Aquí es donde suelen fallar los invernaderos tradicionales: recogen tanta energía como los invernaderos solares (y a menudo demasiada) pero no pueden retener ese calor cuando bajan las temperaturas. El diseño de los invernaderos solares depende de la adición de aislamiento en todas las superficies que no sean necesarias para la captación de luz. Esto significa que toda la pared norte debe estar completamente aislada. Además, puedes/debes aislar algunas de las paredes laterales este y oeste. Éstas sólo reciben sol directo durante unas pocas horas al día y, por lo tanto, pueden perder más calor del que ganan, dependiendo de su ubicación y clima.
¿Cuánto aislamiento es el adecuado? Todo depende de tu clima y sitio. Observe otros invernaderos solares o póngase en contacto con un diseñador de invernaderos solares que pueda proporcionarle un análisis climático o sugerencias, para hacerse una idea.
Aislamiento bajo tierra
La mayoría de la gente piensa en un invernadero como cuatro paredes y un techo, pero pasan por alto un quinto plano muy crítico: el suelo. Al igual que el invernadero perderá calor hacia el aire exterior cuando haga frío, también perderá calor hacia el suelo que hay debajo. La tierra superior se congela igual que el aire, y sin una barrera aislante, esas temperaturas de congelación entrarán en el invernadero a través del suelo.
Además, al aislar todo el perímetro del invernadero, no sólo evitas la pérdida de calor a través del suelo, sino que también acoplas el invernadero a un gran almacén de masa térmica bajo tierra. Al igual que otros materiales -agua, hormigón y piedra-, el suelo actúa como masa térmica, almacenando energía y liberándola lentamente, como una batería. Conectar el invernadero a esta masa aislante ayuda a nivelar de forma natural las oscilaciones de temperatura.
Hay algunos métodos diferentes para aislar el subsuelo. La esencia es instalar el aislamiento alrededor del perímetro del invernadero para crear una bolsa de tierra aislada debajo. Esta bolsa está conectada a la tierra profunda, que mantiene una temperatura constante durante todo el año (a menudo entre 40-60 F en la mayoría de los climas de Estados Unidos). Al aislar el perímetro, su invernadero acaba de aprovechar esta fuente de temperaturas estables durante todo el año y una gran reserva de masa térmica. Esta es también la razón por la que algunas personas entierran parcialmente su invernadero bajo tierra. Vea más sobre los invernaderos subterráneos o protegidos por la tierra aquí.
Maximizar la luz y el calor en el invierno
El diseño de invernaderos solares – y el diseño solar pasivo en general – se basa en la premisa de controlar estratégicamente la ganancia de luz y calor. Es decir, se quiere maximizar la luz cuando es absolutamente necesaria (el invierno) y reducir la luz cuando es abundante y crea demasiado calor (el verano).
Es importante tener en cuenta el ángulo del sol durante las diferentes estaciones, como se muestra en el gráfico anterior. En invierno, la luz entra en un ángulo bajo y en verano está mucho más alto en el cielo (tenga en cuenta que estos ángulos varían según su latitud). Por lo tanto, en las superficies verticales del sur, conviene utilizar un material de alta transmitancia de la luz, como el vidrio, para absorber la mayor cantidad posible de esta luz y calor. Se sacrifica el aislamiento por la noche, pero en esta época del año la luz y la ganancia de calor son la principal prioridad. La masa térmica debe utilizarse para almacenar parte de este calor para regular la temperatura. También puedes inclinar la cara sur de tu invernadero para que absorba más luz (y se refracte menos) como se muestra en el invernadero solar comercial de abajo. Más sobre la elección del mejor ángulo para el acristalamiento de su invernadero en este blog.
Reduzca la luz y el calor en el verano
En el verano, usted tiene justo el problema contrario: para la mayoría de los climas con veranos calurosos puede haber demasiada luz, lo que crea un calor excesivo. Como los días son más largos, la luz es menos imprescindible en esta época del año. A la mayoría de las plantas les irá mejor un acristalamiento difusor de la luz que tenga una menor transmitancia lumínica, sobre todo en el techo (por donde entrará la luz del verano). En Ceres, recomendamos un plástico de policarbonato con al menos 2 bolsas de aire para un buen aislamiento. Puede ver un vídeo de esta instalación en un invernadero residencial aquí. El techo es el área más grande para la pérdida de calor en un invernadero solar, por lo que el uso de un material más grueso y aislado ayuda a reducir la pérdida de calor a través del techo en el invierno.
Más información sobre cómo encontrar el mejor material de acristalamiento para su invernadero, incluida la información sobre el abastecimiento y el coste, se ofrece en The Year-Round Solar Greenhouse.
Use la masa térmica
La masa térmica es cualquier material que tiene la capacidad de almacenar grandes cantidades de energía térmica. Todos los materiales tienen cierta capacidad de almacenar energía, pero algunos tienen mucha más que otros. El agua, por ejemplo, puede almacenar unas 4 veces más calor que el aire, lo que la convierte en uno de los materiales de masa térmica (o disipador de calor) más utilizados en los invernaderos. Otros materiales son el hormigón, la piedra o el suelo del subsuelo.
El método más común para añadir masa térmica es el uso de grandes cantidades de agua, porque tiene una gran capacidad térmica y es fácil de conseguir. Apilando varios barriles de agua de 55 galones en un invernadero, el cultivador puede añadir de forma barata mucha masa térmica. Los barriles deben apilarse en un lugar donde reciban la luz solar directa en invierno, y deben estabilizarse para evitar que se caigan. Otros métodos incluyen la construcción de hormigón o piedra en el invernadero, como el uso de un muro norte de hormigón o un suelo de losa. Algunos consejos sobre el uso del agua como masa térmica en un invernadero están en este blog.
Hacer la masa más inteligente
Los métodos estándar o pasivos de masa térmica son los más comunes, pero tienen un par de limitaciones. En primer lugar, se pueden conseguir microclimas: la masa afectará al aire directamente a su alrededor, pero el efecto de calentamiento/enfriamiento puede limitarse a la zona circundante. En segundo lugar, la masa puede ocupar mucho espacio en el invernadero que, de otro modo, podría utilizarse para el cultivo.
Para superarlas y añadir capacidad extra a la masa térmica, existen sistemas más avanzados para hacer que la masa sea más efectiva. El más común es almacenar el calor en el suelo bajo tierra mediante un sistema de transferencia de calor del suelo al aire (GAHT) o batería climática. Este sistema utiliza ventiladores para hacer circular el aire bajo tierra y almacenar el calor en el suelo bajo el invernadero. También aprovecha las temperaturas estables del suelo subterráneo para proporcionar calefacción y refrigeración durante todo el año, así como una mayor circulación de aire y deshumidificación. El funcionamiento de los ventiladores requiere electricidad, pero el sistema en su conjunto puede proporcionar un efecto de calefacción y refrigeración mucho mayor que la masa térmica pasiva por sí sola.
Maximizar la ventilación natural
Hemos hablado de la calefacción solar pasiva en el invernadero, pero esto es sólo una mitad de la ecuación. La ventilación es esencial para enfriar el invernadero y mantener las plantas sanas. El aire en movimiento obliga a las plantas a crecer con más fuerza y reduce los problemas el riesgo de mohos, insectos y patógenos.
Para maximizar la ventilación natural, hay que crear un camino de menor resistencia para que el aire se mueva. Coloque las rejillas de entrada más bajas y las de salida más altas para aprovechar la convección natural. La rejilla de entrada atraerá el aire exterior más frío y éste subirá de forma natural y se expulsará más arriba. El resultado es un flujo de aire adicional, sin añadir energía.
Es necesario controlar la ventilación (ya sea manual o automáticamente) para obtener la cantidad adecuada de refrigeración, pero no demasiada. Por esa razón, recomiendo las ventilaciones automatizadas, ya sean abridores de ventilaciones automatizados con energía solar (que utilizan cilindros de cera para abrirse y cerrarse sin electricidad) o ventiladores de extracción. Más información sobre las diferentes estrategias de ventilación aquí. Recomiendo utilizar más de un método para tener un respaldo, y asegurarse de que los respiraderos están bien sellados y aislados cuando no se utilizan.
¿Cuánta ventilación necesita? Este es otro aspecto que depende de su clima y del diseño del invernadero. Proporcionamos algunas reglas generales en The Year-Round Solar Greenhouse.
Los anteriores son los principios generales del diseño de invernaderos solares pasivos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que un invernadero solar debe adaptarse al clima local. Un invernadero en Maine requerirá más aislamiento y diferentes materiales de acristalamiento que uno en Texas. Por este motivo, recomendamos y obtenemos recomendaciones de profesionales o cultivadores experimentados de tu zona a la hora de crear tu diseño. El grupo de Facebook Year-Round Greenhouse Growers es un buen lugar para empezar.
Lindsey Schiller es diseñadora de invernaderos y cofundadora de Ceres Greenhouse Solutions, que investiga, diseña y construye invernaderos energéticamente eficientes para todo el año. También es coautora, junto con Marc Plinke, de The Year-Round Solar Greenhouse: How to Design and Build a Net-Zero Energy Greenhouse.
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