نظم تهوية الصوبة الزراعية

يمكن تقسيم نظم التهوية المستخدمة في المنشآت الزراعية عامة والصوب الزراعية خاصة إلى:

أ- تهوية طبيعية.

ب- تهوية ميكانيكية.

التهوية الطبيعية:

تعتمد التهوية الطبيعية أساساً عن طريق كل من قوى الضغط المتولدة من الرياح وقوى الطفو الحرارى. وتعتبر التهوية الطبيعية من أقدم طرق التهوية وأكثرها شيوعاً، نظراً لانخفاض تكلفتها الابتدائية وكذلك تكلفة الطاقة المستخدمة. ولكن يعاب على تلك الطريقة اعتمادها على عدة عوامل أهمها طبيعة المناخ وعوائق الرياح وكذلك المتطلبات البيئية. فمثلاً يعتمد معدل التهوية المتحصل عليه على انحدارات الضغوط المتولدة من الرياح وعلى كل من سرعة واتجاه الرياح وتداخل العوائق القريبة من قمم ومباني وتحديد موضع مداخل ومخارج الهواء. كما يتوقف معدل التهوية المتحصل عليه على الفرق في درجات الحرارة بين داخل وخارج المبنى، فيصبح الهواء عند تمدده نتيجة التدفئة داخل الصوبة أقل كثافة ويرتفع إلى أعلى. وتسمح الفتحات الموجودة في أعلى الصوبة بتسرب الهواء الدافئ وإحلاله بهواء بارد يدخل من خلال فتحات تهوية منخفضة. وعلى ذلك فاختيار حجم الفتحات مهما للغاية للحصول على تهوية فاعلة. وقد تحدث حركة الهواء والتهوية الطبيعية بناء على أي من العاملين السابقين بمفرده أو بواسطة العاملين معا. وعامة تكون التهوية أكثر فعالية عند هبوب نسمات هوائية أو رياح، نظرا لأن ضغوط وقوى السرعة تكون أكبر بكثير من قوى الطفو الحرارى.

ويوضح الشكل رقم (1) قوى الضغوط الموجبة والسالبة الواقعة على الحائط الجانبي أو الحافة العلوية بالنسبة للتهوية بمساعدة الرياح. فبينما تعمل الضغوط الموجبة والمتولدة على الأجزاء المقابلة للرياح على تزويد الهواء للداخل، تعمل الضغوط السالبة المتولدة على أجزاء من سطح البيت والحائط الجانبي غير المتقابلين مع الرياح على سحب الهواء من المبنى.

ويجب - للحصول على تبادل هوائي أمثل مع التهوية الطبيعية - أن تكون مساحة كل من فتحات الحائط الجانبي وفتحات الحافة العلوية في المدى من 15 ٪ إلى 30 ٪ من مساحة الأرضية. ويوضح الشكل رقم (٢) فتحات السطح عند الفتح الكامل ۔ ويوصي بان يكون حجم فتحيات الحافة العلوية وفتحات التهوية الجانبية متساوية تقريبا. ويعاب على استخدام التهوية الطبيعية عدم وصول معدلات التهوية المتحصل عليها إلى المعدلات المرغوبة والتي تتراوح ما بين 0.75 -1.0 تبادل هواني في الدقيقة في حالة توافر فتحات السطح فقط أو عند سرعات للرياح حتى 10 (كم/ساعة). كما أنه يصعب استخدام التبريد بالوسائد مع التهوية الطبيعية. كما أن من العيوب الرئيسية في استخدام التهوية الطبيعية صعوبة وتكلفة التحكم الألى وعليه فغالباً ما يتم التحكم في تلك الفتحات يدوياً.

التهوية الميكانيكية:

تعتبر التهوية الميكانيكية باستخدام المراوح من اكثر الطرق انتشارا للتحكم في الظروف البيئية داخل الصوبة الزراعية، هذا بالإضافة الى انخفاض التكلفة النسبية لاستخدام الطاقة الكهربائية. ويستخدم مع التهوية الميكانيكية مراوح و فتحات تحكم في الهواء وحواجز هوائية. وغالبا ما تكون نظم التهوية الميكانيكية المستخدمة طاردة أو ضاغطة. وسوف نتطرق بقليل من التفصيل الى طرق استخدام هذين النظامين.

نظم التهوية الطاردة

يتم في هذا النظام تركيب مراوح الطرد علي الحوائط النهائية للصوبة، بينما يتم تركيب مصاريع ومداخل الهواء على الحائط النهائي الأخر وذلك كما هو موضح بالشكل رقم (3). ويجب مراعاة تركيب مراوح الطرد على الحائط الجانبي أو النهائي المقابل. ويجب مراعاة زيادة سعة المراوح بحوالي 10 ٪ اذا اضطرت الحاجة الي تركيب المراوح عكس الاتجاه المشار إليه. ويجب أن تركب المراوح وفتحات دخول الهواء عند مستوي اعلى من ارتفاع النبات، وآن يتم توجيه الهواء الي نظام خلط وتوزيع لتجنب انجراف الهواء مباشرة إلى النبات. ويرجع السبب في ذلك إلى أن تعرض النباتات لتيار مستمر من الهواء سوف يودي الي ضعف في النمو نتيجة للتوزيع غير المتساوي لدرجات الحرارة وكذلك حالات التجفيف الزائدة.

ويفضل بالنسبة للصوب الزراعية الطويلة (طول الحائط الجانبي أكبر من 45 مترا) أن يتم تركيب المراوح علي الحوائط الجانبية بالقرب من مركز الصوبة مع وجود المصاريع الخاصة بدخول الهواء عند الحائطين النهائيين، وذلك لتقصير مسافة سريان الهواء بين المداخل والمخارج، الشكل رقم (4). ويفضل استخدام ذلك النظام عند تزايد ارتفاع درجة حرارة الهواء بطول المبنى من إحدى النهايات الى النهاية الأخرى، أو عند تقسيم الصوبة إلى أقسام بحيث يتم التحكم في التهوية في كل حجرة على حدة، أو في حالة تركيب وسائد للتبريد بطول أحد الحوائط الجانبية.

وقد يتم تركيب مراوح الطرد في سطح الصوبة عندما يصعب التركيب سواء على الحوائط الجانبية أو النهائية نتيجة لوجود تجهيزات أو مباني أخرى ملاصقة، الشكل رقم (5). وتعتبر المراوح المعلقة في السطح صعبة ومكلفة من حيث التركيب عن الوحدات المتساوية في الحجم والمركبة على الحوائط. وقد تحتاج تلك المراوح الى أغطية خاصة لمنع دخول الأمطار. وقد تتعارض المراوح المعلقة في السطح أيضا مع الاغطية البلاستيكية. ويكون عمل قطاع دائم عبر سطح المنشأة حيث يتم تركيب المراوح هو أحد حلول هذه المشكلة. وتركب ـ مع هذا الترتيب - مصاريع مداخل الهواء في الحائط النهائي المقابل أو الحائط الجانبي المقابل.

نظم التهوية الضاغطة

يتم تركيب المراوح الضاغطة - التي تقوم بسحب الهواء الخارجي ودفعه إلى داخل الصوبة - عند أحد الحوائط النهائية، بينما تركب المصاريع على الحائط النهائي المقابل. ويفضل أن تركب المراوح الضاغطة على الحائط النهائي المقابل لاتجاه الرياح، بينما المصاريع علي الحانط النهائي غير المقابل لاتجاه الرياح. أما إذا اضطرت الظروف لتغيير وضع تركيب كل من المراوح والمصاريع، فإنه يجب استخدام مراوح ذات سعات بمقدار حوالى 10 ٪ للتغلب على الضغوط المتولدة من الرياح. ويوضح الشكل رقم (6) صوبة زراعية تستخدم نظام تهوية موجب الضغط.

ويفضل بالنسبة للصوب الطويلة تركيب مراوح الضغط على كل من الحائطين النهائيين، بينما تركب مصاريع الطرد في الجزء الأوسط من الحوائط الجانبية. ويمتاز نظام التهوية الضاغطة باستمرارية إضافة تهوية فاعلة حتى عند فتح الأبواب أو عند حدوث تسرب للهواء من خلال جدران الصوبة. ويعاب على ذلك النظام انجرافات الهواء المحتملة مما يدعو إلى الحاجة إلى حيز يقع في منطقة الذروة يكون غير مشغول بالنباتات ليسمح بخلط هواء الصوبة الداخلي مع هواء التهوية.

وقد يتم تركيب المراوح موجبة الضغط على أحد الحوانط الجانبية، بينما تركيب المصاريع علي الحانط الجانبي المقابل، الشكل رقم (7). ويجب أن يعمل ذلك النظام على مراحل. فيبدأ بتشغيل مروحة منتصف الصوبة مع مصراعي الطرد اللذان يقعان بالقرب من الحوائط النهائية، ثم التقدم تبادليا صوب كل نهاية بالنسبة لوضع المراوح والتقدم جهة المركز بالنسبة لوضع المصاريع.

وأخيرا يراعى مع هذا النظام تركيب المراوح والمصاريع على ارتفاع مناسب مع تركيب حاجز على قاعدة مقدمة المروحة لتوجيه الهواء إلى أعلى قليلاً، وذلك للتأكد من أن السرعة المرتفعة للهواء والمتولدة من تصرف المراوح لا تصطدم مباشرة بالنباتات . كما يزيد هذا التصميم من سحب وخلط وتوزيع الهواء بعيدا عن الحيز المشغول بالنباتات، كما يتيح أتساقا جيدا للطرد خلال حيز نمو النبات. كما يجب آن يراعي عند تركيب المراوح بطول الحائط الجانبي أن تكون على مسافات تعادل تقريباً عرض الصوبة. كما يفضل أيضاً أن يتم تركيب أجهزة التحكم في كل من درجة الحرارة ونسبة الرطوبة بالقرب من مركز الصوبة أو جهة نهاية طرد الهواء للخارج.

المصدر

محمد حلمي ابراهيم، هندسة بيئة الصوب الزراعية (2000). جمهورية مصر العربية.