گلخانه های خورشیدی یکی از مؤثرترین انواع گلخانه برای جذب گرما و رشد گیاهان هستند که در طول روز گرما را ذخیره کرده و در طول شب که هوا سردتر است آن را در محیط گلخانه پخش میکنند. این نوع گلخانهها در سه نوع فعال، غیرفعال و ترکیبی ساخته میشوند که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این مقاله از مجتمع صنعتی گلخانه سازان توانا به معرفی انواع این گلخانه ها میپردازیم و عوامل مؤثر بر جذب گرما در آنها را بررسی خواهیم کرد. اگر شما نیز به تکنولوژیهای روز گلخانه داری علاقهمند هستید و میخواهید بدانید گلخانه خورشیدی چیست و چگونه میتوان از انرژی خورشیدی برای ساخت گلخانه استفاده کرد، تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
گلخانه خورشیدی چیست؟
تمام گلخانهها به نوعی انرژی خورشید و نور و گرمای آن را به خود جذب میکنند. اما آنچه که گلخانه های خورشیدی را از سایر انواع گلخانه متمایز میکند این است که علاوه بر جذب گرما قادر هستند انرژی و گرمای خورشید را برای استفاده در شب و یا روزهایی که هوا ابری است نیز ذخیره کنند. این نوع گلخانه هم میتواند بهصورت متصل به سازه و هم به صورت مستقل ساخته شود و طراحی آن نیز در دو سبک سولهای یا زیرزمینی انجام میشود. معمولاً برای احداث گلخانه های بزرگ مقیاس از گلخانه های خورشیدی مستقل استفاده میکنند. نوع متصل به سازهی این نوع گلخانهها عمدتاً در پروژههای ساخت گلخانه خانگی مورد استفاده قرار میگیرد که معمولاً با کمبود فضا مواجه هستند.
گلخانه خورشیدی چگونه کار میکند؟
تمامی گلخانهها برای رشد بهتر گیاهان گرمای خورشید را جذب میکنند؛ بنابراین میتوان بهنوعی تمام آنها را «خورشیدی» نامید اما منظور از «گلخانه خورشیدی» معمولاً گلخانه های خورشیدی غیرفعال یا پسیو است. گلخانه های خورشیدی غیرفعال را میتوان از چندین جهت با گلخانههای سنتی متفاوت دانست. در گلخانههای سنتی برای ایجاد گرمای کافی در شب یا طول زمستان باید از سوختها و حاملهای انرژی مانند گاز طبیعی، پروپان یا برق استفاده کرد اما گلخانه خورشیدی برای گرمایش تنها به نور خورشید نیاز دارد. نکته حائز اهمیت هنگام احداث گلخانه های خورشیدی این است که حتماً باید رو به سمت خط استوا قرار بگیرند و برای جذب گرمای خورشید در ساخت آنها از سنگ یا ظروف بزرگ آب استفاده شود. همچنین رعایت عایقبندی و استفاده از شیشه دوجداره در این نوع گلخانه الزامی است.
بیشتر بخوانید : ساخت گلخانه با نایلون؛ مراحل، مزایا و معایب
در بسیاری از گلخانه های خورشیدی دیواری که رو به خط استوا قرار ندارد از جنس سنگچین ساخته میشود تا گرمای نور روز را به خود جذب کرده و هنگام شب آن را در محیط گلخانه آزاد کند. معمولاً جنس کل یا بخشی از دو دیوار دیگر گلخانه نیز از سنگچین است. گلخانه خورشیدی غیرفعال میتواند برای اغلب کشاورزان و افرادی که قصد پرورش گیاهان در مقیاس کوچک را دارند گزینه مقرونبهصرفهای باشد چرا که میتوان با استفاده از این نوع گلخانهها فصل کشت را طولانیتر کرد.
در اقلیمهای سرد یا مناطقی که آبوهوای آنها اغلب ابری است، ممکن است لازم باشد برای محافظت از گیاهان در مقابل سرمای شدید علاوه بر گرمایش خورشیدی از سیستمهای گرمایش گازی یا برقی نیز استفاده شود. گلخانه خورشیدی فعال از این انرژی مکمل برای انتقال هوا یا آبی که به وسیلهی انرژی خورشیدی گرم شده به سایر قسمتهای گلخانه استفاده میکند. البته بایستی توجه داشته باشید که استفاده از سیستمهای گرمایش خورشیدی (فتوولتائیک) برای گلخانه تنها زمانی مقرونبهصرفه است که قصد تولید و پرورش محصولاتی با ارزش بالا را داشته باشیم.
انواع گلخانه خورشیدی
همانطور که در ابتدای مقاله اشاره کردیم گلخانه های خورشیدی در سه نوع فعال، غیرفعال و ترکیبی عرضه میشوند. در ادامهی این مقاله ویژگیها و مزایا و معایب هر یک از این سه نوع گلخانه را مورد بررسی قرار میدهیم.
الف. گلخانه خورشیدی فعال
گلخانه خورشیدی فعال یا اکتیو (Active) به وسیلهی پنلهای خورشیدی بهکاررفته در سازه انرژی خورشید را جذب کرده و از آن انرژی الکتریکی (برق) تولید میکند. سپس گرما با استفاده از این انرژی و به کمک فنها، بخاریها و پمپها به گیاهان منتقل می شود. تقریباً در تمامی انواع گلخانه های خورشیدی حداقل برای جذب انرژی خورشیدی بهکاررفته برای تولید گرما از این سیستم استفاده میشود.
مزایا
- کارایی بالا در انتقال گرما به گیاهان
- قابل استفاده در هر نوع گلخانهای
معایب
- نیاز به پنلهای خورشیدی و سایر تجهیزات گرمایشی که میتواند بسیار هزینهبر باشد
- امکان نیاز به مراقبت و نگهداری بیشتر نسبت به سایر انواع گلخانه های خورشیدی

محل نصب پنلهای خورشیدی در گلخانه خورشیدی فعال
نصب پنلهای خورشیدی در گلخانه های خورشیدی فعال باید بهگونهای باشد که بیشترین میزان نور مستقیم خورشید را دریافت کنند که این حالت بسته به شرایط اقلیمی محل گلخانه متفاوت خواهد بود.
بهطورکلی، ضلع جنوبی گلخانه معمولاً بهترین مکان برای نصب پنلهای خورشیدی محسوب میشود. بااینحال، اگر در منطقهای زندگی میکنید که از نور آفتاب بسیار زیادی برخوردار است، میتوانید این پنلها را در ضلعهای غربی یا شرقی گلخانه نیز نصب کنید.
ب. گلخانه خورشیدی غیرفعال
گلخانه های خورشیدی غیرفعال یا پسیو (Passive) برای دریافت و انتقال گرما به تجهیزات الکتریکی یا مکانیکی نیازی ندارند. این نوع گلخانهها تنها به کمک پنجرههای شیشهای یا پلاستیکی بزرگی که سطح گلخانه را میپوشاند میتوانند از نور و گرمای مستقیم خورشید بیشترین بهره را بگیرند.
این نوع گلخانهها گرما را از طریق پدیدهای به نام جرم حرارتی یا ذخیره گرمایی به کمک آب، سنگها، دیوارههای بتنی، خاک و امثال آن جذب و ذخیره میکنند. به همین دلیل تنها کافی است در ساخت این گلخانه از موادی استفاده کنیم که گرمای خورشید را برای مدت طولانی جذب و ذخیره کنند و به سرعت گرمای تولید شده را هدر ندهند. با وجود پدیده جرم حرارتی یک منبع گرمایی پایدار در طول روز خواهیم داشت که میتوان از آن برای گرم کردن گیاهان در شب یا زمانی که به گرما نیاز دارند استفاده کرد.
بیشتر بخوانید : معرفی و بررسی انواع گلخانه چوبی و مزایا و معایب آن
مزایای گلخانه خورشیدی غیرفعال
- هزینه بسیار کم
- قابل استفاده در تمامی انواع گلخانهها
- عدم نیاز به تجهیزات مکانیکی
معایب سیستمهای گلخانهای غیرفعال
- ممکن است در آبوهوای سرد درست عمل نکنند
ج. گلخانه خورشیدی ترکیبی
یکی از مؤثرترین و کارآمدترین گزینهها برای گرمایش گلخانه در فصول سرد استفاده از گلخانه های خورشیدی ترکیبی است. این نوع گلخانهها هم به پنلهای خورشیدی مجهز هستند و هم از دستگاههایی مانند فن و بخاری بهره میگیرند. همچنین استفاده از روش جرم حرارتی برای تولید گرما مزیت آنها را دوچندان میکند.
مزایای گلخانه خورشیدی ترکیبی
- قابل استفاده برای هر نوع گلخانهای
- کارآمدتر از گلخانه های خورشیدی فعال و غیرفعال
معایب گلخانه خورشیدی ترکیبی
- امکان نیاز به مراقبت و نگهداری بیشتر نسبت به سایر انواع گلخانه های خورشیدی
- اشغال فضای بیشتر در مقایسه با دو نوع قبلی
محصولات مناسب برای گلخانه خورشیدی
گلخانه های خورشیدی شرایط گرمایی خوبی را برای طولانیتر کردن فصل کشت و بهبود رشد محصولات در اختیار شما قرار میدهند. بااینحال نباید در انتخاب نوع محصولی که قصد کشت آن را دارید سهلانگاری کنید، مگر اینکه از تجهیزات گرمایشی و روشنایی کمکی برخوردار باشید.
بعضی از سبزیجات و گیاهانی که برای تولید در این گلخانه مناسب هستند عبارتاند از:
- سبزیجات مقاوم در برابر هوای خنک: ریحان، کرفس، شوید، رازیانه، کلمپیچ، کاهو برگی، مرزنجوش، خردل، پونه کوهی، جعفری، اسفناج، شلغم، کلم، سیر، پیاز سبز و تره فرنگی که به دمای خنکتری نیاز دارند.
- سبزیجات نیازمند به هوای گرمتر: گوجهفرنگی گیلاسی، گوجهفرنگی درشت، خیار، کلم بروکلی، نخودفرنگی، بادمجان و فلفل دلمهای که به دمای گرمتری نیاز دارند.
نکات مهم در طراحی گلخانه خورشیدی
در طراحی گلخانه های خورشیدی نکات خاصی را باید رعایت کنید که عبارتاند از:
- برای دریافت حداکثر نور و گرمای خورشید در طول زمستان از شیشههای براق استفاده کنید.
- برای جذب گرما از مواد و متریالهایی استفاده کنید که گرما را بهخوبی ذخیره میکنند.
- در جاهایی که نور مستقیم خورشید کم است یا اصلاً وجود ندارد گلخانه را بهخوبی عایقبندی کنید.
- شیشهها باید اصولی نصب بشوند تا هدررفت گرما به حداقل برسد.
- برای خنک کردن گلخانه در تابستان سعی کنید از یک سیستم تهویه طبیعی استفاده کنید.
رعایت و آشنایی با اصول اولیه طراحی گلخانه خورشیدی باعث میشود تا هزینه و زمان کمتری را برای طراحی، ساخت و نگهداری این نوع سازه های گلخانه ای صرف کنید.
عوامل مؤثر بر جذب گرما در گلخانه خورشیدی
سه عامل مهم بر میزان گرمای خورشیدی جذب شده توسط گلخانهها تأثیر میگذارند که عبارتاند از:
-
جهت یا موقعیت گلخانه نسبت به خورشید
از آنجایی که ضلع جنوبی گلخانه بیشترین میزان انرژی را از خورشید دریافت میکند، در حالت ایدهآل شیشه و یا پنلهای خورشیدی بایستی رو به جنوب قرار بگیرند. با این وجود، اگر درختان، کوهها یا ساختمانهای اطراف مسیر تابش نور خورشید را مسدود کنند، لازم است ۱۵ درجه الی ۲۰ درجه نسبت به جنوب حقیقی تغییر جهت ایجاد کنیم تا به میزان نزدیک به ۹۰ درصد از انرژی خورشیدی که به جنوب حقیقی میرسد توسط پنلها جذب شود. بسته به طول جغرافیایی و محل قرارگیری موانع احتمالی ممکن است نیاز باشد گلخانه خود را کمی به سمت جنوب شرقی تغییر جهت بدهید تا انرژی خورشیدی به طور بهینه جذب شود. این کار به ویژه در فصل بهار و برای گیاهان پیوندی فواید بسیاری دارد.
بیشتر بخوانید : مراحل ساخت و راه اندازی یک گلخانه
-
نوع و جنس شیشه استفاده شده
شیشههای بهکاررفته در گلخانه های خورشیدی بایستی در عین به حداقل رساندن تلفات انرژی بیشترین مقدار انرژی خورشیدی را از خود عبور داده و به گلخانه وارد کنند. علاوه بر این برای رشد مناسب گیاهان شیشهها بایستی اجازهی عبور یک طیف طبیعی از تابش فعال فتوسنتزی را بدهند.
شیشههای با سطح ناهموار، پلاستیکهای سخت دولایه و فایبرگلس نور را بهصورت پراکنده پخش میکنند درحالیکه شیشههای شفاف نور مستقیم را به داخل گلخانه منتقل میکنند. درست است که گیاهان هم با نور مستقیم و هم با نور پراکنده خوب رشد میکنند اما نور مستقیمی که پایههای سازه سر راه آن مانع ایجاد کند و باعث سایهاندازی شود بیشتر باعث رشد غیر متعادل گیاهان میشود. نور پراکندهای که از شیشهها عبور میکند سایههای ایجاد شده را از بین میبرد و منجر به رشد بهتر و بیشتر گیاه میشود.
در چند دهه اخیر پوششهای گلخانهای بسیار زیاد و متنوعی در بازار عرضه شدهاند. در حال حاضر پلاستیکها نوع رایجی از مواد پوششی بهکاررفته در گلخانهها هستند که به دلیل وجود بازدارندههای اثر مخرب اشعه ماورای بنفش، جذب اشعه مادونقرمز (IR)، سطوح ضد تراکم میعانات و ویژگی انتقال تشعشعات منحصربهفرد خود از هواپذیری بهتری برخوردار هستند.
علاوه بر جنس پوشش گلخانه، روش نصب آن نیز یکی از عوامل مؤثر بر میزان اتلاف حرارت در گلخانه محسوب میشود. به عنوان مثال، شکافها یا سوراخهایی که هنگام نصب آن به وجود میآیند نیز ممکن است باعث هدر رفتن گرمای ایجاد شده در گلخانه بشوند. همچنین هنگام نصب و چهارچوب بندی برخی از انواع پوششهای شیشه، مانند اکریلیک، بایستی انبساط و انقباض آنها در هوای گرم و سرد را نیز در نظر بگیریم.
-
شیب شیشههای گلخانه
علاوه بر جهتگیری شمال به جنوب، شیشههای گلخانه باید شیب مناسبی داشته باشند تا بیشترین مقدار گرمای خورشید را جذب کنند. یک قانون کلی این است که ۱۰ الی ۱۵ درجه نسبت به عرض جغرافیایی منطقه گلخانه به شیب شیشههای گلخانه اضافه کنید تا زاویه مناسب را به دست آورید. به عنوان مثال، اگر در عرض جغرافیایی ۴۰ درجه شمالی هستید، شیب شیشه باید در زاویه ۵۰ درجه تا ۵۵ درجه (۴۰ درجه + ۱۰ درجه یا ۱۵ درجه) باشد.
عوامل مؤثر بر ذخیره گرما در گلخانه خورشیدی
برای اینکه گلخانه های خورشیدی در شبهای سرد و در روزهای ابری گرم بمانند، گرمای ساطع شده از خورشید در روزهای آفتابی باید برای استفاده بعدی در گلخانه ذخیره شود. رایجترین روشی که میتوان برای ذخیره انرژی خورشید در نظر گرفت استفاده از سنگ، بتن یا آبی است که در راستای جهت مستقیم نور خورشید قرار گرفتهاند تا گرمای آن را جذب کنند. بهطورکلی عواملی که بر ذخیرهی گرما در گلخانه های خورشیدی تأثیر میگذارند عبارتاند از:
-
مواد ذخیرهکنندهی گرما
مقدار موادی که باید برای ذخیره گرما مورد استفاده بگیرد به موقعیت سازه شما و همچنین به این بستگی دارد که میخواهید چه مدت از سال را به پرورش و رشد گیاهان اختصاص دهید.
شما میتوانید برای ذخیرهی گرما به جای آب یا سنگ از مواد تغییردهنده فاز استفاده کنید. اگرچه مواد تغییردهنده فاز معمولاً گرانتر از مواد معمولی هستند، اما ۵ تا ۱۴ برابر بیشتر از آب یا سنگ در ذخیره گرما تأثیر دارند؛ بنابراین، زمانی که فضای محدودی برای ساخت گلخانه خورشیدی دارید استفاده از این مواد میتواند مفید واقع شود. بعضی از مواد تغییردهنده فاز عبارتاند از:
- دی سدیم فسفات دو دکا هیدرات
- سدیم تیوسولفات پنتا هیدرات
- پارافین
- نمک گلوبر (سولفات سدیم دکا هیدرات)
- هگزا هیدرات کلرید کلسیم
- اسیدهای چرب
-
عایقبندی دیوار و کف گلخانه
شیوههایی که برای مدیریت گلخانه خود به کار میگیرید نیز بر میزان ذخیره گرما تأثیر میگذارند. عایقبندی مناسب به حفظ انرژی خورشیدی جذب شده توسط مواد ذخیرهکننده گرما کمک میکند. حفظ گرما مستلزم عایقبندی تمام قسمتهایی از گلخانه است که شیشه یا سطح پوششی شفاف یا نیمه شفاف ندارند یا برای جذب گرما استفاده نمیشوند. دربها و دریچهها باید آببندی شوند. شیشهها باید بهخوبی در داخل قابها نصب شوند. برای عایق کردن دیوار و کف میتوانید از فومهای پلییورتان، فومهای پلیاستایرن و تختههای فایبرگلس استفاده کنید. با اینحال در نظر داشته باشید که این مواد برای اینکه بهخوبی عمل کنند بایستی خشک نگه داشته شوند. یک راه دیگر نیز این است که بین دیوارههای گلخانه از نوارهای پلیاتیلن استفاده کنید تا گلخانه شما بهخوبی عایقبندی شود.
-
عایقبندی خارجی گلخانه
میتوانید با فرو بردن پایههای گلخانه در زمین و یا ساختن آن در کنار تپهای که مشرف به جنوب است آن را عایقبندی کنید. گلخانههای زیرزمینی یا گلخانههای عایقبندی شده در برابر هوای سرد زمستان و گرمای تابستان عملکرد بسیار خوبی دارند و در برابر بادهای شدید و طوفان از استقامت بالایی برخوردار هستند. نفوذ و تراوش آب از طریق خاک به کف گلخانه از مشکلات بالقوهی گلخانههای زیرزمینی هستند. برای به حداقل رساندن خطر بالا آمدن آب از کف زمین، معمولاً گلخانههای زیرزمینی را در منطقهای میسازند که کف آن حداقل ۱.۵ متر بالاتر از سطح آب قرار داشته باشد. شما میتوانید برای جلوگیری از ورود آب به داخل گلخانه، گودالهای زهکشی شدهای در اطراف آن بسازید که باعث شود آب از کنار دیوارهها تغییر مسیر دهد. همچنین میتوانید دیوارهها را با مواد ضد آب مانند پلاستیک و یا خاک رس خوب آببندی کنید.
تهویه هوا در گلخانه خورشیدی
درست است که گلخانه های خورشیدی برای جذب و ذخیرهی انرژی گرمایی طراحی شدهاند اما باید بتوانند در صورت گرمای بیش از حد گلخانه هوای آن را تهویه کنند. تهویه هوا نقش مهمی در تأمین سطوح کافی دیاکسیدکربن و کنترل رطوبت مورد نیاز گیاهان ایفا میکند. با توجه به میزان هوایی که گیاهان مصرف میکنند تخلیه و تبادل جریان هوای گلخانه در هر یک دقیقه باید دو بار انجام شود. برای تعیین مقدار جریان هوای مورد نیاز برای گلخانه خود، حجم گلخانه را در دو ضرب کنید تا مقدار تبادل هوای مورد نیاز در هر دقیقه به دست آید که همان میزان مورد استفاده در تعیین ظرفیت کولرهای تبخیری است.
مزایای گلخانه خورشیدی
گلخانه های خورشیدی مزایای بسیاری زیادی دارند که بعضی از مهمترین آنها عبارتاند از:
· تجدیدپذیری: یکی از مهمترین مزیتهای گلخانه های خورشیدی استفاده از یک منبع انرژی تجدیدپذیر یعنی خورشید است که میتواند گامی به سوی توسعهی پایدار در نظر گرفته شود.
· سازگار با محیطزیست: امروزه انتشار گازهای گلخانهای یکی از جدیترین و مهمترین مشکلات زیستمحیطی به شمار میرود. از آنجایی که گلخانه های خورشیدی قادر به مهار انتشار گازهای گلخانهای معمولی و سمی هستند، اهمیت و نقش آنها در کنترل میزان این گازها چندبرابر شده است.
· مقرونبهصرفه: نگهداری از گلخانههایی که نیاز به تجهیزات برقی و گازی زیادی دارند میتواند هزینههای بالایی در پی داشته باشد. اما افرادی که از گلخانه خورشیدی استفاده میکنند دیگر نیازی نیست نگران قبض برق گلخانهی خود باشند چرا که استفاده از خورشید به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر، هزینهای در پی نخواهد داشت و شما تنها بایستی هزینه نصب تجهیزات اولیه را متحمل شوید.
· نصب آسان: نصب گلخانه خورشیدی کار آنچنان سختی نیست و برای این کار نیازی نیست اطلاعات فنی زیادی در مورد روش نصب گلخانه داشته باشید.
· ایمن و مطمئن: گلخانه های خورشیدی در صورتی که به درستی نصب و راهاندازی شده باشند، هیچگونه مشکلی را برای شما ایجاد نخواهند کرد. از آنجایی که این نوع گلخانهها انرژی گرمایی خود را از خورشید میگیرند بنابراین در صورت قطع برق یا نیاز به تعمیر و نگهداری با مشکل روبرو نخواهید شد.
بیشتر بخوانید : نقش و تاثیر شمالی یا جنوبی بودن سازه های گلخانه ای
معایب گلخانه خورشیدی
در بخش قبلی به مزایای گلخانه های خورشیدی اشاره کردیم و اکنون در بخش پایانی مقاله بعضی از معایب این نوع گلخانه را که بایستی قبل از نصب آن در نظر گرفته شود با شما در میان می گذاریم:
- بهرهوری کمتر در هوای ابری و بارانی: از آنجایی که ابر و باران سدی مقابل عبور نور و گرمای خورشید ایجاد میکنند در مناطقی که هوا اغلب ابری و بارانی است باید بهرهوری کمتری را از گلخانه های خورشیدی انتظار داشت. اما این نکته نباید مانع استفاده از این نوع گلخانهها بشود. یک راهکار این مشکل این است که یک منبع تغذیهی کوچک برای ذخیره انرژی خورشیدی برای مصارف اضطراری تهیه کنید.
- بالا بودن نسبی هزینههای اولیه: هزینه تمام شدهی گلخانههای انرژی خورشیدی فعال (با پنلهای خورشیدی) بسیار زیاد است اما هزینه آن ظرف چند سال جبران میشود. استفاده از این نوع گلخانهها به صرفهجویی در هزینههای زیادی از جمله هزینه گرمایش و برق در طول سالهای بعدی کمک میکند.
سخن پایانی
در صورتی که دستورالعملهای اولیه مربوط به مکانیابی، طراحی و احداث گلخانه خورشیدی را به خوبی رعایت کنید طراحی و ساخت این نوع گلخانه میتواند بسیار مهیج و ارزشمند تلقی شود. گلخانههای سنتی برای فراهم کردن گرمای مورد نیاز گیاهان در طول شب یا در فصول زمستانی معمولاً به لامپهای حرارتی برقی، بخاری یا دیگر انواع سیستمهای گرمایشی مجهز هستند اما گلخانه های خورشیدی تنها به نور و گرمای ساطع شده از خورشید متکیاند. با این وجود استفاده از شیشههای جدید، سیستمهای ذخیره گرما و عایقبندی مناسب میتواند کارایی و ارزش سازهی گلخانهای شما را تا حد زیادی افزایش دهد.
اگر قصد احداث گلخانه طبق جدیدترین فناوریهای روز را دارید میتوانید با مشاورین ما در مجتمع صنعتی گلخانه سازان توانا تماس بگیرید. این شرکت در مراحل مختلف توسعه و ساخت گلخانه از جمله تجزیه و تحلیل گزینههای موجود، ارزیابی امکانسنجی مالی و تهیه طرح تجاری خدمات با کیفیتی را به مشتریان خود ارائه میدهد.