دستگاه فراست گارد

اولین نسل از دستگاه فراست گارد در سال ٢٠٠٧ طراحی و ساخته شد. فراست گارد در ابتدا برای مقابله با سرمازدگی شبانه بهاره در زمین های کوچک با پوشش تونل پلاستیکی، باغات میوه و انگور طراحی و ساخته گردید، اما تجربه استفاده از آن در زمین های بزرگ نتایج مثبتی را به دنبال داشت.

نسل دوم فراست گارد در سال ٢٠١٢ عرضه گردید که خصوصا برای باغات بزرگ هم به کار گرفته می شد و نهایتا طراحی نسل سوم این ماشین که با اصلاحات فراوان همراه بوده در سال ٢٠١٦ پایان پذیرفته و برای عرضه در بازار از سال ٢٠١٧ آماده گردید.

فراست گارد در محوطه باغ قرار داده میشود و در شبهای سرد بهار که احتمال سرمازدگی شکوفه ها وجود دارد، با ایجاد امواج گرما در هوا، جلوی تشکیل کریستال های یخ را میگیرد. هر دستگاه تقریبا تا شعاع ٦٠ متر (نزدیک به یک هکتار) را پوشش میدهد. ضمنا قابلیت نصب سیستم اتواستارت نیز بر روی این دستگاه وجود دارد که در این صورت روشن شدن دستگاه بر اساس معیار دمایی که از قبل تنظیم می گردد، به طور خودکار انجام خواهد شد.

• نحوه عملکرد

در نگاه اول ممکن است چنین به نظر برسد که عملکرد دستگاه فراست گارد مشابه بخاری های باغی است که قرار است با گرم کردن هوا، جلوی سرمازدگی شکوفه ها را بگیرد.

مقدار انرژی ای که شب هنگام عمدتا در اثر تشعشع امواج گرمایی از مساحت یک هکتار باغ طی یک ساعت از دست می رود، چیزی در حدود ٧٥٠ هزار کیلو کالری است در حالی که انرژی تولید شده توسط فراست گارد در زمان مشابه تنها ٨٠ هزار کیلو کالری می باشد. این بدان معناست که اگر قرار باشد روش کار فراست گارد مشابه بخاری های باغی باشد لازم است در هر هکتار ١٠ عدد از این دستگاه قرار داده شود. اما تجربه های میدانی نشان داده یک دستگاه فراست گارد درختان اطراف خود را در دمای ٥- درجه سانتیگراد، تا شعاع نزدیک به ٥٠ متر (یعنی تقریبا ٨،٠٠٠ متر مربع)، و حتی در دمای ١١- تا شعاع حدود ٢٥ متری (نزدیک به ٢،٠٠٠ متر)، از آسیب سرمازدگی حفظ کرده است.

نحوه عملکرد فراست گارد به صورت ایجاد موج و نوسان گرمایی است که به این ترتیب با صرف انرژی بسیار کمتری (در مقایسه برای انرژی لازم جهت گرم کردن هوای باغ) جلوی سرمازدگی شکوفه را می گیرد.

اگر یک درخت مشخص در نظر گرفته شود، موج گرمایی فراست گارد هر هشت دقیقه یکبار به این درخت می رسد، حرارت وارد شده به شکوفه ها درابتدا باعث گرم شدن و تبخیر آب موجود بر روی گل می گردد، این بخار آب به سمت بالا حرکت می کند، اما چون انرژی وارد شده از دستگاه به صورت پیوسته به درخت مورد نظر وارد نمی شود، پس از چند دقیقه بخار آب سرد شده و دوباره به روی گل برگشته، و فرایند میعان آب باعث آزاد شدن انرژی نهان شده که خود مانع یخ زدگی گل می شود (به نوعی مشابه روش آب پاشی که فرایند انجماد آب بر روی گل باعث آزاد شدن انرژی نهان ذوب شده و گل، درون یخ از سرمازدگی حفظ می شود). سپس، قبل از آنکه آب درون گل منجمد شده و کریستالهای یخ تشکیل شوند، موج بعدی حرارت از دستگاه به درخت رسیده و این سیکل ادامه پیدا می کند.

تجربه های میدانی نشان داده اند که برای حصول بهترین نتیجه، طول زمانی این سیکل باید بین ٨ تا ١٠ دقیقه باشد. فلذا سرعت چرخش فراست گارد به گونه ای است که هر هشت دقیقه یکبار یک دور کامل می زند.

لازم به ذکر است که منظور از محافظت گل در برابر سرمازدگی، محافظت از بخش های جنسی آن است که در تشکیل میوه نقش دارند. لذا همانطور که تجربه های عملی استفاده از فراست گارد نشان داده، حتی گاهی ممکن است گلبرگ ها در زمان سرمازدگی به رنگ سیاه دربیایند، (و یا در زمان مشابه اگر ظرف آبی را درباغ قرار دهیم، یخ بزند)، اما بخش داخلی گل حفظ شده و نهایتا میوه تشکیل گردیده است.

• مشخصات فنی

دستگاه فراست گارد دارای یک مشعل گاز مایع سوز و یک فن سانتریفیوژ قوی است که توسط موتور گاز مایع سوز به حرکت در می آید. نحوه کار بدین صورت است که هوای ورودی توسط فن به داخل دستگاه مکیده شده، توسط مشعل گرم شده و به بیرون پرتاب می شود. فراست گارد دارای یک خروجی هوای گرم است که در طی هر هشت دقیقه یک دور کامل ٣٦٠ درجه ای می زند. بدین ترتیب باعث ایجاد نوسان گرمایی در مساحتی به شعاع حدوداً ٦٠ متر اطراف خود می شود که طول دوره این سیکل هشت دقیقه می باشد.

برای ساخت مشعل دستگاه از ایده ای مشابه ایده سیستم های احتراق موتورهای جت استفاده گردیده به طوری که جریان هوا باعث خاموش شدن مشعل نگردد، و حتی می توان در زمانی که موتور و فن با بیشینه سرعت خود کار میکنند مشعل را روشن نمود.

سوخت مورد نیاز از ٤ کپسول ٥٠ کیلویی گاز مایع که به دستگاه متصل می شوند، تامین می شود. میزان مصرف سوخت معادل ١٠/٥ کیلوگرم بر ساعت است، فلذا تعداد ٤ کپسول ٥٠ کیلویی برای کارکرد حدودا ١٩ ساعت دستگاه کافی خواهند بود.

• مدل های مختلف دستگاه

در حال حاضر دستگاه فراست گارد در سه مدل R20، R25 و R30 تولید و عرضه می گردد. تفاوت اصلی این مدل ها آن است که در دو مدل R20 و R25، خروجی هوای گرم نسبت به دستگاه ثابت بوده و در زمان کار کل

دستگاه روی پایه آن می چرخد. در حالیکه در مدل R30 دستگاه ثابت بوده و صرفاً خروجی هوای گرم که بالای دستگاه قرار گرفته است می چرخد.

مدل R30 مناسب باغات انگور است زیرا خروجی هوا بالای دستگاه است و باعث می شود که هوای گرم از بالای ردیف های کشت عبور کند، در حالیکه خروجی هوای گرم در مدل R20 پایین و در فاصله ٢٠ سانتی متری زمین قرار دارد و برای باغات درختان هسته دار و دانه دار مناسب می باشد که هوای گرم از پایین شاخه های درختان در فضای باغ پخش گردد. مدل R25 نیز برای محصولاتی نظیر توت فرنگی مناسب می باشد. دیگر مشخصات فنی هر مدل مطابق این جدول است:


مدل R20 R25 R30
عکس مدل
خروجی هوای گرم نسبت به دستگاه ثابت بوده و در فاصله ٢٠ سانتی متری از زمین قرار دارد نسبت به دستگاه ثابت بوده و در فاصله ١٠٠ سانتی متری از زمین قرار دارد در بالای دستگاه قرار گرفته و نسبت به آن می چرخد
کاربرد اکثر باغات درختان میوه، گلخانه ها مزارع توت فرنگی و گیاهان با ارتفاع مشابه تاکستان ها و محصولات مشابهی که هوای گرم می بایست از بالای آن عبور کند، گلخانه ها
مساحت تحت پوشش بین ٠/٧ تا یک هکتار بسته به شرایط حدود یک هکتار بسته به شرایط حدود یک هکتار بسته به شرایط
نحوه توزیع هوای گرم کل دستگاه می چرخد کل دستگاه می چرخد صرفا خروجی هوای گرم می چرخد
ابعاد به میلیمتر طول: ١٢٠٠ عرض: ٧٧٥ ارتفاع: ١٢٠٠ طول: ١٢٠٠ عرض: ٧٧٥ ارتفاع: ١٢٠٠ طول: ١٢٠٠ عرض: ٧٧٥ ارتفاع: ١٥٥٠
وزن ٣٢٥ کیلو گرم ٣٢٥ کیلو گرم ٣٢٥ کیلو گرم
میزان مصرف سوخت (گاز مایع) ١٠/٥ کیلو گرم بر ساعت ١٠/٥ کیلو گرم بر ساعت ١٠/٥ کیلو گرم بر ساعت

• آپشن اتو استارت

قابلیت روشن شدن خودکار، آپشنی است که بسته به خواست مشتری بر روی دستگاه فراست گارد نصب میگردد. در صورت قرار گرفتن دستگاه در حالت اتو استارت، اگر دما از حد تنظیم شده کمتر شود دستگاه به صورت خودکار روشن خواهد شد.

با توجه به اینکه سنسور دما سنج در نزدیکی دستگاه قرار دارد، با روشن شدن دستگاه ممکن است تغییری در دمای هوای اطراف این سنسور رخ دهد. از طرف دیگر سرمازدگی بهاره معمولاً در شب هنگام رخ داده و تا حدود دو ساعت پس از طلوع آفتاب ادامه می یابد. بنابراین در حالت اتو استارت، پس از آنکه دستگاه بر اساس دمای تنظیم شده روشن شد، کار کردن آن میبایست تا حدود ٢ ساعت پس از طلوع آفتاب ادامه یابد که این زمان نیز لازم است قبلا توسط اپراتور برای دستگاه تعریف شده باشد تا به طور خودکار در آن زمان خاموش گردد.

• مزایای دستگاه

برای مقابله با سرمازدگی روشهای مختلفی وجود دارد که به دو دسته کلی روشهای فعال و روشهای غیر فعال تقسیم میشوند. (برای مطالعه بیشتر اینجا را کلیک کنید)

استفاده از دستگاه فراست گارد یکی از روشهای فعال محافظت گیاهان در برابر سرمازدگی است که در مقایسه با روشهای فعال دیگر دارای این مزایا و برتری ها می باشد:

١- مقایسه فراست گارد نسبت به روش آب پاشی

در روش آب پاشی برای محافظت در برابر سرمازدگی، به حجم زیادی از آب برای آب پاشی نیاز می باشد. برای این کار به ازای هر هکتار مساحت باغ طی یک ساعت، می بایست حدوداً ٣٠ متر مکعب آب بر روی درختان پاشیده شود که این میزان آب معادل دبی ٨ لیتر بر ثانیه به ازای هر هکتار است. این در حالیستکه معمولاً چنین دبی آبی به ازای یک هکتار، برای باغات ایران در دسترس نیست. علاوه بر آن آب پاشی با این میزان آب موجب پدید آمدن مشکلات دیگر نظیر گِل شدن زمین و خشک نشدن آن تا چند روز آینده و نیز شسته شدن مواد غذایی خاک میشود.

٢- مقایسه فراست گارد نسبت به ماشین های باد

روش کار ماشین های باد برای مقابله با سرمازدگی آن است که در زمان رخداد سرمازدگی تشعشعی، هنگامی که دمای هوا در نزدیکی سطح زمین به زیر صفر میرسد، دمای لایه های بالاتر هنوز بالاتر از صفر می باشد، آنگاه این ماشین های باد که که دارای پروانه های بزرگی هستند که توسط موتوری قوی (حدود ٢٠٠ اسب بخار) به گردش در می آید، هوای لایه های بالاتر را به سطح زمین می آورند تا دما در نزدیکی سطح زمین بالاتر از صفر بماند.

ماشین باد در ابتدا برای مقابله با سرمازدگی پاییزه باغات مرکبات مورد استفاده قرار گرفت و به تدریج استفاده آن گسترش یافت. نکته مهم آن است که اولاً استفاده از این ماشین ها زمانی سودمند است که در زمان رخداد سرمازدگی، دمای هوای لایه های بالایی بیشتر باشد (شرایط سرمازدگی تشعشعی) که این موضوع در شرایط جغرافیایی مناطق مختلف، متفاوت می باشد، و نیز دمای این لایه های بالایی، بالاتر از صقر بماند. لذا کاربرد دستگاه محدود به سرمازدگی تا دمای حدود ٢- درجه سانتیگراد خواهد بود (بر خلاف فراست گارد که بازده آن حتی در دمای ١١- درجه سانتیگراد نیز هنوز صفر نشده، بلکه برای حدود ٢٠٠٠ متر مربع تاثیر داشته است).

از طرفی مساحت تحت پوشش ماشین های باد در عمل، طبق برخی گزارشات میدانی، کمتر از مقدار برآورد شده آن بوده است. مثلا زمانی که انتظار میرفته یک دستگاه مساحتی حدود ٥ هکتار را پوشش دهد، تنها تا حدود ٢ هکتار را پوشش داده است. همچنین استفاده از ماشینهای باد منجر به تولید صدای خیلی زیاد (مشابه صدای پره های هلیکوپتر) می شود که میتواند مشکلاتی را به دنبال داشته باشد.

البته نباید فراموش کرد که استفاده از ماشین های باد برای باغات مرکبات نسبت به فراست گارد دارای این مزیت است که، راندمان دستگاه فراست گارد به علت وجود برگ به درختان مرکبات، در باغات مرکبات کاهش می یابد، در حالیکه ماشین های باد چنین مشکلی ندارند.

٣- مقایسه فراست گارد با بخاری ها و دیگر روشهای مشابه

در صورت استفاده از بخاری های باغی، به تعداد حدود ١٠٠ الی ٢٠٠ بخاری در هکتار نیاز می باشد، که فقط روشن کردن آن در زمان رخداد سرمازدگی به زمان و نیروی انسانی قابل توجهی نیاز دارد. این در حالیستکه باقی ماندن افت دما به کمتر از صفر تنها به مدت ٣٠ دقیقه، میتواند موجب آسیب دیدگی گُل گردد.

روش کار بخاری ها تولید حرارت است، در حالیکه ایده عملکرد فراست گارد ایجاد موج و نوسان حرارتی است و نه صرفاً تولید حرارت، که این مساله اولاً منجر به مصرف سوخت کمتر توسط فراست گارد شده، ثانیاً قابلیت اطمینان آن را بالاتر میبرد، به طوری که باعث می شود کارایی دستگاه در دماهای خیلی پایین (کمتر از ٤- تا حتی ١١-) هنوز به طور کامل از بین نرود (شعاع تاثیر فراست گارد در دمای ١١- هنوز صفر نشده بلکه به مقدار ٢٥ متر، معادل مساحت ٢،٠٠٠ متر مربع، گزارش شده است).

همچنین فراست گارد از گاز مایع استفاده می کند که نسبت به گازوئیل بسیار تمیزتر بوده، و احتمال آلودگی آن برای باغ بسیار کمتر است. فراست گارد به نیروی برق و کابل کشی برق نیازی ندارد. تکنولوژی به کار رفته در مشعل فراست گارد منجر به افزایش قابلیت اطمینان آن و کاهش احتمال خاموش شدن مشعل می شود. این مشعل به گونه ای است که حتی در زمان روشن بودن موتور و فن دستکاه با بیشترین سرعت باد خروجی، میتوان مشعل را روشن نمود.

علاوه بر آن تجربه استفاده از فراست گارد در روزهای دوره گل، حاکی از افزایش راندمان تلقیح و باروری گل بوده است.

• نتایج ثبت شده در باغات

در این بخش نتایج ثبت شده برای محصول گلابی در سال ٢٠١٠، و گیلاس مربوط به سال ٢٠٠٨ ارائه میگردد:


١- نتایج ثبت شده در باغ گلابی / سال ٢٠١٠

مشخصات باغ: فواصل کشت ٠/٥ در ٣/٣ متر (معادل ٦٠٦٠ درخت در هکتار).

این باغ در زمان گل کامل (تخته گل) دچار سرمازدگی با دمای ٣/٥- درجه سانتیگراد شده است. نتایج حاصل در بخشهایی از باغ که توسط فراست گارد در برابر سرمازدگی محافظت شده بوده در مقایسه با بخشهای محافظت نشده باغ، به شرح جدول زیر است:

نتیجه بررسی شده بخش محافظت شده باغ بخشهای محافظت نشده
تعداد میوه بر هر رخت ٤٣ ٣٣
میانگین وزن میوه ٢٢٠ گرم ١٧٠ گرم
متوسط عملکرد هر درخت ٩/٥ کیلوگرم ٥/٦ کیلوگرم
عملکرد بر هکتار ٥٧/٧ تن ٣٤/٢ تن
درصد میوه با قطر بزرگتر از ٧ سانتیمتر ٢٨ % ١٠ %
درصد میوه با قطر بین ٦ تا ٧ سانتیمتر ٦٣ % ٥٢ %
درصد میوه با قطر کمتر از ٦ سانتیمتر ٩ % ٣٨ %

محصول باغ مطابق عکس زیر طی پنج درجه، درجه بندی شده است. نتایج حاصل از استفاده از فراست گارد بر روی کیفیت محصول تولیدی مطابق جدول زیر است:


درجه محصول بخش محافظت شده باغ بخشهای محافظت نشده
درجه صفر (بهترین کیفیت) ٥٥ % ١9 %
درجه ١ ٢٨ % ٢٣ %
درجه ٢ ١٠ % ٢٠ %
درجه ٣ ٥ % ١٨ %
درجه ٤ ٢ % ٢٠ %
مجموع درجه های ٠، ١ و ٢ ٩٣ % ٥٢ %


٢- نتایج باغ گیلاس / ٢٠٠٨

یک باغ گیلاس در بلژیک، دچار سرمازدگی در طول چهار شب در بهار ٢٠٠٨ می گردد. کمترین دمای سرما زدگی ٤/٧- درجه سانتیگراد گزارش شده است. این باغ در هر هکتار ٢٢٠٠ درخت گیلاس داشته است.

در قسمت هایی از باغ که توسط فراست گارد محافظت شده بوده، از هر درخت میانگین ١١/٣ کیلوگرم گیلاس درجه یک برداشت می شود، اما در قسمتهای محافظت نشده به طور متوسط از هر درخت ٢/٧ کیلوگرم گیلاس درجه متوسط برداشت می گردد. فیلم گرفته شده از بخشهای محافظت شده و محافظت نشده باغ بیانگر نتایج آن می باشد. در شرایط ذکر شده در این باغ، یک دستگاه فراست گارد مساحتی در حدود ٣٧٠٠ متر مربع را پوشش داده بوده است.