2023 年に注目すべき 6 つの温室用 HVAC トレンド

このガラスの写真は、以下の「スペクトルガラス」セクションで説明するように、リリス熱遮断温室の屋根を示しています。 写真：ナディア・サベ/レッド・シー・ファームズ

気候、作物、市場によっては、ボイラー、蒸発冷却パッド、排気ファンなどの従来の温室環境管理システムでは、年間を通じて一貫した製品を栽培するために必要なレベルの制御が提供できない場合があります。

以下は、特にエネルギーコストの上昇と規制の強化を受けて、暖房、換気、空調 (HVAC) と環境管理に関連する温室業界で見られる 6 つの主要なトレンドのリストです。

温室の冷暖房ニーズに大きな影響を与える可能性のある、クールな新しいガラスのオプションが数多く市場に出ています。 近赤外線 (NIR) 波長をブロックする新しいスペクトル遮断ガラスがあり、温室への太陽熱の取得量を効果的に低減し、冷却の必要性を軽減します。 また、高エネルギーの紫外線と青色の波長を、より光合成が活発な低エネルギーの黄色と赤色の波長にシフトする新しいスペクトル調整ガラスもあります。 そして、ガラスカバーにソーラーパネルの薄いストリップが埋め込まれており、緑色の光を赤色の光に変換する発電窓ガラスもあります。 これらの新しいガラスのオプションはすべて、温室の冷暖房に関連するエネルギー使用量とコストを削減する可能性があります。

換気や蒸発冷却があまりうまく機能しない多湿な気候では、温室環境を管理し、年間を通じて一貫した製品を販売するための、機械的冷却 (別名空調) と除湿が、より実行可能であり、潜在的に唯一の解決策になりつつあります。 理想的には、これらのシステムは密閉された温室で動作し、外気を取り込む前に室内の空気のみが調整され、外気は調整されません。しかし、太陽光を遮断することは非常に困難であり、特に太陽光へのアクセスがその理由であるためです。多くの生産者は屋内施設ではなく温室を選択します。 この太陽放射による熱は膨大です。 これにガラスによる温室効果が加わると、大量の空調が必要になることが突然明らかになります。 5×5の格子状に配置された高圧ナトリウム照明を備えた10,000平方フィートの温室と10,000平方フィートの倉庫を比較すると、屋内施設では約115トンの冷却が必要となり、温室では170トンの冷却が必要となります。 これは、温室に必要な空調設備がほぼ 50% 増加することになります。 空調はエネルギーを大量に消費するだけでなく（たとえば、運転コストが高い）、装置自体も高価であり、通常は 1 トンあたり 3,000 ドル以上かかります。

カリフォルニア州が地球温暖化と気候変動を制限または軽減するために電化と脱炭素化に注目しているため、ボイラーやユニットヒーターなどのガス燃料温室暖房システムは過去のものになる可能性があります。 電気ヒートポンプがそれらに代わる可能性があります。 ヒートポンプは基本的に、ある場所から熱を吸い上げ、それを別の場所にポンプで送り出すことによって機能します。 この作用により、基本的には可逆的になります。寒い日には、周囲の外部から熱を吸い上げて温室に送り込み、暑い日には、温室から熱を吸い出して、外に送り出すことができます。 ヒートポンプは、外気、地面、水源、さらには地熱噴出孔やプールからの熱を利用できるため、非常に多用途です。 一般に、空気源ヒートポンプは穏やかな気候でより効果的であり、地中熱ヒートポンプは毎日または年間ベースで冷暖房のバランスが取れた必要がある場合に最も効果的です。

より頻繁に、大きな排気ファンで空気を吸い出す (負圧) のではなく、外の空気を再循環または押し込む (正圧) ように建てられた温室を目にします。 空気を再循環させるだけの温室は「密閉」温室ですが、再循環と外気を組み合わせて使用​​する温室は「ハイブリッド」温室と呼ばれます。 このスタイルの温室への傾向は、温度と湿度のより正確な管理、二酸化炭素と臭い（大麻の場合）のより良い封じ込め、害虫と空気の質のより良い制御、そして空気の均一性の改善に関連しています。 これらの温室は通常、前室を備えて建てられます。そこでは、空気がヒーター、蒸発冷却、空調、またはその他のシステムを使用して事前に調整され、エアチューブまたは送風ファンを通じて温室内に送り込まれます。 これらのシステムの欠点は、空調された空気の適切な供給と混合を確保し、温室構造の過圧を防ぐために、より高度で高価な監視と制御、および初期および継続的な空気平衡化が必要なことです。

植物の中や周囲の空気を動かすことは、葉の温度と樹冠の湿度を管理するのに役立ちます。 シーリングファンは、空気を頭の下に向けて蒸発散を促進し、葉の先端の焼けを防ぐのに効果的な方法です。 トマトや大麻などの背の高い樹冠作物では、インフレータブルチューブ、布製ダクト、または金属ダクトを使用した樹冠下の空気分配が一般的になりつつあります。 この樹冠下の空気の動きは、湿気のポケットを破壊し、温度の成層を軽減するのに役立ちます。 加熱または冷却された空気は、通常は温室の一端にあるファンを使用してチューブやダクトに送り込まれます。 植物をベンチやテーブルの上に置く場合は、空気が流れるように上部が開いた格子であることが重要です。

2023 年 1 月 1 日より、カリフォルニア州に建設される新しい温室は、栽培する作物に関係なく、エネルギー消費量の削減を目的とした一連の強制措置に従う必要があります。 温室を加熱および冷却する場合、エンベロープには空気、アルゴン、またはその他の断熱ガスで分離された少なくとも 2 層のガラス層が必要です。 二重膨張ポリエチレン、二重壁ポリカーボネートとアクリル、および二重または三重ガラスがコード要件を満たします。 加熱および機械冷却システムは、その種類とサイズに基づいて CA 機械規定に規定されている最小効率要件も満たす必要があります。 疑問に思っている方のために付け加えておきますが、照明にも要件があります。 すべての新しい園芸用照明は、最小 PPF が 1.9 μmol/ジュールである必要があり、将来のサブメーター化に備えて電気パネルに集約されます。 新しいコードに何が含まれ、何が含まれていないのかについて詳しく知りたい場合は、Web サイトに掲載されている 2023 年 2 月のブログをご覧ください。。

従来の温室気候管理システムは依然として非常に人気があり、温度と湿度を管理するための費用対効果の高い戦略ですが、もはやそれが唯一の選択肢ではありません。 年間を通じて一貫した作物を生産したい（または必要がある）生産者にとって、温室環境の管理はより正確な制御を重視するようになってきています。 また、困難な気候の中で世界中や地元のコミュニティに食料を供給したいと考えている生産者にとっても必需品になりつつあります。 外部からのさらなる保護を提供し、産業の二酸化炭素排出量を削減し、植物が求める気候を作り出す新しいシステムの開発と実装は、温室産業の長寿にとって励みになります。

ナディア・サベ博士は、屋内栽培、垂直農場、温室などの屋内植物環境向けの農業用 HVAC システムの設計を専門とする機械工学会社、Dr. Greenhouse, Inc. の社長兼創設者です。 サベ博士は、北米、ヨーロッパ、中東、アジアのプラント中心の施設向けに特化した高性能 HVAC システムを設計してきました。 Dr. Greenhouse の社長として、Sabeh 博士は、会社の初期段階の設計チャート、プログラミング、機械システムの設計と統合、建設図書の品質管理を指揮しています。20 年以上にわたり、Dr. Sabeh は農家が環境を制御するのを支援してきました。以前は不可能または非現実的だった場所で、大麻、イチゴ、葉物野菜、ブドウ作物などの屋内作物を栽培できるようになりました。全国的に認められたエンジニア、研究者、教育者として、サベ博士は基調講演者であり、専門家パネルを率いています。業界のイベントやカンファレンス。 また、規制委員会や規格開発者に対しても助言を行っており、その中には、米国農業生物工学学会 (ASABE) および米国暖房冷凍空調学会 (ASHRAE) の共催委員会の委員長を務めるなど、規格の開発を任務としています。 「日光のない屋内植物環境用の HVAC」という標準です。 サベは、YouTube や人気のポッドキャスト「The Doctor Is In」など、オンラインで確固たる存在感を示しています。そこでは、業界や学術のリーダーにインタビューして、テクノロジーとイノベーション、新たな研究、経済的に競争力のある都市の設計、建設、運営における成功戦略について話し合います。施設.Dr. サベさんは博士号を取得しました。 アリゾナ大学制御環境農業センター (CEAC) で農業工学の学士号を取得しており、カリフォルニア州とオハイオ州でライセンスを取得した機械エンジニアです。 すべての著者のストーリーをここでご覧ください。