To jest zazwyczaj miejsce, w którym tradycyjne szklarnie zawodzą: zbierają tyle samo energii co szklarnie słoneczne (a często nawet za dużo), ale nie mogą zatrzymać ciepła, gdy temperatura spada. Projekt szklarni słonecznej polega na dodaniu izolacji na każdej powierzchni, która nie jest potrzebna do zbierania światła. Oznacza to, że cała północna ściana powinna być w pełni izolowana. Dodatkowo, można/powinno się zaizolować niektóre ściany boczne wschodnią i zachodnią. Te tylko dostają bezpośrednie słońce przez kilka godzin dziennie i dlatego mogą tracić więcej ciepła niż zyskują, w zależności od lokalizacji i klimatu.
Ile izolacji jest w porządku? Wszystko zależy od Twojego klimatu i miejsca. Spójrz na inne szklarnie słoneczne lub skontaktuj się z projektantem szklarni słonecznej, który może dostarczyć analizę klimatu lub sugestie, aby uzyskać pomysł.
Insulate Underground
Większość ludzi myśli o szklarni jako o czterech ścianach i dachu, ale brakuje im bardzo krytycznej piątej płaszczyzny: ziemi. Tak jak szklarnia traci ciepło na rzecz powietrza zewnętrznego, gdy jest zimno, tak samo traci ciepło na rzecz ziemi pod nią. Górna warstwa gleby zamarza tak samo jak powietrze, a bez bariery izolacyjnej, te mroźne temperatury dostaną się do szklarni przez podłogę.
Co więcej, izolując wokół obwodu szklarni, nie tylko zapobiegasz utracie ciepła przez podłogę, ale także łączysz szklarnię z dużym magazynem masy termicznej pod ziemią. Podobnie jak inne materiały – woda, beton czy kamień – gleba działa jak masa termiczna, magazynując energię i powoli ją uwalniając, niczym akumulator. Podłączenie szklarni do tej izolowanej masy pomaga naturalnie wyrównać wahania temperatury.
Istnieje kilka różnych metod izolacji pod ziemią. Istotą jest zainstalowanie izolacji wokół obwodu szklarni, aby utworzyć kieszeń izolowanej gleby pod spodem. Ta kieszeń jest podłączony do gleby głęboko pod ziemią, która utrzymuje stałą temperaturę przez cały rok (często między 40-60 F w większości klimatów USA). Poprzez izolację na całym obwodzie, szklarnia korzysta z tego źródła stałej, całorocznej temperatury i dużej masy termicznej. Jest to również powód, dla którego niektórzy ludzie częściowo zakopują swoją szklarnię pod ziemią. Zobacz więcej na temat podziemnych lub zakopanych w ziemi szklarni tutaj.
Maximize Light and Heat in the Winter
Solarny projekt szklarni – i pasywny projekt słoneczny w ogóle – opiera się na założeniu strategicznego kontrolowania światła i zysków ciepła. Mianowicie, chcesz zmaksymalizować światło, gdy jest ono absolutnie potrzebne (zima) i zmniejszyć ilość światła, gdy jest ono obfite i tworzy zbyt dużo ciepła (lato).
Ważne jest, aby pamiętać o kącie padania promieni słonecznych w różnych porach roku, jak pokazano na powyższej grafice. W zimie światło dociera pod niskim kątem, a latem jest znacznie wyżej na niebie (należy pamiętać, że kąty te różnią się w zależności od szerokości geograficznej). Dlatego na pionowych powierzchniach południowych należy stosować materiały o wysokiej przepuszczalności światła, takie jak szkło, aby pochłaniały jak najwięcej tego światła i ciepła. W nocy można poświęcić izolację, ale o tej porze roku światło i zyski ciepła mają najwyższy priorytet. Masa termiczna powinna być używana do przechowywania części tego ciepła w celu regulacji temperatury. Można również ustawić południową ścianę szklarni pod takim kątem, aby pochłaniała więcej światła (i mniej się załamywała), jak pokazano na poniższym zdjęciu komercyjnej szklarni słonecznej. Więcej na temat wyboru najlepszego kąta dla szklarni w tym blogu.
Reduce Light and Heat in the Summer
In the summer, you have just the opposite problem: for most climates with hot summers there can be too much light, which creates excessive heat. Ponieważ dni są dłuższe, światło jest mniej konieczne o tej porze roku. Większość roślin poradzi sobie lepiej z szybą rozpraszającą światło, która ma niższą przepuszczalność, szczególnie na dachu (gdzie latem będzie wpadać światło). W Ceres polecamy poliwęglanowe tworzywo sztuczne z co najmniej 2 kieszeniami powietrznymi zapewniającymi dobrą izolację. Tutaj można zobaczyć film przedstawiający instalację tego typu w szklarni mieszkalnej. Dach jest największym obszarem utraty ciepła w szklarni słonecznej, więc użycie grubszego, bardziej izolowanego materiału pomaga ograniczyć utratę ciepła przez dach w zimie.
Więcej informacji na temat znalezienia najlepszego materiału do oszklenia szklarni, w tym informacji o źródłach zaopatrzenia i kosztach, znajduje się w The Year-Round Solar Greenhouse.
Use Thermal Mass
Masa termiczna to każdy materiał, który ma zdolność do przechowywania dużych ilości energii cieplnej. Wszystkie materiały mają pewną zdolność do magazynowania energii, ale niektóre mają jej znacznie więcej niż inne. Woda na przykład może przechowywać około 4 razy więcej ciepła niż powietrze, co czyni ją jednym z bardziej popularnych materiałów masy termicznej (lub radiatora) stosowanych w szklarniach. Inne materiały to beton, kamień lub gleba pod ziemią.
Najczęstszą metodą dodawania masy termicznej jest używanie dużych ilości wody, ponieważ ma ona tak dużą pojemność cieplną i jest łatwa do zdobycia. Układając kilka 55-galonowe beczki z wodą w szklarni, hodowca może tanio dodać dużo masy termicznej. Beczki powinny być ułożone w stos, gdzie są one w bezpośrednim świetle słonecznym w zimie, i muszą być ustabilizowane, aby zapobiec upadkowi. Inne metody obejmują budowę betonu lub kamienia do szklarni, takich jak przy użyciu betonu północnej ścianie lub podłogi z kamienia flagowego. Niektóre wskazówki dotyczące wykorzystania wody jako masy termicznej w szklarni znajdują się w tym blogu.
Making mass smarter
Standardowe, lub pasywne metody masy termicznej są najbardziej powszechne, ale mają kilka ograniczeń. Po pierwsze, można uzyskać mikroklimat: masa będzie oddziaływać na powietrze bezpośrednio wokół niej, ale efekt ocieplenia/schłodzenia może być ograniczony do otaczającego obszaru. Po drugie, masa może zająć dużo miejsca w szklarni, które w przeciwnym razie mogłoby być wykorzystane do uprawy.
Aby przezwyciężyć te i dodać dodatkową pojemność do masy termicznej, istnieją bardziej zaawansowane systemy, aby masa bardziej skuteczne. Najczęstszym z nich jest przechowywanie ciepła w glebie pod ziemią za pomocą systemu Ground to Air Heat Transfer (GAHT) lub akumulatora klimatycznego. System ten wykorzystuje wentylatory do cyrkulacji powietrza pod ziemią i magazynowania ciepła w glebie pod szklarnią. Wykorzystuje on również stabilne temperatury gleby pod ziemią, aby zapewnić całoroczne ogrzewanie, chłodzenie i dodatkową cyrkulację powietrza / osuszanie. Uruchomienie wentylatorów wymaga energii elektrycznej, ale system jako całość może dać znacznie większy efekt ogrzewania i chłodzenia niż sama pasywna masa termiczna.
Maksymalizacja naturalnej wentylacji
Mówiliśmy o pasywnym ogrzewaniu słonecznym w szklarni, ale to tylko jedna połowa równania. Wentylacja jest niezbędna do chłodzenia szklarni i utrzymania roślin w zdrowiu. Ruch powietrza zmusza rośliny do wzrostu w siłę i zmniejsza problemy ryzyko pleśni, owadów i patogenów.
Aby zmaksymalizować naturalną wentylację chcesz stworzyć ścieżkę najmniejszego oporu dla powietrza, aby przejść. Umieść otwory wlotowe niżej, a otwory wylotowe wyżej, aby wykorzystać naturalną konwekcję. Otwór wlotowy wciągnie chłodniejsze powietrze z zewnątrz, które w naturalny sposób uniesie się i zostanie wydalone wyżej. Rezultatem jest dodatkowy przepływ powietrza, bez dodatkowej energii.
Konieczne jest kontrolowanie wentylacji (ręcznie lub automatycznie), aby uzyskać odpowiednią ilość chłodzenia, ale nie za dużo. Z tego powodu zalecam zautomatyzowane odpowietrzniki, albo zautomatyzowane słoneczne otwieracze odpowietrzników (które używają cylindrów woskowych do otwierania i zamykania bez prądu) lub wentylatory wyciągowe. Więcej o różnych strategiach wentylacji tutaj. Polecam korzystanie z więcej niż jednej metody, więc masz back-up, i upewniając się, że otwory wentylacyjne są dobrze uszczelnione i izolowane, gdy nie są w użyciu.
Ile wentylacji potrzebujesz? Jest to kolejny obszar, który zależy od klimatu i projektu szklarni. Podajemy kilka zasad w The Year-Round Solar Greenhouse.
Powyżej znajdują się ogólne zasady projektowania pasywnych szklarni słonecznych. Jednak ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że szklarnia słoneczna powinna być dostosowana do lokalnego klimatu. Szklarnia w Maine będzie wymagać więcej izolacji i innych materiałów szklanych niż jedna w Teksasie. Z tego powodu, zalecamy i uzyskanie rekomendacji od profesjonalistów lub doświadczonych hodowców w Twojej okolicy podczas tworzenia projektu. Grupa na Facebooku Year-Round Greenhouse Growers jest dobrym miejscem, aby zacząć.
Lindsey Schiller jest projektantem szklarni i współzałożycielką Ceres Greenhouse Solutions, która bada, projektuje i buduje energooszczędne całoroczne szklarnie. Jest również współautorką, wraz z Markiem Plinke, książki The Year-Round Solar Greenhouse: How to Design and Build a Net-Zero Energy Greenhouse.
Wszyscy blogerzy społeczności MOTHER EARTH NEWS zgodzili się przestrzegać naszych Najlepszych Praktyk Blogowania, i są odpowiedzialni za dokładność swoich postów. Aby dowiedzieć się więcej o autorze tego postu, kliknij na link byline na górze strony.
.