در روش تامین گرمایش با هوای گرم مانند یونیت هیترها، بخاری‌ها و جت فن‌ها به جهت سبک شدن هوای گرم و تجمع آن در زیر سقف گلخانه‌ها، درجه حرارت زیر سقف به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته که این امر موجب تبادل حرارت با خارج سالن و افزایش تلفات حرارتی می گردد. موضوع فوق به جهت بالا بودن رطوبت در گلخانه‌ها موجب ایجاد میعان و ریزش قطرات بارانی از سقف و همچنین ایجاد شبنم روی سطح گیاه شده و آفات و بیماری های مربوطه را به طور فزاینده‌ای افزایش میدهد. همچنین در این روش‌ها معمولاً درجه حرارت سطح خاک به طور مطلوب تأمین نمی گردد.
تامین حرارت در هیتر تابشی گرماذین از طریق امواج مادون قرمز منتقل شده که این امواج پس از برخورد با سطح گیاه و بستر آن جذب و تبدیل به گرما می شود. در این روش درجه حرارت زیر سقف چندان افزایش نمی‌یابد و تلفات حرارتی از سقف کم بوده و مصرف سوخت به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. گرماتاب حرارتی نظیر حرارت خورشید را فراهم مینماید. در این حالت درجه حرارت سطح خاک و سطح گیاه از درجه حرارت هوای گلخانه اندکی بالاتر است که این مساله در نهایت باعث عدم ایجاد بیماری های منتقل شونده به علت خیس بودن سطح گیاه و یا گردش هوا میگردد. کاهش حدوداً %۵۰ مصرف سوخت و ۹۰% مصرف برق و عدم اشغال فضای فیزیکی در سالن از مزایای دیگر گرماتاب نسبت به سایر سیستم‌های متداول برای گرمایش گلخانه‌ها می باشد.
بهترین روش تامین گرمایش گلخانه
با توجه به ذخایر محدود سوختی در جهان و نیاز رو به رشد بشر قیمت سوخت همواره رو به افزایش بوده است. در این میان استفاده از تکنولوژی‌های جدید در کاهش مصرف انرژی و افزایش کارآیی در هر زمینه ای مد نظر قرار گرفته است. گلخانه داران و پرورش دهندگان گیاهان نیز از این موضوع مستثنی نبوده و همواره در پی افزایش محصولات خود از طریق بکارگیری فن آوری‌های روز می باشند.
گرمایش تابشی مفهومی متفاوت با آنچه که پرورش‌دهندگان و گلخانه‌داران از سیستم‌های گرمایشی انتظار دارند می باشد. گلخانه‌داران به روش سنتی به اندازه‌گیری و کنترل دمای هوای گلخانه تکیه می‌کنند، چنانکه تمامی دستورالعمل‌های مربوط به بهترین شرایط کشت براساس دمای هوا می باشد. معمولاً ترموستات‌های مخصوصی در محیط نصب می‌شوند تا دمای هوا را دقیق‌تر اندازه بگیرند. ولی گرم کننده‌های تابشی نوع نگرش پرورش دهنده را نسبت به کنترل محیطی گلخانه تغییر می دهد.
اثرات مفید دستگاه‌های گرمایش تابشی در شبیه‌سازی کارکرد گرمایی خورشید، ثابت شده است. این دستگاه‌ها از سال 1970 با اثربخشی و کارایی بالایی در گلخانه‌های صنعتی نصب شده است. این دستگاه‌ها از جنبه‌های مختلفی برای گرمایش گلخانه‌ها بیش از حد انتظار گلخانه‌داران ظاهر شده‌اند.
این سیستم با طراحی، نصب و کاربری صحیح میتواند مزایای متعددی را نسبت به سیستم‌های گرمایشی رایج ایجاد نماید. گلخانه داران معمولاً قبل از استفاده از این سیستم از خود می پرسند:
این سیستم چگونه کنترل می شود؟ آیا گیاهان به صورت یکدست و یکنواخت رشد خواهند کرد؟ آیا کیفیت بالاتر می رود؟ آیا زمان رشد کوتاهتر می شود؟
هیتر تابشی در گلخانه
این سوال بوجود می آید که اگر گرما به سمت بالا می رود پس بخاری سقفی گرماذین که در ارتفاع بالای گلخانه نصب می شود چگونه می تواند گرمایش را تامین کند. گرما نوعی از انرژی است و انرژی گرمایی تابشی به سمت اشیاءای که باید گرم شوند جهت داده می شود. هوای گرم در مجاورت هوای سرد به بالا رانده می شود اما انرژی گرمایی تابشی تا وقتی که توسط جسمی جذب نشده است به گرما تبدیل نمی شود. با توجه به این اصل گلخانه داران به این نتیجه می رسند که استفاده از گرمایش تابشی برای گرمایش گلخانه بسیار پر بازده خواهد بود.
کنترل دمای گیاهان آسان و دقیق خواهد شد زیرا دستگاهی که برای اندازه گیری دما به کار گرفته خواهد شد همان گرمای تابشی را دریافت خواهند کرد که گیاهان دریافت می کنند. قرار دادن سنسور اندازه گیری دما درون محفظه‌ای در معرض هوا مانع از تابش امواج گرمایی به آن شده و فقط می تواند دمای هوا را نشان دهد نه دمای اجسام را همچنین در سیستم گرمایش تابشی دمای هوا بین 3 تا 5 درجه سانتیگراد کمتر از دمای هوای مورد نیاز در سیستم های گرمایش هوای مرکزی برای رسیدن به دمای مطلوب برای گیاهان و خاک می باشد.
تامین گرمایش گلخانه یکی از نیازمندی‌های مهم در سالن‌های گلخانه است. روشهای مرسوم و قدیمی جهت تامین گرمایش گلخانه‌ها، استفاده از روش همرفتی مانند بخاری‌ها میباشد. اتلاف انرژی در روش تامین گرمایش به روش همرفتی به واسطه تبادل دمایی از سقف و دیواره ها بسیار بالا بوده و در بسیاری موارد مقرون به صرفه نمیباشد.
در روش فوق علاوه بر اتلاف انرژی زیاد، مواردی از قبیل ایجاد شبنم بر روی سطح گیاهان و ریزش قطرات آب از روی سقف بر روی سطح گیاهان را خواهیم داشت. تولید میعان یا شبنم و مرطوب شدن سطح گیاه منجر به ایجاد قارچ و آفات در گلخانه میشود. دراین روش مساحت سالن گلخانه و بستر خاک سرد بوده و ریشه گیاه به دمای مورد نیاز نمیرسد.
این در حالی است که در تامین گرمایش با استفاده از روش گرمایش تابشی گرماتاب، انرژی حرارتی با الهام از طبیعت همچون خورشید امواج تابشی را به سطح، ریشه و خاک گیاه منتقل نموده و دمای مورد نیاز گیاه را تامین مینماید. در این روش اختلاف حرارتی بین سقف و نقاط نزدیک به کف کم بوده و از تجمع حرارتی زیر سقف جلوگیری میگردد.
از اینرو اتلاف حرارتی از سقف گلخانه بسیار ناچیز بوده و موجب کاهش چشمگیر اتلاف حرارتی و انرژی مصرفی میگردد. گرمایش تابشی در گلخانه همانند تابش خورشید، گرما را برای گیاهان فراهم مینماید. صرفه جویی حداقل 50 درصد گاز و 90 درصد برق مصرفی از مزایای مهم گرماتاب برای گرمایش گلخانه است.
در این روش به دلیل عدم جابجایی هوا در سالن گلخانه، کیفیت هوای گلخانه بسیار مطلوب بوده و نیاز به ورود هوای تازه به میزان بالایی کاهش می یابد. همچنین به جهت نصب و استقرار دستگاه های گرماتاب در ارتفاع، سطح فیزیکی از سالن اشغال نمیکند. امکان نصب ترموستات بر روی دستگاه‌های گرماتاب یکی از قابلیت های مهم این دستگاه است. در این روش در صورت خرابی در مشعل هر یک از دستگاه‌ها، تامین گرمایش دچار مشکل نمیشود.
صرفه‌جویی در مصرف انرژی (برق و گاز)
نخستین مزیت اینست که تبدیل سوخت گاز طبیعی یا گازوئیل به گرمای تابشی بسیار پر بازده است. چرا که با روش تابشی امکان جهت دهی انتقال حرارت به کف سالن ایجاد میشود و میتوان گرمای یکنواخت و متوازنی را در گلخانه توزیع نمود. یکی از مهمترین دلایل مصرف کمتر برق، عدم وجود فن دمنده است.
اتلاف انرژی کمتر در تامین گرمایش با گرماتاب
در نتیجه دریافت مستقیم تابش و انتقال آن به اطراف که در بالا ذکر گردید، دمای خاک و گیاه اصولاً حدود 0C7/1 بیشتر از دمای هوای محیط است. این اختلاف دما به اندازه‌ای نیست که باعث طبقه طبقه شدن گرما در گلخانه شود (پایین سردتر- بالا گرم‌تر) در نتیجه دمای هوا از سطح خاک تا بالا یکنواخت باقی می ماند. این در حالیست که در گرمایش سنتی براساس هوای گرم به ازای هر 30cm ارتفاع که از سطح خاک بالاتر برویم دما حدود 0C 5/0 افزایش می‌یابد و نهایتاً هوای قسمت رأس گیاه حدود 5/5 الی 0C 3/8 بیشتر از مقدار مطلوب می باشد. از سوی دیگر این دمای بالاتر باعث می شود اختلاف دمای بیرون و درون در محل دیواره‌ها بیشتر باشد که موجب میشود در اینگونه گلخانه‌ها اتلاف حرارتی بیشتر از زمانی باشد که از سیستم تابشی استفاده میشود. طبق استاندارد ASHRAE اتلاف حرارتی سالن‌هایی که به گرمایش تابشی مجهز شده‌اند 15 الی 20 درصد کمتر در نظر گرفته میشود در حالیکه در سیستم‌های هوای گرم باید مقدار اتلاف حرارتی ناشی از تجهیزات و ناکارایی سیستم را نیز به مجموع اتلاف حرارتی اضافه نمود.
کاهش بیماری در گلخانه ها
در اکثریت موارد تر بودن گیاه (رطوبت آزاد روی سطح گیاه) عامل اصلی بسیاری از بیماری‌ها است که با گرمایش تابشی کاملا برطرف میگردد. طبق نظر گیاه پزشکان، خیس بودن سطح گیاه بیماری‌های لکه‌های قارچی بزرگ، قارچ خاکستری، کپک پردار، زنگ زدی برگ‌ها و لکه‌های باکتریای روی برگ و پوسیدگی ریشه را تشدید می نماید. گرمایش گلخانه با یک سیستم گرمایشی قوی و کارآمد عامل محیطی بیماری زایی را حذف می نماید.
ایجاد گرمایش گلخانه در مکان‌های مورد نیاز
گیاهان معمولاً در سه ناحیه روی کف زمین، روی شاخه‌های بالارونده، بصورت آویزان از سقف پرورش داده میشود.
با سیستم‌های هوای گرم سخت‌ترین قسمت کار، گرم کردن گیاهان روی کف زمین میباشد. وقتی گیاه بعد از فصل سرمای قبل کاشته می شود زمین سرد یا حتی یخ زده است که عامل تأخیر در رشد گیاه می باشد. وقتی گیاه روی شاخه‌ها هست و از کف فاصله دارد به علت طبقه طبقه شدن گرما از پایین به بالا ترموستات معلق در هوا و نزدیک بالای گیاه قرار می‌گیرد. گیاهانی که در سبدهای آویخته رشد می‌کنند به محل تجمع هوای گرم در بالای فضا نزدیکترند و در نتیجه کنترل دمایی کمتری روی گیاهان بالایی وجود دارد.
در سیستم تابشی خاک گرم شده و ریشه را فعال مینماید تا گیاه سریعتر رشد کند. تمامی بدنه گیاه و خاک نیز گرما را دریافت کرده و در محیط پخش می‌کنند و در نتیجه در فضای گلخانه دما از سطح خاک تا بالای گلخانه اختلاف بسیار کمی را نشان میدهد.
گرماتاب را میتوان با لامپ فلورسنت مقایسه کرد که پوشش پراکنده و غیر متمرکز دارد. در نتیجه مکان‌هایی که در سایه قرار می‌گیرند وجود ندارد زیرا آن قسمت‌ها از محل‌های مجاور و نیز هوای گرم شده گرمای لازم را دریافت می‌کنند.
استفاده مفید از کل فضای کف و بالای گلخانه
گرمایش یکنواخت باعث افزایش ناحیه مناسب برای پرورش گیاهان میشود زیرا اختلاف دما بین نقاط مختلف بسیار کم خواهد بود. از زمانیکه دستگاه‌های گرماتاب برای گرمایش گلخانه طراحی شدند پرورش دهندگان دریافتند که می توانند از فضای موثر بیشتری برای پرورش گیاهان استفاده کنند. کناره‌ها و گوشه‌های انتهایی دیوارها که با سیستم گرمایش هوا به خوبی گرم نمی شوند با استفاده از این سیستم بطور کامل گرم خواهند شد. بدین ترتیب می توان چند لایه از گیاهان را از کف تاسقف گلخانه با دمای یکنواخت پرورش داد. بسیاری از سیستم‌های گرمایش تابشی برای جلوگیری از یخ زدن گیاهان طراحی می‌شوند. با استفاده از این سیستم میتوان از گیاهانی که می‌باید در فضای باز بیرون از گلخانه نیز پرورش یابند در برابر خطر یخ زدگی محافظت نمود.
گرمایش سریع فضا
در لحظه‌ای که مشعل شروع بکار کرده و شعله ایجاد می شود لوله‌های آتش خوار به سرعت گرم می‌شوند. در مدت چند دقیقه میتوان گرمای حاصل از تشعشع لوله‌ها را براحتی احساس کرد. این زمان بسیار کمتر از مدت زمانیست که سیستم گرمایش هوا برای گرم کردن و دمیدن هوا به گلخانه احتیاج دارد.
اطمینان بالا بعلت وجود چند مشعل در سیستم
بر خلاف سیستم‌های سنتی که یک یا حداکثر دو مشعل دارند در این سیستم هر دستگاه مشعل مجزا داشته و مشعل‌های مختلف به یکدیگر بستگی ندارند. بنابراین اگر یکی از مشعل‌ها کار نکند سایر مشعل‌ها به عملیات خود ادامه می دهند.
یکنواختی گرما در طول و عرض گلخانه
هنگامی که گلخانه‌ای فقط برای پرورش گیاهان در یک فصل به کار می رود این امر بسیار مورد اهمیت است که همگی محصولات در موعد مقرری به رشد کافی رسیده باشند. بنابراین پرورش دهندگان باید کنترل دقیقی بر روی دمای کل و گرمایش گلخانه داشته باشند. گوشه‌ها و کناره دیوارهای انتهایی که به خوبی گرم نمی شوند باعث از دست دادن زمان مورد نیاز برای پرورش گیاهان می شوند. با طراحی و نصب صحیح هیترهای گرماذین اختلاف دمایی کمتر از 0.5 درجه سانتیگراد را در 95% سطح گلخانه می توان انتظار داشت. این کنترل دمایی منافع شگفت انگیزی برای گلخانه دارانی که خواهان بدست آوردن بالاترین کیفیت و بیشترین محصول می باشند در برخواهد داشت.
دمای یکنواخت گیاه در طول روز و شب
در طول روز گرمایش گلخانه‌هایی که در معرض نور خورشید قرار دارند به دلیل جذب آن از طریق گیاهان، خاک، راهروی عبوری و تجهیزات گلخانه به گرمای کمتری نسبت به شب احتیاج دارند. هنگامی که این اجسام گرمایش تابشی را دریافت می کنند گرم شده وپس از آن شروع به تابش به اطراف می نمایند که این امر باعث گرم شدن هوای محیط نیز خواهد شد. روش های گرمایش سنتی دمای خاک و گیاه را همانند خورشید بالا نمی برند. بنابراین وقتی گیاه سرد می شود این سیستم فقط از هوا برای گرم کردن آن استفاده می کند. نوسان دمای گیاهان اثرات مخربی بر روی آن ها دارد. اگرچه در این گونه سیستم‌ها گلخانه دارها تلاش می کنند دمای هوا را ثابت نگاه دارند اما دمای گیاهان در شب کاهش خواهد یافت. اما در سیستم گرمایش تابشی بدلیل آنکه گیاه گرم میشود و نه هوا دمای گیاه چه در شب و چه در روز بیشتر از دمای هوای اطراف آن خواهد بود. همان طور که خورشید دمای گیاهان را بالاتر از دمای محیط آن نگه می دارد. عدم شوک حرارتی در زمان قطعی و خاموشی سیستم بعلت وجود منبع حرارتی عظیم توسط خاک و گیاهان از آنجا که انرژی گرمایش تابشی به سمت پایین و به خاک و گیاه تابیده می شود حتی در شب‌های سرد بدلیل گرم بودن توده عظیم خاک می توان از گرم بودن بستر گیاه اطمینان خاطر داشت. تأثیر مثبت امواج گرمایی بر بافت گیاه از آنجائیکه دمای هوا معیار مناسبی برای دمای گیاهان نیست با استفاده از سیستم گرمایش تابشی می توان دمای دقیق گیاهان را بدست آورد.
خشک شدن رطوبت راهروهای مابین ردیف‌های کاشت
در کف گلخانه‌ها با راهروهای سیمانی استفاده از گرمایش تابشی باعث خشک شدن سریع آنها می گردد. این راهروها همانند سایر اجسامی که در معرض دستگاه های گرماتاب قرار می گیرند گرما را جذب کرده و به سرعت خشک می شوند.