Εισαγωγή στα θερμοκήπια Τ.Ε.Ι. ΛΑΡΙΣΑΣ Σ.ΤΕ.Γ Τμήμα Γεωργικών Μηχανών και Αρδεύσεων Μάθημα: Έλεγχος Περιβάλλοντος Αγροτικών Εγκαταστάσεων Διδάσκων: Δρ.

Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή στα θερμοκήπια Τ.Ε.Ι. ΛΑΡΙΣΑΣ Σ.ΤΕ.Γ Τμήμα Γεωργικών Μηχανών και Αρδεύσεων Μάθημα: Έλεγχος Περιβάλλοντος Αγροτικών Εγκαταστάσεων Διδάσκων: Δρ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή στα θερμοκήπια Τ.Ε.Ι. ΛΑΡΙΣΑΣ Σ.ΤΕ.Γ Τμήμα Γεωργικών Μηχανών και Αρδεύσεων Μάθημα: Έλεγχος Περιβάλλοντος Αγροτικών Εγκαταστάσεων Διδάσκων: Δρ. Ν. Κατσούλας

2 Τύποι Θερμοκηπίων Τα θερμοκήπια μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με: Τα υλικά κατασκευής του σκελετού τους (αλουμίνιο, χάλυβα, ξύλο ή συνδυασμούς αυτών) Τα υλικά κάλυψης (γυαλί, πλαστικά φύλλα ή συνδυασμούς αυτών) Τη γεωμετρία της βασικής κατασκευαστικής τους μονάδας (π.χ. σχήμα ή κλίση οροφής)

3 Υλικά Σκελετού

4 Σκελετοί από Ξύλο Το ξύλο χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή θερμοκηπίων με μικρό ελεύθερο πλάτος κατασκευαστικής μονάδας (κάτω από 6 m). Το χαμηλότερο κόστος του ξύλου και οι κλιματικές συνθήκες που συνήθως επιτρέπουν την ανάπτυξη απλών κατασκευών, επέδρασαν ώστε μεγάλη έκταση θερμοκηπίων στη χώρα μας να είναι κατασκευασμένα με ξύλινο σκελετό ή με σκελετό από συνδυασμό ξύλου και μετάλλου

5 Σκελετοί από Ξύλο Πλεονεκτήματα: Μικρό κόστος, Αρκεί απλός εξοπλισμός για την επεξεργασία του, Δεν δημιουργεί σημαντικές φθορές στο πλαστικό γιατί δεν υπερθερμαίνεται όπως το μέταλλο Μειονεκτήματα: Μικρότερη μηχανική αντοχή σε σχέση με το μέταλλο, Μεταβολή του σχήματος από εναλλασσόμενη ύγρανση – ξήρανση, Προσβάλλεται από βιολογικούς εχθρούς, Απαιτεί μεγαλύτερες διατομές

6 Μεταλλικοί σκελετοί Μπορούν να κατασκευαστούν θερμοκήπια με πλάτος ανά κατασκευαστική μονάδα μεγαλύτερο των 15 m. Τα βασικά του πλεονέκτημα έναντι των ξύλινων σκελετών είναι η μεγάλη αντίσταση στα φορτία, η μειωμένη σκίαση από το σκελετό του θερμοκηπίου και η μεγάλη διάρκεια ζωής του.

7 Σκελετοί από Χάλυβα Με το όνομα χάλυβας φέρεται στο εμπόριο ένας μεγάλος αριθμός κραμάτων τα οποία αποτελούνται κυρίως από σίδηρο που περιέχει άνθρακα σε ποσοστά που κυμαίνονται μεταξύ 0,1% ως 1%. Διαφέρει από τον χυτοσίδηρο ο χάλυβας γιατί έχει μικρή περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,1-1% έναντι 3 - 4,5% του χυτοσιδήρου), έχει πυκνότερη κοκκομετρία και μικρότερο ποσοστό των διαφόρων προσμίξεων πυριτίου, φωσφόρου και θείου.

8 Σκελετοί από Χάλυβα Έχουμε θερμοκήπια που είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένα από χάλυβα και θερμοκήπια που μόνο τα κύρια στοιχεία του σκελετού τους είναι από χάλυβα, ενώ τα υπόλοιπα προέρχονται από συνδυασμό με το αλουμίνιο

9 Σκελετοί από Χάλυβα Το κύριο μειονέκτημα των σκελετών από χάλυβα είναι η διάβρωσή τους (οξείδωση), λόγω των συνθηκών υψηλής υγρασίας που επικρατούν συνήθως στο θερμοκήπιο Παρόλα αυτά, στις μέρες μας ο χάλυβας γαλβανίζεται και έτσι προστατεύεται και αντιστέκεται στη διάβρωση – οξείδωση.

10 Σκελετοί από Αλουμίνιο Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή λεπτών και ελαφρών μερών γυάλινων των γυάλινων θερμοκηπίων, ενώ τα άλλα μέρη κατασκευάζονται από χάλυβα. Σκελετοί εξ ολοκλήρου κατασκευασμένοι από αλουμίνιο σπάνια συναντιούνται.

11 Σκελετοί από Αλουμίνιο Τα κύρια πλεονεκτήματα του αλουμινίου είναι τα ακόλουθα: Είναι ανθεκτικό στην επιφανειακή διάβρωση και δεν έχει ανάγκη σχεδόν καθόλου συντήρησης

12 Σκελετοί από Αλουμίνιο Τα κύρια πλεονεκτήματα του αλουμινίου είναι τα ακόλουθα: Οι διατομές των διαφόρων στοιχείων είναι δυνατόν να είναι μικρότερες, γεγονός που αν συνδυασθεί με το μικρό ειδικό βάρος, δίνει πολύ μικρού βάρους κατασκευή. Επομένως η κατασκευή αυτή απαιτεί επίσης μικρότερης διατομής φέροντα στοιχεία ή παρέχει τη δυνατότητα χρησιμοποίησης λιγότερων τέτοιων στοιχείων. Το γεγονός αυτό έχει σαν συνέπεια τη μειωμένη σκίαση του θερμοκηπίου και την επίτευξη μεγαλύτερων ανοιγμάτων από στύλο σε στύλο

13 Σκελετοί από Αλουμίνιο Τα κύρια πλεονεκτήματα του αλουμινίου είναι τα ακόλουθα: Τα διάφορα λεπτά σκελετικά στοιχεία στα οποία τοποθετούνται οι υαλοπίνακες, επειδή διαμορφώνονται με εξώθηση, μπορούν να κατασκευασθούν σε πολύπλοκες διατομές, ικανές να δώσουν καλή στεγανότητα στο θερμοκήπιο και αποκομιδή του νερού της συμπύκνωσης

14 Σκελετοί από Αλουμίνιο Τα κύρια πλεονεκτήματα του αλουμινίου είναι τα ακόλουθα: Προσφέρεται πολύ για την κατασκευή των ανοιγμάτων εξαερισμού, γιατί δίνει ελαφρότερα πλαίσια που δεν δημιουργούν προβλήματα λειτουργίας.

15 Σκελετοί από Αλουμίνιο Τα κύρια μειονεκτήματα του αλουμινίου είναι τα ακόλουθα: Όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με χάλυβα ή τσιμέντο, στα σημεία σύνδεσης υπάρχουν προβλήματα διάβρωσης λόγω ηλεκτρόλυσης του αλουμινίου. Έχει υψηλό κόστος

16 Υλικά Κάλυψης

17 Η ποσότητα και η ποιότητα του φωτός που περνάει στο χώρο των φυτών επηρεάζεται πολύ από τις ιδιότητες του διαφανούς υλικού κάλυψης του θερμοκηπίου

18 Υλικά Κάλυψης Ένα καλής ποιότητος υλικό κάλυψης πρέπει να επιτρέπει να διέλθει μέσα από το υλικό όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ποσότητα από τον προσπίπτοντα σ' αυτό φωτισμό και να ευνοεί τη διάχυσή του στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, ώστε να υπάρχει ομοιογένεια φωτισμού σε όλο τον καλυπτόμενο χώρο. Επί πλέον να επιτρέπει από το φυσικό φως να διέρχονται όλα τα μήκη κύματος τα οποία είναι αναγκαία για την ανάπτυξη των φυτών

19 Υλικά Κάλυψης Το φως αφού πέσει πάνω στο διαφανές υλικό κάλυψης είναι δυνατό να: 1. Ανακλαστεί πάνω στο υλικό 2. Απορροφηθεί από το υλικό 3. Διέλθει μέσα από το υλικό

20 Υλικά Κάλυψης

21 Η διέλευση του φωτός μέσω ενός υλικού μπορεί να γίνει απ' ευθείας ή με διάχυση. Όταν το φως διέρχεται απ' ευθείας, έχει σχεδόν την ίδια διεύθυνση με εκείνη του προσβάλλοντος φωτισμού. Το αποτέλεσμα είναι ότι οι σκιές από τα αντικείμενα που εμποδίζουν την πορεία του (σκελετικά στοιχεία κ.α.) θα είναι πολύ έντονες. Αντίθετα, όταν με τη διέλευση του φωτός στο θερμοκήπιο γίνεται και διάχυσή του, τότε κατευθύνεται σε ποικίλες κατευθύνσεις με αποτέλεσμα την έλλειψη έντονων σκιάσεων.

22 Υλικά Κάλυψης Η περατότητα ή μη, στη θερμική ακτινοβολία (μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία) είναι η άλλη σημαντική ιδιότητα των υλικών κάλυψης των θερμοκηπίων. Η θερμική ακτινοβολία, όπως είναι γνωστό εκπέμπεται από όλα τα σώματα που έχουν συνήθεις θερμοκρασίες. Ορισμένα υλικά κάλυψης είναι περατά στη θερμική ακτινοβολία, ενώ άλλα είναι λιγότερο ή καθόλου περατά. Τα υλικά κάλυψης που δεν είναι περατά στη θερμική ακτινοβολία εκδηλώνουν την καλούμενη "ιδιότητα θερμοκηπίου"

23 Υλικά Κάλυψης Δηλαδή, ενώ επιτρέπουν την είσοδο της μικρού μήκους κύματος ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια της ημέρας μέσα στο θερμοκήπιο, δεν επιτρέπουν την έξοδο της μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα φυτά και το έδαφος κι έτσι δημιουργείται μια παγίδα θερμότητας, στην οποία οφείλεται κατά 30% περίπου η αύξηση της θερμοκρασίας ενός υαλόφρακτουθερμοκηπίου. Το υπόλοιπο ποσοστό οφείλεται στο φαινόμενο του κλειστού χώρου.

24 Υλικά Κάλυψης Το ποσοστό διέλευσης της θερμικής ακτινοβολίας μέσω του πολυαιθυλενίου είναι σαφώς μεγαλύτερο από εκείνο μέσω του γυαλιού ή των άλλων υλικών. Το γεγονός αυτό είναι η αιτία που τα θερμοκήπια τα καλυμμένα με πολυαιθυλένιο ψύχονται πιο γρήγορα τις βραδινές και νυχτερινές ώρες.

25 Υλικά Κάλυψης Γενικά η επιλογή των διαφόρων υλικών κάλυψης πρέπει να βασίζεται στις παρακάτω ιδιότητες: Περατότητα στο φως Μηχανική αντοχή Θερμοπερατότητα Περατότητα στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία Ευαισθησία στη γήρανση

26 Υλικά Κάλυψης Γενικά η επιλογή των διαφόρων υλικών κάλυψης πρέπει να βασίζεται στις παρακάτω ιδιότητες: Αντίσταση στα χτυπήματα από χαλάζι Μέγεθος της διαφανούς επιφάνειας που μπορεί να κατασκευασθεί Αντίσταση στο σκίσιμο Ευαισθησία στη συγκράτηση σκόνης Τρόπος συμπύκνωσης υγρασίας (σε σταγόνες ή σε μεμβράνη) Περατότητα στην υπεριώδη ακτινοβολία Ευαισθησία στις διάφορες χημικές ουσίες

27 Γυαλί Φυσικές ιδιότητες Η φασματική διαπερατότητα του γυαλιού εκτείνεται από τα 320 έως τα 2900 nm. Έτσι, το γυαλί είναι σχεδόν αδιαπέρατο στην υπεριώδη και τη θερμική ακτινοβολία με μύκος κύματος μεγαλύτερο των 3000nm. Το γυαλί έχει 89-92% διαπερατότητα στο ορατό φως. Η διαπερατότητα μπορεί να μειωθεί σημαντικά αν η επιφάνειά του είναι σκονισμένη –λερωμένη. Η ιδιότητά του να συγκρατεί τη σκόνη μπορεί να προκαλέσει μείωση της διαπερατότητάς του κατά 20- 20%

28 Υλικά κάλυψης Το γυαλί είναι αδιαπέραστο στα αέρια και τους υδρατμούς. Τα προβλήματα στεγανότητας που μπορεί να εμφανισθούν στα υαλόφρακτα θερμοκήπια, προέρχονται από την κακή επαφή που παρουσιάζεται σταδιακά στα σημεία στήριξης του υαλοπίνακα με το σκελετό και από το σπάσιμο των υαλοπινάκων, που προέρχεται από χαλάζι ή απροσεξία, λόγω του εύθραυστου που χαρακτηρίζει το γυαλί.

29 Υλικά κάλυψης Ο υαλοπίνακας μπορεί να είναι διαφανής, με τις δυο του επιφάνειες επίπεδες και λείες, ή διαφώτιστος, με τη μια επιφάνεια κυματοειδή ή φολιδωτή, ώστε να διευκολύνει τη διάχυση του φωτός. Συνήθως στην οροφή του θερμοκηπίου τοποθετούνται υαλοπίνακες με κυματοειδή ή φολιδωτή τη μια πλευρά για καλύτερη διάχυση του φωτός, ενώ στις πλευρές τοποθετούνται υαλοπίνακες με τις δυο τους επιφάνειες επίπεδες, διότι το φως που εισέρχεται από πλάγια είναι κατά το μεγαλύτερο μέρος διάχυτο, προερχόμενο κυρίως από ανακλάσεις στο έδαφος ή άλλα αντικείμενα. Η μη επίπεδη πλευρά του υαλοπίνακα της οροφής τοποθετείται προς το εσωτερικό του θερμοκηπίου, για να μην συγκρατείται η σκόνη.

30 Γυαλί Πλεονεκτήματα Μεγάλη διαπερατότητα Αντοχή στη θέρμανση και τη UV ακτινοβολία Εύκολα διαθέσιμο Διαπερατό Ανθεκτικό σε χαλάζι… Αδιαπέρατο στο νερό Μικρή διαπερατότητα στη θερμική ακτινοβολία Μεγάλη διάρκεια ζωής Μειονεκτήματα Υψηλό κόστος Απαιτεί βαριές κατασκευές Κατακρατεί σκόνη και μειώνεται η διαπερατότητά του

31 Υλικά κάλυψης Πλαστικό Εκτός από το στοιχείο του άνθρακα, τα περισσότερα πλαστικά περιέχουν υδρογόνο, ενώ πολλά περιέχουν και οξυγόνο. Ένας μικρότερος αριθμός περιέχει και άλλα χημικά στοιχεία, σημαντικότερα των οποίων είναι το άζωτο, το χλώριο και το φθόριο.

32 Υλικά κάλυψης Εύκαμπτα Πλαστικά φύλλα Στα εύκαμπτα φύλλα πλαστικού περιλαμβάνονται η σελλουλόζη, το φύλλο πολυαιθυλενίου (ΡΕ), το φύλλο ΕVΑ, το φύλλο πολυβινυλοχλωριδίου (PVC), το φύλλο πολυβινυλοφθοριδίου (PVF) και το φύλλο πολυεστέρα. Το φύλλο πολυαιθυλενίου είναι το περισσότερο χρησιμοποιούμενο σήμερα, διεθνώς, ενώ τα θερμοκήπια με κάλυψη από πλαστικό είναι τα θερμοκήπια με το μικρότερο κόστος κατασκευής.

33 Υλικά κάλυψης Εύκαμπτα Πλαστικά φύλλα Τα εύκαμπτα πλαστικά φύλλα πλεονεκτούν των άλλων υλικών κάλυψης των θερμοκηπίων λόγω του μικρού βάρους τους, της χαμηλής τιμής τους, της ευκολίας προσαρμογής σε διάφορα σχήματα του σκελετού, της δυνατότητας που δίνουν για χρησιμοποίηση ελαφρότερου και φθηνότερου σκελετού και γενικά λόγω του χαμηλού κόστους αρχικής επένδυσης που επιτυγχάνεται στο σύνολο του θερμοκηπίου.

34 Υλικά κάλυψης Εύκαμπτα Πλαστικά φύλλα Η διάρκεια ωφέλιμης χρήσης των πλαστικών φύλλων είναι σχετικά μικρή, χρειάζεται να αντικατασταθεί το κάλυμμα αρκετές φορές κατά τη διάρκεια της παραγωγικής ζωής του θερμοκηπίου. Γι' αυτό ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται στη στερέωση του πλαστικού φύλλου στο σκελετό του θερμοκηπίου.

35 Υλικά κάλυψης Εύκαμπτα Πλαστικά φύλλα Γενικά κατά τη στερέωση του πλαστικού φύλλου στον σκελετό πρέπει να προσεχθούν τα ακόλουθα: Η στερέωση να είναι ικανή να αντισταθεί στα θετικά και αρνητικά φορτία που δημιουργεί ο άνεμος και το χιόνι και ταυτόχρονα να είναι όσο το δυνατόν απλούστερη η διαδικασία αντικατάστασης του πλαστικού. Για τη στήριξη του πλαστικού στο μεταλλικό σκελετό χρησιμοποιούνται συνήθως ειδικά στηρίγματα (clips).

36 Υλικά κάλυψης Εύκαμπτα Πλαστικά φύλλα Γενικά κατά τη στερέωση του πλαστικού φύλλου στον σκελετό πρέπει να προσεχθούν τα ακόλουθα: Το πλαστικό να είναι τεντωμένο στην κατασκευή, χωρίς ρικνώσεις ή σακουλιάσματα. Η άμεση επαφή με τις οξείες γωνίες του σκελετού να αποφεύγεται με παρεμβολή ειδικής πλαστικής λωρίδας, ώστε να μην σκίζεται, ιδιαίτερα όταν ο σκελετός υπερθερμανθεί από την ακτινοβολία. Όταν είναι αδύνατη η τοποθέτηση πλαστικής λωρίδας, ιδιαίτερα σε μεταλλικό σκελετό γίνεται βαφή του πλαστικού με λευκό πλαστικό βερνίκι στα σημεία αυτά.

37 Φύλλο Πολυαιθυλενίου (PE) Πλεονεκτήματα Φθηνό Εύκολο στην εγκατάσταση Διαθέσιμο σε πολύ μεγάλα κομμάτια Διαπερατό σε όλα τα απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών μήκη κύματος

38 Φύλλο Πολυαιθυλενίου (PE) Μειονεκτήματα Μικρό διάστημα ζωής. Περατό στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία το οποίο έχει ως αποτέλεσμα τη γρήγορη πτώση της θερμοκρασίας του θερμοκηπίου κατά τη διάρκεια της νύχτας. Συμπύκνωση σταγονιδίων νερού στην επιφάνειά του τα οποία πέφτουν στα φυτά.

39 Φύλλο Πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) Πλεονεκτήματα Καλές οπτικές ιδιότητες Χαμηλή διαπερατότητα στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία (κρατάει τη θερμοκρασία το βράδυ στο θερμοκήπιο μεγαλύτερη) Μειονεκτήματα Έλκει και Κατακρατεί σκόνη Επηρεάζεται από μικροοργανισμούς και ιδιαίτερα από μύκητες

40 Φύλλο Ethyl vinyl acetate (EVA) Πλεονεκτήματα Δεν κατακρατεί σκόνη Καλές οπτικές και θερμικές ιδιότητες Μεγάλη αντοχή στις χαμηλές θερμοκρασίες Μειονεκτήματα Όταν περιέχει μεγάλο ποσοστό VA (vinyl acetate film), υπό υψηλές θερμοκρασίες χτυπάει στην κατασκευή, μαλακώνει και ξεχειλώνει.

41 Φθοριούχο Φύλλο (PVF) Πλεονεκτήματα Μεγάλη ανθεκτικότητα Μεγάλη διαπερατότητα στο φως Δεν κατακρατεί σκόνη Καλές θερμικές ιδιότητες Μεγάλη μηχανική αντοχή Δεν επηρεάζεται από πολύ χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες Μειονεκτήματα Μεγάλο κόστος που περιορίζει τη χρήση του

42 Υλικά κάλυψης Σκληρά Πλαστικά φύλλα

43 Υλικά κάλυψης Πολυκαρβονικές επιφάνεις (PC) Ενισχυμένος πολυεστέρας Σκληρό Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) Ακρυλικές επιφάνειες

44 Υλικά κάλυψης Υλικά κάλυψης με επιλεκτική περατότητα στο φως

45 Υλικά κάλυψης Υλικά κάλυψης με επιλεκτική περατότητα στο φως Τα υλικά αυτά προέρχονται από τα συνήθη πλαστικά φύλλα, με τη διαφορά ότι με διάφορα πρόσθετα γίνεται αλλαγή των οπτικών χαρακτηριστικών τους, λ.χ. μειώνεται η περατότητα σε ορισμένα μήκη κύματος του ορατού φωτός και ενισχύεται η περατότητα σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος

46 Υλικά κάλυψης Υλικά κάλυψης με επιλεκτική περατότητα στο φως Ανάλογα με τις απαιτήσεις των φυτών, είναι δυνατή η προσαρμογή του θερμοκηπίου ώστε να εισέρχεται περισσότερη ακτινοβολία ενός καθορισμένου μήκους κύματος για την επίτευξη διαφόρων στόχων

47 Υλικά κάλυψης Υλικά κάλυψης με επιλεκτική περατότητα στο φως Με τη χρησιμοποίηση πλαστικών φύλλων με περατότητα στη UV­b ακτινοβολία, έχει βρεθεί ότι τα φυτά αναπτύσσουν μικρότερα μεσογονάτια, τα νεαρά φυτάρια σκληραγωγούνται ταχύτερα, ώστε να αντέχουν αργότερα υψηλές εντάσεις ακτινοβολίας (αυξάνοντας τη σύνθεση ανθοκυανινών) και ο χρωματισμός του άνθους είναι πιο έντονος

48 Υλικά κάλυψης Υλικά κάλυψης με επιλεκτική περατότητα στο φως Τα πλαστικά που επιτρέπουν την είσοδο στο θερμοκήπιο της UV­b ακτινοβολίας θεωρείται ότι ευνοούν την ανάπτυξη των εντόμων, γιατί η ακτινοβολία αυτή διευκολύνει τον προσανατολισμό των εντόμων. Επίσης η παραγωγή σπορίων μερικών μυκήτων ευνοείται από τη UV-b ακτινοβολία