواند درجه حرارت گلخانه را به حد مطلوب برساند. به همين دليل نياز به سيستمي خواهیم داشت تا در لحظات خاص، گرماي اضافي را از گلخانه خارج نماید.
انواع سيستم‌های سرمايش گلخانه ای:
سرمايش غيرفعال (Passive Cooling)
اين روش عمدتاً متكي بر اختلاف درجه حرارت داخل و خارج گلخانه مي‌باشد. بدين ترتيب با استفاده از دو روش تهويه – جابجايي هوا وسايه اندازي روي سقف گلخانه عمل مي‌كنند.
تهويه و جابجايي هوا (Ventilation)
تهويه و جابجايي هوا با استفاده از پنكه‌هاي ديواري و دريچه‌ها و يا پنكه‌هاي سقفي صورت می‌گیرد (شکل 1). به طور مبنا، پنكه‌ها ديواري و سقفي بايستي ظرفيت خروج هواي كل گلخانه در يك دقيقه را دارا باشند (Both et al. 2008).
شکل 1- تهويه و جابجايي هوا با استفاده از پنكه‌هاي ديواري و دريچه ها و يا پنكه هاي سقفي
در بسياري از گلخانه‌هاي مكانيزه براي خروج گرما، از پنجره‌هاي سقفي قابل باز و بسته شدن نيز استفاده می‌شود. اين پنجره‌ها در طول تونل‌هاي گلخانه باز و بسته شده و يك مكانيزم شامل ريل، چرخ دنده و يك شاخه لوله انتقال دهنده قدرت كه محرك آن يك موتور و گيربكس سه فاز بسيار قوي است، آن را باز و بسته مي‌کند (شکل 2).
شکل 2- ريل، چرخ دنده و موتور براي باز و بسته كردن پنجره‌هاي سقفي
نكته مهم آن است كه دريچه‌هايي كه در جهت وزش باد قرار دارند، نسبت به دریچه‌های واقع در خلاف وزش باد، با زاويه كمتري باز مي‌شوند تا مكش و تخليه هوا به خوبي در گلخانه صورت گيرد (شکل3). (Hellickson et al. 1983). از آنجايي كه هواي گرم پيوسته در سطح بالاي هواي سرد قرار مي‌گیرد، به منظور ايجاد جريان هواي مطلوب در داخل گلخانه لازم است پنجره‌هاي سقفي همراه با پنكه‌هاي ديواري با ايجاد جريان مطلوبي از هوا، هواي بيرون را وارد و هواي گرم داخل را خارج گرداند.
شکل3- سرمايش غير فعال گلخانه از طريق تهويه از سقف
سايه انداز (Shade Cloth)
پرده‌هاي سايه انداز عمدتاً براي جلوگيري از نفوذ بيش از اندازه نور خورشيد و در نتيجه بالا رفتن دماي گلخانه بكارمی‌رود (Cockshull et al.1992). اما نوعي از آن كه سايه‌انداز آلومينيومي دو منظوره نام دارد، علاوه بر سايه‌اندازي در روزهاي گرم تابستان، در شب‌هاي زمستان به كمك سيستم گرمايشي آمده و از نفوذ گرما به فضاي بالاي گلخانه جلوگيري می‌کند تا گرما در سطح بسترها باقي بماند. سيستم باز و بسته كردن پرده سايه‌بان، يك مكانيزم رفت و برگشتي است كه توسط يك موتور سه فاز و گيربكس نسبتاً قوي صورت می‌گیرد. انتقال قواي محركه نيز توسط ريل‌هاي دندانه دار بلند و چرخ دنده ها و نيز لوله‌هاي كشنده انجام مي‌پذيرد (شکل 4). معمولاً براي يك گلخانه با مساحت حدود 5000 متر مربع، يك موتور و گيربكس كافي مي‌باشد (Both et al. 2000).
براي جلوگيري از افتادگي پرده هاي سايه‌بان يا به اصطلاح شكم دادگي، از سيم‌هاي پلي اتيلني كه اخيراً جايگزين خوبي براي انواع گالوانيزه آن گرديده استفاده می‌شود، بطوريكه در طول حركت سایه بان به فواصل منظم و به موازات يكديگر، زير و روي پرده نصب مي‌شود. در مواردي نيز مي‌توان با اندود كردن و يا با پوشش شيري رنگ در گلخانه بخش زيادي از انرژي حرارتي خورشيد كه به گلخانه تابيده می‌شود را منعكس نمود (شکل 5).شکل 4- پرده سايه انداز با مكانيزم رفت و برگشتي
شكل 5- انواع سايه اندازهاي گلخانه‌اي
سرمايش فعال (Active Cooling)
اين روش كه تحت عنوان سرمايش تبخيری (Evaporating Cooling) نيز ناميده می‌شود، اصولاً بر اساس جذب حرارت موجود در هوا هنگام تبخير رطوبت از سطوح مختلف استوار می‌باشد. بنابراين در اين روش تبخير آب از سطوح مرطوب مصنوعي در گلخانه موجب كاهش درجه حرارت محيط گلخانه می‌گردد. همان‌طور كه ملاحظه شد، سيستم‌هاي سرمايش غير فعال عمدتاً بر سرعت جريان باد و جابجايي هواي داخل و خارج گلخانه متكي هستند، حال چنانچه حرارت محيط خارج نيز بالاتر از حد مطلوب گياهان باشد، روش‌هاي سرمايش غير فعال به منظور كاهش دما كفايت نخواهند كرد. ذكر اين نكته ضروري است كه سيستم‌هاي سرمايش فعال درجه حرارت را به نحو محسو‌س‌تری نسبت به روش‌هاي غير فعال كاهش می‌دهند و بدين ترتيب قابل توصيه براي گياهاني هستند كه نياز به دماي پايين براي رشد اين سيستم ها بر اساس نحوه تبخير مطلوب خود دارند (Both et al. 2008). آب به دو صورت سيستم پد و فن و خنك كننده مه‌پاش تقسيم می‌شوند.
سيستم پد و فن (Fan and Pad System) سرمايش گلخانه
سيستم سرمايش تبخيري با پد كار آترين روش براي خنك كردن سالن‌هاي گلخانه در مناطق خشك و نيمه خشك می‌باشد. اساس كار خنك كننده‌هاي رطوبتي بدين صورت است كه پدها به صورت عمودي روي ديوار عرضي يا طولي گلخانه تعبيه شده و با ريختن مداوم آب روي آن‌ها ، بوسيله پمپ مرطوب می‌کنند. در زير پدها قاب نگهدارنده پد قرار دارد كه باعث می‌شود آب اضافي عبور كرده از پد را جمع آوري كرده و به مخزن آب هدايت كند و مجدداً به سيستم باز گرداند (شکل 6).
شکل6- نحوه عملكرد و استقرار پوشال‌ها در گلخانه
در طرف مقابل اين سطوح، پنكه‌هايي قرار دارند كه به هنگام كاركردن موجب ايجاد خلاء نسبي در داخل گلخانه گشته و لذا سبب عبور هوا از داخل اين صفحات متخلخل مرطوب می‌شود. عبور جريان هوا از داخل اين سطوح مرطوب باعث تبخير رطوبت گرديده و حرارت هوا را جذب كرده، لذا هواي خروجي از اين صفحات موجب سرمايش گلخانه خواهد شد. جنس پدها معمولاً از صفحات مشبك مقوايي (سلولزي)، پوشالي و گاهي از پوکه‌هاي صنعتي استفاده می‌گردد ولي امروزه استفاده از پد سلولزي به دليل كارآيي بالاي آن توصيه می‌شود (حسندوخت، 1384).
اين روش خنك‌سازي اصولاً متكي بر اختلاف درجه حرارت خشك (Dry bulb temperature) و تر (Wet bulb temperature) می‌باشد. درجه حرارت تر هميشه كمتر از درجه حرارت خشك بوده و در مواقعي كه هوا صد در صد مرطوب باشد (اشباع) با هم برابر می‌شوند. به عبارت ديگر، اگر سيستم سرما ساز راندمان صددرصد را داشته باشد، درجه حرارت هوا می تواند به اندازه اختلاف درجه حرارت خشك و تر كاهش يابد .
خنك كننده هاي مه پاش (Fog Cooling System)
در اين سيستم نيز اساس كار گرفتن حرارت هوا از طريق فرآيند تبخير آب می‌باشد. در اين روش آب با فشار زياد و از طريق پمپ‌هاي فشار قوي (فشار بيشتر از 50 اتمسفر) پمپاژ گرديده و از طريق ناز‌ل‌هایی به صورت ذرات ريز مه مانند در هوا پاشيده می‌شود. براي اينكه سيستم به نحو مطلوبي كار نمايد، قطر قطرات ايجاد شده بايستي كمتر از 50-40 ميكرون باشد (Arbel et al. 2000). چنانچه قطرات آب به اين اندازه كوچك گردند مدت نسبتا طولاني در هوا معلق خواهند ماند. بطوريكه در مدت زماني كه در هوا معلق هستند با جذب حرارت محيط تبخير خواهند شد (شکل 7).
شکل7- ايجاد سرما با استفاده از سيستم مه پاشي در سرمايش گلخانه
گلخانه‌هايي كه مجهز به پنكه هستند با سيستم خنك كننده مه پاش به خوبي تطابق دارند. پنكه‌ها رطوبت اضافي محيط را خارج می‌کنند و با ايجاد مكش هواي خارج را از ميان مه به داخل می‌کشند. براي كنترل سيستم مه پاش از تايمر استفاده می‌شود (Fang, 1994) و با استفاده از يك رطوبت سنج مي‌توان به يك رطوبت نسبي ثابتي دست يافت .
از جمله ويژگی‌های اين سيستم می‌توان به هزينه سرويس و نگهداري كم، كنترل بهتر درجه حرارت محيط از طريق كنترل ميزان رطوبت، مناسب اتاق تكثير و جوانه زني، توزيع يكنواختي سرمايي مطلوبتر و مصرف انرژي الكتريكي كمتر نسبت به سيستم پد و فن اشاره كرد . همچنين از معايب اين سيستم هزينه اوليه نصب بالا نسبت به سيستم فن و پد مي‌باشد.
نتيجه‌گيري:
به طور كلي تجهيزاتي كه در گلخانه ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، دستگاه‌ها و وسايلي هستند كه قادرند شرايط اقليمي خاصي را در داخل گلخانه به صورت مصنوعي ايجاد نمايند كه به كلي با شرايط محيط خارج متفاوت و در عين حال بسيار مطلوب رشد گياه باشد . سیستم سرمايش گلخانه به خوبي دماي هواي گلخانه را تا حدود 14 درجه سانتي‌گراد يا بيشتر نسبت به دماي محيط بيرون كاهش مي‌دهند .در مناطقي كه اختلاف درجه حرارت بيرون و داخل گلخانه زياد نيست، مي‌توان با استفاده از پنكه‌ها و دريچه‌هاي سقفي و يا حتي سايه اندازها درجه حرارت گلخانه را به نحو مطلوبي كنترل كرد. از طرفي سيستم‌هاي خنك كننده تبخيري نظير فن و پد و مه‌پاش در مناطق خشك و نيمه خشك بهترين كارآيي را دارند و درجه حرارت را به نحو محسوس تري نسبت به روش‌هاي ديگر كاهش می‌دهند و بدين ترتيب قابل توصيه براي گياهاني هستند كه نياز به دماي پايين تري براي رشد مطلوب خود دارند. سيستم مه‌پاش داراي راندمان كمتري نسبت به سيستم فن و پد مي‌باشد ولي اين سرمايش گلخانه در شرايطي كه يكنواختي توزيع دما و رطوبت مهم باشد، قابل توصيه است.
اکرم حاتمی- دانشجوی دکتری فیزیولوژی حشرات و سم‌شناسی
فهرست برخی منابع:
حسندخت، م. ر. 1384 مديريت گلخانه. انتشارات مرز دانش
Arbel, A., Shklyar, A. and Barak, M. 2000. Bouyancy-Driven. Ventilation in a Greenhouse Cooled by a Fogging System. Acta. 334-327: 534 Horticulturae.
Both, A. J. 2008. Greenhouse Cooling Basics. CGGA Handout Available in: http://aesop.rutgers.edu/~horteng.
Cockshull, K. E., Graves, C. J. and Cave, C. RJ. 1992. The Influence of
Shading on Yield of Glasshouse Tomatoes. J. Hortic. Science, 67: 1-24.
