تاریخچه گرمایش گلخانه
ساختار گلخانه‌های اولیه به سمت خورشید ساخته می‌شد تا بتوانند از تابش خورشید بیشترین بهره را ببرد. قسمت جلویی این سازه‌ها از شیشه بود تا تابش خورشید را از خود عبور دهد و به دیوار پشت آن برخورد کند و این تابش باعث گرم شدن دیوار و خاک می‌شد. بعد از این که خورشید غروب می‌کرد، این دیوار گرم، با انتقال گرمای خود به گلخانه باعث گرم شدن محیط می‌شد. در قدم بعدی، گلخانه‌داران یک پوشش عایق روی شیشه قرار می‌دادند تا از خروج گرما جلوگیری کنند. این عمل هر روز تکرار می‌شد. البته قبل از شیشه، گلخانه‌داران از گیاهان استوایی برای پوشش سطح جلویی استفاده می‌کردند تا اینکه قیمت شیشه کاهش پیدا کرد و در دسترس عموم قرار گرفت. از آن زمان تا به حال، تکنولوژی گرمایش گلخانه روزبه‌روز پیشرفت کرد. امروزه پُرکاربردترین روش‌های گرمایش گلخانه سنتی سوخت گازی، سیستم دیگ بخار و همچنین هیترهای هواگرم (جریان همرفتی) هستند.
سیستم گرمایش با بخار
این روش از گران‌ترین روش‌های موجود برای گرمایش سالن است. بدون در نظر گرفتن هزینه‌ها، دیگ بخار محبوبیّت و مقبولیّت بالایی به خاطر چندکاره بودن و پخش گرمای مناسب کسب کرده است. لوله‌های این سیستم هم گرمایش تابشی و هم گرمای همرفتی ایجاد می‌کنند و این گرما باعث می‌شود تا برف روی گلخانه تجمع نکند. هر چند که بیشتر گرمای موردنیاز به بالای گلخانه و در نزدیکی سقف تجمع می‌کند.
بسیاری از گلخانه‌داران عقیده دارند که هزینه‌های بالای نصب و نگهداری و استفاده از این نوع سیستم‌ها در مقابل مزیت‌هایی که دارد قابل توجیه است. بهینگی این نوع سیستم‌ها تا به حال بسیار بهبود پیدا کرده است، اما هنوز هم برای اینکه بهینه عمل کند، راه زیادی را در پیش روی خود دارد. این سیستم‌ها آنجایی به مشکل برمی‌خورند که دمای هوا زیاد سرد نباشد و یا فقط قسمتی از گلخانه نیاز به گرما داشته باشد. در این شرایط است که نیاز به یک سیستم خیلی بهینه‌تر احساس خواهد شد تا هم مصرف کمتر و هم هزینه‌های نگهداری پایینی داشته باشد.
گرمایش همرفتی با Unit Heaters
گلخانه‌داران به دلیل هزینه‌های پایین و کارایی قابل قبول و اندازه کوچک این سیستم‌ها، آنها را انتخاب می‌کنند. این سیستم‌ها مطمئناً یکنواختی دمایی خوبی ارائه نمی‌کنند و معمولاً در انتهای گلخانه قرار می‌گیرند و گرمای هوا را به سمت مرکز می‌فرستند. همین دلیلی خواهد بود تا دمای هوا در وسط سالن از میانه‌های آن گرم‌تر باشد. البته پرّه‌هایی که در جلوی این هیترها قرار دارد می‌توانند هوای گرم را با زاویه ملایمی به سمت زمین بفرستند تا از سرعت فرآیند بالا رفتن هوای گرم بکاهند.
لوله‌های پلی‌اتیلنی حفره‌دار می‌توانند گزینه خوبی برای پخش یکنواخت گرما در سالن باشند. این هیترها می‌توانند از طریق یک فن یا دمنده، هوای گرم را به داخل لوله‌ها بفرستند. نحوه قرارگیری حفره‌ها به شکلی است که گرما را به سمت زمین بفرستد و یکنواختی دما را بیشتر کند. معمولاً باز هم انتهای سالن سردتر می‌ماند و همچنین هزینه‌های اضافی لوله‌ها و غیره به هزینه اولیه اضافه می‌شود.
همچنین این لوله‌های پلاستیکی به دلیل خاصیت الکترواستاتیکی خود، ذره‌های خاک را جذب می‌کند و در طول زمان تیره و تیره‌تر می‌شود و همین باعث سایه انداختن روی گیاهان می‌شود به‌طوری که نور کمتری به آنها می‌رسد. بعضی از گلخانه‌داران بر این باورند که جریان هوا به رشد بهتر گیاهان کمک می‌کند و به‌همین دلیل این فن‌ها را در طول شبانه‌روز روشن می‌گذارند. در حالی که حتی با جریان هوا، باز هم هوای بالای گلخانه گرم‌تر از پایین و منطقه مورد نیاز ما می‌ماند.
همانطور که تا به اینجا مشاهده کردید، گرمایش با جریان هوا به اینصورت است که همیشه هوای بالای گلخانه گرم‌تر از دمای پایین آن خواهد بود. در این سیستم‌ها، هیتر اول هوا را گرم می‌کند و در ادامه هوای گرم به اجسام می‌رسد. بدیهی است که اینگونه هیچ وقت دمای خاک و گیاهان و زمین از دمای هوا بیشتر نخواهد شد، مگر اینکه یک منبع گرمایی دیگری مثل خورشید برای گرم شدن سطحشان استفاده کنند.
از طرفی گلخانه‌داران و پژوهشگران به دنبال راه‌هایی برای یکنواختی بیشتر دما در این سیستم‌ها هستند. یک راه دیگر برای رسیدن به این هدف، قرار دادن هیتر روی زمین و همچنین قرار دادن لوله‌های دمنده در زیر میزهای گیاهان در حال رشد است. این کار توزیع دما را بهبود می‌بخشد اما از رفت‌وآمد در گلخانه جلوگیری می‌کند.
بیشتر گلخانه‌داران عقیده دارند که اگر گرما از پایین به بالا جریان داشته باشد باعث گرم‌تر شدن خاک و رشد بهتر گیاهان خواهد شد اما باید این مسئله را در نظر بگیرند که این سیستم می‌تواند به راحتی باعث ایجاد بیماری‌هایی در سطح گیاهان شود.
هیترهای شعله مستقیم گازسوز یا نفت‌سوز
این هیترها با استفاده از شعله، مستقیماً هوای درون گلخانه را گرم می‌کنند. یکی از مزیت‌های این سیستم تولید حجم عظیمی از Co2 یا کربن‌دی‌اکسید است و علاوه بر آن، از آنجایی که محصولات حاصل از سوختن آتش به بیرون فرستاده نمی‌شود، پس بسیار بهینه نیز عمل می‌کند و هیچ گرمایی را از دست نمی‌دهد. همچنین این نوع هیترها از لحاظ اندازه بسیار کوچک هستند و هزینه نصب و جابه‌جایی اندکی نیز دارند.
اما بزرگترین مشکل آن، ورود تمام محصولات حاصل از سوختن آتش به درون گلخانه است. دود آتش فقط از Co2 تشکیل نشده و از اجزای دیگری مانند آب و اکسیژن و NOx و کربن‌مونواکسید نیز خواهد داشت. اگر به درستی و به طور اصولی نصب شود، این واحدها نباید مقدار زیادی NOx و کربن‌مونواکسید تولید کنند. چون برای گیاهان خطرناک است. این هیترها نیاز به رسیدگی و نگهداری بالایی برای جلوگیری از سوختن نامناسب آتش نیاز دارند تا گیاهان از خطر بیماری دور بمانند.
در اقلیم‌های سردتر که باید هیترها برای مدت طولانی روشن بمانند، نیاز است تا از سنسور Co2 استفاده شود تا از مقدار بیش از حد آن جلوگیری گردد. اگر میزان Co2 از ۴۵۰۰ ppm بیشتر شود، ممکن است باعث آسیب بعضی گیاهان شود. اگر از سطح میزان Co2 استاندارد عبور کردید و هنوز به گرمای مطلوب نرسیدید، یعنی این سیستم گرمایشی جوابگوی نیازهای شما نخواهد بود. در مناطق سردسیر، حتماً باید یک سیستم گرمایشی کمکی نیز در کنار این سیستم‌ها قرار بگیرد.
گرمایش رو میزی
تنوع بسیار زیادی از این نوع سیستم‌ها وجود دارد. یکی از روش‌هایی که از دیگر روش‌ها بیشتر مورد استفاده قرار گرفته به این صورت است که یک لوله کوچک روی یک صفحه عایق قرار می‌گیرد و از درون لوله آب داغ رد می‌شود. این روش باعث گرم شدن خاک شده و این عمل خاک را برای کاشت گیاهان و همچنین جوانه زدن آنها بسیار مطلوب می‌کند. همچنین این سیستم به ما امکان خنک‌تر ماندن و مرطوب شدن هوا را هم خواهد داد تا بذرها بسیار سریع‌تر جوانه بزنند. این سیستم‌ها با کمی اصلاح و تغییر می‌توانند برای ردیف‌های طولانی‌تر و تخت‌های گلخانه‌ای نیز مورد استفاده قرار گیرند.
تلاش‌هایی در جهت حل مشکلات گرمایش و کم کردن هزینه‌ها
برای کاهش هزینه‌ها، به گلخانه داران توصیه می‌شود که از دمای پایین‌تر استفاده کنند یا حداقل از گیاهانی استفاده شود که در دمای پایین‌تری رشد می‌کنند. گزارش‌ها نشان می‌دهد که به ازای هر یک درجه سانتیگراد کاهش دما، ۳ درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی می‌شود.
البته در بسیاری از موارد، کاهشی که در مقدار محصولات با کاهش دما مشاهده می‌شود قابل توجیه نیست. یک روش دیگر نیز، کاهش شدید دما در قسمتی از شب است که معمولاً بعد از غروب خورشید اتفاق می افتد. این عمل هم با توجه به افزایش میزان رطوبت و بیماری‌های احتمالی گیاهان، کاربردی نخواهد بود.
استفاده از پرده‌های حرارتی هم در طول شب یک راه‌حل دیگر است. این پرده‌ها از گرما در طول شب محافظت می‌کنند اما از طرفی بسیار گران‌قیمت هستند. به هر صورت این پرده‌ها در حدود ۲۵ تا۳۰ درصد از اتلاف گرما جلوگیری می‌کنند. در سمت دیگر تکنولوژی مهرتاب نیز وجود دارد که تا ۵۰ درصد صرفه‌جویی هزینه سوخت را به ما خواهد داد.
گلخانه‌داران معمولاً از دمنده‌های افقی برای جریان هوا استفاده می‌کنند و تلاش می‌کنند تا توزیع دمای خوبی را بدست بیاورند. جریان هوا باعث افزایش سرعت تبخیر در گیاهان و خاک می‌شود، بنابراین سطح گیاهان دمای پایین‌تری خواهند داشت که مطلوب نخواهد بود.
به‌طور کلی بسیاری از این تلاش‌ها باعث بدتر شدن شرایط و ایجاد بیماری‌ها و غیره می‌شود. تمام سرویس‌های دوره‌ای سیستم‌هایی که در بالا نام برده شد، باید توسط متخصص نصب شود و تمام دستوراتی که در دفترچه راهنما وجود دارد، قدم به قدم باید دنبال شود.