Sei tendenze HVAC a effetto serra da tenere d’occhio nel 2023

Questa foto della vetratura mostra il tetto della serra Lyris che blocca il calore, come descritto di seguito nella sezione "Vetratura spettrale". Foto: Nadia Sabeh/Red Sea Farms

A seconda del clima, del raccolto e del mercato, i sistemi convenzionali di gestione del clima delle serre, come caldaie, pannelli di raffreddamento evaporativo e ventilatori di scarico, potrebbero non fornire il livello di controllo necessario per coltivare un prodotto coerente tutto l’anno.

Di seguito è riportato un elenco delle sei principali tendenze che stiamo osservando nel settore delle serre in relazione al riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) e alla gestione ambientale, soprattutto sulla scia dei maggiori costi energetici e dell'inasprimento delle normative.

Ci sono molte nuove interessanti opzioni di verniciatura sul mercato che potrebbero avere un grande impatto sulle esigenze di riscaldamento e raffreddamento della serra. Esistono nuove vetrate che bloccano lo spettro che bloccano le lunghezze d’onda del vicino infrarosso (NIR), riducendo efficacemente la quantità di guadagno di calore solare nella serra e riducendo le esigenze di raffreddamento. Ci sono anche nuove vetrate che modificano lo spettro che spostano le lunghezze d’onda ultraviolette e blu ad alta energia in lunghezze d’onda gialle e rosse a bassa energia che sono più attive fotosinteticamente. E poi ci sono vetrate che producono elettricità e che hanno sottili strisce di pannelli solari incorporati nella copertura di vetro, convertendo la luce verde in rossa. Tutte queste nuove opzioni di verniciatura hanno il potenziale per ridurre il consumo di energia e i costi associati al raffreddamento e al riscaldamento della serra.

Nei climi umidi dove la ventilazione e il raffreddamento evaporativo non funzionano così bene, il raffreddamento meccanico (ovvero l'aria condizionata) e la deumidificazione stanno diventando una soluzione più praticabile, e potenzialmente unica, per gestire l'ambiente della serra e vendere prodotti costanti tutto l'anno. Idealmente, questi sistemi dovrebbero funzionare in una serra sigillata, dove viene condizionata solo l'aria interna, non quella esterna prima che venga introdotta. Tuttavia, è molto difficile tenere fuori il sole, soprattutto perché l'accesso alla luce solare è proprio il motivo per cui molti coltivatori scelgono una serra piuttosto che una struttura indoor. Questo calore derivante dalla radiazione solare è immenso. Se a questo aggiungiamo l’effetto serra creato dai vetri, all’improvviso diventa evidente che avrai bisogno di molta aria condizionata. Confrontando una serra di 10.000 piedi quadrati e un magazzino di 10.000 piedi quadrati con illuminazione al sodio ad alta pressione distanziati in uno schema a griglia 5×5, la struttura interna richiede circa 115 tonnellate di raffreddamento e la serra richiede 170 tonnellate. Ciò significa quasi il 50% in più di aria condizionata necessaria per la serra. Non solo l'aria condizionata richiede molta energia (ad esempio, alti costi operativi), ma l'attrezzatura stessa è costosa, in genere più di 3.000 dollari a tonnellata.

Mentre stati come la California puntano all’elettrificazione e alla decarbonizzazione per limitare o ridurre il riscaldamento globale e la variabilità climatica, i sistemi di riscaldamento delle serre alimentati a gas, come caldaie e aerotermi, potrebbero diventare un ricordo del passato. È probabile che le pompe di calore elettriche diventino il loro sostituto. Le pompe di calore funzionano essenzialmente aspirando calore da un luogo e pompandolo altrove. Questa azione li rende sostanzialmente reversibili: in una giornata fredda possono aspirare calore dall'esterno e pomparlo nella serra, mentre in una giornata calda possono aspirare il calore dalla serra e pomparlo all'esterno. Le pompe di calore possono utilizzare il calore proveniente dall’aria esterna, dal suolo, da una fonte d’acqua o persino da uno sfiato o da una piscina geotermica, rendendole incredibilmente versatili. In generale, le pompe di calore ad aria sono più efficaci nei climi miti, mentre le pompe di calore geotermiche sono più efficaci quando vi è un fabbisogno equilibrato di riscaldamento e raffreddamento su base giornaliera o annuale.

Più frequentemente, vediamo serre costruite per ricircolare o spingere dentro l'aria esterna (pressione positiva), piuttosto che aspirarla fuori con grandi ventilatori di scarico (pressione negativa). Le serre che utilizzano solo il ricircolo dell'aria sono serre "sigillate", mentre quelle che potrebbero utilizzare una combinazione di ricircolo e aria esterna sono chiamate serre "ibride". La tendenza verso questo stile di serra è associata ad una gestione più precisa della temperatura e dell'umidità, a un migliore contenimento dell'anidride carbonica e degli odori (per la cannabis), a un migliore controllo dei parassiti e della qualità dell'aria e a una migliore uniformità dell'aria. Queste serre sono tipicamente costruite con un'anticamera, dove l'aria viene precondizionata utilizzando riscaldatori, raffreddamento evaporativo, aria condizionata o altri sistemi e quindi spinta nella serra attraverso tubi d'aria o ventilatori. Lo svantaggio di questi sistemi è la necessità di monitoraggio e controlli più sofisticati e costosi, nonché di bilanciamento dell’aria iniziale e continuo per garantire un’adeguata fornitura e miscelazione dell’aria condizionata e per prevenire un’eccessiva pressurizzazione della struttura della serra.