Thiết Kế và Vật Liệu Lợp Mái Tốt Nhất Cho Nhà Màng, Nhà Kính Trồng Rau

Một nghiên cứu được đăng trên tạp chí khoa học Frontiers in Energy vào 9/2019 đã đánh giá các kiểu thiết kế nhà kính trồng rau và loại vật liệu lợp mái tốt nhất. Lưu ý là ngoài màng film và tấm lợp nhựa thì một số nơi còn dùng lưới để lợp (nhà lưới). Tuy nhiên do nhà lưới có nhiều khuyết điểm như: không chống được côn trùng, gió, mưa bão; khó tối ưu được nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho cây trồng,... nên không được đề cập trong bài nghiên cứu.

Vật liệu lợp mái nhà kính trồng rau

Bảng sau so sánh khả năng truyền bức xạ mặt trời của các vật liệu lợp nhà kính. Thông số này có ý nghĩa quan trọng với cây trồng hơn là tỉ lệ truyền sáng thông thường.

Bảng so sánh tỉ lệ truyền bức xạ mặt trời của các loại vật liệu (ảnh trích từ nghiên cứu)

Dễ thấy film polyethylene có tỉ lệ truyền bức xạ mặt trời cao nhất và cũng là loại vật liệu lợp nhà màng phổ biến nhất hiện nay. Khuyết điểm của màng phim PE là tuổi thọ ngắn và độ khuếch tán ánh sáng thấp. Độ khuếch tán thấp nghĩa là ánh sáng sẽ không đến được các tầng lá bên dưới hoặc các góc nhà kính, làm giảm sản lượng và chất lượng hoa, quả cây trồng.

Tấm lợp nhựa cũng là một lựa chọn làm vật liệu lợp mái với nhiều ưu điểm. Trái với suy nghĩ của nhiều người, tấm lấy sáng composite FRP (còn gọi là tôn nhựa lấy sáng) mới là tấm lợp có tỉ lệ truyền bức xạ mặt trời cao nhất (82%), không phải polycarbonate (77%) hay acrylic (81%). Ngoài ra, nhựa gia cường sợi thủy tinh composite cũng là vật liệu có khả năng khuếch tán, phân tán ánh sáng, độ cứng, độ bền và tuổi thọ cao nhất trong các loại nhựa (xem nghiên cứu). Khi mua tôn lấy sáng sợi thủy tinh cần lưu ý chọn sản phẩm sản xuất từ dây chuyền tự động để có độ truyền sáng cao (ít nhất 80%), ổn định và lâu dài. Các tấm lợp làm thủ công thường không đạt được tỉ lệ truyền sáng 80% và dễ bị ố vàng. Ngoài ra tấm lấy sáng composite tốt còn có màng phim căng bóng, trơn láng ở hai mặt vừa có tác dụng bảo vệ, vừa giúp tấm lợp không bị bám bụi. Tuổi thọ trung bình của tấm lợp composite là 30 năm, cao hơn so với tấm poly (15-20 năm).

Vật liệu cuối cùng là kính với khả năng truyền sáng dồi dào. Tuy nhiên khuyết điểm là độ khuếch tán thấp, ánh sáng chỉ truyền trực tiếp vào một chỗ, dễ vỡ và rất nặng.

Thiết kế tối ưu cho nhà kính, nhà màng trồng cây

Hình dưới cho ta thấy một số kiểu nhà kính được xây dựng trên toàn thế giới:

Trong đó, phổ biến nhất là thiết kế mái dốc và mái vòm hình túp lều quonset (để phân biệt với mái vòm nửa hình cầu).

Yếu tố quyết định nên chọn thiết kế nào không chỉ đơn giản là nhận được càng nhiều ánh sáng mặt trời càng tốt, mà chính xác là nhận được lượng bức xạ mặt trời tối ưu ở cả mùa hè và mùa đông. Với tiêu chí đó thì nhà kính mái dốc được đánh giá là đáp ứng tốt nhất.

Nhà kính kiểu mái dốc

Nhà kính kiểu mái vòm quonset

Bên cạnh đó, hướng của nhà kính cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến lượng bức xạ mặt trời truyền vào nhà kính trong mùa đông, thời điểm có ít bức xạ hơn. Xác định hướng của nhà kính phụ thuộc vào vị trí địa lý, độ dốc của mái và các mùa trong năm. Theo đó, hướng đông-tây được đánh giá là phù hợp nhất để nhà kính có thể hoạt động suốt năm, do hướng này nhận được nhiều bức xạ hơn vào mùa đông.

Lợi ích của nhà kính

Theo các nhà khoa học, nhà màng, nhà kính trồng rau sẽ giúp tăng sản lượng cây trồng thêm 15 %- 17%, cho khả năng thu hoạch trái mùa, kiểm soát nhiệt độ, nâng cao chất lượng sản phẩm sấy và giảm hao hụt khối lượng khi sấy.