Шесть тенденций в области тепличного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, за которыми стоит следить в 2023 году

На этой фотографии остекления показана крыша теплицы с блокировкой тепла lyris, как описано ниже в разделе «Спектральное остекление». Фото: Надя Сабе/Red Sea Farms

В зависимости от климата, урожая и рынка традиционные системы управления климатом в теплицах, такие как котлы, испарительные охлаждающие панели и вытяжные вентиляторы, могут не обеспечивать уровень контроля, необходимый для выращивания стабильной продукции круглый год.

Ниже приводится список шести основных тенденций, которые мы наблюдаем в тепличной отрасли, поскольку они связаны с отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха (HVAC), а также управлением окружающей средой, особенно в связи с более высокими затратами на электроэнергию и ужесточением регулирования.

На рынке появилось много интересных новых вариантов остекления, которые могут оказать большое влияние на потребности в отоплении и охлаждении теплицы. Появились новые стекла, блокирующие спектр, которые блокируют волны ближнего инфракрасного диапазона (NIR), эффективно снижая количество солнечного тепла, поступающего в теплицу, и уменьшая потребности в охлаждении. Существуют также новые стекла, изменяющие спектр, которые смещают высокоэнергетические ультрафиолетовые и синие волны в более низкоэнергетические желтые и красные волны, которые более фотосинтетически активны. А еще есть генерирующие электричество остекления, в которые встроены тонкие полоски солнечных батарей, преобразующие зеленый свет в красный. Все эти новые варианты остекления потенциально могут снизить потребление энергии и затраты, связанные с охлаждением и обогревом теплицы.

Во влажном климате, где вентиляция и испарительное охлаждение не работают так хорошо, механическое охлаждение (также известное как кондиционирование воздуха) и осушение становятся более жизнеспособным и потенциально единственным решением для управления тепличной средой и продажи стабильной продукции круглый год. В идеале эти системы должны работать в закрытой теплице, где кондиционируется только внутренний воздух, а не наружный воздух перед его подачей. Однако очень сложно защититься от солнца, тем более, что именно доступ к солнечному свету многие производители предпочитают теплицу закрытому помещению. Это тепло от солнечной радиации огромно. Добавьте к этому парниковый эффект, создаваемый остеклением, и внезапно станет очевидно, что вам понадобится много кондиционеров. При сравнении теплицы площадью 10 000 квадратных футов и склада площадью 10 000 квадратных футов с натриевым освещением высокого давления, расположенным по сетке 5 × 5, для внутреннего помещения требуется около 115 тонн охлаждения, а для теплицы — 170 тонн. Это почти на 50 % больше, чем требуется для кондиционирования воздуха в теплице. Мало того, что кондиционирование воздуха является энергоемким (например, высокие эксплуатационные расходы), само оборудование стоит дорого, обычно более 3000 долларов США за тонну.

Поскольку такие штаты, как Калифорния, рассматривают электрификацию и декарбонизацию для ограничения или уменьшения глобального потепления и изменчивости климата, газовые системы отопления теплиц, такие как котлы и обогреватели, могут уйти в прошлое. Их заменой, скорее всего, станут электрические тепловые насосы. Тепловые насосы, по сути, работают, забирая тепло из одного места, а затем перекачивая его в другое место. По сути, это действие делает их обратимыми: в холодный день они могут отсасывать тепло из окружающей среды и перекачивать его в теплицу, а в жаркий день они могут отсасывать тепло из теплицы и перекачивать его наружу. Тепловые насосы могут использовать тепло наружного воздуха, земли, источника воды или даже геотермального источника или бассейна, что делает их невероятно универсальными. В целом, воздушные тепловые насосы более эффективны в мягком климате, а геотермальные тепловые насосы наиболее эффективны, когда существует сбалансированная потребность в отоплении и охлаждении на ежедневной или ежегодной основе.

Чаще всего мы видим теплицы, построенные для рециркуляции или нагнетания наружного воздуха (положительное давление), а не для высасывания воздуха с помощью больших вытяжных вентиляторов (отрицательное давление). Теплицы, в которых используется только рециркуляция воздуха, являются «герметичными» теплицами, тогда как те, в которых может использоваться комбинация рециркуляционного и наружного воздуха, называются «гибридными» теплицами. Тенденция к созданию теплиц такого типа связана с более точным управлением температурой и влажностью, лучшим сдерживанием углекислого газа и запахов (для каннабиса), лучшим контролем над вредителями и качеством воздуха, а также улучшенной однородностью воздуха. Эти теплицы обычно имеют прихожую, где воздух предварительно кондиционируется с помощью обогревателей, испарительного охлаждения, кондиционирования воздуха или других систем, а затем подается в теплицу через воздушные трубы или вентиляторы. Обратной стороной этих систем является необходимость более сложного и дорогостоящего мониторинга и контроля, а также начальной и постоянной балансировки воздуха для обеспечения адекватной подачи и смешивания кондиционированного воздуха и предотвращения избыточного давления в конструкции теплицы.