Ez az, ahol a hagyományos üvegházak általában kudarcot vallanak: ugyanannyi energiát gyűjtenek, mint a napelemes üvegházak (és gyakran túl sokat), de nem tudják megtartani a hőt, amikor a hőmérséklet csökken. A napelemes üvegházak tervezése attól függ, hogy minden olyan felületet, amelyre nincs szükség a fénygyűjtéshez, szigeteléssel látnak el. Ez azt jelenti, hogy a teljes északi falat teljesen szigetelni kell. Ezenkívül a keleti és nyugati oldalfalak egy részét is szigetelni lehet/kell. Ezek csak napi néhány órán keresztül kapnak közvetlen napfényt, és így több hőt veszíthetnek, mint amennyit nyernek, a helytől és az éghajlattól függően.
Hány szigetelés a megfelelő? Minden az éghajlatától és a helyszíntől függ. Nézzen meg más napelemes üvegházakat, vagy forduljon egy napelemes üvegház tervezőjéhez, aki klímaelemzést vagy javaslatokat tud adni, hogy ötletet kapjon.
Szigetelés a föld alatt
A legtöbb ember úgy gondol az üvegházra, mint négy fal és egy tető, de kihagy egy nagyon fontos ötödik síkot: a földet. Ahogy az üvegház is veszít hőt a külső levegő felé, amikor hideg van, úgy veszít hőt az alatta lévő talaj felé is. A felső talaj ugyanúgy megfagy, mint a levegő, és szigetelő gát nélkül ezek a fagyos hőmérsékletek a padlón keresztül jutnak be az üvegházba.
Az üvegház körüli szigeteléssel nemcsak a padlón keresztül történő hőveszteséget akadályozza meg, hanem az üvegházat egy nagy föld alatti hőtárolóhoz is kapcsolja. Más anyagokhoz – vízhez, betonhoz és kőhöz – hasonlóan a talaj is hőtömegként működik, energiát tárol, majd lassan leadja, mint egy akkumulátor. Az üvegháznak ehhez a szigetelt tömeghez való csatlakoztatása segít természetes módon kiegyenlíteni a hőmérsékletingadozásokat.
A föld alatti szigetelésnek többféle módszere van. A lényeg az, hogy az üvegház kerülete köré szigetelést telepítünk, hogy alatta egy szigetelt talajzseb jöjjön létre. Ez a zseb a mélyen a föld alatt lévő talajhoz kapcsolódik, amely egész évben állandó hőmérsékletet tart fenn (gyakran 40-60 F között a legtöbb amerikai éghajlaton). A kerület körüli szigeteléssel az üvegháza épp most csapolta meg ezt az egész évben állandó hőmérsékletű forrást és a nagy hőtömeg-raktárat. Ez az oka annak is, hogy egyesek részben a föld alá temetik az üvegházukat. A föld alatti, vagy földdel védett üvegházakról bővebben itt olvashat.
A fény és a hő maximalizálása télen
A napelemes üvegházak tervezése – és általában a passzív szoláris tervezés – a fény- és hőnyereség stratégiai szabályozására épül. Nevezetesen, maximalizálni akarjuk a fényt, amikor feltétlenül szükség van rá (télen), és csökkenteni a fényt, amikor bőséges, és túl sok hőt termel (nyáron).
Fontos szem előtt tartani a nap szögét a különböző évszakokban, ahogy a fenti ábrán látható. Télen a fény alacsony szögben érkezik, nyáron pedig sokkal magasabban van az égen (vegye figyelembe, hogy ezek a szögek a földrajzi szélességtől függően változnak). Ezért a függőleges déli felületeken magas fényáteresztő képességű anyagot, például üveget kell használni, hogy a lehető legtöbb fényt és hőt elnyelje. Éjszaka ugyan feláldozza a szigetelést, de az évnek ebben a szakában a fény és a hőnyereség a legfontosabb. Hőtömeget kell használni a hőmennyiség egy részének tárolására a hőmérsékletszabályozás érdekében. Az üvegház déli oldalát úgy is megdöntheti, hogy több fényt nyeljen el (és kevesebb fényt törjön meg), ahogy az alábbi kereskedelmi célú napelemes üvegházban látható. Az üvegház üvegezésének legjobb szögének kiválasztásáról bővebben ebben a blogban olvashat.
Fény és hő csökkentése nyáron
Nyáron éppen az ellenkezője a probléma: a legtöbb éghajlaton, ahol forró a nyár, túl sok lehet a fény, ami túlzott hőt okoz. Mivel a nappalok hosszabbak, a fény kevésbé elengedhetetlen ebben az évszakban. A legtöbb növény jobban boldogul a fényeloszlató üvegezéssel, amelynek alacsonyabb a fényáteresztő képessége, különösen a tetőn (ahová a nyári fény bejut). A Ceresnél olyan polikarbonát műanyagot ajánlunk, amely legalább 2 légzsebbel rendelkezik a jó szigetelés érdekében. Erről egy lakóházi üvegházra szerelt videót itt láthat. A tető a legnagyobb hőveszteséget okozó terület egy napelemes üvegházban, ezért egy vastagabb, jobban szigetelt anyag használata segít csökkenteni a téli hőveszteséget a tetőn keresztül.
Az üvegházhoz legmegfelelőbb üvegezési anyag kiválasztásáról, beleértve a beszerzési és költséginformációkat is, további információkat Az egész évben működő napelemes üvegházban talál.
Hőtömeg használata
A hőtömeg olyan anyag, amely képes nagy mennyiségű hőenergiát tárolni. Minden anyag rendelkezik valamilyen energiatárolási képességgel, de egyesek sokkal többel, mint mások. A víz például körülbelül 4-szer annyi hőt képes tárolni, mint a levegő, ezért az üvegházakban használt egyik legnépszerűbb hőtároló anyag (vagy hőnyelő). Más anyagok a beton, a kő vagy a föld alatti talaj.
A hőtömeg hozzáadásának leggyakoribb módja a nagy mennyiségű víz használata, mivel olyan nagy hőkapacitással rendelkezik, és könnyen beszerezhető. Több 55 gallonos vízhordó egymásra halmozásával az üvegházban a termesztő olcsón sok hőtömeget adhat hozzá. A hordókat úgy kell egymásra rakni, hogy télen közvetlen napfényben legyenek, és stabilizálni kell őket, hogy ne essenek le. Más módszerek közé tartozik a beton vagy kő beépítése az üvegházba, például egy északi betonfal vagy egy járólapos padló használata. Néhány tipp a víz hőtömegként való felhasználására az üvegházban ebben a blogban található.
A tömeg okosabbá tétele
A hőtömeg szabványos, vagy passzív módszerei a legelterjedtebbek, de van néhány korlátozásuk. Először is, mikroklímát kaphatunk: a tömeg közvetlenül a körülötte lévő levegőre hat, de a melegítő/hűtő hatás a környező területre korlátozódhat. Másodszor, a tömeg sok helyet foglalhat el az üvegházban, amelyet egyébként a termesztésre lehetne használni.
Ezek leküzdésére és a termikus tömeg extra kapacitásának növelésére léteznek fejlettebb rendszerek a tömeg hatékonyabbá tételére. A legelterjedtebb a hő tárolása a talajban a föld alatt egy Ground to Air Heat Transfer (GAHT) rendszer vagy klímaakkumulátor segítségével. Ez a rendszer ventilátorok segítségével keringeti a levegőt a föld alatt, és tárolja a hőt az üvegház alatti talajban. A föld alatti talaj stabil hőmérsékletét kihasználva egész évben fűtést, hűtést és némi hozzáadott légkeringést/párátlanítást biztosít. A ventilátorok működtetése ugyan áramot igényel, de a rendszer egésze sokkal nagyobb fűtési és hűtési hatást biztosíthat, mint a passzív hőtömeg önmagában.
Maximalizálja a természetes szellőzést
Az üvegház passzív napfűtéséről már beszéltünk, de ez csak az egyenlet egyik fele. A szellőzés elengedhetetlen az üvegház hűtéséhez és a növények egészségének megőrzéséhez. A mozgó levegő erősebb növekedésre kényszeríti a növényeket, és csökkenti a problémákat a penész, a rovarok és a kórokozók kockázatát.
A természetes szellőzés maximalizálásához a levegő számára a legkisebb ellenállású utat kell kialakítani. A természetes konvekció kihasználása érdekében helyezze a beszívónyílásokat alacsonyabban, az elszívónyílásokat pedig magasabban. A beszívó szellőzőnyílás hűvösebb külső levegőt fog beszívni, az pedig természetes módon felemelkedik és magasabban fog elszívódni. Az eredmény többlet légáramlás, többletenergia nélkül.
A szellőzést szabályozni kell (akár kézzel, akár automatikusan), hogy megfelelő mennyiségű hűtést kapjon, de ne túl sokat. Ezért javaslom az automatizált szellőzőket, vagy az automatizált, napenergiával működő szellőzőnyílókat (amelyek viaszhengerekkel nyitnak és zárnak áram nélkül), vagy az elszívó ventilátorokat. A különböző szellőztetési stratégiákról bővebben itt olvashat. Javaslom, hogy egynél több módszert használjon, hogy legyen tartalék, és győződjön meg róla, hogy a szellőzőnyílások jól le vannak zárva és szigetelve, amikor nincsenek használatban.
Mennyire van szüksége a szellőzéshez? Ez egy másik terület, amely az Ön éghajlatától és az üvegház kialakításától függ. A The Year-Round Solar Greenhouse című könyvben adunk néhány ökölszabályt.
A fentiek a passzív napenergiával működő üvegházak tervezésének általános alapelvei. Fontos azonban felismerni, hogy a napenergiával működő üvegházat a helyi éghajlathoz kell igazítani. Egy Maine-i üvegház több szigetelést és más üvegezési anyagokat igényel, mint egy texasi. Ezért javasoljuk, hogy a tervezés kialakításakor kérjen ajánlásokat szakemberektől vagy tapasztalt növénytermesztőktől az Ön területén. A Facebook csoport Year-Round Greenhouse Growers jó kiindulópont.
Lindsey Schiller üvegháztervező és a Ceres Greenhouse Solutions társalapítója, amely energiahatékony, egész évben használható üvegházakat kutat, tervez és épít. Marc Plinke-vel együtt társszerzője a The Year-Round Solar Greenhouse című könyvnek: How to Design and Build a Net-Zero Energy Greenhouse.
Minden MOTHER EARTH NEWS közösségi blogger beleegyezett, hogy követi a blogolás legjobb gyakorlatait, és felelős a bejegyzései pontosságáért. Ha többet szeretne megtudni a bejegyzés szerzőjéről, kattintson az oldal tetején található byline linkre.