Dit is meestal waar traditionele kassen falen: ze verzamelen net zo veel energie als zonne-kassen (en vaak veel te veel), maar kunnen die warmte niet vasthouden wanneer de temperaturen dalen. Het ontwerp van een zonnekas is afhankelijk van het toevoegen van isolatie op elk oppervlak dat niet nodig is voor het opvangen van licht. Dit betekent dat de hele noordmuur volledig geïsoleerd moet zijn. Daarnaast kunt / moet u een deel van de oostelijke en westelijke zijmuren isoleren. Deze krijgen maar een paar uur per dag direct zonlicht en kunnen dus meer warmte verliezen dan winnen, afhankelijk van uw locatie en klimaat.
Hoeveel isolatie is goed? Het hangt allemaal af van uw klimaat en locatie. Kijk naar andere zonnekassen, of neem contact op met een zonnekasontwerper die een klimaatanalyse of suggesties kan geven, om een idee te krijgen.
Insulate Underground
De meeste mensen denken aan een kas als vier muren en een dak, maar ze missen een zeer kritisch vijfde vlak: de grond. Net zoals de kas warmte verliest aan de buitenlucht als het koud is, verliest hij ook warmte aan de grond eronder. De bovengrond bevriest net als de lucht, en zonder een isolerende barrière, zullen die vriestemperaturen de kas binnendringen via de vloer.
Bovendien, door de omtrek van de kas te isoleren, voorkom je niet alleen warmteverlies via de vloer, maar koppel je de kas ook aan een grote opslag van thermische massa onder de grond. Net als andere materialen – water, beton en steen – fungeert grond als thermische massa, slaat energie op en geeft die langzaam weer af, als een batterij. Door de kas op deze geïsoleerde massa aan te sluiten, worden temperatuurschommelingen op natuurlijke wijze uitgevlakt.
Er zijn een paar verschillende methoden om de ondergrond te isoleren. De essentie is om isolatie aan te brengen rond de omtrek van de kas om er een zak van geïsoleerde grond onder te maken. Deze zak is verbonden met de grond diep onder de grond, die het hele jaar door een constante temperatuur handhaaft (vaak tussen 40-60 F in de meeste Amerikaanse klimaten). Door de omtrek van de kas te isoleren, maakt u gebruik van deze bron van stabiele temperaturen het hele jaar door en van de grote opslag van thermische massa. Dit is ook de reden waarom sommige mensen hun kas gedeeltelijk ondergronds begraven. Zie hier meer over ondergrondse kassen.
Maximaliseer licht en warmte in de winter
Solar greenhouse design – en passief zonne-ontwerp in het algemeen – is gebaseerd op de vooronderstelling van het strategisch regelen van licht en warmtewinsten. Namelijk, je wilt het licht maximaliseren wanneer het absoluut nodig is (de winter) en het licht verminderen wanneer het overvloedig is en te veel warmte creëert (de zomer).
Het is belangrijk om de hoek van de zon tijdens de verschillende seizoenen in gedachten te houden, zoals te zien is in de afbeelding hierboven. In de winter komt het licht onder een lage hoek binnen en in de zomer staat het veel hoger aan de hemel (merk op dat deze hoeken variëren naargelang de breedtegraad). Op verticale zuidelijke oppervlakken wilt u dus een materiaal met een hoge lichtdoorlatendheid gebruiken, zoals glas, om zoveel mogelijk van dit licht en de warmte te absorberen. s Nachts levert u isolatie in, maar in deze tijd van het jaar zijn licht en warmtewinst de hoogste prioriteit. Thermische massa moet worden gebruikt om een deel van deze warmte op te slaan voor temperatuurregeling. U kunt ook de zuidkant van uw kas zo richten dat er meer licht wordt geabsorbeerd (en minder wordt afgebogen), zoals te zien is in de commerciële zonnekas hieronder. Meer over het kiezen van de beste hoek voor de beglazing van uw kas in deze blog.
Verminder licht en warmte in de zomer
In de zomer heb je precies het tegenovergestelde probleem: voor de meeste klimaten met hete zomers kan er te veel licht zijn, wat overmatige warmte creëert. Omdat de dagen langer zijn, is licht in deze tijd van het jaar minder noodzakelijk. De meeste planten zullen het beter doen met een lichtverspreidende beglazing die een lagere lichttransmissie heeft, vooral op het dak (waar het zomerlicht binnenvalt). Bij Ceres raden we een polycarbonaatkunststof aan met minstens 2 luchtzakken voor een goede isolatie. U kunt hier een video zien van de installatie hiervan op een residentiële kas. Het dak is het grootste gebied voor warmteverlies in een zonnekas, dus het gebruik van een dikker, meer geïsoleerd materiaal helpt het warmteverlies door het dak in de winter te verminderen.
Meer informatie over het vinden van het beste beglazingsmateriaal voor uw kas, inclusief inkoop- en kosteninformatie, wordt gegeven in The Year-Round Solar Greenhouse.
Gebruik thermische massa
Thermische massa is elk materiaal dat de capaciteit heeft om grote hoeveelheden thermische energie op te slaan. Alle materialen hebben het vermogen om energie op te slaan, maar sommige veel meer dan andere. Water bijvoorbeeld kan ongeveer 4 keer zoveel warmte opslaan als lucht, waardoor het een van de populairdere thermische massa materialen (of warmteputten) is die in kassen worden gebruikt. Andere materialen zijn beton, steen, of de grond onder de grond.
De meest gebruikte methode om thermische massa toe te voegen is door grote hoeveelheden water te gebruiken, omdat het zo’n hoge warmtecapaciteit heeft en gemakkelijk te verkrijgen is. Door verschillende 55-gallon vaten water in een kas te stapelen, kan de teler goedkoop veel thermische massa toevoegen. De vaten moeten zo worden gestapeld dat ze in de winter in direct zonlicht staan, en ze moeten worden gestabiliseerd om te voorkomen dat ze omvallen. Andere methoden zijn het inbouwen van beton of steen in de kas, zoals het gebruik van een betonnen noordmuur of een vloer van flagstone. Enkele tips over het gebruik van water als thermische massa in een kas staan in deze blog.
Making mass smarter
Standaard, of passieve methoden van thermische massa zijn het meest gebruikelijk, maar hebben een paar beperkingen. Ten eerste kun je microklimaten krijgen: de massa zal de lucht er direct omheen beïnvloeden, maar het opwarmende of afkoelende effect kan beperkt blijven tot de omringende ruimte. Ten tweede kan massa veel ruimte in de kas innemen die anders voor de teelt zou kunnen worden gebruikt.
Om deze te overwinnen en extra capaciteit aan thermische massa toe te voegen, zijn er meer geavanceerde systemen om massa effectiever te maken. Het meest gebruikelijke is warmte ondergronds in de bodem op te slaan met behulp van een Ground to Air Heat Transfer (GAHT)-systeem of klimaatbatterij. Dit systeem maakt gebruik van ventilatoren om de lucht onder de grond te laten circuleren en de warmte op te slaan in de grond onder de kas. Het maakt ook gebruik van de stabiele temperaturen van de bodem om het hele jaar door te zorgen voor verwarming, koeling en wat extra luchtcirculatie / ontvochtiging. Het laten draaien van ventilatoren kost wel elektriciteit, maar het systeem als geheel kan je veel meer effect geven voor verwarming en koeling dan passieve thermische massa alleen.
Maximaliseer natuurlijke ventilatie
We hebben het gehad over passieve zonneverwarming in de kas, maar dit is slechts de ene helft van de vergelijking. Ventilatie is essentieel om de kas te koelen, en planten gezond te houden. Bewegende lucht dwingt planten om sterker te groeien en vermindert problemen het risico van schimmels, insecten en ziekteverwekkers.
Om de natuurlijke ventilatie te maximaliseren, moet u een weg van de minste weerstand creëren voor de lucht om te bewegen. Plaats inlaatroosters lager en uitlaatroosters hoger om te profiteren van natuurlijke convectie. Het inlaatrooster zal koelere buitenlucht aanzuigen en deze zal op natuurlijke wijze opstijgen en hoger worden afgevoerd. Het resultaat is een extra luchtstroom, zonder extra energie.
Het is noodzakelijk om de ventilatie te regelen (handmatig of automatisch), zodat u de juiste hoeveelheid koeling krijgt, maar niet te veel. Om die reden adviseer ik geautomatiseerde ventilatieopeners, hetzij geautomatiseerde ventilatieopeners op zonne-energie (die gebruik maken van wascilinders om te openen en te sluiten zonder elektriciteit) of afzuigventilatoren. Meer over verschillende ventilatiestrategieën hier. Ik raad aan meer dan één methode te gebruiken, zodat u een back-up hebt, en ervoor te zorgen dat de ventilatieopeningen goed zijn afgesloten en geïsoleerd wanneer ze niet worden gebruikt.
Hoeveel ventilatie heeft u nodig? Dit is een ander gebied dat afhangt van uw klimaat en kasontwerp. We geven enkele vuistregels in The Year-Round Solar Greenhouse.
Het bovenstaande zijn de algemene principes van passieve zonnekas ontwerp. Het is echter belangrijk om te beseffen dat een zonne-kas moet worden afgestemd op het plaatselijke klimaat. Een kas in Maine zal meer isolatie en andere beglazingsmaterialen nodig hebben dan een kas in Texas. Om die reden raden we aan om aanbevelingen te krijgen van professionals of ervaren kwekers in uw omgeving bij het maken van uw ontwerp. De Facebook-groep Year-Round Greenhouse Growers is een goede plek om te beginnen.
Lindsey Schiller is een kasontwerper en mede-oprichter van Ceres Greenhouse Solutions, dat energie-efficiënte jaarrond kassen onderzoekt, ontwerpt en bouwt. Ze is ook co-auteur, samen met Marc Plinke, van The Year-Round Solar Greenhouse: How to Design and Build a Net-Zero Energy Greenhouse.
Alle bloggers van MOTHER EARTH NEWS hebben ermee ingestemd onze Blogging Best Practices te volgen, en zij zijn verantwoordelijk voor de juistheid van hun berichten. Om meer te weten te komen over de auteur van dit bericht, klikt u op de koppeling met de naam bovenaan de pagina.