Suaviza el rango de temperatura en tu invernadero adoptando una de estas estrategias para calentar invernaderos.
Los invernaderos pueden ser entornos interesantes para crecer. Esto se debe a que los materiales de invernadero estándar como el vidrio y el plástico ("acristalamiento") son extremadamente buenos para dejar entrar la luz y el calor, y extremadamente buenos para dejar salir el calor. Con tanta superficie acristalada, los invernaderos generalmente se sobrecalientan durante el día si no se controlan. Y debido a que el vidrio y el plástico no proporcionan aislamiento, por la noche pierden todo ese calor, lo que hace que se congelen. Tomemos este día de octubre en Boulder, Colorado, por ejemplo: un invernadero totalmente de vidrio fluctuó de un máximo de 110 F a un mínimo de 30 F en un día. A las plantas, como a las personas, no les gusta esto.
El principal desafío con el cultivo en invernadero es estabilizar estos cambios de temperatura. Convencionalmente, las personas hacen esto lanzando energía a través de sistemas de calefacción o refrigeración en el invernadero. Pero la forma más inteligente y sostenible de crear un entorno de invernadero estable es aprovechar el exceso de energía solar que entra durante el día, almacenarla y usarla por la noche. O, si trabaja con un invernadero existente, agregar un calentador eficiente que utilice combustibles baratos y renovables. Todas estas estrategias requieren comprensión e investigación, y tienen algún costo inicial, pero la recuperación en términos de crecimiento adicional y ahorros a largo plazo bien vale la pena.
Además, recuerde que no hay energía más barata que la energía que no tiene que usar, por lo que si diseña un nuevo invernadero, constrúyalo para que no requiera mucha calefacción y refrigeración en primer lugar. Esto significa usar la construcción de una estructura hermética y aislada, usar materiales adecuados para techos y orientar el invernadero con el acristalamiento orientado al sur, de donde proviene toda nuestra luz en el hemisferio norte. Si cultiva en un invernadero existente, puede aislar las fugas de aire de su invernadero y burletes, entre otras cosas. Reducir sus necesidades energéticas al mínimo es siempre el primer paso, luego incorpore las estrategias a continuación.
1) Almacenar la energía solar en masa térmica
La forma más fácil y común de igualar la temperatura de su invernadero es utilizar masa térmica, también llamada disipador de calor. La masa térmica es cualquier material que almacena energía térmica. La mayoría de los materiales hacen esto hasta cierto punto, pero algunos lo hacen mucho mejor que otros. El agua, por ejemplo, contiene aproximadamente 2 veces más calor que el concreto y aproximadamente 4 veces más que el suelo.
Incorporar masa hace dos cosas. Primero, absorbe el exceso de energía durante el día, creando un efecto refrescante. Cuando la temperatura desciende por la noche, comienza a liberar esa energía, "calentando" así el invernadero. Nota: aunque digo "enfriamiento y calefacción", la masa térmica en realidad no proporciona la energía, simplemente la almacena y la libera más tarde, como una batería. El tamaño de la batería (o la cantidad de energía que puede almacenar) depende de la capacidad calorífica del material y de la cantidad de masa que tenga. A continuación se muestra una tabla que compara algunas fuentes diferentes de masa térmica y sus capacidades caloríficas.
Cómo hacerlo
La forma más común de usar la masa térmica son los barriles de agua, porque tiene una capacidad calorífica tan alta. Al apilar varios tambores de agua de 55 galones en un invernadero, el cultivador puede incorporar una gran cantidad de masa térmica. Los barriles deben apilarse donde estén bajo la luz solar directa, a menudo en una pared norte. Dado que las plantas estarán más calientes alrededor de los barriles de agua, coloque plantas más tiernas, como bandejas de siembra o cultivos de clima cálido, en o cerca de los barriles. Cultivar con un sistema acuapónico, cultivar peces y plantas simbióticamente, tiene el buen beneficio de que los tanques de peces se duplican como masa térmica. Otras variaciones incluyen la construcción de concreto o piedra en el invernadero, como el uso de una pared norte de concreto o un piso de losa. Incluso el suelo en camas elevadas agregará masa térmica.
Si bien es más fácil de instalar, la masa térmica puede reaccionar lentamente. Se tarda más en diseminar el calor por todo el invernadero, lo que limita su efectividad. Pero, dado el bajo costo inicial, agregar masa térmica a un invernadero es un método popular para extender la temporada de crecimiento. Puede que no le permita un crecimiento durante todo el año de todas las cosas, pero ciertamente puede llevar su invernadero al siguiente nivel.
2) Incorporar un intercambiador de calor
Para ir un paso más allá de la masa térmica estándar, puede incorporar un intercambiador de calor para hacer circular el airea travésde la fuente de masa. Esta idea tiene muchos nombres. A menudo se llama batería climática o sistema subterráneo de calefacción y refrigeración (SHCS), un nombre popularizado por John Cruickshank. Ceres Greenhouse Solutions, con sede en Boulder, CO, también tiene una variación del sistema llamado Sistema de Transferencia de Calor Tierra a Aire (GAHT).
Hay muchas configuraciones, pero el mecanismo de transferencia y almacenamiento de energía es siempre el mismo. Cuando el invernadero se calienta durante el día, un ventilador bombea aire cálido y húmedo desde el interior del invernadero a través de una red de tuberías enterradas hasta 4 'bajo tierra (la mayoría de los sistemas consisten en un par de capas de tubos enterrados a 4 'y 2' debajo de la superficie). La caída de la temperatura obliga al vapor de agua a condensarse, y en ese proceso (llamado cambio de fase) se libera energía. Esa energía se almacena en el suelo, haciendo que el suelo se caliente. Por lo tanto, el proceso crea una gran masa de suelo cálido debajo del invernadero durante todo el año. Por la noche, cuando el invernadero baja de temperatura, el ventilador se enciende de nuevo y extrae ese calor del suelo. Es un sistema relativamente simple y probado en el tiempo; Los intercambiadores de calor tierra-aire se han utilizado en los hogares durante décadas.
Un intercambiador de calor tierra-aire funciona muy bien por dos razones: Primero, la cantidad de masa disponible (el tamaño de la batería como mencionamos antes) es enorme. Por ejemplo, hay 768 pies cúbicos de suelo debajo de un invernadero de 12 'x 16', suponiendo una profundidad de 4'. Si forrara toda la pared norte del mismo invernadero con dos filas de barriles de agua de 55 galones (16 barriles), tendrían un total de 118 pies cúbicos de masa. Eso significa que, utilizando las capacidades de calor volumétrico en la tabla anterior, el intercambiador de calor subterráneo tiene aproximadamente el doble de capacidad que los barriles de agua. Además, porque un intercambiador de calor tierra-aire se conecta a la tierra profunda y, por lo tanto, teóricamente tiene una capacidad infinita. Para un diagrama para comprender mejor esto, vea la imagen de CERES Greenhouses aquí.
En segundo lugar, debido a que el aire está siendo empujado activamente a través de la "batería", aumenta la tasa de intercambio de calor. El aire más caliente / más frío se distribuye alrededor del invernadero de manera más uniforme, evitando bolsas frías. Además, el uso de ventiladores le permite usar la masa cuando lo desee: un termostato enciende y apaga el ventilador a ciertas temperaturas establecidas. Es decir, el ventilador comenzará a bombear aire caliente hacia el suelo cuando el invernadero alcance una temperatura establecida (digamos 80 F), y lo volverá a subir cuando haya bajado de 50 F. Por lo tanto, un intercambiador de calor subterráneo le da cierto control sobre la masa térmica; Es como tomar masa térmica y hacerla más inteligente.
Variaciones
El material de la batería puede variar. Algunas personas rellenan el área debajo del invernadero con grava o piedras en lugar de tierra. Si ya tiene un invernadero, o no puede excavar en su sitio para hacer mucho trabajo de base, puede crear una batería alternativa sobre el suelo. Puede construir una masa aislada de tierra u otro material, como una caja de rocas de río frente al invernadero. El sistema funciona de la misma manera, solo que la ubicación de la masa térmica es diferente.
3) Utilice un calentador eficiente de energía renovable
Los sistemas anteriores le muestran cómo aprovechar el sol y almacenar energía solar, que es un buen primer paso para el calentamiento natural. Si se necesita calefacción adicional, considere un sistema de calefacción altamente eficiente que funcione con combustible barato y renovable.
Uno de los sistemas comunes utilizados en los invernaderos es el calentador de masa cohete, una variación súper eficiente de una estufa de leña. En lugar de simplemente extraer aire caliente directamente de una chimenea como lo hace una estufa de leña estándar, el calentador de masa de cohete primero hace circular el aire caliente a través de una masa de mazorca, ladrillo o piedra antes de que se agote. El aire calienta la masa que retiene el calor y lo irradia lentamente hacia el invernadero durante un largo período de tiempo, incluso después de que la estufa haya terminado de arder. El calentador de masa cohete también utiliza una cámara de combustión doble, lo que lo hace mucho más eficiente que una estufa de leña estándar: un par de horas de quemadura con una pequeña cantidad de madera puede calentar un invernadero durante la noche. La mayoría de los calentadores de masa de cohetes son sistemas de bricolaje; Tendrá que investigar y diseñar un sistema que se adapte a su invernadero utilizando la gran cantidad de planes y explicaciones en línea.
Otro sistema de invernadero común es el calentador de compost-pila, que se basa en la magia de las bacterias aeróbicas para descomponer el material orgánico y emitir calor residual. Al igual que el intercambiador de calor subterráneo, un calentador de compost también se basa en un intercambiador de calor: el agua circula a través de tubos que atraviesan una gran pila de compost. Debido a la descomposición aeróbica, una pila de compost puede mantener temperaturas de 100-160 F. El agua caliente se hace circular a través del invernadero donde dispensa calor. De todos los sistemas, este probablemente necesite más retoques para hacerlo bien y seguir adelante. Primero debe construir su pila de compost con el material y la consistencia adecuados para llevarla a una temperatura alta, y seguir añadiéndole o reconstruyendo la pila a medida que se descompone. Sin embargo, una pila grande y bien construida (ver imagen a continuación) puede mantener un invernadero de 1,000-2,000 pies cuadrados calentado durante un invierno. Por estas razones, los calentadores de pila de compost a menudo son más adecuados para invernaderos más grandes.
Resumen
¿Qué camino tomar? Varios factores influyen en:
¿Cuáles son tus objetivos (cuánto espacio estás tratando de calentar y en qué grado)? Cada sistema tiene una capacidad diferente de calefacción. ¿Cuánto control quieres tener? (Algunos sistemas son activos y otros son pasivos. (es decir, puede encender un calentador de masa de cohete, pero no hay mucho que pueda hacer para cambiar los barriles de agua).
¿Con qué restricciones ya está trabajando? (Es decir, los suelos difíciles / rocosos descartarán un intercambiador de calor subterráneo). Piense en cuánto espacio en el invernadero tiene para cosas como barriles de agua. Y lo más importante, piense en el tiempo y la mano de obra involucrados en la instalación de cada sistema, así como el tiempo / mano de obra en curso que puede llevar ejecutar cada sistema (es decir, un intercambiador de calor subterráneo puede automatizarse, mientras que un calentador de masa de cohete no puede serlo). Una vez más, si bien necesita hacer algunos deberes por adelantado, tener un invernadero cálido que produzca alimentos frescos durante todo el invierno (¡y gratis!) es la mejor recompensa que puede obtener.
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