Сгладьте температурный диапазон в вашей теплице, приняв одну из этих стратегий обогрева теплиц.
Теплицы могут быть интересной средой для выращивания. Это связано с тем, что стандартные материалы для теплиц, такие как стекло и пластик («остекление»), очень хорошо пропускают свет и тепло, а также очень хорошо отводят тепло. При такой большой площади остекления теплицы обычно перегреваются в течение дня, если их не контролировать. А поскольку стекло и пластик не обеспечивают теплоизоляции, ночью они теряют все тепло и замерзают. Возьмем, к примеру, октябрьский день: полностью стеклянная теплица колебалась от максимума +43* до минимума -1* за один день. Растения, как и люди, этого не любят.
Основной проблемой выращивания в теплицах является стабилизация этих колебаний температуры. Обычно люди делают это, направляя энергию через системы отопления или охлаждения в теплицу. Но более разумный и устойчивый способ создать стабильную тепличную среду — использовать избыточную солнечную энергию, поступающую в течение дня, хранить ее и использовать ночью. Или, если вы работаете с существующей теплицей, добавить эффективный обогреватель, использующий дешевое и возобновляемое топливо. Все эти стратегии требуют понимания и исследований, а также имеют некоторые первоначальные затраты, но окупаемость с точки зрения дополнительного роста и долгосрочной экономии того стоит.
Кроме того, помните, что нет более дешевой энергии, чем энергия, которую вам не нужно использовать, поэтому, если вы проектируете новую теплицу, постройте ее так, чтобы она не требовала большого нагрева и охлаждения в первую очередь. Это означает использование воздухонепроницаемой, изолированной конструкции, использование подходящих кровельных материалов и ориентацию теплицы остеклением на юг — откуда исходит весь наш свет в северном полушарии. Если вы выращиваете в существующей теплице, вы можете, среди прочего, изолировать теплицу и уплотнители от утечек воздуха. Сокращение ваших потребностей в энергии до минимума всегда является первым шагом, затем используйте стратегии, описанные ниже.
1) Хранить солнечную энергию в тепловой массе
Самый простой и распространенный способ выровнять температуру в теплице — использовать тепловую массу, также называемую радиатором. Термическая масса – это любой материал, хранящий тепловую энергию. Большинство материалов делают это в той или иной степени, но некоторые делают это намного лучше, чем другие. Например, вода удерживает примерно в 2 раза больше тепла, чем бетон, и примерно в 4 раза больше, чем почва.
Включение массы делает две вещи. Во-первых, он поглощает лишнюю энергию в течение дня, создавая охлаждающий эффект. Когда ночью температура падает, он начинает выделять эту энергию, тем самым «нагревая» теплицу. Примечание: хотя я говорю «охлаждение и обогрев», тепловая масса на самом деле не обеспечивает энергию, она просто хранит ее и отдает позже, как батарея. Размер батареи (или сколько энергии вы можете хранить) зависит от теплоемкости материала и вашей массы. Ниже приведена таблица сравнения нескольких различных источников тепловой массы и их теплоемкости.
Как обогреть теплицу
Наиболее распространенным способом использования термальной массы являются бочки с водой, поскольку она обладает такой высокой теплоемкостью. Поставив несколько 250 — литровых бочек с водой в теплицу, гровер может получить большую тепловую массу. Бочки следует штабелировать там, где они находятся под прямыми солнечными лучами, часто на северной стене. Поскольку растениям будет теплее вокруг бочек с водой, поставьте более нежные растения — например, лотки для рассады или теплолюбивые культуры — на бочки или рядом с ними. Выращивание с помощью системы аквапоники — выращивание рыбы и растений в симбиозе — имеет приятное преимущество, заключающееся в том, что аквариум удваивает тепловую массу. Другие варианты включают строительство теплицы из бетона или камня — например, с использованием бетонной северной стены или пола из плитняка. Даже почва на приподнятых грядках добавит тепловую массу.
Несмотря на простоту установки, тепловая масса может реагировать медленно. Для распространения тепла по теплице требуется больше времени, что ограничивает его эффективность. Но, учитывая низкие первоначальные затраты, добавление тепловой массы в теплицу является популярным методом продления вегетационного периода. Это может не обеспечить вам круглогодичный рост всех вещей, но, безусловно, может вывести вашу теплицу на новый уровень.
2) Включите теплообменник
Чтобы сделать шаг вперед по сравнению со стандартной тепловой массой, вы можете включить теплообменник для циркуляции воздуха через источник массы. У этой идеи много имен. Ее часто называют климатической батареей или подземной системой отопления и охлаждения (SHCS) — название, популяризированное Джоном Круикшенком. Ceres Greenhouse Solutions, базирующаяся в Боулдере, штат Колорадо, также имеет вариант системы, называемой системой теплопередачи «земля-воздух» (GAHT).
Конфигураций много, но механизм передачи и хранения энергии всегда один и тот же. Когда теплица нагревается в течение дня, вентилятор нагнетает теплый влажный воздух из внутренней части теплицы через сеть труб, заглубленных на глубину до 4 футов (большинство систем состоит из пары слоев труб, заглубленных на глубину 4 и 2 фута). поверхность). Падение температуры заставляет водяной пар конденсироваться, и в этом процессе (называемом фазовым переходом) высвобождается энергия. Эта энергия накапливается в почве, заставляя почву нагреваться. Таким образом, в процессе круглый год под теплицей образуется большая масса теплой почвы. Ночью, когда температура в теплице падает, вентилятор снова включается и забирает это тепло из почвы. Это относительно простая, проверенная временем система; Теплообменники «земля-воздух» использовались в домах десятилетиями.
Теплообменник «земля-воздух» работает очень хорошо по двум причинам: во-первых, количество доступной массы (размер батареи, как мы упоминали ранее) огромно. Например, под теплицей размером 12 на 16 футов при глубине 4 фута находится 768 кубических футов почвы. Если вы выровняете всю северную стену той же теплицы двумя рядами 55-галлонных бочек с водой (16 бочек), они будут иметь общую массу 118 кубических футов. Это означает, что при использовании объемной теплоемкости, указанной в таблице выше, подземный теплообменник примерно в два раза превышает мощность водяных бочек. Более того, потому что теплообменник «земля-воздух» соединяется с глубокой землей и, таким образом, теоретически имеет бесконечную мощность.
Во-вторых, поскольку воздух активно проталкивается через «батарею», это увеличивает скорость теплообмена. Более горячий/холодный воздух распределяется по теплице более равномерно, предотвращая образование холодных карманов. Кроме того, использование вентиляторов позволяет вам использовать массу, когда вы хотите: термостат включает и выключает вентилятор при определенных заданных температурах. То есть, вентилятор начнет закачивать теплый воздух в почву, когда теплица достигнет заданной температуры (скажем, 80 F), и вытянет его обратно, когда она опустится ниже 50 F. Таким образом, подземный теплообменник дает вам некоторый контроль над термическая масса; это как взять тепловую массу и сделать ее умнее.
Вариации
Материал батареи может быть разным. Некоторые люди засыпают пространство под теплицей гравием или камнями вместо почвы. Если у вас уже есть теплица или вы не можете проводить земляные работы на своем участке, вы можете создать альтернативную батарею над землей. Вы можете соорудить перед теплицей изолированную массу из почвы или другого материала, например ящик из речных камней. Система работает так же, отличается только расположение тепловой массы.
3) Используйте эффективный нагреватель на возобновляемых источниках энергии.
Вышеупомянутые системы показывают вам, как использовать солнце и хранить солнечную энергию, что является хорошим первым шагом к естественному отоплению. Если требуется дополнительное отопление, рассмотрите высокоэффективную систему отопления, работающую на дешевом и возобновляемом топливе.
Одной из распространенных систем, используемых в теплицах, является обычный нагреватель, сверхэффективный вариант дровяной печи. Вместо того, чтобы просто выпускать горячий воздух прямо из дымохода, как это делает стандартная дровяная печь, обычный нагреватель сначала пропускает горячий воздух через массу самана, кирпича или камня, прежде чем он выйдет наружу. Воздух нагревает массу, которая удерживает тепло, и медленно излучает его обратно в теплицу в течение длительного периода времени, даже после того, как печка прогорела. В обычном обогревателе также используется двойная камера сгорания, что делает его гораздо более эффективным, чем стандартная дровяная печь — за пару часов горения небольшого количества дров можно нагреть теплицу за ночь. Большинство обычных нагревателей представляют собой самодельные системы;
Другой распространенной тепличной системой является нагреватель компостной кучи, который полагается на волшебство аэробных бактерий, разрушающих органический материал и выделяющих отработанное тепло. Как и подземный теплообменник, нагреватель компоста также использует теплообменник: вода циркулирует по трубам, проходящим через большую компостную кучу. Из-за аэробного разложения компостная куча может поддерживать температуру 100-160 F. Затем нагретая вода циркулирует по теплице, где распределяет тепло. Из всех систем эта, вероятно, требует больше всего усилий, чтобы правильно работать и продолжать работать. Сначала вы должны построить свою компостную кучу из подходящего материала и консистенции, чтобы она достигла высокой температуры, и продолжать добавлять или перестраивать кучу по мере ее разложения. Тем не менее, большая, правильно сложенная свая (см. рисунок ниже) может удерживать 1000-2000 кв. м. Теплица с подогревом на зиму. По этим причинам нагреватели компостной кучи часто лучше всего подходят для больших теплиц.
Краткое содержание
Куда идти? Играют роль несколько факторов:
Каковы ваши цели (сколько места вы пытаетесь нагреть и до какой степени)? Каждая система имеет разную мощность нагрева. Какой контроль вы хотите иметь? (Некоторые системы активны, а некоторые пассивны. (То есть, вы можете запустить нагреватель массы ракеты, но вы мало что можете сделать, чтобы заменить бочки с водой).
С какими ограничениями вы уже работаете? (т. е. труднодоступные/каменистые почвы исключают возможность установки подземного теплообменника). Подумайте, сколько места в теплице у вас есть для таких вещей, как бочки с водой. И самое главное, подумайте о времени и трудозатратах на установку каждой системы, а также о постоянном времени/трудозатратах, которые могут потребоваться для запуска каждой системы (т. е. подземный теплообменник можно автоматизировать, тогда как нагреватель массы ракеты не может). быть). Опять же, несмотря на то, что вам нужно заранее выполнить некоторую домашнюю работу, иметь теплую теплицу, производящую свежие продукты в течение всей зимы (и бесплатно!) — это лучшая отдача, которую вы можете получить.
