Alternativní systémy pro vytápění skleníků pro pěstování zeleniny a čerstvých bylin v zimě.
V důsledku rostoucích cen fosilních paliv a omezení emisí CO2 a dalších znečišťujících látek je třeba najít alternativní systémy pro vytápění skleníků pro pěstování zeleniny a čerstvých bylin v zimě. Jednou z možných alternativ je použití solární energie. Vytápění skleníků v noci solární energií vyžaduje kombinaci několika složek založených na následujících principech: 1. absorpce energie ze slunce (během dne), 2. akumulace energie a zabránění ztrátám energie do okolí a 3 … využití energie v noci.
Absorpce sluneční energie se zvyšuje pokrytím půdy průhlednou plastovou fólií. Navlhčená půda má schopnost ukládat velké množství tepelné energie. Další metodou absorpce a skladování sluneční energie je umístění vodorovných a svislých průhledných trubek z PE (polyethylenu) na vodu do skleníkových tunelů (obr. 3 a 4). Použití černého PE ke konstrukci vodních trubek umožňuje větší absorpci tepla než běžně používané průhledné trubky.
Orientace skleníku může také zvýšit absorpci sluneční energie. Průchozí tunel orientovaný na východ-západ pohltí podstatně více energie než podobná konstrukce orientovaná na sever-jih. Umístění samonosných vertikálních vodních trubek na severní straně jako „stěny vody“ zvyšuje absorpci a skladování energie, což zvyšuje izotermické teploty skleníkových plynů v Izraeli až na 16 C0, v závislosti na lokálním záření a klimatických podmínkách.
Ztráty energie do okolí se snižují zakrytím skleníku dvojitou vrstvou plastových fólií s IR blokováním, vzduchovou mezerou mezi fóliemi nebo použitím tepelných clon nebo izolačních přikrývek. Od západu slunce, kdy již nedochází k akumulaci tepla, vodní trubice a půda uvolňují tepelnou energii do objemu skleníku.
Podobné praktické aplikace těchto principů se používají jinde ve světě. V některých částech Číny se sluneční energie ukládá do silné zdi vyrobené z bahna nebo hliněných cihel. V Izraeli jsme tyto principy aplikovali ve vstupních tunelech pro pěstování bazalky. Kombinace těchto složek nám umožnila pěstovat v zimě bazalku (letní plodinu) a zároveň zvyšovat produkci, předcházet chorobám rostlin a zlepšovat kvalitu při snižování nákladů a emisí skleníkových plynů.
Používání vodorovných vodních trubek není novou metodou, protože byla vyzkoušena před lety. I když vodorovné trubky přispívají k ohřevu skleníku, jsou umístěny na nejhorším místě ve skleníku, na nejchladnějším a nejvíce zastíněném místě a jsou vystaveny mechanickému poškození. Jedinečné řešení vertikálního uspořádání vodních trubek je dobrým a efektivním řešením problémů vodorovných vodních trubek. Stojí samostatně, nejsou podporovány strukturou skleníku. Mají tuhý rám vyrobený z pouzdra z kovového plechu nebo jsou podepřeny pomocí pouzdra vyrobeného z kovového drátěného pletiva.
Svislé trubky jsou vystaveny slunci a nejsou v cestě pracovníkům ve skleníku. Ve skleníku je možné skladovat mnohem větší objem vody, což umožňuje větší akumulaci tepelné energie. Správné umístění svislých trubek snižuje problémy se stínováním v zimě a je vhodné pro skleníky s více poli a orientace sever-jih v otevřených tunelech.
Orientace pochozího tunelu má zásadní vliv na absorpci sluneční energie. Orientace východ-západ umožňuje proniknout do skleníku mnohem více slunečního světla. V zimě, když je slunce nízko, sluneční paprsky v ostrém úhlu dopadají na plastovou krytinu průchozího tunelu orientovaného na jih. Výsledkem je odraz části paprsku. Sluneční paprsky dopadající na orientaci východ-západ jsou téměř v pravém úhlu, což má za následek mnohem více světla vstupujícího do tunelu, což vede k vyšším výnosům.
Tyto znalosti ustoupily vývoji a konstrukci skleníku „Eden“. Skleník „Eden“ je orientován na východ - západ a svislé trubky jsou umístěny na severní straně. Tvoří „vodní stěnu“. Výhodou tohoto umístění je, že na plodině není žádné zastínění a nedochází k fyzickému rušení pracovníků. V průjezdním tunelu lze zadržet relativně velké množství vody (8 m3 vody v průchozím tunelu o délce 30 m). „Vodní stěna“ absorbuje sluneční energii během relativně horkých dnů a uvolňuje teplo v noci, čímž vytváří optimální teploty pro rostlinnou výrobu.
Důvodem pro použití vody v trubkách je vysoké měrné teplo vody ve srovnání s jinými materiály. Voda je k dispozici a nebude kontaminovat půdu, pokud jsou poškozené trubky. Tepelný snímek, který byl pořízen v noci, ukazuje teplo uložené ve vodní stěně a vliv na teplotu rostlin. Výtěžek bazalkové plodiny byl v chodbách vybavených vodní stěnou výrazně vyšší.
Na závěr jsme vyvinuli jednoduchý, udržitelný, neznečišťující systém bez emisí pro pěstování letních plodin v zimě zvýšením teploty pouze pomocí sluneční energie. V Izraeli je možné pěstovat bazalkové plodiny v zimě pomocí: mulčování PE, vodních trubek, termálních sít a dvojitých vrstev krycího materiálu PE. Nejlepších výsledků bylo dosaženo použitím zdi z černých PE vodních trubek stojící na severní straně východně-západně orientovaného tunelu.
Orientace tunelu ve směru východ-západ má značnou výhodu oproti severojižním tunelům. Tato metoda umožnila pěstovat bazalku bez zimních chorob bez nutnosti chemického postřiku fungicidy. V závislosti na klimatických podmínkách existuje možnost použít pouze některé z výše uvedených metod k dosažení vysokých výtěžků vynikající kvality.