راندمان خنک کنندگی و کاهش تعرق در گلخانه ها بهبود می یابد

هوای خشک و افزایش سرعت تهویه, تبخیر مه را افزایش می دهد راندمان خنک کنندگی که توسط باچر ۱۹۹۱ پیشنهاد شده است, مزایای خنک کنندگی سیستم مه افشان را بهتر مشخص می کند تا معادله ای که برای تبخیر از سطح پوشال ها به طور معمولی استفاده می شود

ارزیابی شاخص خنک‌کنندگی یک سیستم، می‌تواند مهم‌ترین شاخص برای ارزیابی راندمان آن سیستم تلقی شود چرا که سایر شاخص‌های مهم وضعیت داخلی گلخانه را از قبیل تهویه، تبخیر و تعرق و در نتیجه میزان و راندمان مصرف آب، موازنه انرژی داخل گلخانه و شرایط دمایی موردنیاز رشد، تنفس و فتوسنتز گیاه و در نتیجه عملکرد تولید تحت‌تإثیر مستقیم قرار می‌دهد.

از آن‌جایی که در کشور ما، توسعه گلخانه‌ها مورد توجه روزافزون قرار گرفته و به تدریج از شکل سنتی خود بیرون می‌آید، لازم است دست‌اندرکاران دولتی، مؤسسات و بانک‌های پرداخت‌کننده تسهیلات و یارانه‌ها و در نهایت خود متقاضیان سرمایه‌گذاری در این زمینه، توجه داشته باشند که زمانی می‌توانند از این رهگذر، موفق و سربلند بیرون آیند که به موضوع گلخانه، یک نگاه و نگرش فناوری (تکنولوژیکی) داشته باشند و بتوانند ضمن مطالعه و آشنائی با این صنعت مدرن، از تلفیق سیستم‌ها و تجهیزات پیشرفته و کارآمد موجود در سطح دنیا، یک صنعت ملی کارآمد موجود در سطح دنیا، یک صنعت ملی کارآمد را برای کشور ترسیم و برنامه‌ریزی کنند.

سیستم فن و مه پرفشار (Fan & Fogg) در سال‌های اخیر مورد توجه ویژه طراحان فناوری گلخانه قرار گرفته که دلایل عمده آن به این شرح می‌باشد:

۱) کارکرد خنک‌کنندگی سیستم به نحوی که دمای هوای داخل گلخانه تا ۶ و دمانی برگ‌ها تا ۸/۰ درجه سانتیگراد نسبت به گلخانه‌های تهویه طبیعی و یا سیستم فن و پوشال، کاهش می‌یابد.

۲) کاهش تبخیر و تعرق گیاه به دلیل افت فشار، کمبود فشار بخار و کاهش مصرف آب آبیاری

۳) افزایش رطوبت نسبی محیط تا ۲۵٪ نسبت به سایر سیستم‌ها

۴) به دلیل قرار گرفتن سیستم فن و مه پرفشار در داخل، محدودیت ابعاد طولی گلخانه که در سیستم فن و پوشال وجود دارد، در این سیستم فن و پوشال وجود دارد، در این سیستم وجود ندارد به‌طوری که طول گلخانه می‌تواند ۱۸۰ متر افزایش یابد.

۵) کاهش مصرف انرژی و همان‌سازی دما در تمام نقاط گلخانه به دلیل جریان گردشی و دورانی توسط فن‌های سیر کوله داخلی

۶) افزایش عملکرد تولید

باید توجه داشت که سیستم فن و مه پرفشار. با ترکیب کارکرد پنجره‌های سقفی و تهویه مطلوب، راندمان مطلوبی خواهند داشت. لذا توصیه می‌شود با طراحی پنجره‌های سقفی سراسری در طول گلخانه و به‌ویژه با هوشمند کردن سیستم‌های تهویه، سایبان، فن‌ها و کنترل هوشمند دما،‌ رطوبت نسبی، نور خورشید، باد و باران، راندمان این سیستم را بسیار مطلوب کرد.

برای ارزیابی شاخص خنک‌کنندگی سیست مه‌افشان (Fogging) پرفشار در گلخانه‌ها تاکنون پژوهش‌های زیادی صورت گفته در اینجا به یکی از آن‌ها که توسط Slie, D.H. Willits and C.A.Yunker در دانشگاه ایالت کارولیانی شمالی آمریکا انجام شده است، می‌پردازیم.

هدف از این پژوهش تعیین رابطه بین تأثیر و راندمان خنک‌کنندگی و راندمان تبخیر با عوامل مربوطه است، تغییرات دمای هوا در گلخانه‌های دارای سیستم تهویه طبیعی که به دلیل سیستم مه‌افشان پرفشار ایجاد می‌شود و عملکرد سیستم مه‌افشان و تأثیر سطح سایه‌انداز گیاه و شرایط آب و هوای خارج از گلخانه به‌صورت آماری در این پژوهش تجزیه و تحلیل خواهد شد.

● مواد و روش‌ها

▪ تنظیم آزمایش

در این پژوهش، ۲ گلخانه دارای تهویه طبیعی که با پلیاتلن در لایه‌ای پوشانده شده بودند، واقع در کمپ دانشگاه ایالت کارولینای شمالی مورد بررسی قرار گرفتند. این گلخانه‌ها دارای سطحی به ابعاد ۱۱ ٭۴/۶ متر ودر جهت شرقی غربی قرار داشتند. ارتفاع ستون‌ها ۴۵/۳ متر، ارتفاع تا کمان ۳۶/۵ متر و هردودارای پنجره‌های شمالی، جنوبی و سقفی و با یک دیواره جانبی نیز از همدیگر جدا شده بودند مشترک هستند. کل سطح مربوط به پنجره‌ها ۲/۲۸٪ مساحت زیر کشت را به خود اختصاص داده بود.

سیستم مه‌افشان پرفشار (۶۴ اتمسفر) که دارای ۳۴ نازل (با سرعت پاشش ۵) سی‌سی در ثانیه که در امتداد طولی گلخانه و در ارتفاع حدود ۳۶/۲ متر ب زاویه ۶۰ درجه نسبت به سطح افق در احد شرقی نصب شد. آب شهر قبل از اینکه به پمپ پرفشار سیستم مه‌افشان برسد، تصفیه و آهک‌گیری می‌باشد، سیستم تنظیم‌کننده‌ای تعبیه شده بود که قادر به تنظیم آب برای دو ردیف خط مه‌پاش هر کدام با ۱۲ نازل بود. روی هر نازل یک ضد چکه نصب و کامپیوتری نیز از طریق فرستادن سیگنال‌های سوئیچینگ در هر ۱۵ ثانیه، سیستم مه‌افشان را کنترل می‌کرد.

سیستم مه‌افشان بر اساس دمای هوای درون و بیرون گلخانه و نیز میزان آفتاب بیرون گلخانه تنظیم و کنترل می‌شد، به‌منظور جلوگیری از مرطوب شدن بیش از حد گیاهان، نقاط تنظیم این ۳ متغیر کنترل‌ از طریق آزمون و خطا تعیین شد. پژوهش‌ها روی بوته‌های بالغ فلفل شیرین گلابی شکل (Capsicum annum) با ترکیبی از ۳ رقم (واکی، والتر، زامبونی) انجام شد که حدود ۸/۱ متر ارتفاع داشتند و به خوبی با آزمایش هماهنگ بودند.

▪ با طراحی پنجره‌های سقفی سراسری در طول گلخانه به‌ویژه با هوشمند کردن سیستم‌های تهویه، سایبان، فن‌ها و کنترل هوشمند دما، رطوبت نسبی، نور خورشید، باد و باران، راندمان این سیستم بسیار مطلوب می‌شود.

● تیمارهای آزمایش

به‌منظور دستیابی به سرعت‌های مختلف تهویه، موقعیت پنجره‌ها هر روز تغییر می‌کرد. ۲ نوع موقعیت برای پنجره‌ها طراحی و آزمایش شد:

۱) جنوبی+ سقفی با علامت S+T

۲) جنوبی+ سقفی+ شمالی با علامت S+T+N

دو نوع انبوهی سطح سبز سایه‌انداز نیز طراحی و آزمایش شد. این پژوهش از تاریخ ۲۳ سپتامبر تا ۳۱ اکتبر ۲۰۰۵ به مدت ۲۱ روز انجام شد.

● اندازه‌گیری‌ها

دمای هوا و میزان رطوبت نسبی به‌وسیله ۱۴ ترموکوبل نوع T و ۱۴ رطوبت‌سنج که روی پایه‌هائی درمکان‌ها و ارتفاع‌های متفاوت گلخانه نصب شده بودند اندازه‌گیری می‌شد. دمای برگ‌ها نیز به‌وسیله گاژ کوچک (یک نوع وسیله ریز حساس اندازه‌گیری دما) از نوع ترموکوبل K که در سه نقطه پشت، وسط و روی برگ بوته‌های نمونه چسبانده شده بودند اندازه‌گیری می‌شد. ۶ بوته با ۳ ترموکوبل متصل به برگ‌ آن‌ها، ارزیابی می‌شدند.

سرعت تعرق گیاه به‌وسیله ۶ دستگاه دیجیتال اندازه‌گیری می‌شد که هر کدام از آنها یک بوته گیاه را کاملاً تحت پوشش قرار داده بودند. تمام این اطلاعات توسط یک حافظه‌الکترونیکی در هر ۱۰ ثانیه یک بار بت و ضبط می‌شد. در بیرون از گلخانه‌ نیز دماع رطوبتع نور خورشید، سرعت و جهت باد در هر ۱۰ دقیقه یک بار توسط یک پایگاه هواشناسی واقع در قسمت شمالی گلخانه اندازه‌گیری و توسط یک حافظه الکترونیکی ثبت و ضبط می‌شد.

به دلیل قرار گرفتن سیستم فن و مه پرفشار در داخلع محدودیت ابعاد طولی گلخانه که در سیستم فن و پوشال وجود دارد، در این سیستم وجود ندارد به‌طوری که طول گلخانه می‌تواند تا ۱۸۰ متر افزایش یابد.

● پردازش داده‌ها

میانگین دمای هوا، دمای برگ و سرعت تعرق که در نقاط مختلف هر دو گلخانه اندازه‌گیری می‌شدند، به‌دست آمد. نسبت‌های رطوبت برای هر قسمت محاسبه و میانگین آن‌ها برای تعیین نسبت میانگین رطوبت به‌کار رفت. سپس رطوبت نسبی بر اساس میانگین دما و نسبت رطوبت محاسبه شد. داده‌های مورد استفاده در این تحلیل‌ها به زمان‌هایی که سیستم مه‌افشان فعال بود، محدود می‌باشد.

تفاوت میانگین دمای هوای ۲ گلخانه، این‌گونه بیان شد که این امر ناشی از تفاوت شرایط آب و هوایی بیرون، سرعت پاشش مه و ۲ نوع متغیر: انبوهی سطح سبز سایه‌انداز و موقعیت پنجره‌ها می‌باشد. این عوامل قبلاً توسط GLM (مؤسسه SAS ۱۹۹) تعیین شده بود.

● نتیجه‌گیری

مه‌ پرفشار، دمای هوا را حدوداً ۴ درجه و دمای برگ را ۸/۰ درجه سانتیگراد کاهش می‌دهد. در صورت وجود سیستم مه‌افشان پرفشار و میانگین راندمان تبخیر ۵۷٪ دمای برگ نسبت به دمای هوا بالاتر بوده است و با افزایش سرعت پاشش مه، درصد بسیار کمتری از مهدمیده شده، تبخیر می‌شود.

هوای خشک و افزایش سرعت تهویه، تبخیر مه را افزایش می‌دهد. راندمان خنک‌کنندگی که توسط باچر (۱۹۹۱) پیشنهاد شده است، مزایای خنک‌کنندگی سیستم مه‌افشان را بهتر مشخص می‌کند تا معادله‌ای که برای تبخیر از سطح پوشال‌ها به‌طور معمولی استفاده می‌شود. به‌طور میانگین راندمان خنک‌کنندگی ۵۱% بود که با افزایش میزان پاشش آبع افزایش می‌یابد و با افزایش میزان تهیوه، کاهش می‌یابد.

مهندس علی رحمان سلیمان زاده