كيف يمكن تبريد البيوت المحمية لزراعة الفراولة في فصل الصيف؟ وكيف يمكن للمزارعين خفض تكاليف الكهرباء؟

الحرارة المرتفعة جدًّا في فراولة البيوت الزجاجية خلال فصل الصيف قد تؤثِّر على تميُّز براعم الأزهار، والتلقيح، وزيادة حجم الثمار، وجودة الثمار النهائية. ولضبط درجة الحرارة، تستخدم العديد من البيوت المحمية المراوح، ولوحات التبريد، وأنظمة الرش الضبابي، أو معدات التبريد.

ورغم أن هذه الأنظمة قادرةٌ على خفض درجة الحرارة بفعالية، فإن زيادة ساعات التشغيل ترفع أيضًا استهلاك الكهرباء وتكاليف الإنتاج. وبجانب الاعتماد على معدات التبريد النشطة، يمكن اختيار ألواح البولي كربونيت أو أفلام البيوت المحمية ذات الخصائص البصرية والعزل الحراري المناسبة أثناء مرحلة إنشاء البيت المحمي. وهذه المواد تقلِّل من تراكم الحرارة الناتج عن الإشعاع الشمسي، ما يبطئ معدل ارتفاع درجة حرارة البيت المحمي ويقلِّل العبء التشغيلي الملقى على المعدات.

١. لماذا ترتفع درجة الحرارة في البيت المحمي بسهولة؟

أولاً، يجب أن نعلم أنَّ جزءاً من الإشعاع الشمسي، بعد دخوله الدفيئة، يمتصُّه النبات والتراب وأحواض الزراعة والمعدات، فيتحوَّل إلى حرارة. وبما أنَّ حركة الهواء وسرعة إزالة الحرارة داخل الدفيئة محدودتان، فإنَّ الحرارة تتراكم تدريجياً، ما يؤدي في النهاية إلى ارتفاع درجة الحرارة داخلها.

وبالتالي، فإنَّ ارتفاع درجة حرارة الدفيئة لا ينتج فقط عن الطقس الحار، بل يرتبط أيضاً بمقدار الطاقة الشمسية التي تسمح الدفيئة نفسها بدخولها، وبقدرة النظام على إزالة الحرارة في الوقت المناسب. وعلى الرغم من أنَّ مواد التغطية توضع على الأطراف الخارجية للدفيئة، فإنَّها تحدِّد كمية الإشعاع الشمسي الداخل إليها وطريقة دخوله، وبالتالي تؤثِّر في كمية الحرارة التي يجب أن يتولَّى معدات التبريد اللاحقة التعامل معها.

2ما الخصائص المرتبطة بالتبريد التي ينبغي التركيز عليها في مواد تغطية الدفيئات؟

إذا كان هدفك هو خفض درجة حرارة الصوبة الزجاجية وتقليل مدة تشغيل المعدات مثل المراوح ووسائد التبريد، فلا ينبغي أن تركز فقط على السُمك أو السعر أو اسم المنتج عند اختيار ألواح البولي كربونيت أو أفلام الصوبات الزراعية. بل يجب أن تولي اهتمامًا خاصًّا بالخصائص التالية:

١. نفاذية الضوء الشمسي؛

٢. أداء تشتت الضوء؛

٣. عكس الإشعاع الشمسي؛

٤. التحكم في الإشعاع الحراري القريب من الأشعة تحت الحمراء؛

٥. أداء العزل الحراري؛

٦. التوافق مع أنظمة التهوية والظلال الخارجية؛

قد يؤدي ارتفاع نفاذية الضوء بشكل مفرط إلى دخول كمية أكبر من الإشعاع الشمسي إلى الصوبة الزراعية، بينما قد يؤثر انخفاضها بشكل مفرط سلبًا على عملية البناء الضوئي لدى الفراولة. ولذلك، يجب أن تحقِّق المادة توازنًا فعّالًا بين إدخال الضوء اللازم والتحكم في درجة الحرارة.

تؤدي أداء تشتت الضوء إلى تفريق جزء من أشعة الشمس المباشرة وتقليل تركيز الضوء القوي على أسطح الأوراق والثمار. أما أداء الانعكاس فيُعيد إرسال جزء من الإشعاع الشمسي خارج الدفيئة. ويتركّز التحكم في الأشعة تحت الحمراء القريبة أساسًا على الإشعاع الشمسي الذي يحتمل تحويله إلى حرارة بشكل أكبر.

٣. كيف يمكن أن تساعد ألواح البولي كربونات في تقليل حمل الحرارة داخل الدفيئة؟

تؤثر ألواح البولي كربونات في درجات حرارة الدفيئة بشكل رئيسي عبر هيكل اللوح ونسبة انتقال الضوء وأداء تشتت الضوء والعزل الحراري.

إذا كان مشروعك يقع في منطقة تشهد صيفًا حارًّا وإشعاعًا شمسيًّا قويًّا، فيجب أن تولي اهتمامًا خاصًّا للنقاط التالية:

١. نسبة انتقال الضوء المتناسبة مع ظروف الإضاءة المحلية؛

٢. أداء تشتت الضوء الذي يحسّن توزيع أشعة الشمس المباشرة؛

٣. التحكم في الإشعاع الحراري تحت الأحمر القريب؛

٤. العزل الحراري الناتج عن البنية المجوفة للوحة.

٥. التوافق مع أنظمة تهوية السقف والظلال الخارجية.

من المهم ملاحظة أن الفروق بين ألواح البولي كربونات وأغشية البيوت الزجاجية لا تظهر بالضرورة كتأثيرات تبريد في فصل الصيف. فعلى سبيل المثال، أظهرت تجربة مقارنة بين بيتين زجاجيين: أحدهما مغطى بألواح بولي كربونات والآخر بمادة بوليثيلين مزدوجة الطبقات، أن استهلاك الطاقة الحرارية الكلي للبيت الزجاجي المغطى بالبولي كربونات كان أقل بنسبة ٢٧,٨٩٪ تقريبًا تحت ظروف التسخين الليلي مقارنةً بالبيت الزجاجي المغطى بمادة البوليثيلين المزدوجة الطبقات. وهذا يشير إلى أن ميزة العزل الحراري لأlواح البولي كربونات تتجلى على الأرجح في خفض تبادل الحرارة وتحسين الاحتفاظ بالحرارة في فصل الشتاء. ولا ينبغي فهم ذلك بشكل مباشر على أنه يعني أن ألواح البولي كربونات ستؤدي دائمًا إلى درجات حرارة صيفية أقل من أغشية البيوت الزجاجية.

٤. كيف يمكن لأغشية البيوت الزجاجية أن تساعد في خفض درجات الحرارة في فصل الصيف؟

تتفاوت أفلام البيوت المحمية اختلافًا كبيرًا من حيث الوظيفة، لذا لا ينبغي أن تركز فقط على السُمك والسعر عند اختيار الفيلم. فإذا كان مشروعك يركّز على التبريد في فصل الصيف وتقليل استهلاك الكهرباء، فيجب أن تولي اهتمامًا خاصًّا لأنواع الأفلام التالية.

١. فيلم الضوء المنتشر

يُمكن لفيلم الضوء المنتشر أن يُبدّد جزءًا من أشعة الشمس المباشرة، مما يسمح بدخول الضوء إلى مظلة نباتات الفراولة بشكل أكثر توازنًا.

وفي تجربة أُجريت داخل بيت محمي واحد، استُخدم فيلمان للضوء المنتشر ذوا معامل ضباب (هايز) يبلغ حوالي ٢٠٪ و٢٩٪. وأظهرت النتائج أن هذه الأفلام المُنتِشِرة حسَّنت التوزيع الرأسي والأفقي للضوء داخل مظلة المحصول وقلّلت من درجة حرارة الأوراق. وسجّلت التجربة فرقًا بين درجة حرارة الورقة ودرجة حرارة الهواء بلغ حوالي ٢,٦٤ ° مئوية عند بعض نقاط القياس، مقارنةً بحوالي ٤,٠٨ ° ج تحت شرط تغطية آخر. وهذا يدل على أن قيمة فيلم الضوء المنتشر لا تقتصر على خفض درجة حرارة الهواء الداخلي فحسب، بل يمكنه أيضًا المساعدة في تقليل الإجهاد الحراري الموضعي على أسطح الأوراق والثمار.

٢. فيلم عاكس أو ظليل

يُعد الفيلم العاكس مناسبًا للمناطق التي تتمتع بأشعة شمس قوية ودرجات حرارة صيفية مرتفعة جدًّا.

وفي مقارنة أُجريت في دفيئة بمنطقة جافة، خفض الفيلم العاكس درجة حرارة الهواء الداخلي بنسبة تقارب ٣ ° مئوية في وقت الظهيرة مقارنةً بالفيلم البولي إيثيليني التقليدي.

٣. فيلم يحجب الأشعة تحت الحمراء القريبة

الغرض الرئيسي من فيلم حجب الأشعة تحت الحمراء القريبة ليس ببساطة تقليل الضوء المرئي، بل تقليل كمية الإشعاع تحت الأحمر القريب الذي يحتمل تحوله إلى حرارة عند دخوله الدفيئة.

وأظهرت نتائج دراسة أُجريت في دفيئة على فيلم التحكم في الأشعة تحت الحمراء القريبة أن فيلم البولي إيثيلين الخاضع للتحكم في هذه الأشعة خفض درجة حرارة هواء الدفيئة بنسبة تصل إلى نحو ٢ ° ج ووفر تحكّمًا أفضل في حمل الحرارة الصيفي مقارنةً بالغشاء التقليدي المُغطّي.

وفي محاكاةٍ أخرى لاستهلاك الطاقة في البيوت الزجاجية، وبافتراض أن مادة التغطية قادرة على عكس كل الإشعاع القريب من الأشعة تحت الحمراء، انخفضت درجة حرارة هواء البيت الزجاجي ظهرًا في فصل الصيف بمقدار يقارب درجتين مئويتين. ° في حين انخفض الطلب على التبريد بنسبة تصل إلى ٥٠٪. ومع ذلك، تم الحصول على هذه النتيجة في ظل شروط نموذجية محددة. أما الأداء الفعلي فلا يزال يتأثر بهيكل البيت الزجاجي والتهوية والتظليل وتاج المحصول.

٤. غشاء عازل حراري

يُستخدم الغشاء العازل حراريًّا أساسًا للحد من فقدان الحرارة من البيت الزجاجي ليلًا، كما يمكنه أيضًا المساعدة في تحسين التقلبات اليومية بين درجات الحرارة نهارًا وليلًا.

وهي أكثر ملاءمةً للمشاريع التي تحتاج إلى تحقيق توازن بين الاحتفاظ بالحرارة في فصل الشتاء وتكاليف التشغيل في فصل الصيف. ومع ذلك، إذا كانت درجات الحرارة العالية في فصل الصيف هي مصدر قلقك الرئيسي، فلا ينبغي أن تركز فقط على أداء الفيلم في العزل الحراري، بل يجب أن تأخذ أيضًا بعين الاعتبار نفاذية الإضاءة الشمسية عبره، وأدائه في توزيع الضوء، والتحكم في الأشعة تحت الحمراء القريبة.

٥. كيف يمكن لمواد التغطية المساهمة في خفض استهلاك الكهرباء للمعدات؟

يمكن لمواد التغطية أن تقلل جزءًا من الحمل الحراري عند مصدره عن طريق الحد من كمية الحرارة الداخلة إلى البيوت المحمية.

منطق عملها هو:

تخفيض كمية الإشعاع الشمسي الداخل → تقليل تراكم الحرارة داخل الغرفة → إبطاء معدل ارتفاع درجة حرارة البيت المحمي → خفض درجة الحرارة القصوى → تخفيض الحمل التشغيلي لمعدات التبريد.

تُظهر البيانات أعلاه أن مواد التغطية يمكن أن تؤثر فعلاً على حمل التبريد. ومع ذلك، لا ينبغي فهم ذلك على أنه يعني أن جميع المشاريع ستحقق نفس النتائج. فمساحة الدفيئة وكفاءة التهوية والظلال الخارجية ودرجة حرارة الهواء الطلق والإشعاع الشمسي وكثافة زراعة الفراولة كلها عوامل تؤثر في النتائج النهائية.

إذا رغبتَ في تقييمٍ دقيقٍ لأثر توفير الكهرباء، يُوصى كذلك بمراقبة ما يلي:

• درجة حرارة الدفيئة داخلها وخارجها؛
• أعلى درجة حرارة عند منتصف النهار؛
• شدة الإشعاع الشمسي؛
• مدة تشغيل المراوح ولوحات التبريد؛
• قدرة معدات التبريد؛

٦. كيف تختار مواد التغطية استناداً إلى مناخ المشروع؟

في المناطق التي تشهد صيفاً حاراً وإشعاعاً شمسياً قوياً، يجب التركيز على أداء مواد التغطية في نشر الضوء وانعكاسه والتحكم في الأشعة تحت الحمراء القريبة، مع استخدامها جنباً إلى جنب مع أنظمة الظلال الخارجية وتهوية السقف.

في المناطق التي تعاني من نقص في الإضاءة لكنها ما زالت بحاجة إلى التبريد في فصل الصيف، يجب تجنّب التظليل المفرط. ويمكن اعتبار المواد ذات نسبة انتقال الضوء الفعّال المرتفعة نسبيًّا والأداء الجيِّد في تفريق الضوء أولويةً.

في البيوت الزجاجية المخصَّصة لزراعة الفراولة على مدار العام، لا بد من تقييم كلٍّ من التبريد الصيفي والاحتفاظ بالحرارة الشتوي. وتُعد ألواح البولي كربونات متعددة الجدران أكثر ملاءمةً للمشاريع التي تركِّز على استقرار الهيكل والتحكم في تبادل الحرارة. أما الأغشية الوظيفية متعددة الطبقات فهي أكثر ملاءمةً للمشاريع التي تحتاج إلى ضبط أداء الغطاء وفقًا للفصول، أو التحكم في الاستثمار الأولي، أو تسهيل الاستبدال اللاحق.

لِمُشَغِّلِي دُفَئَاتِ الفَرَاوَلَةِ، تَتَعَلَّقُ مَوَادُ التَّغْطِيَةِ لَيْسَ بِتَكَالِيفِ الإِنْشَاءِ فَقَطْ، بَلْ أَيْضًا بِالتَّحَكُّمِ فِي الدَّرَجَةِ الْحَرَارِيَّةِ لاحِقًا، وَوَقْتِ عَمَلِ أَجْهِزَةِ التَّبْرِيدِ، وَالتَّكَالِيفِ الطَّوِيلَةِ الأَجَلِ لِلْكَهْرَبَاءِ. وَلَنْ تَسْتَبْدِلَ المَوَادُ المُنَاسِبَةُ أَجْهِزَةَ التَّبْرِيدِ النَّشِيطَةَ كُلِّيًّا، وَلَكِنَّهَا تُقَلِّلُ مِنْ كَمِّ الحَرَارَةِ الَّتِي تَدْخُلُ الدَّافِئَةَ، وَتُبَطِّئُ مَعْدَلِ ارْتِفَاعِ الدَّرَجَةِ الْحَرَارِيَّةِ دَاخِلَهَا، وَتُخَفِّفُ الحِمْلَ العَامِلَ عَلَى الأَجْهِزَةِ، مَا يُسَاعِدُكَ عَلَى إِنْشَاءِ دَافِئَةٍ لِلفَرَاوَلَةِ أَكْثَرَ كَفَاءَةً فِي اسْتِهْلاكِ الطَّاقَةِ وَأَكْثَرَ اسْتِقْرَارًا.

وَبِاسْتِنَادٍ إِلَى الظُّرُوفِ الجَوِّيَّةِ المُخْتَلِفَةِ فِي المَنَاطِقِ المُخْتَلِفَةِ، وَمَتَاجِبِ زِرَاعَةِ الفَرَاوَلَةِ، وَطُرُقِ عَمَلِ الدَّافِئَاتِ، تَسْتَطِيعُ شَرِكَةُ FZY الدفيئة تَقْيِيمَ كَيْفِيَّةَ تَعَامُلِ مَوَادِ التَّغْطِيَةِ وَنِظَامِ التَّهْوِيَةِ وَالتَّظْلِيلِ الخَارِجِيِّ وَأَجْهِزَةِ التَّبْرِيدِ مَعًا تَقْيِيمًا شَامِلًا، وَتَقْدِيمَ حُلُولٍ لِلدَّافِئَاتِ أَكْثَرَ مُنَاسَبَةً لِلْعَمَلِ الطَّوِيلِ الأَجَلِ.