เมื่อพูดถึงการให้ความร้อนในเรือนกระจกช่วงฤดูหนาว ขั้นตอนแรกคือการคำนวณปริมาณความร้อนที่สูญเสียไปตามผนัง พื้นที่หลังคา และการไหลเวียนของอากาศเข้าออก ผู้เพาะปลูกส่วนใหญ่จะคำนวณระบบทำความร้อนที่ต้องการโดยใช้สูตรคณิตศาสตร์พื้นฐาน กฎทั่วไปมีลักษณะดังนี้ BTUs เท่ากับพื้นที่รวมทั้งหมด (ตารางฟุต) คูณด้วยจำนวนองศาที่ต้องการให้อุณหภูมิภายในสูงกว่าภายนอก แล้วคูณอีกครั้งด้วยค่าการต้านทานความร้อน ค่าต่างๆ เหล่านี้มักอยู่ระหว่าง 1.0 สำหรับเรือนกระจกที่ไม่ได้ปิดสนิท และ 1.5 สำหรับเรือนกระจกที่สร้างด้วยวัสดุฉนวนความร้อนที่ดี มาดูกรณีตัวอย่างจริงกันสักหนึ่งกรณี สมมติว่ามีผู้หนึ่งดำเนินการเรือนกระจกขนาด 200 ตารางฟุต โดยต้องการรักษาอุณหภูมิให้สูงกว่าภายนอก 20 องศา ก็จะต้องใช้พลังงานความร้อนประมาณ 6,000 ถึง 9,000 BTUs ต่อวัน เพื่อรักษาระดับความอบอุ่นนี้ไว้ ซึ่งปริมาณที่ต้องการขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุคลุมโครงสร้างเป็นหลัก
หน่วยความร้อนของอังกฤษ หรือ BTU โดยพื้นฐานแล้วบ่งบอกถึงปริมาณพลังงานที่ต้องใช้เพื่อลดการสูญเสียความร้อนในพื้นที่หนึ่งๆ การวิจัยระบุว่าเรือนกระจกที่ไม่มีฉนวนหุ้ม ในพื้นที่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 32 องศาฟาเรนไฮต์ จะต้องใช้พลังงานประมาณ 25 ถึง 35 BTU ต่อพื้นที่หนึ่งตารางฟุตทุกชั่วโมง ตามข้อมูลจาก Fabrizio และคณะในปี ค.ศ. 2012 อย่างไรก็ตาม เรือนกระจกที่ใช้แผ่นฟิล์มพอลิเอทิลีนสองชั้นจะช่วยลดความต้องการพลังงานดังกล่าวลงได้ประมาณสามสิบเปอร์เซ็นต์ การคำนวณค่า BTU อย่างแม่นยำจึงมีความสำคัญมากในการเลือกเครื่องทำความร้อนสำหรับเรือนกระจก เพื่อไม่ให้เกษตรกรซื้ออุปกรณ์ที่มีกำลังสูงเกินความจำเป็น
ค่า R ของวัสดุก่อสร้างมีผลอย่างมากต่อค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนตลอดทั้งปี ตัวอย่างเช่น แผ่นพลาสติกให้ค่าความต้านทานความร้อนเพียงประมาณ R-0.83 เท่านั้น ในขณะที่แผ่นโพลีคาร์บอเนตสองชั้นมีประสิทธิภาพดีกว่ามาก โดยมีค่าอยู่ระหว่าง R-1.5 ถึง R-2.6 มีงานศึกษาหลายชิ้นที่สนับสนุนข้อมูลนี้ เช่น งานวิจัยหนึ่งจากกุปต้าและคณะในปี ค.ศ. 2002 แสดงให้เห็นว่า เมื่ออาคารปรับปรุงฉนวนกันความร้อนจากระดับ R-1.0 เป็น R-2.0 สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านการให้ความร้อนในฤดูหนาวลงได้เกือบครึ่ง ในพื้นที่ที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงทั้งสูงและต่ำ การผสมผสานฉนวนที่มีคุณภาพเข้ากับการจัดการการไหลเวียนของอากาศอย่างชาญฉลาด ถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้อุณหภูมิภายในอาคารคงที่และสบาย โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง
ช่องอากาศภายในแผ่นพอลิคาร์บอเนตสองชั้นช่วยลดการถ่ายเทความร้อนลงประมาณ 40% เมื่อเทียบกับกระจกแผ่นเรียบธรรมดาแบบชั้นเดียว ฟิล์มพอลิเอทิลีนสองชั้นยังเป็นทางเลือกที่ประหยัดต้นทุนในการกักเก็บความอบอุ่นไว้ได้ดีเช่นกัน ผู้เชี่ยวชาญด้านเรือนเพาะปลูกได้ทำการทดสอบและพบว่า แผ่นพอลิคาร์บอเนตสองชั้นหนา 16 มม. ให้ค่าฉนวนกันความร้อนประมาณ R-2.5 ซึ่งใกล้เคียงกับค่าฉนวนของหน้าต่างบ้านทั่วไป แต่แผ่นเหล่านี้มีน้ำหนักเพียงประมาณหนึ่งในสามของกระจกเท่านั้น เมื่อจัดตั้งระบบชั่วคราว การใช้ฟิล์มพอลิสองชั้นที่มีความหนา 6 มิล และมีช่องว่างห่างกัน 1 นิ้ว จะช่วยให้อุณหภูมิภายในสูงกว่าภายนอกได้ระหว่าง 8 ถึง 12 องศาเซลเซียสในช่วงที่อากาศหนาวเย็น ซึ่งเหนือกว่าตัวเลือกกระจกชั้นเดียวอย่างชัดเจนสำหรับการติดตั้งระยะสั้น
ม่านกันความร้อนแบบเก็บได้สามารถป้องกันการสูญเสียความร้อนได้ประมาณ 70% ในเวลากลางคืน ในขณะที่ยังคงให้แสงแดดส่องผ่านได้ในช่วงกลางวันเมื่อม่านเปิดอยู่ เมื่อเกษตรกรเพิ่มแผ่นฟองน้ำเคลือบอลูมิเนียมติดที่ผนังด้านทิศเหนือ ความร้อนจากแสงอินฟราเรดส่วนใหญ่จะสะท้อนกลับไปยังพืชแทนที่จะสูญเสียไป ผู้ประกอบการเรือนกระจกรายงานว่าสามารถลดการใช้เครื่องทำความร้อนลงได้ประมาณหนึ่งในสี่เมื่อนำวิธีเหล่านี้มาใช้ร่วมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีระบบอัตโนมัติที่รู้เวลาที่แน่นอนในการติดตั้งฉนวนเพิ่มเติมตามข้อมูลจากเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ
การจัดทิศทางให้หันหน้าไปทางทิศใต้ในละติจูดเหนือจะสามารถรับแสงแดดในฤดูหนาวได้มากขึ้นถึง 18% ในขณะที่การติดฉนวนบริเวณผนังฐานรากด้วยแผ่นโฟมหนา 2 นิ้ว สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงสำหรับการให้ความร้อนประจำปีได้ 400 แกลลอน ในโครงสร้างขนาดมาตรฐาน 28x100 ฟุต (Greenhouse Magazine, 2025) ปรับปรุงความสนิทของอากาศที่สำคัญ ได้แก่:
ทิศทางแนวตะวันออก-ตะวันตกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรับพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับเรือนกระจกแบบอิสระ โดยผนังด้านข้างเอียงทำมุม 12°–15° เพื่อป้องกันการสะสมของหิมะ
วัสดุที่มีมวลความร้อน เช่น ภาชนะบรรจุน้ำ ผนังอิฐ หรือพื้นหิน ทำงานโดยการดูดซับแสงแดดในช่วงเวลากลางวันและค่อยๆ ปล่อยความร้อนออกมาในตอนกลางคืน ซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิภายในเรือนกระจกให้คงที่ น้ำถือว่าโดดเด่นในด้านนี้ เพราะมีความจุความร้อนสูงถึงประมาณ 4.18 กิโลจูลต่อกิโลกรัมต่อองศาเซลเซียส เพียงแค่คิดดูว่าถังมาตรฐานขนาด 55 แกลลอนหนึ่งใบสามารถช่วยควบคุมอุณหภูมิในพื้นที่เพาะปลูกขนาดเล็กได้อย่างไร อาจครอบคลุมพื้นที่ 5 ถึง 8 ตารางฟุตตลอดทั้งคืน เมื่อปีที่แล้ว มีงานวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์พบว่า การผสมผสานการเก็บความร้อนแบบดั้งเดิมเข้ากับวัสดุเปลี่ยนเฟสพิเศษ เช่น กรดไขมันบางชนิดที่ถูกกักอยู่ภายในวัสดุเช่นกราไฟต์ขยายตัว สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในการเก็บและปล่อยความร้อน ทำให้ระบบทำงานได้ดีขึ้นประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับระบบทั่วไป ชาวสวนที่ต้องการผลประโยชน์สูงสุดควรจัดวางถังน้ำไว้ใกล้กับบริเวณที่พืชเติบโตได้ดีที่สุด หรือพิจารณาสร้างผนังก่ออิฐตามด้านทิศเหนือของเรือนกระจก กลยุทธ์ในการจัดวางนี้จะช่วยลดการสูญเสียความร้อนออกไป ในขณะเดียวกันก็ยังคงให้ความร้อนที่สะสมไว้แผ่กระจายเข้าสู่พื้นที่เพาะปลูกได้อย่างเหมาะสม
เครื่องทำความร้อนด้วยแก๊สมีต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่าและให้พลังงานความร้อนสูง (สูงถึง 80,000 BTUs) แต่จำเป็นต้องมีการระบายอากาศเพื่อป้องกันการสะสมของก๊าซเอทิลีน เครื่องแบบไฟฟ้าให้การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำและไม่มีการปล่อยมลพิษ แม้กระนั้นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในสภาพอากาศที่หนาวจัด
ระบบให้ความร้อนจากกองปุ๋ยหมักใช้กระบวนการสลายตัวแบบแอโรบิกเพื่อสร้างอุณหภูมิ 100–160°F (Ceres Greenhouse Solutions, 2024) ซึ่งเหมาะสำหรับการให้ความร้อนกับน้ำที่ส่งผ่านพื้นเรือนกระจก เตา Rocket Mass รวมการเผาไม้เข้ากับการเก็บความร้อนในวัสดุความจุความร้อนสูง ทำให้มีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงถึง 90% และลดการปล่อยอนุภาคฝุ่นละอองลง 60% เมื่อเทียบกับเตาไม้แบบดั้งเดิม
สายเคเบิลให้ความร้อนใต้ดินและท่อที่บรรจุน้ำใต้ชั้นวางต้นไม้จะส่งความอบอุ่นโดยตรงไปยังระบบราก ซึ่งเป็นส่วนที่ไวต่ออุณหภูมิมากที่สุดของพืช วิธีการนี้ใช้พลังงานน้อยกว่าการให้ความร้อนในอากาศโดยรวมถึง 40% โดยรักษาระดับอุณหภูมิของรากให้คงที่อยู่ที่ 65–70°F แม้อุณหภูมิอากาศจะลดลงถึง 50°F
เทอร์โมสแตทแบบตั้งโปรแกรมได้ที่เชื่อมต่อกับระบบควบคุมสภาพแวดล้อม สามารถลดการสิ้นเปลืองพลังงานได้ 25% (MSU Extension, 2023) ระบบเหล่านี้จะให้ความสำคัญกับแหล่งความร้อนที่มีประสิทธิภาพ (เช่น พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์) ก่อนที่จะเปิดเครื่องทำความร้อนสำรองอย่างแก๊สหรือไฟฟ้า ในขณะที่เซ็นเซอร์วัดความชื้นจะช่วยป้องกันการระบาดของโรคที่เกิดจากภาวะควบแน่น
เรือนกระจกที่ออกแบบมาเพื่อการให้ความร้อนแบบพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาสซีฟ อาศัยสถาปัตยกรรมที่ชาญฉลาดในการดักจับความร้อนให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในช่วงฤดูหนาว การติดตั้งแผ่นกระจกหันหน้าไปทางทิศใต้มุมประมาณ 20 ถึง 30 องศาจึงเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผล เนื่องจากสามารถรับรังสีดวงอาทิตย์ที่อยู่ต่ำในช่วงฤดูหนาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเก็บความร้อนเป็นอีกองค์ประกอบสำคัญ โดยวัสดุอย่างถังขนาดใหญ่ที่บรรจุน้ำ หรือพื้นหินต่างก็ทำงานได้ดี เพราะสามารถดูดซับความร้อนจากแสงแดดในเวลากลางวัน และค่อยๆ คืนความร้อนกลับมาในตอนกลางคืน ตามรายงานบางฉบับจากการวิจัยด้านพลังงานเมื่อปี 2021 ระบุว่า เรือนกระจกประเภทนี้สามารถรักษาระดับอุณหภูมิให้สูงกว่าอุณหภูมิภายนอกปกติได้ประมาณ 10 ถึง 15 องศาฟาเรนไฮต์ โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องทำความร้อนเพิ่มเติม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น ผู้สร้างมักจะติดฉนวนบริเวณผนังด้านทิศเหนือ ซึ่งเป็นจุดที่ลมเย็นพัดเข้ามาแรงที่สุด และบางครั้งยังปูพื้นผิวสะท้อนแสงภายในพื้นที่ด้วย สิ่งปรับแต่งเล็กๆ เหล่านี้ช่วยลดการสูญเสียความร้อนจากการแผ่รังสีได้อย่างแท้จริง
ระบบที่ให้ความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟมักใช้แผงโฟโตโวลเทอิก (PV) มาตรฐานร่วมกับตัวเลือกการจัดเก็บต่างๆ เช่น เตียงหิน หรือถังน้ำที่มีฉนวนหุ้มเพื่อกักเก็บความร้อน ระบบเหล่านี้อาศัยแบตเตอรี่ที่ชาร์จด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ในการขับเคลื่อนพัดลมหมุนเวียน เพื่อกระจายความร้อนออกไปผ่านเครือข่ายท่อใต้พื้น หรือทางท่อลมด้านบนไปทั่วพื้นที่เรือนกระจก ตามผลการวิจัยที่เผยแพร่ในปี ค.ศ. 2021 พบว่า เรือนกระจกที่ติดตั้งเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟร่วมกับวัสดุเปลี่ยนเฟสสามารถลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ตั้งแต่ 40 ถึงเกือบ 60 เปอร์เซ็นต์ต่อปี สำหรับระบบที่ซับซ้อนกว่านั้นจะทำการเก็บความร้อนส่วนเกินที่สร้างขึ้นในช่วงฤดูร้อนและจัดเก็บไว้ในแหล่งกักเก็บความร้อนใต้ดิน ซึ่งจะสร้างสำรองพลังงานตามฤดูกาลที่มีค่ามาก ช่วยรักษาระดับอุณหภูมิบริเวณรากพืชให้มีเสถียรภาพ แม้ในช่วงที่อากาศหนาวจัดในฤดูหนาว โดยอาศัยการถ่ายเทความร้อนแบบนำความร้อนผ่านชั้นดินโดยรอบ
BTU หรือ British Thermal Unit เป็นหน่วยวัดพลังงานที่แสดงถึงปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนหรือทำความเย็นในพื้นที่หนึ่ง ในเรือนกระจก การเข้าใจความต้องการ BTU จะช่วยให้สามารถเลือกระบบทำความร้อนที่มีขนาดเหมาะสม เพื่อลดการสูญเสียความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ค่า R-Value ใช้วัดความสามารถในการต้านทานความร้อนของวัสดุ ค่า R-Value ที่สูงขึ้นหมายถึงฉนวนกันความร้อนที่ดีกว่า ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนโดยการลดการสูญเสียความร้อนผ่านผนังและหลังคาเรือนกระจก
วิธีการที่ประหยัดพลังงาน ได้แก่ การใช้แผ่นโพลีคาร์บอเนตแบบสองชั้น ม่านกันความร้อน วัสดุเก็บความร้อนเช่นถังน้ำ และการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟและแอคทีฟ เพื่อลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล
ลิขสิทธิ์ © 2025 โดย Hebei Fengzhiyuan Greenhouse Equipment Manufacturing Co., Ltd นโยบายความเป็นส่วนตัว
EN
