Značaj i funkcija zaštićenih prostora
Zaštićeni prostori su svi načini zaštite biljaka od nepovoljnih klimatskih uvjeta, čime se omogućava proizvodnja na određenom prostoru i u određenom vremenu, dok ista ta proizvodnja nije moguća na otvorenom. Njihova je glavna svrha očuvanje topline koja se akumulira od svjetlosne energije sunca ili uvodi sustavima grijanja. Ovisno o tipu i opremljenosti, u zaštićenim je prostorima moguće do određenog stupnja regulirati pojedine vegetacijske čimbenike (temperaturu, relativnu vlagu zraka, trajanje i intenzitet osvjetljenja, koncentraciju CO2). Funkcije zaštićenih prostora su privremena zaštita od mraza (produžuje se razdoblje uzgoja pojedine kulture); proizvodnja sadnog materijala (presadnice povrća i cvijeća, ukorjenjivanje reznica); proizvodnja povrća i ukrasnog bilja od sjetve ili sadnje do berbe.
Podjednake rezultate u proizvodnji moguće je ostvariti uzgojem povrća u jednostavnim zaštićenim prostorima domaće izrade kao i u suvremeno opremljenim objektima, tijekom „prosječnih“ godina, bez ekstremnih temperatura, dugih razdoblja visoke vlage zraka ili jakog napada bolesti i štetnika. Takve godine su sve rjeđe, pa pri pojavi navedenih okolnosti prednost imaju zaštićeni prostori opremljeni opremom za reguliranje mikroklime, u kojima su umanjeni nepovoljni vanjski uvjeti. Glavna prednost primjene visoke tehnologije u zaštićenim prostorima u različitim klimatskim regijama je osiguravanje dodatne sigurnosti i stabilnosti u proizvodnji, što u konačnici može rezultirati većom profitabilnošću u trenutnim tržišnim uvjetima.
Plan izgradnje zaštićenih prostora
Plan izgradnje zaštićenih prostora daje odgovore na pitanja poput opravdanosti izbora lokacije, razmještaja proizvodnih površina i pratećih objekata, potreba radne snage tijekom sezone. U planu se treba nalaziti i troškovnik investicije, odnosno pokazatelj ekonomske opravdanosti za planirani zaštićeni prostor, uzgajane kulture i dinamiku proizvodnje, te primijenjenu tehnologiju.
Na izbor lokacije utječe više čimbenika: tržište, klima, reljef, tlo, voda za navodnjavanje, izvor energije za grijanje, izgrađenost komunalne infrastrukture.
Udaljenost tržišta utječe na izbor makrolokacije prvenstveno zbog troškova transporta u odnosu na već postojeću proizvodnju, ali isto tako i zbog troškova reklame i pakiranja proizvoda. Ostvarena cijena na tržištu trebala bi zadovoljiti proizvođača i biti prihvatljiva kupcu. Više cijene se postižu van glavne sezone uzgoja, ali su u tom razdoblju i proizvodni troškovi viši, zbog većeg utroška energije za grijanje i produljenja proizvodnog ciklusa pri manjoj dnevnoj količini svjetla tijekom jesensko-zimskog razdoblja. Uz makrolokaciju, klima određuje i mikrolokaciju.
Za planiranu lokaciju izgradnje zaštićenog prostora potrebno je u planu izgradnje dati prikaz vremenskih prilika koji sadrži podatke o srednjim dnevnim, maksimalnim i minimalnim temperaturama zraka, trajanju sijanja sunca i ukupnoj solarnoj radijaciji, količini i rasporedu oborina, vlažnosti zraka, brzini i prevladavajućim smjerovima vjetra za višegodišnje razdoblje.
Kod izbora mikrolokacije treba obratiti pažnju i na blizinu onečišćivača. Zaštićeni prostori moraju biti udaljeni 1-5 km od industrijskih postrojenja, te 100-500 m od glavnih prometnica.
Za podizanje zaštićenih prostora najpovoljniji su ravni ili blago nagnuti tereni (do 1 %). Ako je nagib veći, ima više zemljanih radova i mijenja se prirodni profil tla. Na nagnutim terenima najpovoljnija je južna ekspozicija. Na odabranoj mikrolokaciji potrebno je obaviti uzorkovanje tla i u laboratoriju analizirati fizikalna i kemijska svojstva tla radi eventualne provedbe melioracijskih mjera za popravak spomenutih svojstava. Poznavanje potrebne godišnje količine vode i vršnih potreba u najtoplijem dijelu godine odredit će potreban kapacitet izvora vode za navodnjavanje. Voda za navodnjavanje mora zadovoljavati i određene parametre kvalitete, što se utvrđuje analizom. Treba imati nizak sadržaj krutih čestica i otopljenih soli.
Osim fizičkih svojstava, pažnju je potrebno obratiti i na biološku kvalitetu, što znači da voda ne smije sadržavati patogene (uzročnike bolesti). Kemijska kvaliteta vode je bitna, jer može utjecati na funkcioniranje sustava za navodnjavanje, usvajanje hraniva, te u nekim slučajevima izazvati oštećenja na biljci, odnosno, raspadanje strukturnih agregata u tlu. Cijena i dostupnost izvora energije za grijanje (plin, ulje za loženje, biomasa geotermalna voda) i transportni troškovi goriva imat će utjecaj na konačnu odluku o izboru lokacije za izgradnju zaštićenih prostora. Blizina komunalne infrastrukture (struja, vodovod, plinovod, telefon, internet, prometnica) može imati utjecaj na konačan izbor mikrolokacije zaštićenih prostora. Navedena infrastruktura je neophodna za organizacijsko i proizvodno funkcioniranje suvremeno opremljenih zaštićenih prostora.
Svaki plan izgradnje zaštićenih prostora mora sadržavati proračun proizvodnih površina za godišnju planiranu proizvodnju i njihov detaljan razmještaj, ako se proizvodnja odvija u više samostalnih klimatskih jedinica. Smjer lađa proizvodnih objekata određuju prevladavajući smjer vjetra i položaj na geografskoj širini. Za područja s više od 40 do 45° sjeverne geografske širine u zimskom razdoblju najbolji je smjer lađa istok – zapad.
Ovisno o veličini proizvodnih objekata, treba predvidjeti prateće objekte: prostor vezan za sustav grijanja (kotlovnica, skladište goriva), skladišta za repromaterijal (sjeme, gnojivo, sredstva za zaštitu bilja, oprema, alati), prostor za ambalažu, doradu i kraće skladištenje gotovih proizvoda (hladnjača), prostor za upravu i društveni standard zaposlenika (garderoba, sanitarne prostorije, dnevni odmor). Treba voditi računa o racionalnoj funkciji prostora pri razmještaju svih proizvodnih jedinica i pratećih objekata zbog dovoza potrebnog repromaterijala i odvoza gotovih proizvoda. Proizvodnja povrća je radno intenzivna, odnosno, velik je utrošak radne snage, te ju je stoga potrebno dobro planirati. Za planiranu proizvodnju razrađuje se potreba stručne i pomoćne radne snage, te potreba stalno i povremeno zaposlenih tijekom pojedinih mjeseci, posebno kada su vršna opterećenja poslova (npr., berba i priprema proizvoda za tržište).
Plan korištenja zaštićenih prostora
Za ekonomično korištenje zaštićenih prostora, izuzetno je značajna smjena vrsta tijekom cijele godine. Čime se osigurava visok godišnji prinos i rentabilnost proizvodnje. Izbor vrste povrća i vremena proizvodnje uvjetovani su vrstom zaštićenog prostora (niski tunel, visoki tunel, plastenik) i načinom grijanja (interventno zagrijavani ili grijani plastenik), te klimatskim uvjetima proizvodnog područja i mogućnosti prodaje. Klimatski uvjeti, posebice svjetlost i temperatura, uvjetuju izbor vrste i vrijeme uzgoja.
Zbog povoljnijih klimatskih uvjeta u mediteranskom području, korištenje negrijanih zaštićenih prostora se produžuje za 15-30 dana u jesen. Odnosno, počinje isto toliko ranije u proljeće, u odnosu na kontinentalno područje. Istovremeno, raznolikost potreba tržišta za povrćem omogućuje proizvodnju kojom se optimalno koriste klimatski uvjeti proizvodnog područja. Tako se povrće s manjim potrebama za svjetlošću i toplinom uzgaja u jesenskozimskom razdoblju, kada je najveći broj oblačnih dana, a vrste s većim potrebama uzgajaju se u proljetnom i ljetno-jesenskom razdoblju.
Prilikom izrade plana korištenja zaštićenih prostora potrebno je voditi brigu o plodoredu, koji predstavlja prostornu i vremensku izmjenu uzgajanih kultura na određenoj površini. Između ponovljenog uzgoja na istoj površini trebalo bi proći barem 3 godine. Također, treba izbjegavati i uzgoj kultura iz iste porodice jedne za drugom. Zbog intenzivne proizvodnje (brze izmjene kultura) u zaštićenom prostoru i zahtjeva tržišta ponekad se plodoreda vrlo teško pridržavati. Česta je ponovljena sjetva ili sadnja iste kulture svake godine ili čak više puta tijekom jedne godine. Nepridržavanje plodoreda dovodi do nakupljanja specifičnih bolesti i štetnika, jednostranog korištenja hranjiva i posljedično do smanjenja količine i kvalitete prinosa.
Nosiva konstrukcija i materijali za pokrivanje zaštićenih prostora
Drvo je najstariji materijal za izradu nosive konstrukcije zaštićenih prostora. Koriste se tvrde vrste drva (hrast, bor). Zato jer su trajnije i izdrže veća opterećenja Drvene nosive konstrukcije prikladne su za kućne vrtove, jer ih je moguće samostalno izraditi, a još uvijek se mogu sresti u komercijalnoj upotrebi kod proizvođača u Dalmaciji i dolini Neretve. Glavni im je nedostatak laka lomljivost u slučaju obilnog snijega i nemogućnost opremanja automatikom za grijanje i prozračivanje.
Prednosti su drva što je slab vodič topline i ima nižu cijenu u odnosu na ostale materijale za izradu konstrukcije. Nedostaci su mu kratka trajnost zbog čega je potrebna impregnacija (bojanje), skupo je održavanje (obnavljanje bojanja), veće je zasjenjivanje (široki profili konstrukcije za jednako opterećenje). Beton (prenapregnuti) je napušten za nosivu konstrukciju. Koristi se samo za temelje. Prednost mu je jednostavno održavanje, a nedostaci široki profili elemenata konstrukcije i dobra vodljivost topline. Čelik i legure aluminija su danas najrašireniji materijali u primjeni za izradu nosive konstrukcije. Prednosti čelika i aluminija su: velika trajnost i uski profili elemenata konstrukcije, aluminij ne korodira.
Nedostaci su: vrlo dobri vodiči topline, obvezno pocinčavanje (galvanizacija) željeza jer korodira, dok je aluminij skup. Komercijalno proizvedena nosiva konstrukcija zaštićenog prostora mora udovoljavati normativu EN13031-1. On određuje principe i zahtjeve za mehaničku otpornost i stabilnost, mogućnost servisiranja i trajnost konstrukcije zaštićenog prostora. Nosiva konstrukcija je samostojeća i mora izdržati različita unutarnja i vanjska opterećenja. Unutarnja opterećenja vezana uz zaštićeni prostor su nosi pokrovni materijal, nosi uređaje vezane za konstrukciju (za provjetravanje, navodnjavanje, grijanje, zasjenjivanje itd.), nosi terete uvjetovane tehnologijom uzgoja (visoke kulture). Vanjska su opterećenja teret snijega i udari vjetra.
Temeljenje čelične konstrukcije zaštićenih prostora obavlja se na pripremljenu podlogu – temelje samce (plastenici) ili se betoniraju temelji cijelom dužinom objekta (staklenici). Konstrukcija se izvodi se od vruće pocinčanih čeličnih cijevi ∅ 27 do 60 mm i aluminijskih profila. Zaštićeni prostori se pokrivaju prozirnim ili transparentnim materijalima za svjetlo (propuštaju 85- 90 % svjetla). Najstariji pokrovni materijal je staklo koje se koristi za pokrivanje staklenika, a ranije se koristilo i za pokrivanje klijališta. Osnovni su mu nedostaci lomljivost i velika masa po jedinici površine. Osim stakla, za pokrivanje zaštićenih prostora se koriste polimerni materijali u obliku folija ili filmova (polietilen (PE), etilvinilacetat (EVA) i polivinilklorid (PVC)). Također materijali u obliku ploča (polikarbonat (PC), polimetimetaakrilat (PMMA) i polivinilklorid i poliester).
U Hrvatskoj se primjenjuju polietilen i etilvinilacetat, te polikarbonat i kod starijih objekata poliester. Tražena svojstva pokrovnih materijala su: dobro propuštati svjetlo, slabo propuštati toplinu, imati dobra mehanička svojstva (izdržati naprezanja), imati veliku trajnost – biti otporni na utjecaj ultraljubičastog zračenja (UV), biti otporni na kemijska sredstva (sredstva za zaštitu bilja, gnojiva), biti otporni na niske i visoke temperature, imati malu gustoća tvari, odnosno, masu pokrovnog materijala, imati slabo izraženo elektrostatsko svojstvo, imati slabo izraženu površinsku napetost, imati raspoložive dimenzije za pokrivanje različitih širina lađa, imati povoljne cijene.
Pod djelovanjem UV-zračenja dolazi do promjena kemijske strukture polimera, zbog čega se pokrovnim materijalima s godinama smanjuje propusnost za svjetlo. Stoga je foliju na plasteniku potrebno promijeniti svakih 4 do 5 godina. Materijali u obliku ploča imaju trajnost oko 10 godina, a staklo praktično neograničenu.
Folije za pokrivanje zaštićenih prostora trebaju udovoljavati standardu EN 13206. Europski standard za transparentne i difuzne filmove na temelju polietilena i njegovih kopolimera koji se koriste za pokrivanje zaštićenih prostora. Standardom su određena fizikalna i mehanička svojstva filmova. Prema EN 13206 folije se dijele na transparentne (propusnost za svjetlo > 87 %, difuzno svjetlo < 10 %), difuzne (propusnost za svjetlo > 80 %, difuzno svjetlo < 20 %), fotoselektivne (modificiraju solarni spektar – odnos između crvene i plave svjetlosti) i termo (zadržavaju dugovalno toplinsko zračenje >75 %)
Tipovi i namjena zaštićenih prostora
Niski tuneli (visine 40-60cm, širine 50-100cm) sastoje se od lučno savijenih nosača preko kojih se postavlja folija debljine oko 0,1mm (100 μm- mikrometara) ili agrotekstil. Lukovi se postavljaju na razmak 100cm i ukopavaju u tlo 10-15cm. Folija se sa sjeverne strane ukopa u tlo, a sa južne pričvršćuje na površinu tla. Time je omogućeno lako podizanje folije radi prozračivanja u najtoplijem dijelu dana, kad vanjska temperatura dosegne maksimalnu za rast i razvoj uzgajane kulture. Za pridržavanje folije tijekom prozračivanja služi polipropilensko vezivo, dijagonalno napeto između lukova. Prozračivanje završava 2-3 sata prije zalaska sunca kako bi se sačuvalo dovoljno topline za zaštitu od nižih noćnih temp.
Visoki tuneli (visine 150-180cm, širine 200-450cm) imaju aluminijske ili pocinčane cijevi ili profile kao lukove. Radi veće čvrstoće, lukovi postavljeni na razmak 150 cm, međusobno se na sljemenu povezuju pocinčanom žicom ili spojnicama i cijevima. Folija debljine 100-150μm se napinje preko lukova i ukopava u tlo, a za prozračivanje se koriste čeone stranice. Najbolje je ako se tuneli postave barem 14 dana prije sjetve ili sadnje kako bi se tlo zagrijalo. Tunel može zaštititi biljke do -3 °C. Kulture uzgajane u tunelu zaštićene su od nepovoljnih klimatskih prilika u početnoj fazi rasta. Zbog čega se skraćuje vrijeme od sjetve ili sadnje do berbe. Također, tunel štiti uzgajanu kulturu od kasnih proljetnih mrazeva. Sjetvom ili sadnjom u tunel može se produžiti vrijeme berbe u jesen.
Osim toga, kulture koje ne zahtijevaju puno topline prezimljavaju u tunelu, odnosno, mogu se uzgajati kao ozime. Ozime kulture se beru prije sadnje glavnih kultura u proljeće. Plastenici i staklenici su stalni (stabilni) zaštićeni prostori, pokriveni polimernim materijalima u obliku folija debljine 200-300μm ili ploča, odnosno, staklom. Konstrukcija ovih objekata danas je izgrađena od vruće pocinčanih čeličnih cijevi i aluminijskih profila. U odnosu na ranije korištene materijale za izradu konstrukcije (drvo, beton) prednost čelične nosive konstrukcije je u uskim profilima čime je smanjeno zasjenjivanje biljaka, lakše je održavanje, velika trajnost. Ipak, konstrukcija staklenika je širih profila, s više elemenata za ukrućenje u odnosu na plasteničku i postavlja se na betonske temelje. Razlog je nekoliko puta veće opterećenje pokrovnim materijalom.
Nosiva konstrukcija staklenika mora zadovoljiti i poseban statički proračun zbog lake lomljivosti stakla. Plastenici bez grijanja ili s interventnim zagrijavanjem mogu se koristiti kada vanjska temperatura nije niža od -4do -8°C. To omogućava sjetvu i sadnju početkom ožujka (za manje osjetljive vrste) i početkom travnja (za toploljubive vrste). U jesen se takvi objekti mogu koristiti do kraja studenoga, odnosno, u njima je moguće uzgajati ozime kulture. Grijani plastenici i staklenici koriste se za zimsko-proljetnu proizvodnju toploljubivih vrsta i za proizvodnju presadnica koje se sade u negrijani zaštićeni prostor ili na otvoreno. U zaštićenim prostorima se primjenjuju još dva postupka u svrhu osiguravanja optimalnih uvjeta za rast i razvoj uzgajanih kultura. To su malčiranje tla i direktno prekrivanje usjeva agrotekstilom.
Malčiranje tla, odnosno, pokrivanje tla polimernim (PE- folijama ili filmovima debljine od 15 do 50 μm) ili organskim materijalima (slama, sijeno, usitnjena kukuruzovina) je agrotehnička mjera. Ona ima svrhu poboljšati uvjete uzgoja i olakšati njegu povrćarskih kultura tijekom vegetacije.
Primjenom crnih, prozirnih (transparentnih) i poluprozirnih (fotoselektivnih) folija povećava se temperatura tla. To izravno utječe na brži rast biljaka, ranije dozrijevanje plodova, povećanje prinosa, ali i kvalitetu plodova. Ove folije se primjenjuju u zimskom i rano proljetnom uzgoju (salata, paprika, rajčica, krastavci, kupusnjače…).
Za kulture koje se uzgajaju tijekom ljeta može se primijeniti bijela, odnosno, crno-bijela folija s bijelom stranom okrenutom prema gore kako bi se čim više sunčevog zračenja reflektiralo i spriječilo podizanje temperature tla iznad optimuma. Malčiranjem tla smanjuje se gubitak vode iz tla, sprječava erozija tla. Također smanjuje ispiranje hraniva u dublje slojeve tla i podzemne vode. Prije postavljanja folije, tlo treba biti dobro pripremljeno i usitnjeno kako bi se ostvario što bolji kontakt između folije i tla. To doprinosi boljem zagrijavanju tla. Polaganje folije, ručno ili strojno, obavlja se 7 do 10 dana prije planirane sadnje. Folija na površini tla treba biti napeta s blagim padom prema rubovima, koji se ukapaju u tlo.
Pri postavljanju malča tlo treba biti optimalno vlažno, temperature iznad 10 °C. U kombinaciji s malčiranjem najčešće se primjenjuje navodnjavanje kapanjem. Sustav za navodnjavanje kapanjem postavlja se ispod malča, a njime se može provoditi i prihrana, odnosno, fertirigacija. Ovim načinom se voda i hraniva dodaju u optimalnim količinama u blizinu korijena biljaka. Izravno prekrivanje predstavlja postavljanje agrotekstila (vlaknastog materijala) preko usjeva, odmah iza sjetve ili sadnje ili kasnije u vegetaciji. Za razliku od malčiranja tla, gdje materijal treba biti napet i čim bolje prianjati uz površinu tla. Kod izravno prekrivanja materijal se postavlja lagano na površinu tla ili usjeva jer ga usjev tijekom svog rasta podiže i nosi. Ipak, rubove je potrebno ukopati ili učvrstiti, kako bi se spriječilo otkrivanje vjetrom.
Svrha izravnog prekrivanja je statka skraćivanje vegetacije za 7 do 15 dana zbog povećanja temperature ispod pokrova. Također djelomična zaštita od hladnoće, jake kiše, tuče, oštećenja koja uzrokuju ptice, štetnih insekata (npr. uši – prenosioci virusa).
Agrotekstil se najčešće izrađuje od polipropilena i ima masu između 15 i 30 g/m2. Propušta između 65 i 90 % svjetlosti, dok propusnost za vodu i zrak iznosi od 10 do 20 %. Ispod agrotekstila su manja temperaturna kolebanja u odnosu na uzgoj bez pokrivanja, što ubrzava rast. Voda pri zalijevanju kišenjem polako prolazi kroz mikropore na tkanini i ravnomjerno vlaži biljke i tlo. Poslije se tlo postupno suši i ne stvara se pokorica. Zadržavanjem vode u mikroporama agrotekstila, pri padu temperature stvara se tanka ledena kora koja sprječava daljnje snižavanje temperature ispod tkanine. Otkrivanje se obavlja po toplom vremenu bez vjetra, kad maksimalne temperature ispod agrotekstila dosegnu maksimalne temperature za rast kulture.
Mikroklimatski uvjeti u zaštićenom prostoru
Za uzgoj bilja potrebno je osigurati vegetacijske čimbenike: svjetlo, toplinu, zrak, vodu i hranjive tvari. Rast i razvoj biljaka ovise o svakom pojedinom čimbeniku, ali i o njihovoj međusobnoj interakciji. Mikroklima zaštićenog prostora određena je interakcijom svjetla, topline, vlage zraka i količine ugljičnog dioksida u zraku. Temeljem njihove interakcije biljke je potrebno opskrbiti optimalnim količinama vode i hraniva kako bi se osigurali nesmetani rast i razvoj. Mogućnosti reguliranja mikroklimatskih uvjeta u zaštićenom prostoru ovisi o tipu zaštićenog prostora (niski tunel, visoki tunel, plastenik, staklenik) i stupnju opremljenosti.
Svjetlo
Svjetlo je vegetacijski čimbenik potreban za temeljni proces u biljkama. Odnosno, fotosintezu, pretvorbu sunčeve svjetlosti u kemijsku energiju ugljikohidrata i drugih tvari. Uzgajanim kulturama je za pravilan rast i razvoj neophodan određeni intenzitet svjetlosti, spektralni sastav (valna duljina) i trajanje dnevnog osvjetljenja. Intenzitet i spektralni sastav svjetlosti u zaštićenom prostoru ovise o geografskom položaju, položaju zaštićenog prostora, dobu godine, dobu dana, propusnosti pokrovnog materijala i nosivoj konstrukciji. Polietilenskim folijama koje se upotrebljavaju za pokrivanje plastenika s vremenom se, zbog pucanja polimernih lanaca pod djelovanjem UV-zraka, smanjuje propusnost za svjetlo.
Stoga ih je potrebno zamijeniti svakih 4 do 5 godina. Tijekom jesensko-zimskog razdoblja, dnevna je količina svjetla niska zbog kratkoće dana. Ako su drugi vegetacijski čimbenici u optimumu, brzina rasta ovisit će o ukupnoj količini svjetlosnog zračenja što ga biljka primi. Problem nedostatka svjetla može se riješiti dopunskim osvjetljenjem. Pravilno projektirano dopunsko osvjetljenje stimulirat će fotosintezu, odnosno, rast, što skraćuje proizvodni ciklus.
Zbog velike potrošnje električne energije, primjena dopunskog osvjetljenja isplativa je jedino u vrijeme uzgoja presadnica, kad se uzgaja velik broj biljaka po jedinici površine. Odnosno kad je potrebna određena količina svjetla kako bi biljke prešle u sljedeću razvojnu fazu.
Razina potrebne osvjetljenosti koja najčešće iznosi između 5000 i 10000mW/m2, kao i duljina razdoblja osvjetljavanja ovisi o biljnoj vrsti, duljini dana, geografskoj širini i načinu uzgoja. Za dopunsko osvjetljenje se najviše koriste HPS ili natrijeve žarulje visokog pritiska. Posljednjih godina se zbog niza prednosti sve više koriste i LED svjetiljke. Izbor svjetiljki ovisi o njihovoj efektivnosti i trajnosti. Efektivnost je određena količinom električne energije koja se transformira u energiju zračenja i raspodjelom energije zračenja u vidljivom dijelu spektra.
Za projektiranje dopunskog osvjetljenja u zaštićenom prostoru najvažnije je pronalaženje najpovoljnijeg rasporeda svjetiljki. To je definirano razmakom unutar i između redova svjetiljki, pri određenoj visini iznad usjeva. Na razmještaj svjetiljki utječe visina zaštićenog prostora do žlijeba, oblik refleksijske površine svjetiljke i potrebna osvijetljenost lisne površine. Dobar raspored (razmak) svjetiljki je ostvaren, ako je horizontalna ujednačenost osvjetljenja, izražena kao omjer minimalne i maksimalne osvjetljenosti, jednaka ili veća od 0,7.Emin/Emaks ≥ 0,7.
Toplina
Prirodno zagrijavanje zaštićenih prostora temelji se na pretvorbi svjetlosne energije sunca u toplinsku energiju. Pri okomitom padu sunčevih zraka na površinu objekta oko 90 % svjetla prođe pokrovnim materijalom. Dio se odbije u atmosferu, a dio apsorbira pokrovni materijal. To znači da prirodno zagrijavanje zaštićenih prostora ovisi o odnosu transmisije, refleksije i apsorpcije.
Zbog “efekta staklenika”, transformiranjem kratkovalne energije zračenja (svjetlo) u dugovalnu energiju zračenja (toplina), u zaštićenom su prostoru tijekom proljetno-ljetnog razdoblja previsoke temperature zraka, čak i za termofilne kulture. Proračun potrebne ventilacije određuju dva čimbenika. Volumen zaštićenog prostora i željena izmjena zraka. Pri čemu se ostvaruje veća ili manja razlika između unutarnje i vanjske temperature zraka. Pritom se uzimaju u obzir i lokacijski uvjeti: nadmorska visina (razlika u barometarskom tlaku) i intenzitet svjetla.
Ventilacija zaštićenih prostora
Zaštićeni prostori su uobičajeno opremljeni sustavom provjetravanja (ventilacije), tj. otvorima na bočnim i krovnim površinama, no to često nije dovoljno. U tom slučaju potrebno je instalirati dodatnu opremu za snižavanje temperature u zaštićenom prostoru. Za naše podneblje preporučuje se da površina koja služi za provjetravanje bude barem 30 % od ukupne pokrivene površine zaštićenog prostora. Bočna ventilacija bi trebala biti postavljena najmanje 70 cm iznad površine tla kako bi se izbjegao izravan utjecaj hladnog zraka na biljke. Krovna ventilacija mora biti smještena što bliže vrhu krova kako bi se što bolje iskoristio efekt “dimnjaka”. Otvori za ventilaciju mogu se otvarati i zatvarati ručno, ili automatski ako su motoreduktori povezani s termostatom u i izvan objekta. Također sondom za vjetar i oborine na krovu zaštićenog prostora.
Bočna ventilacija se najčešće otvara namatanjem folije, a krovna podizanjem dijela krovne površine pomoću zupčastih letvi, koje pokreću zupčanici smješteni na šipci povezanoj s motoreduktorom. Zasjenjivanje ublažava “efekt staklenika” do određene granice, jer je svjetlo potrebno za fotosintezu. Za zasjenjivanje se mogu koristiti energetske zavjese ili mreže koje propuštaju oko 70% svjetla. Druga je mogućnost bojanje (prskanje) krovnih površina sredstvima za zasjenjivanje. Sjenilo se uklanja prskanjem otapala i ispiranjem površina. Za hlađenje prostora vlaženjem jednostavan je sustav “Fog”. Sustav se sastoji od tankih cijevi koje se postavljaju u visini oluka na razmak 2 do 3 m.
Na cijevima se nalaze mikrorasprskivači, koji pod pritiskom raspršuju vodu u obliku magle. Povećanjem relativne vlage zraka snižava se temperatura zraka u zaštićenom prostoru. Sustav kišenja krovova snižava temperaturu u zaštićenom prostoru na način da se dio topline troši za isparavanje vode. Uz to, kapljice vode reflektiraju (odbijaju) dio sunčeve svjetlosti, pa manje svjetlosti ulazi u zaštićeni prostor. “Fan-jet” sustav hlađenja radi na način da ventilator na čeonoj strani zaštićenog prostora uvlači vanjski zrak i predaje ga ventilatoru na “fan-jet” uređaju, koji ga potiskuje kroz perforirano polietilensko crijevo uzduž lađe. Na taj način se hladniji vanjski zrak miješa s toplijim zrakom unutar zaštićenog prostora i snižava mu temperaturu.
Najefikasniji sustav hlađenja zaštićenih prostora, kojim se mogu tijekom ljeta ostvariti niže temperature nego na otvorenome je adijabatsko hlađenje. Preduvjet za primjenu ovog sustava je zabrtvljenost svih otvora. Ventilatori (slika lijevo) na čeonoj strani izbacuju ugrijani zrak pa se u objektu formira podtlak (niži tlak zraka). Zbog podtlaka, kroz poroznu ploču (slika desno) na drugoj čeonoj strani (suprotnoj) u zaštićeni prostor ulazi vanjski zrak. Istovremeno počinje vlaženje ploče vodom, koja dijelom oduzima toplinu vanjskom zraku kada prolazi pločom, a dijelom ga vlaži isparavanjem. Vodom ohlađeni zrak ulazi u zaštićeni prostor i snižava temperaturu.
Grijanje zaštićenih prostora
Tijekom jesensko-zimskog i rano-proljetnog razdoblja za ujednačeno održavanje razine topline u zaštićenim prostorima nije dovoljna energija sunca, već ih je potrebno zagrijavati. Međutim, zaštićeni su prostori s graditeljskog gledišta slabo izolirani objekti. Zbog značajnih gubitaka topline kroz pokrovni materijal potrebne su velike količine topline za održavanje optimalnih temperatura za rast biljaka. Gubici topline iz zaštićenih prostora ovise o pokrovnom materijalu, koji se međusobno jako razlikuju po svojoj propusnosti za infracrveno (dugovalno toplinsko) zračenje.
Staklo i poliester imaju malu propusnost (manje od 10 %) i veliki faktor refleksije. S druge strane, običan polietilen ima veliki faktor propusnosti za infracrveno zračenje (više od 70 %). To je glavni razlog da se plastenici pokriveni polietilenom (PE) brže ohlade za vrijeme vedrih noći. Zbog toga se polietilenu dodaju IR stabilizatori. Čime se gubici topline smanjuju tako da propusnost za infracrveno zračenje iznosi oko 25 %. Temeljem proračuna gubitaka topline iz zaštićenog prostora izračunava se potrebna količina topline i projektira kapacitet sustava za grijanje, a isto tako, planira i potreba goriva za sezonu grijanja.
Svi sustavi grijanja dijele se u dvije skupine, ovisno o mediju za prijenos topline. Statični, kao medij za prijenos topline, koriste vodu, dinamični koriste zrak, a kombinirani koriste oba medija. Svaki sustav grijanja ima određenih prednosti prema drugome. Za manje objekte ili manju ukupnu proizvodnu površinu preporučuju se sustavi grijanja toplim zrakom.
Prednosti grijanja toplim zrakom su:
• brže uključenje i isključenje sustava kod promjenjivih vremenskih prilika čime se ostvaruje ušteda goriva;
• povoljnija vertikalna distribucija topline;
• postizanje boljih uvjeta za oprašivanje samooplodnih kultura zbog stalnog cirkuliranja zraka;
• uz dodatno uređenje sustava, korištenje za hlađenje u toplijem dijelu godine;
• povoljniji uvjeti za mehaniziranu obradu tla;
• niža investicija u sustav grijanja.
Nedostaci ovog sustava grijanja su:
• veći troškovi eksploatacije;
• brže hlađenje zaštićena prostora pri nestanku električne struje (statični još grije, dok se voda u cijevima ne ohladi);
• niža temperatura tla (za oko 2 °C).
Sustavi grijanja toplim zrakom se sastoje od termogena, smještenog u ili izvan zaštićenog prostora i ventilatora za distribuciju toplog zraka po dužini lađe. U njemu izgara gorivo, ulje za loženje ili zemni, odnosno, ukapljeni plin i zagrijava volumen zraka u kućištu. Ventilator unutar termogena taj zagrijani zrak upuhuje u zaštićeni prostor. Za daljnju distribuciju i miješanje služe ventilatori smješteni po dužini lađe. Drugi oblik dinamičnog sustava se naziva “fan-jet” susta
