Aqui é normalmente onde as estufas tradicionais falham: elas coletam tanta energia quanto as estufas solares (e muitas vezes demais), mas não conseguem reter esse calor quando as temperaturas caem. O projeto da estufa solar depende da adição de isolamento em cada superfície que não é necessário para a coleta de luz. Isto significa que toda a parede Norte deve ser totalmente isolada. Além disso, você pode / deve isolar algumas das paredes laterais leste e oeste. Estes só recebem sol direto por algumas horas por dia e, portanto, podem perder mais calor do que ganham, dependendo da sua localização e clima.
Quanto isolamento é correto? Tudo depende do seu clima e do seu local. Veja outras estufas solares, ou contacte um designer de estufas solares que possa fornecer uma análise ou sugestões climáticas, para ter uma ideia.
Insular o subsolo
A maioria das pessoas pensa numa estufa como quatro paredes e um telhado, mas falham um quinto plano muito crítico: o solo. Assim como a estufa vai perder calor para o ar exterior quando está frio, também vai perder calor para o chão abaixo dela. O solo superior congela como o ar, e sem uma barreira isolante, aqueles temps congelantes entrarão na estufa através do chão.
Mais, isolando ao redor do perímetro da estufa, você não só previne a perda de calor através do chão, mas você também acoplar a estufa a um grande armazém de massa térmica subterrânea. Como outros materiais – água, betão e pedra – o solo actua como massa térmica, armazenando energia e libertando-a lentamente, como uma bateria. Ligar a estufa a esta massa isolada ajuda naturalmente a nivelar as oscilações de temperatura.
Existem alguns métodos diferentes para isolar o subsolo. O soco é instalar isolamento ao redor do perímetro da estufa para criar uma bolsa de solo isolado por baixo. Este calço está ligado ao solo subterrâneo profundo, que mantém uma temperatura constante durante todo o ano (muitas vezes entre 40-60 F na maioria dos climas dos EUA). Ao isolar ao redor do perímetro, a sua estufa acaba de explorar esta fonte de temperaturas constantes durante todo o ano e grande estoque de massa térmica. Esta é também a razão pela qual algumas pessoas enterram parcialmente as suas estufas no subsolo. Veja mais sobre estufas subterrâneas, ou estufas abrigadas aqui.
Maximizar Luz e Calor no Inverno
Concepção solar de estufas – e concepção solar passiva em geral – baseia-se na premissa de controlar estrategicamente a luz e o ganho de calor. Nomeadamente, você quer maximizar a luz quando ela é absolutamente necessária (o inverno) e reduzir a luz quando ela é abundante e cria muito calor (o verão).
É importante ter em mente o ângulo do sol durante diferentes estações do ano, como mostrado no gráfico acima. No inverno, a luz entra num ângulo baixo e no verão é muito mais alta no céu (note que estes ângulos variam de acordo com a sua latitude). Assim, em superfícies verticais Sul, você quer usar um material de alta transmissão de luz, como o vidro, para absorver o máximo possível dessa luz e calor. Você sacrifica o isolamento à noite, mas nesta época do ano, a luz e o ganho de calor são a prioridade máxima. A massa térmica deve ser usada para armazenar parte deste calor para a regulação da temperatura. Você também pode inclinar a face sul de sua estufa de modo que absorva mais luz (e menos é refratada fora), como mostrado na estufa solar comercial abaixo. Mais sobre a escolha do melhor ângulo para a sua estufa de vidro neste blog.
Reduzir Luz e Calor no Verão
No Verão, você tem exatamente o problema oposto: para a maioria dos climas com verões quentes pode haver muita luz, o que cria calor excessivo. Como os dias são mais longos, a luz é menos imperativa nesta época do ano. A maior parte das plantas vai se sair melhor com um vidro difusor de luz que tem uma menor transmissão de luz, particularmente no telhado (onde entrará a luz do verão). Na Ceres, recomendamos um plástico policarbonato com pelo menos 2 bolsas de ar para um bom isolamento. Você pode ver um vídeo disso instalado em uma estufa residencial aqui. O telhado é a maior área para a perda de calor em uma estufa solar, assim, usando um material mais espesso e isolado ajuda a reduzir a perda de calor através do telhado no inverno.
Mais informações sobre como encontrar o melhor material de envidraçamento para a sua estufa, incluindo informações sobre fontes e custos, é dada em The Year-Round Solar Greenhouse.
Use Thermal Mass
Massa térmica é qualquer material que tenha a capacidade de armazenar grandes quantidades de energia térmica. Todos os materiais têm alguma capacidade de armazenar energia, mas alguns têm muito mais do que outros. A água, por exemplo, pode armazenar cerca de 4 vezes mais calor que o ar, tornando-o um dos materiais de massa térmica (ou dissipador de calor) mais populares utilizados em estufas. Outros materiais são concreto, pedra, ou o solo subterrâneo.
O método mais comum para adicionar massa térmica é usando grandes quantidades de água, porque tem uma capacidade de calor tão alta e é fácil de obter. Empilhando vários tambores de 55 galões de água numa estufa, o produtor pode adicionar muita massa térmica a baixo custo. Os barris devem ser empilhados onde estão sob a luz directa do sol no Inverno, e precisam de ser estabilizados para evitar a queda. Outros métodos incluem a construção de concreto ou pedra dentro da estufa, como o uso de uma parede norte de concreto ou piso de pedra de bandeira. Algumas dicas sobre como usar água como massa térmica em uma estufa estão neste blog.
Massar mais inteligente
Padrão, ou métodos passivos de massa térmica são mais comuns, mas têm algumas limitações. Primeiro, você pode obter micro-climas: a massa afetará o ar diretamente ao seu redor, mas o efeito de aquecimento / resfriamento pode ser limitado à área ao redor. Segundo, a massa pode ocupar muito espaço na estufa que de outra forma poderia ser usado para crescer.
Para superar estes e adicionar capacidade extra à massa térmica, existem sistemas mais avançados para tornar a massa mais eficaz. O mais comum é armazenar calor no solo subterrâneo usando um sistema de Transferência de Calor Terra-Ar (GAHT) ou bateria climática. Este sistema utiliza ventiladores para circular ar no subsolo e armazenar o calor no solo debaixo da estufa. Ele também aproveita as temperaturas estáveis do solo subterrâneo para fornecer aquecimento durante todo o ano, resfriamento e alguma circulação de ar adicionado / desumidificação. Os ventiladores funcionam com electricidade, mas o sistema como um todo pode dar-lhe muito mais efeito para aquecimento e arrefecimento do que apenas a massa térmica passiva.
Maximizar Ventilação Natural
Falamos de aquecimento solar passivo na estufa, mas isto é apenas uma metade da equação. A ventilação é essencial para resfriar a estufa, e manter as plantas saudáveis. O ar em movimento força as plantas a crescerem mais fortes e reduz os problemas o risco de bolores, insetos e patógenos.
Para maximizar a ventilação natural você quer criar um caminho de menor resistência para que o ar se mova. Coloque os orifícios de entrada mais baixos e os de escape mais altos para tirar partido da convecção natural. A saída de ar de admissão irá aspirar mais ar exterior mais fresco e irá subir naturalmente e ser exaustado mais acima. O resultado é um fluxo de ar adicional, sem adição de energia.
É necessário controlar a ventilação (manual ou automática) para obter a quantidade certa de resfriamento, mas não em demasia. Por esse motivo, recomendo ventiladores automáticos, ou abridores de respiro automáticos movidos a energia solar (que utilizam cilindros de cera para abrir e fechar sem electricidade) ou ventiladores de exaustão. Mais sobre as diferentes estratégias de ventilação aqui. Eu recomendo o uso de mais de um método para que você tenha um back-up, e certifique-se que os respiradouros estejam bem vedados e isolados quando não estiverem em uso.
Quanta ventilação você precisa? Esta é outra área que depende do seu clima e projeto de estufa. Nós fornecemos algumas regras em The Year-Round Solar Greenhouse.
Os princípios acima são os princípios gerais do projeto de estufa solar passiva. No entanto, é importante perceber que uma estufa solar deve ser feita sob medida para o clima local. Uma estufa no Maine irá requerer mais isolamento e diferentes materiais de vidro do que uma estufa no Texas. Por essa razão, recomendamos e recebemos recomendações de profissionais ou cultivadores experientes em sua área ao criar seu projeto. O grupo de estufas do Facebook Year-Round Greenhouse Growers é um bom lugar para começar.
Lindsey Schiller é designer e co-fundador da Ceres Greenhouse Solutions, que pesquisa, projeta e constrói estufas com eficiência energética o ano todo. Ela também é co-autora, juntamente com Marc Plinke, de The Year-Round Solar Greenhouse: Como Projetar e Construir uma estufa de energia Net-Zero.
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