ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ

Transcript

1 ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΥΓΡΑΣΙΑ Δρ.Ι. Λυκοσκούφης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ 1 Η ΥΓΡΑΣΙΑ Ο ατμοσφαιρικός αέρας στη φυσική του κατάσταση είναι μίγμα αερίων, οξυγόνου, αζώτου, διοξειδίου του άνθρακα, αργού, άλλων αερίων σε ελάχιστες ποσότητες και υδρατμών. Η σύνθεση μεταβάλλεται λόγω των φαινομένων εξάτμισης, διαπνοής, αναπνοής, φωτοσύνθεσης και λόγω της δραστηριότητας του ανθρώπου στο χώρο του θερμοκηπίου, που προκαλεί αιώρηση οργανικών και ανόργανων ουσιών, όπως φυτοφαρμάκων, σκόνης κλπ. 1

2 Ατμοσφαιρική πίεση είναι η πίεση που ασκείται από μια στήλη αέρα σε 1 m 2 επιφάνειας της γης. Στην κορυφή ενός βουνού η στήλη του αέρα έχει μικρότερο μήκος, επομένως και η ατμοσφαιρική πίεση είναι μικρότερη. Η ατμοσφαιρική πίεση προέρχεται από το άθροισμα των μερικών πιέσεων όλων των αερίων που περιέχονται στον αέρα. P tot = P o 2 + P co P υδρατμών Η πίεση που ασκεί κάθε αέριο εξαρτάται από την συγκέντρωσή του και είναι ανεξάρτητη από την πίεση των άλλων αερίων. Η πίεση επομένως του ξηρού αέρα δεν μεταβάλλεται πολύ, H πίεση των υδρατμών όμως μεταβάλλεται ανάλογα με τη συγκέντρωση των υδρατμών. Η ατμοσφαιρική πίεση στη περιοχή μας κυμαίνεται μεταξύ 95 και 105 kpa. Στους συνήθεις υπολογισμούς χρησιμοποιούμε τη μέση τιμή 101,3 kpa (1013 mbar ) 2

3 Οι υδρατμοί στο χώρο του θερμοκηπίου κινούνται από τις περιοχές υψηλής πίεσης (υψηλής συγκέντρωσης) σε περιοχές χαμηλής πίεσης (χαμηλής συγκέντρωσης) έως ότου εξισωθεί η πίεση υδρατμών (οι συγκεντρώσεις) σε όλα τα σημεία του χώρου και δημιουργηθεί μια ισορροπία. Η διαφορά πίεσης υδρατμών επομένως είναι η κινητήρια δύναμη για τη μεταφορά των υδρατμών από μια ελεύθερη επιφάνεια νερού ή την επιφάνεια των φύλλων (υψηλή πίεση), στον αέρα του θερμοκηπίου (χαμηλή πίεση). Aπόλυτη υγρασία (g kg -1 αέρα) η ποσότητα των υδρατμών που περιέχεται σε 1 kg αέρα, σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση Όσο υψηλότερη θερμοκρασία έχει ο αέρας τόσο μεγαλύτερη ποσότητα υδρατμών μπορεί να συγκρατήσει, γιατί αυξάνει η κινητική ενέργεια των μορίων του. Πυκνότητα υδρατμών αφορά την ποσότητα των υδρατμών που περιέχεται σε 1 m 3 αέρα και εκφράζεται σε g m -3 αέρα. Κορεσμένος με υγρασία είναι ο αέρας όταν σε ορισμένη θερμοκρασία και πίεση περιέχει τη μέγιστη ποσότητα υδρατμών, χωρίς όμως αυτοί να είναι υγροποιημένοι. 3

4 Σχετική υγρασία: ο λόγος της ποσότητας των υδρατμών που περιέχει ο αέρας, σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση, προς την ποσότητα των υδρατμών που θα περιείχε ο αέρας αν ήταν κορεσμένος, με την ίδια θερμοκρασία και πίεση ή ο λόγος της πίεσης των υδρατμών του αέρα προς αυτήν του κορεσμένου αέρα, στην ίδια θερμοκρασία και πίεση. Η σχετική υγρασία εκφράζεται επί τοις %. Η σχετική υγρασία είναι 0 για τον ξηρό αέρα και 100 για τον κορεσμένο. Έλλειμμα κορεσμού υδρατμών λέμε τη διαφορά της απόλυτης υγρασίας του αέρα από την ποσότητα υδρατμών που θα είχε ο αέρας, αν στην ίδια θερμοκρασία και πίεση ήταν κορεσμένος, εκφράζεται σε g kg-1 αέρα. Το έλλειμμα κορεσμού υδρατμών επομένως εκφράζει την ποσότητα των υδρατμών που ο αέρας μιας συγκεκριμένης θερμοκρασίας και πίεσης μπορεί ακόμα να απορροφήσει. Όσο μειώνεται η θερμοκρασία του αέρα τόσο μικρότερη ποσότητα υδρατμών μπορεί να συγκρατήσει, γιατί μειώνεται η κινητική ενέργεια των μορίων του. 4

5 Θερμοκρασία σημείου δρόσου είναι η θερμοκρασία στην οποία ο αέρας όταν ψυχθεί, χωρίς να μεταβληθεί η περιεκτικότητά του σε υδρατμούς, γίνεται κορεσμένος. Σε αέρα μιας συγκεκριμένης θερμοκρασίας, όσο αυξάνει η περιεκτικότητά του σε υδρατμούς (χωρίς να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του), τόσο η θερμοκρασία του σημείου δρόσου πλησιάζει προς αυτήν του αέρα. Το αντίθετο συμβαίνει όταν μειώνεται η περιεκτικότητά του σε υδρατμούς. Όσο χαμηλώνει η θερμοκρασία του αέρα που περιέχει μια συγκεκριμένη ποσότητα υδρατμών, τόσο η θερμοκρασία του σημείου δρόσου πλησιάζει περισσότερο σ' αυτήν του αέρα. Το αντίστροφο συμβαίνει όταν αυξάνει η θερμοκρασία του. Επιφανειακή συμπύκνωση είναι το φαινόμενο της υγροποίησης των υδρατμών σε μια επιφάνεια που γίνεται όταν η επιφάνεια αυτή αποκτήσει χαμηλότερη θερμοκρασία από την αντίστοιχη του χώρου και μάλιστα θερμοκρασία μικρότερη από αυτήν του σημείου δρόσου. Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται πολύ συχνά σε χώρους με αυξημένη σχετική υγρασία όπως το θερμοκήπιο. 5

6 Η επιφανειακή συμπύκνωση έχει αποτέλεσμα: τη διάβρωση ή τη σήψη στα υλικά του σκελετού, σχετική μείωση της περατότητας της ηλιακής ακτινοβολίας στα υλικά κάλυψης (κυρίως όταν γίνεται συμπύκνωση υπό μορφή σταγόνων) και τη πτώση των σταγόνων πάνω στα φυτά (δημιουργία ανθυγιεινού περιβάλλοντος για τα φυτά). Τη μείωση της περατότητας στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία του καλύμματος του πολυαιθυλενίου (μείωση των απωλειών ενέργειας του θερμοκηπίου), ιδιαίτερα σημαντικό τη νύχτα. τη μείωση της σχετικής υγρασίας του χώρου, γιατί σε χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες, η αναγκαστική κίνηση του αέρα με ανεμιστήρες, μέσα στο θερμοκήπιο αυξάνει πολύ τη συμπύκνωση υγρασίας επάνω στις ψυχρές επιφάνειες του καλύμματος. Τις διάφορες επιφάνειες, όπως αυτές που παρουσιάζουν τα διάφορα υλικά κάλυψης του θερμοκηπίου, τις χωρίζουμε σε υδρόφιλες επιφάνειες, όπου το νερό απλώνεται επάνω τους υπό μορφή μεμβράνης (οι υαλοπίνακες, ακρυλικά υλικά), και υδρόφοβες επιφάνειες όπου το νερό συγκρατείται επάνω τους μόνο υπό μορφή σταγόνων (πολυαιθυλένιο και ο πολυεστέρας). Επομένως οι ιδιότητες του υλικού κάλυψης καθορίζουν και τη μορφή της συμπύκνωσης. 6

7 Πρόβλημα στο θερμοκήπιο παρουσιάζουν οι υδρόφοβες επιφάνειες της οροφής του θερμοκηπίου, γιατί η συμπύκνωση της υγρασίας στην ψυχρότερη επιφάνεια του καλύμματος είναι πολύ συχνό φαινόμενο κατά τις νυχτερινές ώρες, και αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον νερό να μην απλώνεται στο κάλυμμα ώστε να ρέει στην περιφέρεια, αλλά να συγκεντρώνεται σε σταγόνες οι οποίες όσο μεγαλώνει το βάρος τους ή με τα χτυπήματα του ανέμου πέφτουν υπό μορφή βροχής πάνω στα φυτά και τα καθιστούν περισσότερο ευπρόσβλητα στις φυτασθένειες. Λύση στο πρόβλημα αυτό μπορεί να υπάρξει είτε με την κατασκευή υλικών κάλυψης με υδρόφιλη επιφάνεια, όπου αυτό είναι δυνατόν, ή με τη μείωση της επιφανειακής τάσης του νερού (π.χ. με κάποιο απορρυπαντικό ή κάποιο μέσο μεγαλύτερης διάρκειας όπως το Sun clear ή redu), οπότε το άπλωμα του νερού στην επιφάνεια γίνεται πιο εύκολα. 7

8 η υγρασία μέσα στο θερμοκήπιο επηρεάζεται από: την ηλιακή ακτινοβολία (Ri), την εσωτερική θερμοκρασία, την εξωτερική θερμοκρασία και υγρασία και το ρυθμό εξαερισμού. Ρύθμιση της σχετικής υγρασίας. Η διατήρηση ενός κατάλληλου περιβάλλοντος υγρασίας στο χώρο του θερμοκηπίου είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ισορροπίας των φυτών στη διαπνοή, αλλά και θρέψη (π.χ. μεταφοράς ασβεστίου) την αποφυγή συμπύκνωσης της υγρασίας στο φύλλωμά τους και. την αποφυγή εκτεταμένης ανάπτυξης παθογόνων μικροοργανισμών, εντόμων και ακάρεων. Μερικά φυτά παράγουν καλύτερα σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή σχετικά υγρασία ημέρας, όπως το αγγούρι και τα φυλλώδη καλλωπιστικά φυτά εσωτερικών χώρων, ενώ άλλα σε χαμηλότερη σχετική υγρασία. 8

9 Υψηλή σχετική υγρασία ασθένειες, μείωση διαπνοής, δυσκολία στη μεταφορά ασβεστίου. Χαμηλή σχετική υγρασία μεγάλη διαπνοή, ακάρεα Αυξάνουν τη διαπνοή: διαπνοή: Ο ξηρός αέρας, η υψηλή θερμοκρασία και η κίνηση του αέρα Το μεσημέρι επομένως που έχει ζέστη, είναι ανοιχτά τα παράθυρα και κινείται ο αέρας, η διαπνοή γίνεται υπερβολική και απαιτείται αύξηση της υγρασίας 9

10 Τρόποι αύξησης της σχετικής υγρασίας: Με υδρονέφωση υψηλής πίεσης (με εκτοξευτές μικρής παροχής, 2-3 lit h-1 για κάθε 25 m2 θερμοκηπίου.) μερικά ευαίσθητα φυτά παρουσιάζουν ξερές κηλίδες φυτά με μακριά τριχίδια παρουσιάζουν κίτρινα σημάδια νερό με μεγάλη σκληρότητα δίνει άλατα που μειώνουν την ποιότητα Βρέξιμο διαδρόμων και τοιχωμάτων Κλείσιμο παραθύρων για να μην φεύγει η υγρασία (μόνο όταν δεν μπαίνει μεγάλη ηλιακή ενέργεια μέσα). Κουρτίνα σκίασης. 10

11 Σύστημα υδρονέφωσης 11

12 Υδρονεφωτής 12

13 Κλειστός σκιασμένος χώρος για πολλαπλασιασμό φυτών. Χώρος για πολλαπλασιασμό φυτών με υδρονέφωση 13

14 Χώρος για πολλαπλασιασμό φυτών με υδρονέφωση. Χώρος για πολλαπλασιασμό φυτών με υδρονέφωση. 14

15 Τον χειμώνα, τη νύχτα ψύχεται ο αέρας. Τα παράθυρα είναι κλειστά και επομένως αυξάνει η σχετική υγρασία. Τρόποι μείωσης της σχετικής υγρασίας: το χειμώνα το νερό να χρησιμοποιείται με φειδώ ψεκασμοί και ποτίσματα να γίνονται μόνον το πρωί άνοιγμα παραθύρων ακόμα και τη νύχτα και λειτουργία του συστήματος θέρμανσης. ( Μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλάκτης για να μην χάνεται η θερμότητα του αέρα.) Ανάδευση του αέρα στο εσωτερικό 15

16 Περατή επιφάνεια τραπεζιού για φυτά ευαίσθητα στη υγρασία 16