طرح توجیهی تولید سازه های گلخانه ای

• مجهز به سیستم های اتوماسیون
• پنجره ها مجهز به توری ضد حشره باشند.
• معمولا مساحت این نوع گلخانه های تحقیقاتی 250 تا 500 متر مربع است.
• پوشش از شیشه یا ورقهای پلی کربنات
• معمولا نوع کشت ، هیدروپونیک و بر روی سکو انجام میگیرد.
• هزینه احداث این نوع گلخانه بسیار زیاد است.

3- گلخانه تفریحی و سرگرمی (HOBBY GREEN HOUSE)
این نوع گلخانه ها بیشتر برای نگهداری گلدانها و درختچه های زینتی خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. زیبایی فریم این گلخانه ها به جهت استفاده آنها در فضاهای باز منازل و یا باغچه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است،

مساحت این گلخانه ها به جز مواردی که از فضای داخل آن برای پذیرایی و یا استراحت استفاده می گردد، کوچک می باشد.اسکلت اصلی این گلخانه ها عمدتاً از آهن گالوانیزه و پوشش آن نیز از شیشه و یا ورقهای پلی کربنات است.

4- گلخانه تجارتی (COMMERCIAL GREEN HOUSE)

اهداف ساخت گلخانه تجاری

• تولید محصولات خارج از فصل تولید در فضای باز
•  حداکثر تولید در واحد سطح
• کاهش هزینه تولید در واحد سطح نسبت به تولید در فضای باز
• استفاده بهینه از نهادهای کشاورزی ( آب، بذر،کود، سموم و …)
•  استفاده از روش کشت هیدروپونیک (آبکشت)
•  کنترل آفات، آلودگی ها، بیماریها
•  اشتغال زایی
•  استفاده از زمین هایی که امکان کشت باز در آنها وجود ندارد.
•  قابلیت رقابت با ریسک کم در بازار

با توجه به نوع محصول مورد نظر جهت تولید ساختار سازه های گلخانه مشخص می گردد. حداقل مساحت که دارای توجیه اقتصادی و مقرون به صرفه باشد 5000 متر مربع و برای مساحت بالاتر از 5000 متر مربع نیازمند به کنترل بیشتر پارامترهای محیطی (نور، دما، CO²، تهویه، رطوبت و آفات و بیماریها) هستیم.

انواع گلخانه بر اساس شکل ظاهری

1- سقف شیروانی (A Frame)
وجود زاویه در تاج این نوع گلخانه که شکل آن را شبیه به کلمه A می کند دلیل نامگذاری این مدل می باشد. این شیب تند باعث هدایت برف و باران به سمت ناودانی و همچنین هدایت تعرق داخل گلخانه به طرفین شده و از طرفی باعث شکست اشعه نور به سمت داخل گلخانه برای استفاده از ماکزیمم تابش نور می گردد.

به دلیل وزن زیاد شیشه نسبت به سایر پوشش ها و همچنین ابعاد کم شیشه فاصله ستونها و کمانها از همدیگر کم بوده وزن سازه در واحد سطح زیاد، بنابراین سازه سنگین و گران است. سازه معمولا در مناطق بادخیز و بارش برف سالانه زیاد است احداث می گردد.

ضریب انتقال حرارت شیشه نسبت به سایر پوشش ها بالا بوده که از معایب این سازه به شمار می رود. برای بر طرف نمودن این نقیصه میتوان از پوشش های دو جداره ورقهای پلی کربنات استفاده نمود که مستلزم صرف هزینه بیشتر است.پوشش این نوع سازه های گلخانه به دلایل ذیل از شیشه می باشد:

انواع سازه های گلخانه از لحاظ پوشش

1- پلاستیکی:
پوششهای پلاستیکی می تواند از جنس پلی استر، پلیوینل کلراید (P.V.C) پلی وینل فلوراید(P.V.F) باشد. از مزایای این پوششها عدم نیاز به اسکلتهای سنگین و کاهش هزینه گرم کردن تا حدود 40% نسبت به گلخانه های شیشه ای یک لایه است.

اغلب پوششهای پلاستیکی از نوع پلی اتیلن بوده که معمولاً به ماده مقاوم کننده در مقابل UV (اشعه ماورای بنفش) آمیخته شده اند که در این صورت طول عمر آنها تا حدود 3 سال قابل افزایش است. امروزه در کشورهای پیشرفته پلی اتیلن و سایر پوششهای پلاستیک را به مواد نگهدارنده نور مادون قرمز (IR) آمیخته می کنند که تلفات دمای گلخانه را در شب 15 تا 25 درصد کاهش می دهند.

PVF نیز یک نوع پوشش پلاستیکی جدید است که تا ده سال دوام داشته و واکنش آن نسبت به نور و قیمت آن تقریباً معادل شیشه است. پوششهای دوبل پلاستیکی نیز کاهش هزینه سوخت تا یک سوم نقش موثری دارند. امروزه عملاً تمام گلخانه های مدرن دارای پوشش پلاستیکی از سیستم هوای فشرده بین دولایه استفاده می کنند.

دو لایه پلاستیک که یکی از آنها مستقیماً روس سطح خارجی ورقه دیگر قرار می گیرند، توسط بالشتکی از هوای فشرده از یکدیگر جدا می شوند. لایه خارجی پلاستیک جهت کاهش نور ماوراءبنفش (U.V) باید 0.152mm ضخامت داشته باشد در حالیکه لایه درونی فقط نیاز به 0.102mm ضخامت دارد زیرا نور U.V در این محل کمتر است.

2- شیشه ای :
گلخانه های شیشه ای از پر هزینه ترین نوع گلخانه های صنعتی محسوب می شوند. نیاز به اسکلت محکم و نیز استفاده از پوشش شیشه و همچنین مصرف سوخت بالا در این گلخانه ها باعث افزایش قیمت این نوع گلخانه ها در مقایسه با پلاستیکی و پلی کربنات گردیده است.

از مزیتهای این نوع گلخانه ها به قابلیت بالای عبور نور و حرارت آفتاب می توان اشاره کرد که در مناطق سردسیر و کم نور دارای کارایی بالایی می باشند. همچنین گلخانه های شیشه ای نسبت به انواع دیگر گلخانه ها دارای بیشترین طول عمر می باشد که البته به همان نسبت هزینه های نگهداری آن نیز نسبت به دیگر انواع گلخانه ها بالاتر می باشد.

3-  پلی کربنات :
از جمله مزیتهای پوشش پلی کربنات به جای شیشه هزینه کمتر و نیز وزن سبک تر آن می باشد. همچنین مقاومت بالای آن نسبت به پلاستیک باعث تقاضای روزافزون آن به عنوان پوشش در صنعت گلخانه گردیده است. پوشش پلی کربنات اغلب جهت پوشش قسمت های جلو،

عقب و نیم دایره های مربوطه و یا کناره ها و سقف گلخانه درصورت تقاضای مشتری درنظر گرفته می شود. ورقهای پلی کربنات جایگزین مناسبی برای شیشه بوده و باعث صرفه جویی در انرژی می شوند. بطوریکه در تابستان از ورود گرما به داخل جلوگیری کرده و در زمستان مانع خروج و هدر رفتن گرمای داخل می شوند.

طرح گلخانه FAO

در طرحی که این سازمان برای سازه های گلخانه ای معرفی کرده تمام اسکلت گلخانه پیش ساخته و بدون استفاده از هرگونه جوشکاری و تماماً فلز آهن گالوانیزه بوده و توسط پیچ و مهره و بست مونتاژ می‌شود.

ارتفاع و عرض دهانه بنا به نوع کشت متفاوت بوده و این سازه از نظر مهندسی لزوماً باید در برابر باد با سرعت ۱۲۰ کیلومتر در ساعت و وزن برف تا ارتفاع ۸۰ سانتیمتر (در صورت روشن بودن سیستم گرمایشی) مقاوم باشد. در این سازه جهت تهویهٔ مناسب، پنجره‌ های کناری به ارتفاع ۵/۱ متر در طرفین و سیستم پد و فن در ابتدا و انتهای گلخانه و پنجرهٔ سقفی سراسری دقیقاً در راس کمان تعبیه می‌شود.

برای پوشش این سازه از پلاستیک آنتی UV (حداقل دارای ۳% مادهٔ موثر) و ضد عرق و در مکانهای سردسیری و کم نور استفاده از پوشش پلی کربنات دو جداره (حداقل فاصلهٔ دو جداره ۸ میلی متر) پیشنهاد می‌شود. جهت حفظ دما و انرژی، این سازه به صورت به هم پیوسته بوده و حتی‌ الامکان یکپارچه و دارای اندازهٔ طول و عرض نزدیک به هم (تقریباً مربع شکل) می‌باشد.

شرایط احداث گلخانه

محل احداث گلخانه
یکی از اولین تصمیماتی که باید اتخاذ شود، این است که گلخانه به صورت یک واحد جداگانه، در تماس باساختمان‌های موجود و یا بصورت بخشی از ساختمانهای جدید ساخته شود. گلخانه‌های متصل به هم معمولاً هزینه‌های ساخت و گرمایش کمتری داشته و دسترسی آسانتری دارند، اما گیاهان نورکمتری دریافت می‌کنند.

گلخانه‌های متصل به هم باید رو به جنوب ساخته شوند. یک گلخانه مستقل می‌تواند در محلی دورتر از ساختمانهای موجود ساخته شود. گیاهان در چنین گلخانه‌ای نور خورشید را از همه جهات دریافت می‌کنند. این سازه های گلخانه از لحاظ ساخت و سیستم حرارتی بسیار گران هستند و هزینه‌های فوق العاده‌ای برای خطوط آب و برق لازم دارند.

یک گلخانه می‌تواند در هراندازه‌ای ساخته شود اما کوچکترین گلخانه‌ای که می توان در نظر گرفت چیزی در حدود ۲۰۰ فوت مربع است (۱۸٫۴ متر مربع). گلخانه‌های کوچکتر به نسبت از لحاظ ساخت و عملکرد بسیار گران هستند. مسائلی که باید برای احداث گلخانه در نظر داشت عبارتند از:

1. دسترسی به راههای حمل و نقل که با احداث هر چه نزدیکتر به راههای اصلی این مشکل به حداقل می‌رسد. نوع سوخت مصرفی در گلخانه؛ در مناطقی که امکان دسترسی به گاز طبیعی وجود دارد می توان با کاربرد این سوخت ارزان هزینه‌ها را به مقدار زیادی در تولید فصل سرما کاهش داد.
2. دسترسی به منابع آب با کیفیت و کمیت مناسب.
3. اثرات محیطی؛ جایی که دائماً دارای آب و هوای نامساعد، بارانهای شدید، سایه ناشی از واقع شدن در دامنه شمالی کوه های بلند و یا درختان سربه فلک کشیده می‌باشد مناسب احداث گلخانه نیست. شدت نور یکی از عوامل تعیین کننده محسوب می‌گردد.

نوع محصولی که در برنامه تولید قرارمی گیرد. با توجه به اینکه گرایشها به سمت تولید اختصاصی محصولات است و دستور کار تولید پس از مطالعه ابتدایی بازار داخلی و خارجی مشخص می‌گردد قبل از احداث،

بایستی تعیین کنند که چه محصولی تولید شود سپس تصمیم به احداث گلخانه در منطقه و اقلیمی مناسب آن محصول بگیرید. محل احداث بایستی حتی الامکان مسطح باشد چرا که در صورت ناهمواری و شیبدار بودن، ایجاد یک گلخانه بزرگ با مشکلات و هزینه‌های زیادی برای تسطیح همراه خواهد بود.

جهت گلخانه‌ ها

اسکلت سازه های گلخانه سایه ایجاد می‌کند و با توجه به زاویه تابش این سایه‌ها متفاوت است لزوم توجه به این امر بویژه در تولید زمستانه حائز اهمیت است چرا که تغییرات اندکی دردرصد نور رسیده به گیاهان می‌تواند نقش بسزایی در کمیت و کیفیت تولید داشته باشد. موقعیت گلخانه باید به صورتی باشد که بیشترین مقدار نور را دریافت نماید.

اولین انتخاب برای موقعیت گلخانه به صورت نمای جنوبی یا جنوب شرقی می‌باشد. نور تمام روز بهترین شرایط را برای گیاه فراهم می‌کند. البته نور تابیده شده ازجانب شرق، به هنگام صبح، برای گیاهان کافی می‌باشد. نور صبح بیشترین مطلوبیت را داراست، زیرا که به گیاهان اجازه داده می‌شود که فرایند تولید غذا را زودتر آغاز نمایند.

و این موضوع منجر به حداکثر رشد می‌شود. بالطبع انتخابهای بعدی، نمای جنوب غربی و نمای غربی می‌باشد؛ چرا که دریافت نور دیرتر صورت می‌گیرد. نمای شمالی کمترین مطلوبیت را دارد و فقط برای گیاهانی که نور کمی احتیاج دارند مناسب می‌باشد.

درختان برگ ریز مانند افرا و بلوط می‌توانند به طور مؤثری از نور شدید بعد ازظهر تابستانی با ایجاد سایه بکاهند. البته باید توجه داشت که درختان در هنگام صبح، بر روی گلخانه سایه نیاندازند. این درختان در زمستان اجازه می‌دهند که نور کافی به گلخانه برسد؛ چرا که در پاییز برگهای خود را از دست می‌دهند.

جریان هوا در گلخانه

گردش هوا در گلخانه ضروری است. وقتی که یک گیاه در معرض جریان هوای تازه درخارج از گلخانه باشد، هوای تازه در نزدیکی برگها تأمین شده و گیاه می‌تواند اکسیژن پس داده و از دی اکسید کربن تازه استفاده نماید. جریان هوا همچنین به پایین نگه داشتن رطوبت نسبی و کنترل دما در گلخانه کمک می‌نماید.

گلخانه‌ های تجاری به همه نیازمندی‌ های اشاره شده در بالا و حتی بیشتر از آن وابسته‌اند. در یک گلخانه تجاری هدف اصلی سود دهی است؛ برای رسیدن به این هدف، گلخانه باید از لحاظ تأمین شرایط محیطی مطلوب کارآمد باشد. نور و دمای گلخانه باید به طور سخت و جدی کنترل شود.

اخیراً کامپیوترها برای چنین کنترل‌هایی به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌ اند. همچنین وجود گازهای سمی و گرد و غبار در گلخانه ممکن است یک مشکل جدی باشد. این گازها شامل مونو اکسید کربن، اکسید نیتروژن و دی اکسید نیتروژن می‌باشند؛ که ممکن است از وسایل حرارتی متصاعد شوند.

کنترل شرایط محیطی گلخانه
فعالیتهای شیمیایی صورت گرفته در فرآیند فتوسنتز گیاهان، مستقیماً متأثر از شرایط محیطی می‌باشد. فتوسنتز به عواملی مانند دما، شدت نور و وجود آب و مواد غذایی وابسته‌ است. تنفس گیاه نسبت به دما ی محیطی متفاوت می‌باشد.

محدوده دمایی توصیه شده برای بیشتر گیاهان گلخانه‌ای که منجر به بالاترین بازده فتوسنتزی می‌شود، چیزی بین ۵۰ تا ۸۵ درجه فارنهایت می‌باشد. بنابراین بدون توجه به اینکه سازه های گلخانه برای چه کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید محیط آن کنترل شده باشد؛ این کار برای سلامت گیاهان گلخانه ضروری می‌باشد.

درجه حرارت در گلخانه‌ ها
تنظیم درجه حرارت در گلخانه­ ها شرط اولیه برای رشد و نمو بسیاری از گیاهان است. نیاز گیاهان به درجه حرارت دامنه­‌های مختلفی دارد. بعضی از گیاهان درجه حرارت­های بالاتری نیاز دارند مثل گیاهان مناطق گرمسیری. بعضی دیگر در درجه حرارت­های کمتر از ۲۰ درجه سانتیگراد هم بخوبی رشد و نمو می ­کنند،

مانند گیاهانی که از مناطق سردسیری منتقل شده‌ اند نظیر پامچال که در جنگل‌های شمال دیده می‌شود. اما چگونگی تنظیم درجه حرارت در گلخانه­ ها بستگی به سیستم گرمایی دارد. انواع بخاری‌ها یا سیستم‌ های گازی و… می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

آبیاری گلخانه‌ ها

تأمین رطوبت یکی از پارامترهای مهم برای رشد و نمو گیاهان است. بعد از شناخت نیاز رطوبتی گیاهان، آن‌ها را در سازه های گلخانه ای خاص خود جایگزین می­ کنیم یعنی همه گیاهان در یک نوع گلخانه نگهداری نمی‌ شوند.

در سطوح تخصصی و بزرگ، هر گلخانه برای یک محصول و یا تعدادی محصول مشابه با نیاز­های یکسان در نظر گرفته می‌شود. انواع روش‌های آبیاری به طور خلاصه به شرح زیر است :

آبیاری سطحی (ثقلی): سیستم‌های آبیاری سطحی راندمان پایینی داشته و اتلاف آب در آن بالا است. در عین حال باعث شستشوی املاح، افزایش رشد علف‌های هرز و بروز انواع بیماری‌های قارچی و انگلی و پوسیدگی می‌شود. این سیستم‌ها به صورت آبیاری کرتی و نواری اجرا می‌گردد.

آبیاری تحت فشار

• آبیاری بارانی: هدف از آبیاری بارانی توزیع یکنواخت آب برای تمام گیاهان و کاهش دمای محیط و افزایش رطوبت است. راندمان مصرف آب ۷۵در صد است. هزینه ابتدایی زیاد از معایب این سیستم است.
• آبیاری قطره‌ای: در این روش آب، کودهای شیمیایی و سایر مواد مورد نیاز گیاه به صورت محلول توسط قطره چکان‌های نصب شده روی لوله‌های جانبی در اختیار گیاه قرار می‌گیرد. راندمان مصرف آب ۹۰ درصد است و چون قطره چکان‌ها در کنار بوته یا ساقه گیاه قرار می‌گیرند امکان رشد و توسعه علفهای هرز از بین می‌رود.

گاز کربنیک در گلخانه ­ها

کاربرد Co2 تقریباً معادل استفاده از مواد غذایی، کاربرد پیدا کرده‌است. در ایران که گیاهان از لحاظ نوری در وضعیت مناسبی قرار دارند می‌توان با بالا بردن مصرف Co2 راندمان محصول را نیز بالاتر برد. وجود Co2 برای انجام عمل فتوسنتز ضروری است. این واکنش شیمیایی منجر به تولید محصول سبز می ­شود.

در این واکنش Co2 عامل بسیار مهمی است. سالهای زیادی است که به منابع غنی سازی دی اکسید کربن در سازه های گلخانه ، برای افزایش رشد و تولید گیاهان پی برده شده‌است. دی اکسید کربن یکی از ضروری ترین اجزاء فتوسنتز می‌باشد.

فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی است که انرژی نور خورشید را برای تبدیل دی اکسید کربن و آب به مواد قندی در گیاهان سبز مورد استفاده قرار می‌دهد؛ سپس این مواد قندی در خلال تنفس گیاه برای رشد آن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اختلاف بین نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنایی برای میزان انباشتگی ماده خشک در گیاهان می‌باشد. در تولید گلخانه‌ای، هدف همه پرورش دهندگان، افزایش ماده خشک و بهینه سازی اقتصادی محصولات می‌باشد. دی اکسید کربن با توجه به بهبود رشد گیاهان، باروری محصولات راافزایش می‌دهد.

بعضی از مواردی که باروری محصولات به وسیله غنی سازی دی اکسید کربن افزایش داده می‌شود عبارتند از: گلدهی قبل از موعد، بازده میوه دهی بالاتر، کاهش جوانه‌های ناقص در گلها، بهبود استحکام ساقه گیاه و اندازه گل. بنابراین پرورش دهندگان گل و گیاه باید دی اکسید کربن را به عنوان یک ماده مغذی در نظر بگیرند.

زهکشی گلخانه

از موارد مهمی که در احداث یک گلخانه توجه به زهکشی گلخانه‌ است. در مناطقی با زمین های دارای بافت سخت و با لایه تحت الارض غیر قابل نفوذ با قرار دادن لوله‌های سفالی منفذ دار زیربسترها و یا به طرق ابتکاری دیگر تمهیدات لازم را در جهت بهبود زهکشی می‌ اندیشند.

بادشکن
در مناطق بادخیز ردیفی از درختان و یا یک مانع طبیعی مثل تپه برای کاهش خسارت باد استفاده می‌شود. حداقل فاصله درختان از گلخانه در شرق و غرب بایستی حدود ۵/۲ برابر ارتفاع درختان باشد. این فاصله در قسمت جنوبی بیش از یک ارتفاع درختان است.

سکوها و بسترهای کشت
سکو بخشی از فضای گلخانه‌ است جایگاهی است برای قرار گرفتن گلدان‌ها یا کشت گیاهان در بسترهای بالا تر از سطح زمین همانگونه که از نام آن پیدا است، سکوها همواره در سطحی بالاتر از کف گلخانه‌ ها قرار می‌گیرند.

این عمل ضمن جلوگیری از گسترش عوامل آلوده کننده و بیماری زای گیاهی به تهویه بهتر و گرم شدن زودتر بستر کمک می‌کند. انتخاب شکل سکوها و مواد سازنده آنها به نوع گیاه، گلخانه و سلیقه سازنده بستگی دارد.به طور کلی ویژگی‌های یک سکوی خوب عبارت است از:

• • از زهکشی مطلوبی برخوردار باشند.
  • پهنای آن طوری باشد که کارگران به آسانی به مرکز سکو دسترسی داشته باشند.
  • طوری نصب شده باشد که حداکثر نور را جذب کنند.