سیستم فن و پد گلخانه

خنک کردن تبخیری و مقدار سرمایش

خنک کردن تبخیری فرایندی است که باعث کاهش دمای هوا از طریق تبخیر کردن آب در داخل جریان هوا می‌شود. همانطوری که آب تبخیر می‌شود، انرژی هوا گرفته می‌شود و باعث کاهش دمای آن می‌گردد. دو دما در زمان برخورد با سیستم های خنک کننده تبخیری مهم هستند. یعنی دمای حبابهای خشک و دمای حبابهای مرطوب.

مقدار سرمایس قابل دستیابی توسط سیستم سرمایش تبخیری بستگی مستقیم ته اختلاف دمای خشک و تر هوای منطقه دارد. ایت اختلاف دما نه تنها به منطقه بستگی دارد، بلکه فصل و حتی روزهای مختلف تاثیرات متفاوتی روی آن خواهند داشت. یعنی در واقع هرچه دمای خشک بیشتر باشد و رطوبت نسبی منطقه پایین تر باشد، توانایی سیستم در سرد کردن گلخانه بیشتر خواهد بود. ولی عموما و به لحاظ خصوصیات فیزیکی هوا، اختلاف دمای ایجاد شده در گلخانه با محیط بیرون در این سیستم بیشتر از ۱۴ درجه سانتیگراد نخواهد بود.

سیستمهای سرمایش تبخیری و اجزای آن

سیستم فن و پد شامل فن‌ها یا هواکش های خروجی در یک طرف گلخانه و سیستم سرمایش تبخیری (پد) در طرف دیگر نصب می‌شوند.

سیستم سرمایش تبخیری از اجزای زیر تشکیل گردیده است

– پد یا (پوشال) که ممکن است از پوشال باشد و یا از مواد سلولزی

– پمپ تزریق آب که آب را روی پد منتقل می‌کند.

– مخزن تامین آب(تانک ذخیره آب)

– لوله های انتقال آت و فیلترها

– ناودانها و سیستم تخلیه آب

– قاب پد که ممکن است از ورق گالوانیزه یا آلومینیوم باشد.

اگر تمام دریچه‌ها و درب‌ها در زمانی که فن‌ها کار می‌کنند بسته شوند، هوا از طریق پدهای مرطوب کشیده می‌شود و آب تبخیر می‌گردد.

زمانی که هر گالن یا ۷۸/۳ لیتر از آب تبخیر می‌شود ۸۱۰۰ Btu یا ۲۰۶۵ کیلوکالری از انرژی حرارتی بوسیله هوا از طریق آب، در دما بین فرایند تغییر از مایع به بخار جذب می‌گردد. انرژی گرفته از هوا با دمای کمتر به داخل گلخانه وارد می‌گردد.

هوا بلافاصله پس از عبور از پدها به کمترین حد خودش می‌رسد. به محض اینکه هوا از طریق گاخانه به فن‌ها می‌رسد، هوای گرم ناشی از تشعشع خورشیدی، گیاهان، خاک و … را می‌گیرد و بتدریج افزایش پیدا می‌کند. دمای حاصله در زمان عبور هوا از گلخانه افزایش پیدا می‌کند و یک افت حرارت در امتداد طول گلخانه رخ می‌دهد. با این توضیح که طرف پد خنک ترین جا است و طرف فن گرم ترین جا.

بازدهی یا راندمان سیستم

عمل تبخیر آب هنگامی که هوای ورودی به سیستم خشک است بیشتر خواهد بود. (هنگام پایین بودن رطوبت نسبی، هوا اجازه می‌دهد تا مقدار زیادی از آب تبخیر می‌شود)در مناطق شمالی کشور که دارای هوای مرطوب (شرجی) می‌باشد این سیستم‌ها از راندمان پایینی برخوردار خواهند بود لذا در مناطق مرطوب چون هوا از رطوبت بالائی برخوردار است، عمل تبخیر نیز به سختی صورت می‌گیرد. در مناطق شمالی کشور که رطوبت نسبی هوا زیاد بوده و از طرفی دمای هوا خیلی زیاد نیست، می‌توان با گردش در آوردن هوای ساکن و بدون نیاز به پد، به دمای مورد نیاز گلخانه دست یافت، به این ترتیب با تخلیه مداوم هوای گلخانه و ایجاد گردش هوا توسط فن‌های سیرکوله، می‌توان دما را تا حد مناسبی کاهش داد.

به طور تئوری، هوا می‌تواند تا زمانی که به صددرصد رطوبت نسبی برسد، به صورت بخار خنک شود (به مایع تبدیل شود).

محدودیتهای استفاده از سیستم سرمایش تبخیری (فن و پد)

۱- برای استفاده از سیستم سرمایش تبخیری، آب و برق کافی مورد نیاز است.

۲- سیستم سرمایش تبخیری در مناطق دارای رطوبت بالا کارایی زیادی ندارد.

۳- اگر از مه پاش های اضافی در گلخانه استفاده شود در آب مصرفی صرفه جویی خواهد شد.

۴- در مناطقی که بادهای همراه با گرد و خاک زیاد است، محافظ یا فیلتر خاک لازم است.

۵- آب مورد استفاده باید در حد امکان خنک نگه داشته شود.(مخزن زیر زمینی)

۶- در صورت مسدود شدن با ناخالصی های موجود در آب، رشد جلبکها و پوسیدگی، سیستم بازدهی خود را از دست می‌دهد.

۷- اگر روزنه‌های پد مسود یا تجزیه شوند قابلیت آنها به شکلی که طراحی شده اند از دست می‌رود.

۸- اگر ناحیه‌ای از پد به طور کامل یا تا حدودی مسدود گردید، هوا از بخش دیگر پد عبور خواهد نمود.

۹- اگر پد دارای سوراخ باشد هوا از آنجا وارد می‌گردد و این بدان معنی است که تماس کمتری بین هوا و آب رخ می‌دهد و میزان خنک کنندگی کاهش می‌یابد.

ملاحظات و نکات کاربردی

– حفظ استحکام ساختمان تا جایی که امکان دارد بسیار مهم است زیرا هوای وارد شونده (هوای ورودی) په پدها فشار وارد می‌کند.

– اطمینان حاصل کنید که تمام درب‌ها و دریچه‌ها در زمان استفاده از سیستم فن و پد بسته نگه داشته شود و هر گونه منفذ و شکاف در پوشش گلخانه می‌بایستی بسته شود . در صورتی که چنین مشکلی رفع نشود هوا به جای عبور از پد های خنک کننده از دریچه‌ها و منافذ موجود در پوشش گلخانه عبور خواهد کرد.

با توجه به اینکه بازدهی سیستم خنک کننده فن و پد بستگی به حرکت هوا از طریق پدهای خنک کنندهدارد در این شرایط عملکرد سیستم کاهش می‌یابد.

– جهت از کار انداختن جریان هوا در هوای سرد (فصل سرما)معمولا از یک پوشش استفاده می‌شود که این پوشش می‌تواند بصورت اتوماتیک یا دستی کار کند.

– در مخزن ذخیره ذخیره آب از یک شناور جهت کنترل سطح آب استفاده می‌شود و از ورود آب باران به سیستم ورودی آب باید جلوگیری به عمل آید زیرا آب باران باعث تسریع در رشد جلبک‌ها می‌گردد.

از دیگر توصیه‌ها می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود

۱- پدها را در سمت وزش بادهای منطقه نصت کنید باید دقت شود که سایه اندازی در این شرایط ایجاد نشود در این صورت به اندازه ی ارتفاع پد باید ردیف های کشت را فاصله دهید.

۲- هوای خنک پس از ورود به گلخانه و تا هنگام خروج از گلخانه به مرور گزم می‌شود، لذا برای کاهش این گرما (حداکثر افزایش دمای هوای ورودی از پد تا خروج از فن نباید بیش از ۴ درجه سانتیگراد باشد) توصیه می‌شود :

– تمام روزنه‌ها و درزها بسته شوند.

– فاصله فن و پد بیش از ۴۰ متر نباشد. در صورت افزایش فاصله استفاده از مه سازی اضافی و فن های افقی الزامی است.

– تعداد هواکش‌ها (فن ها) را افزایش دهید. زیرا استفاده از فنهای بیشتر یا ظرفیت کمتر نسبت به استفاده از فنهای کمتر با ظرفیت هوا دهی بیشتر راندمان خنک کنندگی را بالا می‌برد.

۳- در مناطقی که از آبهای شور یا سنگین استفاده می‌شود ترجیحا از پدهای افقی باید استفاده شود.

۴- باید دقت نمود که توزیع آب در سراسر پد یکنواخت باشد.

۵- برای دستیابی به حداکثر خنک کنندگی در صورت امکان حتما از سایه اندازها استفاده شود.

نوع پوشال و پد خنک کننده

پر کاربرد ترین نوع پد مورد استفاده موادی است که از سلولوزهای موج دار یا شیار دار باشد. این پدها گرانقیمت هستند، اما زمانی که بدرستی نگهداری و محافظت شوند، وظیفه خنک کردن هوا را به شکل عالی انجام می‌دهند. با نگهداری مناسب، پدهای شیار دار می‌توانند تا ده سال عمر کنند.

در خصوص انتخاب پد سلولوزی کاغذی نکات زیر می‌تواند کارآمدی آن را بالا ببرد

۱- پد طوری طراحی شده باشد که بتوان بیشترین سطح تماس بین آب و هوا را بوجود آورد. چنین سطحی می‌تواند بهینه ترین هوای خنک و رطوبت را از عمل تبخیر بوجود آورد.

۲- اشباع از عوامل مرطوب کننده و نمک های غیر حلال باشد تا به مقاومت در برابر پوسیدگی کمک کند.

۳- زوایای آن طوری طراحی شده باشد تا آب هم به داخل و هم به خارج آن جریان یابد، این عمل باعث جدا کردن گرد و غبار موجود در هوا می‌شود و تنها آب خالص در جریان تبخیر موجود خواهد بود.

۴- نوع سلولوز آن از کاغذی ساخته شده باشد که با ترکیبات شیمیایی، حل نشدنی باشد و دارای عمر زیاد باشد.

۵- قابل استفاده در شرایط اقلیمی نامناسب باشد.

۶- قابل طراحی و ساخت در هر انداره و شکل باشد.

نوع دیگری از پد، پوشال‌ها می‌باشد که بدلیل ارزان بودن آنها جای سلولزها مورد استفاده قرار می‌گیرند و در ضخمتهای ۳ و ۵ سانتی متر تولید می‌شوند.

جنس این پوشالها معمولا از درخت صنوبر بوده. البته پدهای سپیدار یا درخت کبود در گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفتند و تا حدی هم اکنون نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پدهای سپیدار به آلودگی یا عفونتهای جلبکی خیلی مستعد هستند که این آلودگی منجر به پوسیدگی و فشردگی آنها می‌شود.

از نکات دیگری که می‌بایست در استفاده از پوشالها مد نظر قرار گیرد این است که :

۱- با توجه به اینکه پوشالها پس از خیس شدن سنگین شده و در هنگام مکش فن ها، بسمت داخل گلخانه دل خواهند داد، جهت جلوگیری از این عمل می‌بایست پوشالها بوسیله توری هایی که دارای شبکه درشتی می‌باشد، محکم به دیواره گلخانه بسته شوند.

۲- ضخامت پوشالها نباید خیلی زیاد باشد چون پس از خیس شدن سنگین شده و فشرده می‌شوند در نتیجه عمل انتقال هوا بسختی انجام می‌گردد و باعث پایین آمدن راندمان سیستم می‌شوند.

۳- در استفاده از پوشالها می‌بایست حتی‌الامکان از ورود گرد و غبار بر روی آنها جلوگیری کرد. زیرا چوبهای پوشال دارای منافذی هستند که آب درون آنها رفته و باعث نگهداشتن آب در پوشال به مدت زیاد خواهد بود که با این عمل می‌توان پس از خاموش کردن پمپ آب از خیسی پوشالها جهت خنک کردن گلخانه استفاده نمود اما در صورتی که گرد و غبار بر روی پوشالها قرار بگیرد باعث گرفتگی این منفذ شده و کارایی آن را تا حدودی پایین می‌آورد. ضمنا سعی شود در مناطقی که دارای گرد و غبار زیاد می‌باشد از پدهای پوشالی استفاده نشود.

مواد پد دیگری نیز در بازار موجود می‌باشد، اما هیچ کدام از آنها دارای مقبولیت وسیعی نمی باشند. در میان آنها می‌توان از پدهای آلومینیومی و فیبرهای پلاستیکی نام بر. این نوع از پدها گران قیمت هستند و هیچ برتری نسبت به پدهای سلولوزی ندارند.

مکان فن‌ها و پد‌ها خنک کننده در گلخانه

مناسب ترین فاصله بین فن و پد بستگی به ابعاد گلخانه و تحمل محصول در مقابل دمای بالاتر می‌باشد، اما فاصله بیش از ۶۰ متر عملی نیست و کارایی ندارد.

فاصله مناسب ۴۵ متر و کمتر از آن می‌باشد. مکان پدها و فن‌ها تحت تاثیر چندین فاکتور می‌باشد که آنها را به اختصار بیان می‌کنیم:

۱- پد‌ها را به سمت باد های موسمی تابستانی قرار دهید و فن‌ها می‌بایست در طرف دیگر گلخانه قرار گیرند. اگر پدها بوسیله گلخانه دیگری در فاصله ۷ متر پوشیده شده باشند، تأثیر باد ناچیز خواهد بود و می‌توان آن را نادیده گرفت.

۲- در صورتی که لازم است روی فن‌ها به طرف بادهای موسمی باشد، ظرفیت فن‌ها را از ۱۰ تا ۱۵ در صد افزایش دهید و بدین ترتیب قدرت اسب موتور فن را زیاد کنید.

۳- در حالتی که گلخانه‌ها در امتداد یکدیگر قرار دارند، فن های خروجی نمی بایست باعث تخلیه هوای پد به گلخانه دیگر شوند مگر این که این گلخانه‌ها در فاصله حداقل ۱۵ متر از هم قرار گرفته باشند.

۴- زمانی که فن‌ها از دو گلخانه نزدیک به هم در یک ناحیه مشترک باشد می‌بایست آنها را نسبت به هم طوری تنظیم کرد تا از دمیدن باد در مقابل یکدیگر جلو گیری بعمل آید.

۵- حداکثر فاصله عملی در گلخانه از پد تا فن نباید هرگز از ۶۰ متر تجاوز کند. فاصله ۴۵ یا کمتر از آن باعث کاهش مقدار افزایش دما در سر تا سر گلخانه می‌گردد. برای اغلب گلخانه‌ها تقریبا ۳۰ سانتیمتر از ارتفاع پد برای هر ۶ متر فاصله پد از فن مورد نیاز است.

۶- در گلخانه های خیلی طویل، قرار دادن پدها در هر دو سر با فن خروجی در مرکز گلخانه با استفاده از فن های دیوارهای جانبی خیلی موثر ترند . در اینصورت هوای خنک شده از هر سر جریان پیدا می‌کند و از نقطه میانی گلخانه خارج می‌گردد. تمام فن‌ها می‌بایست دارای دمپرهای اتوماتیک برای جلوگیری از ورود هوا باشند تا در زمانی که استفاده نمی شوند هوا به عقب بر نگردد.

۷- فن‌ها می‌بایست بدرستی شبکه بندی شوند و حفاظ داشته باشند تا از تماس افراد با پره های آن جلوگیری بعمل آید.

۸- مکان فن‌ها از لحاظ ارتفاعی می‌بایست در مقابل پدها باشد تا بتواند هوا را از لای بوته‌ها خارج کند. با توجه به اینکه هوای خنک شده ی پد با زاویه ۷ درجه به سمت جلو حرکت می‌کند، در صورتی که فن‌ها در بالای گلخانه نصب گردند، این زاویه بیشتر شده به سمت فن‌ها حرکت می‌کنند درنتیجه هوای خنک از بالای بوته‌ها حرکت خواهد کرد.