مرکز فناوری گلخانه‌های هوشمند

 

 انواع سازه­ های گلخانه

سازه گلخانه­ ها بایستی به صورت کاملا تخصصی احداث شود و نباید براساس عرف محلی تصمیم گیری داشت. در طراحی سازه نیازهای اصلی کشت هر گیاه و شرایط اقلیمی منطقه باید در نظر گرفته شوند. برای اقلیم ­های مختلف، گلخانه­ های گوناگونی توسعه یافته است تا بتوانند بر مشکلات اصلی آب و هوایی منطقه غلبه و کنترل عوامل محیطی داخلی را تسهیل نمایند. سازه گلخانه بایستی فشارهای آب و هوای بیرون مانند برف، باران، باد و تگرگ را تحمل کند. در بیشتر مواقع خسارت وارده به گلخانه ­های پوشش پلاستیکی توسط طوفان و ریزش برف سنگین ایجاد می ­شود. بنابراین لازم است برای پیشگیری از صدمات شدید، سازه گلخانه مطابق با استانداردهایی محاسبه و طراحی شود (برزگر و یادگاری، 1389). سازه­ های گلخانه­ ای رایج در ایران شامل اسکلت چوبی و سنتی (حدود 21%) و اسکلت فلزی (لوله و پروفیل) می­ باشد. از سوی دگیر بیشتر موارد (بیش از 95%) پوشش گلخانه­ ها از پلاستیک (پلی اتیلن) و در دیگر موارد از پوشش­ های پلی­ کربنات و شیشه استفاده شده است (زارعی، 1396). پژوهشگران و تولیدکنندگان همچنان برای مزایا و معایب گلخانه­ های شیشه ­ای و پلاستیکی بحث دارند. گلخانه­ های شیشه­ ای نگهدای کمتری نیاز دارد و نور را بهتر عبور می ­دهد.

 

1- شکل گلخانه ­ها

شکل 1– تقسیم بندی گلخانه­ ها از نظر شکل

 

الف- گلخانه سقف شیروانی (Saddle Roof- Gable Roof) (A frame):

نوعی سازه گلخانه‌ای با طراحی ویژه برای بهینه‌سازی تابش نور و مدیریت آب و برف می­ باشد. از مزایای این شکل گلخانه به توزیع نور یکنواخت، خود تمیز شوندگی، مدیریت آب و مقاومت بادی اشاره داشت.

شکل 2 – گلخانه با سازه سقف شیروانی

 

ب- گلخانه ­های شیب­دار یک طرفه، دندان اره­ای (Saw tooth or shed roof):

در این شکل گلخانه طراحی دندانه‌ای با سطوح شیبدار متناوب است. پنجره ­های تهویه در بخش­های عمودی قرار دارند. زاویه شیب معمول 15 تا 30 درجه می ­باشد. از مزایای این گلخانه­ ها می­ توان به بهینه­ سازی تابش زمستانی، سیستم تهویه طبیعی، کاهش انرژی خنک کننده، مقاومت در برابر بارش­ های شدید و امکان نصب پنل­ های خورشیدی روی سطح شیب دار اشاره داشت.

شکل 3– گلخانه­ های شیب­دار یک طرفه (دندان اره­ای)

 

ج) گلخانه­ های تونل نیم ­دایره­ای، کوانست (Round Arched Tunnel):

این سازه از گلخانه همچنان در بسیاری از کشورهای درحال توسعه با آب و هوای معتدل استفاده می ­شود.

سازه‌ای اقتصادی و پرکاربرد برای کشت‌های فصلی و نیمه‌صنعتی می ­باشد. دارای طراحی بدون گوشه و ارتفاع مرکزی 3 تا 5 متر (وابسته به دهانه) می­ باشد. از مزایای این شکل گلخانه می­ توان به سیستم ساده، مقاومت بادی (درصورت ضعیف نبودن)، نفوذ نور مطلوب، جریان هوای طبیعی و هزینه ساخت پایین اشاره داشت.

معایب این سازه شامل موارد زیر می­ باشد:

1. مساحت خالص کف گلخانه که برای کشت گیاه مناسب است در مقایسه با زمینی که توسط تونل‌ها اشغال می‌شود، کوچک است.
2. مصرف پلاستیک به ازای هر سطح خالص کف بیشتر است.
3. مساحت سطح و در نتیجه مصرف گرما در گلخانه‌های نوع گرم بیشتر است.
4. حجم گلخانه برای کنترل مناسب آب و هوا بسیار کم است
5. یک منطقه نسبتاً وسیع تقریباً افقی، به عرض ۱ تا ۲ متر، در بالا وجود دارد که قطرات میعان از مواد پوشاننده به پایین می‌ریزند.
6. ۶ تا ۳۰ سیم در جهت طولی کشیده شده‌اند. سیم‌هایی که به لوله‌های خمیده بسته شده‌اند، می‌توانند به پلاستیک آسیب بزنند.
7. وقتی گیاهان بلند (گوجه فرنگی و خیار) کشت می‌شوند، طراحی قوسی دیوار باعث می‌شود حدود ۱ متر از زمین بین دیوار جانبی و ردیف اول در هر طرف غیرقابل استفاده شود.
8. گیاهان نزدیک تهویه دیواره جانبی و نزدیک شیروانی کمتر از گیاهانی که در وسط تونل‌ها هستند رشد می‌کنند. این اثر مرزی به دلیل دمای پایین‌تر، رطوبت کمتر در کنار دریچه‌ها و شیروانی‌ها و همچنین اثرات باد ایجاد می‌شود.
9. اغلب، تونل‌های قوسی گرد بدون هیچ فونداسیونی ساخته می‌شوند یا فونداسیون‌ها به اندازه کافی در برابر نیروهای باد ناشی از نیروی بالابرنده مقاوم نیستند. آنها توسط نیروی باد ناشی از نیروی بالابرنده تخریب خواهند شد.
10. راندمان تهویه کافی نیست. تهویه را نمی‌توان به صورت مکانیکی انجام داد، بلکه هر روزنه باید به صورت دستی باز شود. این کار زمان زیادی می‌برد و گلخانه‌ها می‌توانند صبح‌ها بیش از حد گرم شوند.

 

شکل 4– سازه گلخانه ­های تونل نیم­دایره­ای

 

د) گلخانه ­های تونل نیم­دایره­ای با دیوار عمودی، کوانست (Round arch with vertical side wall):

این نوع گلخانه نیم استوانه‏ای یا کوانست نیز نام دارد. ترکیبی هوشمندانه از مزایای گلخانه تونلی و صنعتی می­ باشد. از مزایای این شکل گلخانه می ­توان به به فضای کار بیشتر، تهویه بهبود یافته، مدیریت بهتر دما و انعطاف پذیری (مناسب برای سیستم­های کشت هیدروپونیک و خاکی)، مقاوم به باد (در صورت ضعیف نبودن) اشاره داشت.

شکل 5– سازه گلخانه تونل نیم دایره­ای با دیوار عمودی (کوانست)

 

ه) گلخانه ­های سازه گاتیک (سقف گنبدی) با دیواره شیب‏دار (Pointed arch with sloping side wall):

طراحی بهینه برای مناطق پربارش و برف‌خیز می ­باشد. مزایای این شکل گلخانه شامل تخلیه خودکار برف و باران، پایداری ایرودینامیک در برابر بادهای شدید، بهبود توزیع نور با انعکاس از دیواره‌های شیبدار و فضای کاری وسیع‌تر نسبت به قوس‌های دایره‌ای می­ باشد.

شکل 6- گلخانه­ های سازه گاتیک (سقف گنبدی) با دیواره شیب­دار

 

و) سازه گاتیک (سقف گنبدی) با دیواره عمودی، اسپانیایی (Pointed Arch with Vertical Side Wall):

سازه گلخانه اسپانیایی یا گاتیک در ظاهر ترکیبی از شکل سازه گلخانه تونلی و قله ای است که توسط دو نیم کمان متصل شده به هم یا دو کمان نیم دایره ای تشکیل می شود. از مزایای این شکل سازه می ­توان به مقاومت استثنایی در برابر بارش‌های سنگین، تهویه فوق‌العاده با ترکیب دریچه‌های سقفی و جانبی، بهینه‌سازی فضای کاری با دیواره‌های عمودی کاربردی و توزیع نور ایده‌آل در تمام سطوح کشت اشاره داشت.

شکل 14- گلخانه­ های سازه گاتیک (سقف گنبدی) با دیواره عمودی