Làm thế nào để làm mát nhà kính trồng dâu tây vào mùa hè? Làm thế nào để nông dân giảm chi phí điện năng?

Nhiệt độ quá cao đối với dâu tây nhà kính vào mùa hè có thể ảnh hưởng đến quá trình phân hóa mầm hoa, thụ phấn, phình quả và chất lượng quả cuối cùng. Để kiểm soát nhiệt độ, nhiều nhà kính sử dụng quạt, tấm làm mát, hệ thống phun sương hoặc thiết bị làm mát.

Mặc dù những hệ thống này có thể giảm nhiệt hiệu quả, nhưng thời gian vận hành kéo dài cũng làm tăng mức tiêu thụ điện năng và chi phí sản xuất. Ngoài việc phụ thuộc vào thiết bị làm mát chủ động, bạn có thể lựa chọn tấm polycarbonate hoặc màng nhà kính có tính chất quang học và cách nhiệt phù hợp ngay từ giai đoạn xây dựng nhà kính. Những vật liệu này giúp giảm tích tụ nhiệt do bức xạ mặt trời, từ đó làm chậm tốc độ tăng nhiệt trong nhà kính và giảm tải vận hành cho thiết bị.

1. Vì sao nhiệt độ trong nhà kính dễ trở nên quá cao?

Trước tiên, chúng ta cần biết rằng sau khi bức xạ mặt trời đi vào nhà kính, một phần sẽ bị cây trồng, đất, máng trồng và thiết bị hấp thụ, rồi chuyển hóa thành nhiệt. Vì tốc độ lưu thông không khí và tản nhiệt bên trong nhà kính bị hạn chế, nên nhiệt tiếp tục tích tụ, cuối cùng khiến nhiệt độ trong nhà tăng lên.

Do đó, nhiệt độ cao trong nhà kính không chỉ do thời tiết nóng gây ra, mà còn liên quan đến lượng năng lượng mặt trời mà bản thân nhà kính cho phép đi vào và khả năng loại bỏ nhiệt kịp thời hay không. Mặc dù vật liệu bao phủ được lắp đặt ở phía ngoài nhà kính, nhưng chúng lại quyết định lượng và cách thức bức xạ mặt trời đi vào nhà kính, từ đó cũng ảnh hưởng đến lượng nhiệt mà các thiết bị làm mát tiếp theo phải xử lý.

2những tính chất liên quan đến làm mát nào bạn nên chú trọng khi lựa chọn vật liệu bao phủ nhà kính?

Nếu mục tiêu của bạn là giảm nhiệt độ nhà kính và rút ngắn thời gian vận hành các thiết bị như quạt và tấm làm mát, bạn không nên chỉ tập trung vào độ dày, giá cả hoặc tên sản phẩm khi lựa chọn tấm polycarbonate hoặc màng nhà kính. Thay vào đó, bạn cần đặc biệt chú ý đến các tính chất sau:

1. Độ truyền sáng mặt trời;

2. Khả năng khuếch tán ánh sáng;

3. Độ phản xạ bức xạ mặt trời;

4. Kiểm soát bức xạ nhiệt hồng ngoại gần;

5. Khả năng cách nhiệt;

6. Tính tương thích với hệ thống thông gió và hệ thống che nắng bên ngoài.

Độ truyền sáng quá cao có thể cho phép nhiều bức xạ mặt trời hơn đi vào nhà kính, trong khi độ truyền sáng quá thấp lại có thể ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của dâu tây. Do đó, vật liệu cần đạt được sự cân bằng giữa kiểm soát ánh sáng hiệu quả và kiểm soát nhiệt độ.

Hiệu suất khuếch tán ánh sáng có thể làm tán xạ một phần ánh sáng mặt trời trực tiếp và giảm độ tập trung của ánh sáng mạnh lên bề mặt lá và trái cây. Hiệu suất phản xạ có thể phản xạ một phần bức xạ mặt trời ra ngoài nhà kính. Kiểm soát bức xạ hồng ngoại gần (near-infrared) chủ yếu nhắm vào bức xạ mặt trời có khả năng cao bị chuyển đổi thành nhiệt.

3. Tấm polycarbonate có thể giúp giảm tải nhiệt cho nhà kính như thế nào?

Tấm polycarbonate chủ yếu ảnh hưởng đến nhiệt độ nhà kính thông qua cấu trúc tấm, độ truyền sáng, hiệu suất khuếch tán ánh sáng và cách nhiệt.

Nếu dự án của bạn nằm ở khu vực có mùa hè nóng và bức xạ mặt trời mạnh, bạn cần đặc biệt lưu ý các yếu tố sau:

1. Độ truyền sáng phù hợp với điều kiện ánh sáng tại địa phương;

2. Hiệu suất khuếch tán ánh sáng nhằm cải thiện sự phân bố của ánh sáng mặt trời trực tiếp;

3. Kiểm soát bức xạ nhiệt hồng ngoại gần (near-infrared);

4. Khả năng cách nhiệt do cấu trúc rỗng mang lại;

5. Khả năng tương thích với hệ thống thông gió mái và hệ thống che nắng bên ngoài.

Cần lưu ý rằng sự khác biệt giữa các tấm polycarbonate và màng nhà kính không nhất thiết thể hiện rõ dưới dạng hiệu ứng làm mát vào mùa hè. Ví dụ, một thử nghiệm so sánh giữa hai nhà kính: một được bao phủ bằng tấm polycarbonate và một được bao phủ bằng màng polyethylene hai lớp cho thấy, trong điều kiện sưởi ấm ban đêm, tổng mức tiêu thụ năng lượng nhiệt của nhà kính dùng tấm polycarbonate thấp hơn khoảng 27,89% so với nhà kính dùng màng polyethylene hai lớp. Điều này cho thấy lợi thế cách nhiệt của tấm polycarbonate chủ yếu thể hiện ở việc giảm trao đổi nhiệt và cải thiện khả năng giữ nhiệt vào mùa đông. Không nên hiểu một cách trực tiếp rằng tấm polycarbonate luôn tạo ra nhiệt độ thấp hơn vào mùa hè so với màng nhà kính.

4. Màng nhà kính có thể giúp giảm nhiệt độ vào mùa hè như thế nào?

Màng nhà kính có thể khác biệt đáng kể về chức năng, vì vậy bạn không nên chỉ tập trung vào độ dày và giá cả khi chọn màng. Nếu dự án của bạn hướng đến việc làm mát vào mùa hè và giảm tiêu thụ điện năng, bạn cần đặc biệt chú ý đến các loại màng sau đây.

1. Màng khuếch tán ánh sáng

Màng khuếch tán ánh sáng có khả năng tán xạ một phần ánh sáng mặt trời trực tiếp, giúp ánh sáng đi vào tán lá dâu tây đồng đều hơn.

Trong một thử nghiệm nhà kính, người ta đã sử dụng màng khuếch tán ánh sáng với mức độ mờ (haze) khoảng 20% và 29%. Kết quả cho thấy các loại màng khuếch tán này cải thiện sự phân bố ánh sáng theo chiều dọc và chiều ngang trong tán cây và làm giảm nhiệt độ lá. Thử nghiệm ghi nhận chênh lệch nhiệt độ giữa lá và không khí khoảng 2,64 ° C tại một số điểm đo, so với khoảng 4,08 ° C dưới điều kiện che phủ khác. Điều này cho thấy giá trị của màng ánh sáng khuếch tán không chỉ giới hạn ở việc giảm nhiệt độ không khí trong nhà kính. Màng này còn có thể giúp giảm căng thẳng nhiệt cục bộ trên bề mặt lá và quả.

2. Màng phản xạ hoặc màng che nắng

Màng phản xạ thích hợp cho các vùng có ánh sáng mặt trời mạnh và nhiệt độ mùa hè cao đáng kể.

Trong một thử nghiệm so sánh tại nhà kính ở vùng khô hạn, màng phản xạ làm giảm nhiệt độ không khí trong nhà kính khoảng 3 ° °C vào giữa trưa so với màng PE thông thường.

3. Màng chặn tia hồng ngoại gần

Mục đích chính của màng chặn tia hồng ngoại gần không đơn thuần là giảm ánh sáng khả kiến, mà là giảm lượng bức xạ hồng ngoại gần — loại bức xạ dễ chuyển thành nhiệt hơn — đi vào nhà kính.

Kết quả từ một nghiên cứu nhà kính về màng kiểm soát hồng ngoại gần cho thấy màng PE kiểm soát hồng ngoại gần làm giảm nhiệt độ không khí trong nhà kính tối đa khoảng 2 ° C và kiểm soát tốt hơn tải nhiệt mùa hè so với màng phủ thông thường.

Trong một mô phỏng tiêu thụ năng lượng nhà kính khác, giả định vật liệu phủ có khả năng phản xạ toàn bộ bức xạ hồng ngoại gần, nhiệt độ không khí trong nhà kính vào giữa trưa mùa hè giảm khoảng 2 ° C, trong khi nhu cầu làm mát giảm tối đa 50%. Tuy nhiên, kết quả này đạt được trong các điều kiện mô hình cụ thể. Hiệu suất thực tế vẫn chịu ảnh hưởng bởi cấu trúc nhà kính, thông gió, che bóng và tán cây trồng.

4. Màng cách nhiệt

Màng cách nhiệt chủ yếu dùng để giảm tổn thất nhiệt từ nhà kính vào ban đêm và cũng có thể giúp cải thiện sự dao động nhiệt độ giữa ngày và đêm.

Nó phù hợp hơn cho các dự án cần cân bằng giữa khả năng giữ nhiệt vào mùa đông và chi phí vận hành vào mùa hè. Tuy nhiên, nếu vấn đề chính của bạn là nhiệt độ cao vào mùa hè, bạn không nên chỉ tập trung vào hiệu suất cách nhiệt của màng phủ. Bạn cũng cần xem xét khả năng truyền sáng mặt trời, hiệu suất khuếch tán ánh sáng và khả năng kiểm soát bức xạ hồng ngoại gần.

5. Vật liệu phủ có thể giúp giảm mức tiêu thụ điện của thiết bị như thế nào?

Vật liệu phủ có thể giảm một phần tải nhiệt ngay từ nguồn bằng cách hạn chế lượng nhiệt đi vào nhà kính.

Nguyên lý hoạt động của chúng là:

Giảm lượng bức xạ mặt trời đi vào → giảm tích tụ nhiệt trong nhà kính → làm chậm tốc độ tăng nhiệt của nhà kính → hạ thấp nhiệt độ đỉnh điểm → giảm tải vận hành của thiết bị làm mát.

Các số liệu trên cho thấy vật liệu phủ thực sự có thể ảnh hưởng đến tải làm mát. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mọi dự án đều đạt được kết quả như nhau. Diện tích nhà kính, hiệu suất thông gió, hệ thống che nắng bên ngoài, nhiệt độ ngoài trời, bức xạ mặt trời và mật độ trồng dâu tây đều ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.

Nếu bạn muốn đánh giá chính xác hiệu quả tiết kiệm điện, bạn nên theo dõi thêm:

• Nhiệt độ trong và ngoài nhà kính;
• Nhiệt độ cao nhất vào giữa trưa;
• Cường độ bức xạ mặt trời;
• Thời gian vận hành của quạt và tấm làm mát;
• Công suất thiết bị làm mát;

6. Làm thế nào để lựa chọn vật liệu phủ dựa trên khí hậu của dự án?

Tại các khu vực có mùa hè nóng và bức xạ mặt trời mạnh, bạn nên ưu tiên các đặc tính khuếch tán ánh sáng, phản xạ và kiểm soát tia hồng ngoại gần của vật liệu phủ, đồng thời kết hợp sử dụng cùng hệ thống che nắng bên ngoài và hệ thống thông gió mái.

Đối với những khu vực có ánh sáng không đủ nhưng vẫn cần làm mát vào mùa hè, nên tránh che bóng quá mức. Các vật liệu có độ truyền sáng hiệu quả tương đối cao và khả năng khuếch tán ánh sáng tốt có thể được ưu tiên xem xét.

Đối với nhà kính trồng dâu tây hoạt động quanh năm, cả việc làm mát vào mùa hè lẫn giữ nhiệt vào mùa đông đều cần được đánh giá. Tấm polycarbonate nhiều lớp phù hợp hơn cho các dự án tập trung vào độ ổn định kết cấu và kiểm soát trao đổi nhiệt. Màng chức năng nhiều lớp phù hợp hơn cho các dự án cần điều chỉnh hiệu suất bao phủ theo mùa, kiểm soát chi phí đầu tư ban đầu hoặc thuận tiện cho việc thay thế về sau.

Đối với các chủ trang trại dâu tây trồng trong nhà kính, vật liệu phủ không chỉ ảnh hưởng đến chi phí xây dựng mà còn liên quan đến việc kiểm soát nhiệt độ sau này, thời gian vận hành thiết bị làm mát và chi phí điện dài hạn. Vật liệu phù hợp không thể hoàn toàn thay thế thiết bị làm mát chủ động, nhưng có thể giảm lượng nhiệt xâm nhập vào nhà kính, làm chậm tốc độ tăng nhiệt trong nhà kính và giảm tải vận hành của thiết bị, từ đó giúp bạn xây dựng một nhà kính trồng dâu tây tiết kiệm năng lượng hơn và vận hành ổn định hơn.

Dựa trên điều kiện khí hậu của từng khu vực, yêu cầu canh tác dâu tây và phương thức vận hành nhà kính, FZY nhà kính có thể đánh giá toàn diện cách thức phối hợp giữa vật liệu phủ, hệ thống thông gió, tấm che nắng bên ngoài và thiết bị làm mát, đồng thời cung cấp các giải pháp nhà kính phù hợp hơn cho vận hành dài hạn.