Hieran scheitern herkömmliche Gewächshäuser in der Regel: Sie sammeln genauso viel Energie wie Solargewächshäuser (oft sogar viel zu viel), können diese Wärme aber nicht halten, wenn die Temperaturen fallen. Bei der Planung von Solargewächshäusern kommt es darauf an, alle Oberflächen zu isolieren, die nicht für die Lichtsammlung benötigt werden. Das bedeutet, dass die gesamte Nordwand vollständig isoliert sein sollte. Außerdem können bzw. sollten Sie einige der östlichen und westlichen Seitenwände isolieren. Diese erhalten nur wenige Stunden am Tag direkte Sonne und können daher je nach Standort und Klima mehr Wärme verlieren als gewinnen.
Wie viel Dämmung ist richtig? Das hängt von Ihrem Klima und Ihrem Standort ab. Schauen Sie sich andere Solargewächshäuser an oder wenden Sie sich an einen Solargewächshausplaner, der Ihnen eine Klimaanalyse oder Vorschläge machen kann, um eine Idee zu bekommen.
Unterirdisch isolieren
Die meisten Leute denken bei einem Gewächshaus an vier Wände und ein Dach, aber sie übersehen eine sehr wichtige fünfte Ebene: den Boden. So wie das Gewächshaus bei Kälte Wärme an die Außenluft verliert, so verliert es auch Wärme an den Boden darunter. Der Mutterboden gefriert genauso wie die Luft, und ohne eine isolierende Barriere dringen diese eisigen Temperaturen durch den Boden in das Gewächshaus ein.
Durch die Isolierung des Gewächshauses verhindern Sie nicht nur den Wärmeverlust durch den Boden, sondern koppeln das Gewächshaus auch an einen großen Vorrat an thermischer Masse im Untergrund. Wie andere Materialien – Wasser, Beton und Stein – fungiert der Boden als thermische Masse, die Energie speichert und langsam wieder abgibt, wie eine Batterie. Die Verbindung des Gewächshauses mit dieser isolierten Masse trägt dazu bei, Temperaturschwankungen auf natürliche Weise auszugleichen.
Es gibt verschiedene Methoden, den Untergrund zu isolieren. Das Wesentliche ist, dass man eine Isolierung um den Umfang des Gewächshauses herum anbringt, um eine Tasche mit isoliertem Boden darunter zu schaffen. Diese Tasche ist mit dem Boden tief unter der Erde verbunden, der das ganze Jahr über eine gleichmäßige Temperatur hält (in den meisten US-Klimazonen oft zwischen 40 und 60 Grad). Durch die Isolierung um den Umfang herum hat Ihr Gewächshaus diese Quelle konstanter ganzjähriger Temperaturen und einen großen Vorrat an thermischer Masse angezapft. Das ist auch der Grund, warum manche Leute ihr Gewächshaus teilweise unter die Erde vergraben. Mehr über unterirdische Gewächshäuser erfahren Sie hier.
Maximieren Sie Licht und Wärme im Winter
Die Planung von Solargewächshäusern – und die Planung von passiven Solaranlagen im Allgemeinen – beruht auf der strategischen Steuerung von Licht- und Wärmezufuhr. Man will nämlich das Licht maximieren, wenn es unbedingt benötigt wird (im Winter), und das Licht reduzieren, wenn es im Überfluss vorhanden ist und zu viel Wärme erzeugt (im Sommer).
Es ist wichtig, den Winkel der Sonne während der verschiedenen Jahreszeiten zu berücksichtigen, wie in der obigen Grafik dargestellt. Im Winter fällt das Licht in einem niedrigen Winkel ein, während es im Sommer viel höher am Himmel steht (beachten Sie, dass diese Winkel je nach Breitengrad variieren). Daher sollten Sie bei vertikalen Südflächen ein Material mit hoher Lichtdurchlässigkeit, wie z. B. Glas, verwenden, um so viel Licht und Wärme wie möglich zu absorbieren. Nachts wird die Isolierung zwar beeinträchtigt, aber zu dieser Jahreszeit haben Licht und Wärmegewinn oberste Priorität. Thermische Masse sollte verwendet werden, um einen Teil dieser Wärme zur Temperaturregulierung zu speichern. Sie können die Südseite Ihres Gewächshauses auch so ausrichten, dass sie mehr Licht absorbiert (und weniger gebrochen wird), wie in dem unten abgebildeten kommerziellen Solargewächshaus. Mehr über die Wahl des besten Winkels für die Verglasung Ihres Gewächshauses erfahren Sie in diesem Blog.
Reduzieren Sie Licht und Hitze im Sommer
Im Sommer haben Sie genau das gegenteilige Problem: In den meisten Klimazonen mit heißen Sommern kann es zu viel Licht geben, was zu übermäßiger Hitze führt. Da die Tage länger sind, ist das Licht zu dieser Jahreszeit weniger wichtig. Die meisten Pflanzen gedeihen besser mit einer lichtstreuenden Verglasung, die eine geringere Lichtdurchlässigkeit aufweist, vor allem auf dem Dach (wo das Sommerlicht einfällt). Bei Ceres empfehlen wir einen Polycarbonat-Kunststoff mit mindestens 2 Luftkammern für eine gute Isolierung. Hier können Sie ein Video sehen, in dem dies an einem Gewächshaus für den Privatgebrauch gezeigt wird. Das Dach ist der größte Bereich für Wärmeverluste in einem Solargewächshaus, so dass die Verwendung eines dickeren, besser isolierten Materials hilft, den Wärmeverlust durch das Dach im Winter zu verringern.
Weitere Informationen darüber, wie Sie das beste Verglasungsmaterial für Ihr Gewächshaus finden, einschließlich Informationen zu Beschaffung und Kosten, finden Sie in Das ganzjährige Solargewächshaus.
Verwendung von thermischer Masse
Thermische Masse ist jedes Material, das die Fähigkeit hat, große Mengen thermischer Energie zu speichern. Alle Materialien sind in gewissem Maße in der Lage, Energie zu speichern, aber einige haben viel mehr als andere. Wasser zum Beispiel kann etwa viermal so viel Wärme speichern wie Luft, was es zu einem der beliebtesten Materialien für thermische Masse (oder Wärmesenke) in Gewächshäusern macht. Andere Materialien sind Beton, Stein oder das Erdreich.
Die gebräuchlichste Methode, thermische Masse hinzuzufügen, ist die Verwendung großer Mengen Wasser, weil es eine so hohe Wärmekapazität hat und leicht zu beschaffen ist. Durch das Stapeln mehrerer 55-Gallonen-Fässer mit Wasser in einem Gewächshaus kann der Gärtner kostengünstig eine große Menge an thermischer Masse hinzufügen. Die Fässer sollten so gestapelt werden, dass sie im Winter direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, und sie müssen stabilisiert werden, damit sie nicht umfallen. Andere Methoden sind der Einbau von Beton oder Stein in das Gewächshaus, z. B. die Verwendung einer Nordwand aus Beton oder eines Bodens aus Steinplatten. Einige Tipps zur Verwendung von Wasser als thermische Masse in einem Gewächshaus finden Sie in diesem Blog.
Massen intelligenter machen
Standard- oder passive Methoden der thermischen Masse sind am weitesten verbreitet, haben aber einige Einschränkungen. Erstens kann es zu Mikroklimata kommen: Die Masse wirkt sich auf die Luft in ihrer unmittelbaren Umgebung aus, aber die Erwärmung bzw. Abkühlung kann auf die Umgebung beschränkt sein. Zweitens kann die Masse viel Platz im Gewächshaus beanspruchen, der sonst für den Anbau genutzt werden könnte.
Um diese Probleme zu überwinden und der thermischen Masse zusätzliche Kapazität zu verleihen, gibt es fortschrittlichere Systeme, die die Masse effektiver machen. Das gebräuchlichste ist die Speicherung von Wärme im Erdreich unter Verwendung eines Systems zur Wärmeübertragung zwischen Boden und Luft (GAHT) oder einer Klimabatterie. Bei diesem System wird die Luft mit Hilfe von Ventilatoren unterirdisch zirkuliert und die Wärme im Boden unter dem Gewächshaus gespeichert. Außerdem nutzt es die stabilen Temperaturen des Bodens unter dem Gewächshaus, um das ganze Jahr über zu heizen, zu kühlen und die Luft zu zirkulieren bzw. zu entfeuchten. Der Betrieb von Lüftern verbraucht zwar Strom, aber das System als Ganzes kann einen viel größeren Heiz- und Kühleffekt erzielen als die passive thermische Masse allein.
Maximieren Sie die natürliche Belüftung
Wir haben über die passive Solarheizung im Gewächshaus gesprochen, aber das ist nur die eine Hälfte der Gleichung. Die Belüftung ist wichtig, um das Gewächshaus zu kühlen und die Pflanzen gesund zu halten. Bewegte Luft zwingt die Pflanzen, stärker zu wachsen, und verringert das Risiko von Schimmelpilzen, Insekten und Krankheitserregern.
Um die natürliche Belüftung zu maximieren, sollten Sie den Weg des geringsten Widerstands für die Luftbewegung schaffen. Platzieren Sie die Zuluftöffnungen niedriger und die Abluftöffnungen höher, um die natürliche Konvektion zu nutzen. Durch die Ansaugöffnung wird kühlere Außenluft angesaugt, die auf natürliche Weise nach oben steigt und weiter oben abgeführt wird. Das Ergebnis ist ein zusätzlicher Luftstrom ohne zusätzliche Energie.
Es ist notwendig, die Belüftung zu steuern (entweder manuell oder automatisch), damit Sie die richtige Menge an Kühlung erhalten, aber nicht zu viel. Aus diesem Grund empfehle ich automatische Lüftungsanlagen, entweder automatische solarbetriebene Lüftungsöffner (die mit Wachszylindern ohne Strom geöffnet und geschlossen werden) oder Abluftventilatoren. Mehr zu den verschiedenen Belüftungsstrategien finden Sie hier. Ich empfehle, mehr als eine Methode zu verwenden, damit Sie eine Reserve haben, und sicherzustellen, dass die Lüftungsöffnungen gut abgedichtet und isoliert sind, wenn sie nicht benutzt werden.
Wie viel Lüftung brauchen Sie? Dies ist ein weiterer Bereich, der von Ihrem Klima und Ihrer Gewächshauskonstruktion abhängt. Einige Faustregeln finden Sie in dem Buch Das ganzjährige Solargewächshaus.
Das oben Gesagte sind die allgemeinen Grundsätze der passiven Solargewächshausgestaltung. Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass ein Solargewächshaus auf das lokale Klima zugeschnitten sein sollte. Ein Gewächshaus in Maine wird mehr Isolierung und andere Verglasungsmaterialien benötigen als eines in Texas. Aus diesem Grund empfehlen wir, bei der Planung Empfehlungen von Fachleuten oder erfahrenen Gärtnern in Ihrer Region einzuholen. Die Facebook-Gruppe Year-Round Greenhouse Growers ist eine gute Anlaufstelle.
Lindsey Schiller ist Gewächshausdesignerin und Mitbegründerin von Ceres Greenhouse Solutions, das energieeffiziente Ganzjahresgewächshäuser erforscht, entwirft und baut. Zusammen mit Marc Plinke ist sie außerdem Co-Autorin des Buches The Year-Round Solar Greenhouse: How to Design and Build a Net-Zero Energy Greenhouse.
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