Вентилацията често е последната мисъл, която ни хрумва, когато стане въпрос за проектирането и функционирането на една растежна среда. Най-добрите системи са добре обмислени, въпреки че не е задължително в тях да се инвестират много пари. Това обаче винаги трябва да започне в началните етапи от планирането на дадена растежна среда. Въпреки това повечето системи не покриват това изискване. Вентилацията създава и контролира средата, в която растат посевите и растенията. Затова тя заслужава повече внимание, отколкото обикновено получава. Този дискусионен въпрос има две страни, първата от които са принципите на вентилацията – те дават отговор на въпросите „къде“, „защо“ и какво“.
Втората страна на въпроса е практическото приложение на вентилацията, което обяснява всичко и отговаря на въпросите „как“ и „кога“. Кои са целите на вентилацията? Какво е предназначението ѝ? Ясно е, че вентилацията раздвижва въздуха, но как точно помага това? Има два основни вида вентилационни системи, работещи по различен начин: първата е отворената система, при която има въздухообмен. Втората е затворената система, при която не се извършва въздухообмен. „Циркулация“ се нарича самото движение на въздуха, характерно и за двата вида системи. Въздухообменът представлява физическата подмяна на въздуха на дадено място с нова порция въздух, който е външен за това място.
Циркулация
„Циркулация“ означава движението на въздуха с цел придвижването на топлината и влажността от една зона към друга. Въздух, който стои неподвижно за определено време, започва да се наслоява. Този процес се нарича стратификация и влияе върху температурата и състава на въздуха. Той може да доведе до термично наслояване и недостиг на жизненоважни газове като кислород и въглероден диоксид.
Въздухообмен
Въздухообменът прилича на циркулацията, но не съвсем. Въздухообменът (при отворените вентилационни системи) означава да се вкара въздух извън затвореното пространство, който да подмени въздуха вътре в него; по време на процеса въздухът се движи, създавайки циркулация. Процесът на подмяна може да повлияе благотворно върху температурата, газовия обмен и влажността.
Отворени и затворени системи
Принципите остават същите в затворено помещение или оранжерия. Става въпрос за отглеждане на растения в контролирано пространство. Растенията се нуждаят от светлина и вода, за да растат и да оцелеят. Растенията поемат светлината, усвояват водата и „дишат“ въглероден диоксид плюс малко кислород, като използват тези четири компонента за произвеждане на енергия от светлината и въглехидратите, за да складират тази енергия. Тези въглехидрати са основните градивни елементи за растежа и развитието на цялото растение. Освобождаването на енергията от въглехидратите изисква кислород, а процесът се нарича дишане. Дишането освобождава енергия за растението в случай на нужда. Когато въздухът е неподвижен, тези процеси водят до неравновесие на газовете в листната/въздушната гранична зона, до повишаване на влажността в близост до растението и до затопляне от светлината или излъчваната енергия, било то от слънцето или друг източник на светлина.
В една затворена система циркулацията смесва кислорода, влажността и топлината с въздуха далеч от растенията, но вътре в затвореното пространство или вентилираната среда. Това уравновесява температурата, изравнява влажността и осигурява достатъчно въглероден диоксид и кислород в близост до листата, което е най-важно за основните жизнени процеси – фотосинтезата и дишането. Процесът на смесване обаче не подменя използваните газове, нито премахва излишната топлина (измервана в БТЕ (британски термични единици)) и влажността от въздуха; той просто го размесва, за да се избегнат наслояванията и зоните на изтощаване.
От друга страна, когато една оранжерия или затворено помещение е оборудвано за подмяна да въздуха с по-сух или по-студен въздух, това води до премахване на влагата или топлината от въпросното помещение. Отворените системи го постигат, като подменят въздуха във вентилираното пространство. Постоянната циркулация с цел поддържане движението на въздуха и подмяната му, когато температурата или влажността се покачат прекомерно, могат да бъдат постигнати чрез подмяна на въздуха. Дори да имате херметизирана стая с идеална постоянна температура и влажност, тя също трябва да се вентилира редовно по конкретен график, за да се компенсира загубата на жизненоважни газове като кислород и въглероден диоксид. Трябва да разберете, че дори когато е нужно повишаване на температурата и влажността, ефектът е същият, след като това е основано на входящия въздух, и те съответно или ще се повишат, или ще спаднат.
За съжаление, когато е нужен контрол над конкретен елемент, това би могло да повлияе неблагоприятно върху другите нужди. Затова думите „баланс“ и „приоритизиране“ тук са най-важни. Ако производителят добави въглероден диоксид в затворено помещение, за да ускори растежа, подмяната на въздуха става по-трудна без загуба на добавения въглероден диоксид, което пък е прахосване на време и пари. При такива обстоятелства може да се наложи работа с приоритетна система, която да дава предимство на един елемент пред друг в определени периоди.
Други функции:
Вентилацията има и други функции, които се постигат чрез циркулация в отворени или затворени системи. Тези вторични функции са основани на един от първите два ефекта – този, който регулира влажността. Те са, както следва:
- Борба с болестите
- Контрол на растежа/евапотранспирацията
- Контрол на стреса
1. Борба с болестите
Чрез контрол на влажността и температурата, но най-вече на влажността, е възможно да създадете среда, която намалява вероятността от поява на различни заразоносители и патогени. Свободната влага не трябва да образува слой върху повърхността на листата, за да се ограничи способността на гъбичните спори като брашнестата мана и антрактнозата да проникнат във вътрешността на листните тъкани. В скритите помещения също се извършва контрол на влажността. Спорите от ранга на патогените загиват, ако не се намират в идеалната за тях среда, и това е един от начините да се избегнат потенциалните проблеми. Някои патогени се разрушават при по-ниска влажност, като например групата на водните плесени, включително питий и фитофтора; те могат да продължат активността си във вътрешността на листата, но не и отвън.
Нивата на влажност засягат и насекомите и по-специално колективното им оцеляване и темпо на размножаване, например кърлежите или по-малко вредните насекоми като гъбните мухи. Влажността засяга и друга жизненоважна зона за растежа и развитието на растението.
2. Контрол на растежа/евапотранспирацията
Процесът познат като евапотранспирация контролира и регулира движението на течностите през растението, от корените до изхода им през устиците на листата. Водата се усвоява през корените и се използва заедно с хранителните вещества и материалите за растежа на растението. Те се издърпват до горната част на растението, а течността се изпарява през специални пори върху листата, устици, подобно на вода през сламка. Скоростта на този процес зависи от нивото на влажност във въздуха близо до устиците. Колкото по-сух е въздухът, толкова по-интензивно е изпаряването; колкото по-високо е отрицателното налягане при устиците, толкова по-бързо се издърпва водата, за да замести изпарената, като тя носи и хранителните вещества, нужни за растежа на растението.
При висока влажност на въздуха водата се придвижва по-бавно, за да достави нужните хранителни вещества и вода. И обратното, ако въздухът е твърде сух, водата ще се придвижва по-бързо и в листата ще се събират соли, а ако не се придвижва достатъчно бързо, тъканта на растението ще изгори. Процесът на евапотранспирация е жизненоважен за растежа на растението, играейки ролята на негов стимулант, който доставя вода и хранителни вещества, където са необходими.
3. Контрол на стреса
Стресът също е ключов компонент за развитието на растенията като упражнява и положителен, и отрицателен натиск върху тях. Някои видове стрес са нужни, за да израсте силно растение: те заздравяват стъблата, контролират растежа и еднородността на посевите и стимулират конкуренцията. Някои циркулационни движения на въздуха упражняват натиск върху растението и то реагира на него. Това е стресът в действие. Растението реагира, като заздравява опорната си тъкан и прави всичко, за да увеличи шансовете си да оцелее, да разцъфти и да отгледа по-големи плодове, които да зреят по-бързо (с по-здрави стъбла, които да крепят тези плодове), както и да увеличи нормално произвежданите от него метаболити, за да се защити и да увеличи потенциала си за размножаване. Прекомерният стрес е вреден, колкото е вреден и недостатъчният стрес. Циркулацията на въздуха около растението помага то да бъде подложено на точното количество стрес.
Географските райони и сезоните
В някои случаи вместо отворена вентилационна система, зависеща от подмяната на въздуха, за да се постигне понижаване на температурата и/или контрол на влажността, дадена затворена система би работила по-добре. Затворената система се използва, когато въглеродният диоксид се подменя вътрешно, температурата се регулира с климатици, а топлината – с отоплителни системи. Една или всички от тези системи, както и системите за овлажняване и влагоабсорбиране, са необходими за повечето растежни среди.
В по-хладните райони е необходимо повече отопление и обратното, в по-топлите райони климатиците са от жизненоважно значение. Повечето места изискват влагоабсорбатори; овлажнителите пък са необходими само в по-хладните и в по-сухите райони, където се използва отопление. В затворените системи не само че температурният товар е много по-сериозен, но и всички други елементи на една нормална атмосфера трябва да бъдат наблюдавани и поддържани.
Как да разберете от какво се нуждаете?
Време е за забавната част: как да разберете коя система и кое оборудване са за вас? Е, трябва ви курс по агроинженерство, защото тези няколко абзаца тук са крайно недостатъчни. Формулировките са специфични за всяка ситуация и нужда. Формули за изчисляване дори на прости стъпки като притока на въздух, нужен за охлаждане (m3/s) qc = Hc/(p cp (to – tr)), може и да означават нещо за запознатите, но не и за повечето земеделци.
Много фактори трябва да бъдат измерени, като например количеството BTU, проектните температури, съпротивлението на въздушния приток, плътността на въздуха, количеството влажност, средните сезонни стойности и много други. Създателят на едно успешно земеделско предприятие се нуждае от широк спектър консултации, за да направи всичко както трябва. Грешният избор може да ви струва много от гледна точка на оборудване, изгубена продукция и липса на постоянство; затова определено си струва да инвестирате допълнителни средства за помощ при проектирането и при инсталирането на система, която да отговаря идеално на вашите нужди. Дори едно минимално проучване на реалните ви нужди определено е по-добро от нищо.
Вентилацията трябва да постигне всички гореспоменати цели. При проектиране на вентилационната система обмислете всички фактори, които ще бъдат засегнати.
- Откъде ще бъде въведен новият въздух? Къде ще бъде отведен старият въздух?
- Как употребата на въглероден диоксид ще бъде въведена в дадена система, която изисква повече топлина по време на същия период?
- Какъв капацитет е нужен на климатика или на отоплителната система? Как ще бъдат регулирани?
- Как ще изглеждат въздуховодите и как ще се осъществява приходът на въздух?
Всеки производител трябва добре да обмисли тези въпроси. Това е единственият начин да избегне главоболията и да улесни производството си. Сборът от всички тези фактори е практическата страна на вентилацията.
