従来の温室が失敗するのは、ソーラー温室と同じくらいエネルギーを集めても（多すぎるくらい）温度が下がるとその熱が保てないことです。 太陽熱温室の設計は、集光に必要のないすべての面に断熱材を追加することにかかっています。 つまり、北側の壁全体が完全に断熱されている必要があります。 さらに、東と西の側壁の一部にも断熱材を入れることができますし、入れるべきです。 これらは唯一の一日数時間のために直接日光を得る、したがって、あなたの場所や気候に応じて、彼らが得るよりも多くの熱を失う可能性があります
どのように多くの断熱材が正しいですか？ それはすべてあなたの気候とサイトに依存します。 他のソーラー温室を見たり、気候の分析や提案を提供できるソーラー温室デザイナーに連絡して、idea.
Insulate Underground
Most people think of a greenhouse as four walls and a roof, but they miss the very critical fifth plane: the ground.これは温室が4つの壁と屋根で構成されていることを意味します。 温室が寒いときに外気に熱を奪われるのと同じように、その下の地面にも熱を奪われるのです。 表土は空気と同じように凍結し、断熱材がなければ、凍結温度は床から温室に侵入します。
さらに、温室の周囲を断熱することにより、床からの熱損失を防ぐだけでなく、温室を地下の大きな熱質量貯蔵庫と結合させることができるのです。 水やコンクリート、石など他の物質と同様に、土も熱質量として機能し、電池のようにエネルギーを蓄え、ゆっくりと放出します。
地下の断熱には、いくつかの方法があります。 要点は、温室の周囲に断熱材を設置し、その下に断熱された土壌のポケットを作ることです。 このポケットは、年間を通じて安定した温度（多くの場合、米国の気候では40～60Fの間）を保つ地下深くの土とつながっています。 温室の周囲を断熱することで、この年間を通じて安定した温度と大量の熱源を利用することができるのです。 温室を部分的に地下に埋め込む人がいるのもこのためです。
Maximize Light and Heat in the Winter
ソーラー温室の設計（一般にパッシブソーラー設計）は、戦略的に光と熱を制御するという前提に基づきます。 つまり、光が絶対に必要なとき（冬）は光を最大化し、光が豊富で熱を生みすぎるとき（夏）は光を減らすのです。
上の図に示すように、季節によって太陽の角度を覚えておくことが重要です。 冬は低い角度から、夏はかなり高い位置から光が入ってきます（これらの角度は、緯度によって異なることに注意してください）。 したがって、垂直な南面には、ガラスなどの光透過性の高い素材を用いて、この光と熱をできるだけ吸収するようにしたいものです。 夜間は断熱性が犠牲になりますが、この時期は光と熱の獲得が最優先されます。 温度調節のためには、サーマルマスを用いてこの熱の一部を蓄える必要があります。 また、下の商業用ソーラー温室のように、温室の南面に角度をつけることで、より多くの光を吸収し、光の屈折を少なくすることができます。
Reduce Light and Heat in the Summer
夏には、ちょうど反対の問題があります：暑い夏のほとんどの気候では、光が強すぎて、過剰な熱が発生する可能性があります。 この時期は日が長くなるため、光はそれほど必要ではありません。 ほとんどの植物は、特に屋根（夏の光が入る場所）に光透過率の低いグレージングを使用することで、より良い状態を保つことができます。 Ceresでは、断熱性を高めるために、少なくとも2つのエアポケットを持つポリカーボネート樹脂を推奨しています。 住宅用温室に設置した動画はこちらでご覧いただけます。 太陽熱温室では、屋根が最も熱を逃がしやすい場所なので、厚手の断熱材を使用することで、冬場の屋根からの熱の損失を抑えることができます。
温室に最適なガラス材を見つけるための詳細情報（調達やコスト情報など）は、「年間を通して使えるソーラー温室」をご覧ください。
Use Thermal Mass
サーマル・マスとは大量の熱エネルギーを貯蔵できるあらゆる物質のことです。 すべての材料はエネルギーを蓄える何らかの能力を持っていますが、他の材料よりもはるかに多くの能力を持っているものもあります。 例えば、水は空気の約4倍の熱を蓄えることができ、温室でよく使われるサーマルマスの材料（またはヒートシンク）の一つとなっています。
水は熱容量が大きく、入手しやすいので、大量の水を用いて熱源を追加するのが最も一般的な方法です。 温室内に55ガロンのドラム缶に入った水を何本も積み重ねることで、栽培者は安価に多くの熱質量を加えることができます。 樽は冬場は直射日光が当たる場所に積み、倒れないように安定させる必要があります。 その他の方法としては、コンクリート製の北壁やフラッグストーン製の床を使うなど、温室内にコンクリートや石を組み込んでいく方法があります。 温室で熱質量として水を使用するいくつかのヒントは、このブログにあります。
Making mass smarter
熱質量の標準、またはパッシブ方法は、最も一般的ですが、いくつかの制限があります。 まず、微気候を得ることができます。質量はその周囲の空気に直接影響を与えますが、温暖化/冷却効果はその周囲に限定されることがあります。 第二に、質量はさもなければ成長のために使用することができる温室で多くのスペースを取ることができます。
これらを克服し、熱質量に余分な容量を追加するには、質量より有効にするために、より高度なシステムがあります。 最も一般的なのは、GAHT（Ground to Air Heat Transfer）システムまたは気候電池を使用して地下の土壌に熱を蓄えることです。 このシステムは、ファンを使って地下の空気を循環させ、温室の下の土壌に熱を蓄えるものです。 また、地下の土壌の温度が安定していることを利用して、年間を通じて冷暖房と空気循環・除湿を行うことができます。 ファンを回すと電気を消費しますが、システム全体としては、パッシブサーマルマスだけよりもはるかに多くの冷暖房効果を得ることができます。
自然換気の最大化
ここまで温室でのパッシブソーラー加熱についてお話しましたが、これは方程式の半分に過ぎません。 換気は、温室を冷却し、植物を健康に保つために不可欠です。 空気を動かすことで植物はより強く成長し、カビや昆虫、病原菌のリスクも軽減されます。
自然換気を最大にするには、空気が動くための抵抗が最も少ない道を作りたいものです。 自然の対流を利用するために、吸気口は低く、排気口は高く配置しましょう。 吸気口は冷たい外気を取り込み、自然に上昇し、高い位置で排気されます。 その結果、エネルギーを増やさずに、空気の流れを増やすことができます。
適切な量の冷却が行われ、多すぎないように、換気を（手動または自動的に）制御することが必要です。 そのため、自動換気装置、ソーラー式自動換気口開閉装置（電気を使わずにワックスシリンダーで開閉する）、または換気扇をお勧めします。 換気方法の違いについてはこちらをご覧ください。 また、使わないときはしっかりと密閉し、断熱材を入れることをおすすめします。 これも気候や温室設計に左右される部分です。
以上がパッシブソーラー温室設計の一般的な原則ですが、このほかにもいくつかの経験則があります。 しかし、太陽熱温室はその土地の気候に合わせたものでなければならないことを認識することが重要です。 メイン州の温室はテキサス州のものと比べてより多くの断熱材と異なるグレージング材を必要とします。 そのため、設計を行う際には、地域の専門家や経験豊富な栽培者から推薦を受けることをお勧めします。
Lindsey Schillerは温室デザイナーで、エネルギー効率の高い通年温室を研究、設計、建設するCeres Greenhouse Solutionsの共同設立者です。 また、マーク・プリンケとの共著『The Year-Round Solar Greenhouse』（邦訳『ソーラー温室』）がある。
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