Alternatywne systemy ogrzewania szklarni do uprawy warzyw i świeżych ziół w okresie zimowym.
W wyniku rosnących cen paliw kopalnych i ograniczeń emisji CO2 i innych zanieczyszczeń, istnieje potrzeba znalezienia alternatywnych systemów ogrzewania szklarni do uprawy warzyw i świeżych ziół zimą. Jedną z możliwych alternatyw jest użycie energia słoneczna. Ogrzewanie szklarni w nocy energią słoneczną wymaga połączenia kilku elementów w oparciu o następujące zasady: 1. pochłanianie energii słonecznej (w ciągu dnia), 2. magazynowanie energii i unikanie strat energii do otoczenia oraz 3. , wykorzystanie energii w nocy.
Absorpcję energii słonecznej zwiększa się, pokrywając glebę przezroczystą folią z tworzywa sztucznego. Zwilżona gleba ma zdolność magazynowania dużej ilości energii cieplnej. Dodatkową metodą pochłaniania i magazynowania energii słonecznej jest umieszczanie poziomych i pionowych przezroczystych rur z PE (polietylenu) w tunelach szklarniowych (rys. 3 i 4). Zastosowanie czarnego PE do budowy rurek wodnych pozwala na większą absorpcję ciepła niż powszechnie stosowane rurki przezroczyste.
Orientacja szklarni może również zwiększyć absorpcję energii słonecznej. Tunel, do którego można wejść, zorientowany wschód-zachód, pochłonie znacznie więcej energii niż podobna konstrukcja zorientowana północ-południe. Umieszczenie samonośnych pionowych rur wodnych po stronie północnej jako „ściany wody” zwiększa absorpcję i magazynowanie energii, a tym samym podnosi temperaturę w szklarni w nocy do 16 C0 w Izraelu, w zależności od lokalnego promieniowania i warunków klimatycznych.
Straty energii do otoczenia są redukowane poprzez przykrycie szklarni podwójną warstwą plastikowych arkuszy z blokadą IR, szczeliną powietrzną pomiędzy arkuszami lub poprzez zastosowanie ekranów termicznych lub koców izolacyjnych. Od zachodu słońca, kiedy nie ma już akumulacji ciepła, rury wodne i gleba oddają energię cieplną do objętości szklarni.
Podobne praktyczne zastosowania tych zasad są stosowane w innych częściach świata. W niektórych częściach Chin energia słoneczna jest przechowywana w grubej ścianie wykonanej z mułowych lub glinianych cegieł. W Izraelu zastosowaliśmy te zasady w tunelach do chodzenia do uprawy bazylii. Połączenie tych składników pozwoliło nam uprawiać bazylię (uprawę letnią) zimą, jednocześnie zwiększając produkcję, zapobiegając chorobom roślin i poprawiając jakość przy jednoczesnym obniżeniu kosztów i emisji gazów cieplarnianych.
Stosowanie poziomych opłomek nie jest nową metodą, ponieważ wypróbowano ją lata temu. Chociaż poziome rurki w pewnym stopniu przyczyniają się do ocieplenia szklarni, znajdują się w najgorszym miejscu szklarni, w najzimniejszym i najbardziej zacienionym miejscu i są narażone na uszkodzenia mechaniczne. Unikalne rozwiązanie polegające na ułożeniu opłomek w pionie jest dobrym i skutecznym rozwiązaniem problemów związanych z poziomymi opłomkami. Stoją samodzielnie, nie są wspierane przez konstrukcję szklarni. Posiadają sztywną ramę wykonaną z metalowej tulei lub są podparte za pomocą tulei wykonanej z metalowej siatki drucianej.
Rury pionowe są wystawione na działanie słońca i nie przeszkadzają pracownikom w szklarni. W szklarni można przechowywać znacznie większą ilość wody, aby umożliwić większe magazynowanie energii cieplnej. Prawidłowe ustawienie rur pionowych zmniejsza problemy z zacienieniem w zimie i jest odpowiednie dla szklarni wieloprzęsłowych i orientacji północ-południe w tunelach, do których można wchodzić.
Kierunek przejścia tunelu ma duży wpływ na pochłanianie energii słonecznej. Orientacja wschód-zachód pozwala na wpadanie do szklarni znacznie większej ilości światła słonecznego. Zimą, gdy słońce jest nisko, promienie słoneczne uderzają pod ostrym kątem w plastikową osłonę tunelu wejściowego zorientowanego na północ i południe. W rezultacie część wiązki zostaje odbita. Promienie słoneczne padające na orientację wschód-zachód są prawie pod kątem prostym, co powoduje, że do tunelu wpada znacznie więcej światła, co prowadzi do wyższych plonów.
Ta wiedza ustąpiła miejsca zaprojektowaniu i budowie szklarni „Eden”. Szklarnia „Eden” jest zorientowana wschód - zachód, a pionowe rury znajdują się po stronie północnej. Tworzą „ścianę wody”. Taka lokalizacja ma tę zaletę, że uprawa nie jest zacieniona i nie przeszkadza fizycznie pracownikom. Stosunkowo dużą ilość wody można zatrzymać w chodniku w tunelu (8 m3 wody w tunelu spacerowym o długości 30 m). „Ściana wody” pochłania energię słoneczną podczas stosunkowo upalnych dni i oddaje ciepło w nocy, tworząc optymalne temperatury do produkcji roślinnej.
Przyczyną stosowania wody w rurach jest wysokie ciepło właściwe wody w porównaniu z innymi materiałami. Woda jest dostępna i nie zanieczyszcza gleby, jeśli rury są uszkodzone. Zdjęcie termiczne wykonane w nocy pokazuje ciepło zmagazynowane w ścianie wody i wpływ na temperaturę rośliny. Plony bazylii były znacznie wyższe zimą w tunelach wejściowych wyposażonych w ścianę wody.
Podsumowując, opracowaliśmy prosty, zrównoważony, niezanieczyszczający, bezemisyjny system do uprawy letnich upraw w zimie poprzez podniesienie temperatury wyłącznie przy użyciu energii słonecznej. W Izraelu można uprawiać bazylię zimą przy użyciu: ściółkowania PE, rur wodnych, ekranów termicznych i podwójnych warstw pokrycia PE. Najlepsze wyniki osiągnięto, stosując ścianę z czarnych rur z PE, stojącą po północnej stronie tunelu zorientowanego wschód-zachód.
Orientacja tunelu w kierunku wschód-zachód ma znaczną przewagę nad tunelami zorientowanymi północ-południe. Ta metoda umożliwiła wyhodowanie bazylii bez chorób zimowych bez konieczności stosowania chemicznych oprysków fungicydami. W zależności od warunków klimatycznych istnieje możliwość zastosowania tylko niektórych z w / w metod w celu uzyskania wysokich plonów o doskonałej jakości.