الطريقة التي يتصرف بها الهواء بناءً على كثافته تؤدي إلى تشكل طبقات حرارية داخل المساحات المغلقة. خذ على سبيل المثال صوبة زراعية كبيرة، حيث يميل الهواء الدافئ إلى الصعود نحو منطقة السقف، في حين يستقر الهواء الأبرد والأكثر كثافة بالقرب من مستوى نمو النباتات. وهذا يعني أننا ننتهي بوجود مناطق ذات درجات حرارة مختلفة مرتبة عموديًا فوق بعضها البعض. وفي بعض الأحيان قد تكون الفروق بين القاع والقمة كبيرة جدًا، ربما تتجاوز 4 درجات مئوية إذا لم يُتخذ أي إجراء لمعالجتها. ولهذه التقلبات الحرارية عواقب فعلية على أداء النباتات. فمعدلات التمثيل الضوئي تنخفض في المناطق الأكثر برودة، وبالتالي لا تنمو المحاصيل هناك بنفس وتيرة نمو تلك الموجودة في المناطق الأكثر دفئًا المجاورة لها.
تكبير الحجم يفاقم عدم انتظام المناخ. بينما تحقق الصوبات الصغيرة تجانسًا نسبيًا من خلال الحمل الحراري الطبيعي، تواجه المرافق الصناعية تحديات متزايدة:
أظهرت الدراسات حدوث طبقات حرارية كبيرة في البيوت المحمية التجارية التي لا تحتوي على تداول هواء نشط. وفي المرافق غير المُحسّنة بمساحة 5,000 م²، يمكن أن تصل التدرجات الرأسية في درجات الحرارة إلى 8°م خلال أقصى امتصاص للطاقة الشمسية، عندما تمتص الطبقات العليا طاقة حرارية أكثر بنسبة 70٪ مقارنة بالأوراق القريبة من سطح الأرض. ويؤدي ذلك إلى تباين في المحصول يتعدى 18٪ في محاصيل مثل الطماطم.
| مستوى الارتفاع | متوسط الانحراف في درجة الحرارة | الأثر على المحاصيل |
|---|---|---|
| الغطاء النباتي (0.5 م) | -3.5°م | انخفاض التبخر |
| المستوى المتوسط (2م) | الخط الأساسي | النمو الأمثل |
| السقف (4م) | +4.5°م | أعراض الإجهاد الحراري |
تُعد مرواح التدفق الأفقي للهواء (HAF) ضرورية لمنع الطبقات الحرارية وضمان ظروف مناخية موحدة. ويتضمن التطبيق السليم ما يلي:
يؤكد النمذجة الديناميكية للسوائل (CFD) أن الأنظمة المنظمة جيدًا لأنظمة التهوية الأفقية (HAF) تقلل من الفروق الحرارية بنسبة 70٪ ويزيد من سرعة الهواء بنسبة 111٪ مقارنة بالحمل الطبيعي (الطاقة المتجددة 2021).
إن تبادل الهواء المتوازن ضروري لتحقيق تجانس حراري في البيوت الخضراء الكبيرة. تقوم مراوح السحب بإزالة الهواء الساخن والرطب من خلال فتحات القمة، في حين توفر أنظمة السحب المثبتة على الجدران هواءً مبردًا عند مستوى الأرض. يحقق هذا النهج المتكامل:
وضع فتحات السحب مقابل نقاط العادم يعزز تدفق الهواء الطبقي، ويقلل من المناطق الراكدة ويحسن اتساق المناخ.
الحصول على توازن حراري جيد عبر المساحة يعتمد حقًا على كيفية عمل جميع العناصر معًا كنظام متكامل. تعمل فتحات السقف على إطلاق الهواء الساخن بشكل طبيعي، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير عموديًا. ويُعد هذا أمرًا مهمًا جدًا في البيوت المحمية الكبيرة أو المستودعات، حيث يمكن أن يصل الفرق بين درجات حرارة الأرضية والسقف إلى أكثر من 8 درجات مئوية. وبالنسبة للنباتات على وجه التحديد، فإن التدفئة عند مستوى المنصات تحدث فرقًا كبيرًا. لاحظنا أن بعض المزارعين يستخدمون أنابيب تحت الأرض أو وحدات تسخين صغيرة موضوعة بالقرب من الجذور حيث تكون الحاجة للحرارة أكبر لمكافحة المناطق الباردة القريبة من الأرض. وهناك أيضًا الألواح الإشعاعية المعلقة من السقف، والتي تطلق أشعة تحت حمراء تسخّن الأجسام والأسطح فعليًا بدلًا من تسخين الهواء فقط. ويشير معظم المزارعين إلى أن هذه الألواح تُحدث عجائب في الحفاظ على درجات حرارة مستقرة في مظلة النبات دون الحاجة إلى تعديلات مستمرة في تدفق الهواء.
عندما يتم تزامن هذه الأنظمة، فإنها تُنشئ توازنًا مكانيًا: حيث تقوم فتحات السقف بإدارة تدفق الهواء على نطاق واسع، بينما تعالج سخانات المقاعد المناخات الدقيقة المحلية، وتضمن الأنظمة الإشعاعية توزيعًا حراريًا متساويًا. ويقلل هذا التكامل من هدر الطاقة ويحافظ على تجانس درجة الحرارة ضمن ±1°م عبر منطقة النمو.
تعتمد مراقبة المناخ في الدفيئات اليوم على أنظمة آلية قادرة على التكيف بسرعة مع الظروف المتغيرة خارجيًا. فعلى سبيل المثال، يعمل جهاز TempCube Pro بشكل تكاملي مع جميع أنواع المعدات داخل الدفيئات، بما في ذلك وحدات التهوية والمسخنات، بل وحتى الأقمشة الواقية من الشمس، وذلك بفضل أجهزة استشعار تُزوّد النظام باستمرار بالمعلومات. فإذا بدأت درجة الحرارة بالانحراف عن المستويات المثالية، فإن هذه الوحدات الذكية تتدخل فورًا تقريبًا. فقد تشغّل مثلاً مراوح HAF القوية التي نراها كثيرًا، أو تقوم بضبط مواضع الفتحات بدقة. ما النتيجة؟ لا أكثر وجودًا للنقاط الساخنة التي تُعرّض النباتات للإجهاد، ونمو متسق في جميع أنحاء المساحة، ويقضي المزارعون وقتًا أقل بكثير في مراقبة أنظمتهم. وفقًا لبحث نُشر العام الماضي في مجلة Greenhouse Tech Journal، فإن هذا النوع من الأتمتة يقلل احتياجات المراقبة اليدوية بنحو ثلاثة أرباع.
يعتمد الحصول على تحكم جيد في المناطق المختلفة بشكل كبير على أماكن وضع المستشعرات في جميع أنحاء المساحة لاكتشاف كل الاختلافات المناخية. تُظهر الدراسات أنه عند وضع مستشعر واحد على الأقل كل 200 متر مربع في ارتفاعات مختلفة مثل مناطق الطاولات، تحت المظلات، وقريبًا من السقف، نبدأ برؤية تغيرات في درجات الحرارة تتجاوز 5 درجات مئوية في أماكن لم يلاحظها أحد من قبل. إن المراقبة من عدة ارتفاعات تُعد أمرًا مهمًا بدرجة كبيرة. فوضع المستشعرات فقط على مستوى الأرض حيث توجد النباتات يؤدي إلى تفويت كمية الحرارة الزائدة المتراكمة أعلى قرب السقف، مما قد يؤثر بشكل كبير على الإدارة السليمة للمناخ في البيوت البلاستيكية أو المساحات الداخلية الكبيرة المخصصة للزراعة.
| استراتيجية وضع المستشعرات | منطقة التغطية | انخفاض التباين في درجات الحرارة |
|---|---|---|
| ارتفاع واحد | 500 م² | ≈12% |
| متعدد المستويات + الكثافة | 200 م² | 68% |
| تعكس البيانات نتائج تجارب أُجريت في بيوت بلاستيكية خضراء لزراعة الخضروات على مساحة 5,000 متر مربع (تقارير AgriTech، 2023) |
يؤدي التصنيف الحراري إلى مناطق ذات درجات حرارة مختلفة يمكن أن تؤثر على معدلات التمثيل الضوئي، مما يؤدي إلى تباين معدلات نمو النباتات.
تساعد التهوية المناسبة في تقليل التدرجات الحرارية الرأسية وضمان ظروف مناخية موحدة، وبالتالي تعزيز نمو النباتات بشكل متسق.
تتيح وحدات التحكم الذكية إجراء تعديلات فورية على الظروف المناخية من خلال الاستجابة لبيانات المستشعرات، مما يساعد على الحفاظ على درجات حرارة موحدة وتقليل الحاجة إلى المراقبة اليدوية.
حقوق النشر © 2025 بواسطة شركة خبي فنغزهيويان لتصنيع معدات البيوت الزجاجية المحدودة سياسة الخصوصية
EN
