محاسبه تعداد هیتر های لازم برای گلخانه به صورت دقیق

قصد خرید هیتر برای گلخانه را دارید و از تعداد هیتر مورد نیاز برای گلخانه اطلاعی ندارید؟ به دنبال محاسبه گرمایش گلخانه هستید؟ و قصد محاسبه مصرف گاز گلخانه را دارید؟ پس با ما تا انتهای این نوشته از اندیشه سبز همراه باشید تا در این رابطه اطلاعات کاملی ارائه شود.

راه های انتقال حرارت در گلخانه

موضوع	خلاصه و نکات اصلی
راه‌ های انتقال حرارت در گلخانه	انتقال حرارت از سه روش انجام می‌ شود: هدایت، همرفت و تابش. در گلخانه‌ ها اتلاف انرژی از پوشش، سازه، دریچه‌ ها و منافذ رخ می‌ دهد.
اتلاف حرارت از طریق هدایت	گرما از طریق پوشش یا سازه گلخانه به محیط بیرون منتقل می‌ شود. این نوع اتلاف در سقف و دیواره‌ ها بیشتر اتفاق می‌ افتد.
اتلاف حرارت از طریق همرفت	هوای گرم داخل گلخانه به سمت بالا حرکت کرده و از طریق سقف گرما را از دست می‌ دهد؛ سپس سرد شده و به کف گلخانه بر می‌ گردد. این چرخه باعث تلفات بیشتر گرما می‌ شود.
نفوذ هوا (نشت حرارت)	ورود و خروج هوا از درزها و شکاف‌ های کوچک در سازه و پوشش گلخانه رخ می‌ دهد. این نفوذ باعث هدر رفت انرژی و کاهش راندمان گرمایشی می‌ شود.
تهویه و نیاز به تنظیم دما	در زمستان، هوای ورودی باید گرم شود تا به دمای تنظیم‌ شده گلخانه برسد. در تابستان نیز هوای ورودی باید خنک شود تا محیط برای گیاهان مناسب بماند.

نحوه محاسبه گرمایش گلخانه

خرید تجهیزات گلخانه ای و محاسبه نیاز گرمایشی گلخانه یکی از مهم‌ ترین اقدامات برای حفظ دمای مطلوب در فصل سرد است. برای تعیین مقدار گرمای مورد نیاز، ابتدا باید مشخص شود که گلخانه چه میزان حرارت از دست می‌ دهد.

تلفات حرارتی معمولاً از سه بخش اصلی اتفاق می‌ افتد: پوشش گلخانه، سازه گلخانه و نشت هوا ناشی از باد یا درزهای موجود در گلخانه است. مجموع این سه مورد، تلفات کل حرارت گلخانه را تشکیل می‌ دهد و مبنای اصلی برای انتخاب سیستم گرمایشی است.

مراحل ساده محاسبه نیاز گرمایشی گلخانه

بهتر است برای محاسبه اصولی نیاز گرمایشی گلخانه طبق مراحل  زیر پیش روید که عبارتند از:

مرحله اول

برای شروع، باید دمای مطلوب داخل گلخانه و کمترین دمای بیرون را مشخص کنیم. برای مثال، اگر دمای مطلوب داخل ۱۸ درجه و دمای بیرون در سردترین زمان شب منفی ۲ درجه باشد، اختلاف دما برابر با ۲۰ درجه است.

مرحله دوم

سپس باید مساحت کل پوشش گلخانه شامل سقف و دیواره‌ ها را باید محاسبه کرد. به عنوان نمونه، یک گلخانه ۳۰×۸ متر معمولاً حدود ۲۲۰ متر مربع سطح پوشش دارد. هرچه مساحت بیشتر باشد، میزان تلفات حرارت نیز افزایش پیدا می‌ کند.

مرحله سوم تعیین ضریب انتقال حرارت پوشش (U)

ضریب U بیان می‌ کند که پوشش گلخانه چه مقدار گرما را از خود عبور می‌ دهد. این مقدار بسته به نوع پوشش متفاوت است. برای مثال، پلاستیک تک‌ لایه ضریب U حدود ۵ دارد، پلاستیک دو لایه حدود ۳.۵ و پلی‌ کربنات دو جداره حدود ۳ ضریب انتقال حرارت را به خود اختصاص داده اند.

مرحله چهارم محاسبه تلفات حرارت از پوشش

فرمول تلفات حرارتی پوشش به این صورت است:

اختلاف دما × ضریب U × مساحت پوشش

برای مثال قبلی:

۲۰ × ۵ × ۲۲۰ = حدود ۲۲٬۰۰۰ کیلوکالری در ساعت

مرحله پنجم محاسبه تلفات سازه و باد

علاوه بر پوشش، مقداری از حرارت از سازه گلخانه و نشت هوا از بین می‌ رود. به صورت تقریبی تلفات سازه حدود ۵ درصد و تلفات باد حدود ۱۰ درصد تلفات پوشش در نظر گرفته می‌ شود. بنابراین:

تلفات سازه ≈ ۱۱۰۰
تلفات باد ≈ ۲۲۰۰ کیلوکالری در ساعت

مرحله ششم محاسبه تلفات حرارتی کل

مجموع تلفات پوشش، سازه و باد برابر با تلفات کل است در مثال بالا:

۲۲۰۰۰ + ۱۱۰۰ + ۲۲۰۰ = ۲۵۳۰۰ کیلو کالری در ساعت

این مقدار نشان می‌ دهد که گلخانه باید در هر ساعت حدود ۲۵ هزار کیلو کالری گرما دریافت کند تا دمای داخلی ثابت بماند.

طبق محاسبات ارائه‌ شده، یک گلخانه ۳۰×۸ متر با پوشش پلاستیک تک‌ لایه در شب‌ های سرد زمستان به حدود ۲۵ هزار کیلو کالری گرمایش در ساعت نیاز دارد.

این میزان معمولاً توسط یک بخاری ۳۰ تا ۳۵ هزار کیلو کالری یا یک هیتر ۸۰ هزار کیلوکالری با نصف ظرفیت قابل تامین است. محاسبه دقیق نیاز گرمایشی باعث انتخاب درست سیستم گرمایشی و کاهش هزینه سوخت می‌ شود.

اصول توزیع هوای گرم در گلخانه

توزیع مناسب هوای گرم در گلخانه یکی از اصلی‌ ترین عوامل در ایجاد دمای یکنواخت، کاهش مصرف انرژی و بهبود عملکرد محصول است. حتی اگر یک سیستم گرمایشی با راندمان بالا داشته باشید، تا زمانی که گرما به‌ صورت درست در فضای گلخانه پخش نشود، بخش زیادی از انرژی هدر رفته و شرایط رشدی مناسبی برای گیاهان ایجاد نمی‌ شود. به همین دلیل طراحی صحیح سامانه توزیع هوا اهمیت بسیار زیادی دارد.

روش‌ های مختلف توزیع گرما در گلخانه

در گلخانه‌ ها از روش‌ های مختلفی مثل لوله‌ های گرمایش جانبی، کانال‌ های انتقال هوا، لوله‌ های گرمایشی زیر بستر یا روی سکو، فن‌ کوئل و دمنده‌ های گرم برای پخش حرارت استفاده می‌ شود.

هر کدام از این روش‌ ها با توجه به نوع سازه، نوع محصول و شرایط اقلیمی کارایی متفاوتی دارند؛ اما نکته مشترک میان همه آن‌ ها این است که باید بتوانند دما را در تمام نقاط گلخانه یکسان نگه دارند.

اهمیت چرخش هوا و جلوگیری از اختلاف دما

یکی از مهم‌ ترین نکات در توزیع هوا، ایجاد چرخش مناسب است. جریان هوا باید به اندازه‌ ای باشد که اختلاف دما و رطوبت در بخش‌ های مختلف گلخانه حداقل شود. در سیستم‌ های لوله پلی‌ اتیلن سوراخ‌ دار، هوا باید بتواند در هر دقیقه حدود یک‌ چهارم تا یک‌ سوم حجم کل گلخانه را جا به‌ جا کند. سوراخ‌ ها نباید مستقیماً به سمت گیاه باشند و بهتر است در نیمه پایینی لوله قرار بگیرند تا از آسیب به محصول جلوگیری شود.

نکات مهم در طراحی لوله‌ های سوراخ‌ دار

به دلیل افت فشار و کاهش دما در طول لوله، اندازه سوراخ‌ ها باید در بخش‌ های انتهایی بزرگ‌ تر باشد تا یکنواختی توزیع هوا حفظ شود. برخلاف تصور عمومی، یکسان بودن فاصله و قطر سوراخ‌ ها موجب یکنواختی توزیع نمی‌ شود و می‌ تواند جریان هوا را نامتعادل کند.

نقش دمنده‌ ها در بهبود توزیع حرارت

در بسیاری از گلخانه‌ ها استفاده از دمنده‌ های بزرگ با توان کم در ارتفاع بالا نتیجه بسیار بهتری نسبت به لوله‌ های سوراخ‌دار ایجاد می‌ کند. این دمنده‌ ها جریان هوای افقی ایجاد می‌ کنند و باعث پخش یکنواخت حرارت روی پوشش گیاهی می‌ شوند. جای‌ گیری تجهیزات گرمایشی، نوع و تعداد کانال‌ ها و فشار سیستم همگی تاثیر زیادی بر الگوی جریان هوا دارند.

چگونه تعداد هیتر مورد نیاز گلخانه را محاسبه کنیم ؟

معمولا هیترها دارای ظرفیت های حرارتی هستند که در هر ساعت می توانند تولید کنند. این ظرفیت حرارتی از مقدار ظرفیت اسمی آنها باید متفاوت باشد چرا که هر هیتری دارای مقداری اتلاف گرمایی است که از طریق دودکش های به بیرون از سالن انتقال داده می شود.

بخاری های مختلفی جهت گرمایش گلخانه کاربرد دارند که انواع مختلف آنها را می توانید در صفحه بخاری گلخانه مشاهده کنید، لازم به ذکر است که هیترهای برقی راندمان حرارتی 100 درصدی دارند یعنی تمام گرمای تولیدی را به گلخانه وارد خواهند کرد و اتلاف انرژی ندارند.

به عنوان مثال هیتر گلخانه ای آرارات دارای ظرفیت حرارتی 250 هزار کیلوکالری بر ساعت است که راندمان حرارتی واقعی آن 20 درصد است، به عبارتی 80 درصد از گرمای باقی مانده را به سالن انتقال خواهد داد. که به شکل زیر محاسبه می شود:

مقدار حرارت واقعی = ظرفیت حرارتی اسمی 🗙 راندمان حرارتی

در مورد هیتر آرارات فقط 200 هزار کیلو کالری وارد سالن خواهد شد، بنابراین هر چقدر که هیتر مورد نظر راندمان حرارتی بالایی داشته باشد، اتلاف انرژی کمتری خواهد داشت و گرمای بیشتری را نیز تولید می کند.

پس از بعد دست آوردن میزان حرارت دهی واقعی هیتر مورد نظر خود و مقدار اتلاف انرژی گلخانه ، با استفاده از فرمول زیر می توانید تعداد هیترهای لازم برای گلخانه را به دست آورید :

ظرفیت حرارتی واقعی هیتر ÷ کل اتلاف حرارتی گلخانه = تعداد هیترهای لازم برای گلخانه

اگر عدد به دست آمده کمتر از یک بود، یعنی یک هیتر برای گلخانه کافی است و حتی گرمای مازادی را نیز تولید می کند که باید از هیترهای کوچک تری استفاده کنید. اما اگر این عدد برابر با یک بود، یعنی همان هیتر گرمای لازم گلخانه را تامین خواهد کرد.

اما اگر عدد حاصل بیشتر از یک بود، آن را رند کرده و تعداد تقریبی هیترهای لازم را تعیین خواهیم کرد، به عنوان نمونه اگر عدد به دست آمده 2/67 شد، حدودا به 3 هیتر در همان ظرفیت یا دو هیتر در همان ظرفیت و یک هیتر با ظرفیت نصف نیاز خواهیم داشت.

چگونه میزان مصرف سوخت هیترها را محاسبه کنیم؟

معمولا بخاری های صنعتی با دو نوع سوخت گاز و گازوئیل کار می کنند، میزان سوخت مصرفی هر هیتر در قسمت مشخصات آن درج شده است که معمولا لیتر بر ساعت است، با محاسبه تعداد هیترهای مورد نیاز برای گلخانه می توان تعداد هیتر را در میزان مصرف سوخت آنها در هر ساعت ضرب کرد و بدین ترتیب به مقدار کلی مصرف سوخت هیترها در هر ساعت دست پیدا کرد.

اگر قصد استفاده از بخاری های برقی در گلخانه خود دارید، می توانید میزان مصرف برق آنها را در تعداد آنها ضرب کنید تا مقدار کلی مصرف برق هیترها در هر ساعت به دست آید.

سخن آخر

در این نوشته به صورت دقیق به نحوه محاسبه گرمایش گلخانه و تعداد هیتر برای گلخانه ارائه شد چنانچه در این حیطه سوالی دارید با ما در قسمت نظرات در میان بگذارید.