Alternativa system för uppvärmning av växthus för odling av grönsaker och färska örter på vintern.
Som ett resultat av stigande priser på fossila bränslen och begränsningar av utsläpp av koldioxid och andra föroreningar finns det ett behov av att hitta alternativa system för uppvärmning av växthus för odling av grönsaker och färska örter på vintern. Ett möjligt alternativ är användningen av solenergi. Uppvärmning av växthus under natten med solenergi kräver en kombination av flera komponenter baserat på följande principer: 1. absorption av energi från solen (under dagen), 2. lagring av energi och undvikande av energiförluster till omgivningen och 3 använder energin på natten.
Absorptionen av solenergi ökar genom att täcka jorden med ett transparent plastark. Den fuktade jorden har kapacitet att lagra en stor mängd värmeenergi. En ytterligare metod för att absorbera och lagra solenergi är att placera horisontella och vertikala genomskinliga PE (polyeten) vattenrör i växthustunnlarna (fig. 3 och 4). Användning av svart PE för att konstruera vattenrören möjliggör större värmeabsorption än de vanliga transparenta rören.
Växthusets orientering kan också öka absorptionen av solenergi. En walk-in tunnel orienterad öst-väst absorberar väsentligt mer energi än en liknande struktur orienterad nord-syd. Placering av de självbärande vertikala vattenrören på norra sidan som en "vägg med vatten" ökar energiabsorptionen och lagringen och höjer därför växthusnaturtemperaturerna upp till 16 C0 i Israel, beroende på lokal strålning och klimatförhållanden.
Förlusten av energi till omgivningen minskas genom att täcka växthuset med ett dubbelt lager plastplattor med IR-blockering, med ett luftavstånd mellan lakan eller genom användning av termiska skärmar eller isoleringsfiltar. Från solnedgången när det inte finns mer värmeackumulering släpper vattenrören och jorden värmeenergi in i växthusets volym.
Liknande praktiska tillämpningar av dessa principer används någon annanstans i världen. I delar av Kina lagras solenergi i en tjock vägg gjord av lera eller lersten. I Israel har vi använt dessa principer i walk-in tunnlar för odling av basilika. Kombinationen av dessa komponenter har gjort det möjligt för oss att odla basilika (sommargrödan) på vintern, samtidigt som vi ökar produktionen, förhindrar växtsjukdomar och förbättrar kvaliteten samtidigt som vi minskar kostnaderna och utsläppen av växthusgaser.
Att använda horisontella vattenrör är inte en ny metod för det testades för flera år sedan. Även om de horisontella rören har ett visst bidrag till uppvärmningen av växthuset ligger de på det värsta stället i växthuset, den kallaste och mest skuggade platsen, och de utsätts för mekaniska skador. En unik lösning för att anordna vattenrören vertikalt är en bra och effektiv lösning på problemen med de horisontella vattenrören. De står självständigt, de stöds inte av växthusstrukturen. De har en stel ram gjord av en metallplåthylsa, eller stöds med hjälp av en hylsa gjord av ett metallnät.
De vertikala rören exponeras för solen och de är inte i vägen för arbetarna i växthuset. Det är möjligt att lagra en mycket större vattenvolym i växthuset för att möjliggöra större lagring av värmeenergi. Att placera de vertikala rören på rätt sätt minskar skuggproblemen på vintern och är lämpligt för växthus med flera spänningar och nord-syd-orienteringar i gångtunnlar.
Invandringstunnelns orientering har ett stort inflytande på absorptionen av solenergi. Orienteringen öst-väst tillåter mycket mer solljus att komma in i växthuset. På vintern, när solen är låg, träffar solstrålarna plastöverdraget i den nord-sydorienterade walk-in-tunneln i en skarp vinkel. Som ett resultat reflekteras en del av strålen. Solstrålarna som träffar öst-väst-orienteringen är nästan i rät vinkel, vilket resulterar i att mycket mer ljus kommer in i tunneln, vilket leder till högre avkastning.
Denna kunskap gav plats för utvecklingen och byggandet av växthuset "Eden". Växthuset "Eden" är orienterat öst - väst och de vertikala rören ligger på norra sidan. De bildar en "vägg med vatten". Denna plats har en fördel att det inte finns någon skuggning på grödan och att det inte finns några fysiska störningar för arbetarna. En relativt stor mängd vatten kan hållas i gången i tunneln (8 m3 vatten i en 30 m lång walk-in tunnel). ”Vattenväggen” absorberar solenergin under de relativt varma dagarna och släpper ut värmen på natten, vilket skapar optimala temperaturer för grödoproduktion.
Anledningen till att använda vatten i rören är den höga specifika vattenvärmen jämfört med andra material. Vatten är tillgängligt och förorenar inte jorden om rören skadas. En värmebild som togs på natten visar värmen som lagras i vattenväggen och påverkan på växtens temperatur. Utbytet av basilikaskörden var vintern betydligt högre i gångtunnlar utrustade med en vattenvägg.
Sammanfattningsvis utvecklade vi ett enkelt, hållbart, icke-förorenande, inget utsläppssystem för odling av sommargrödor på vintern genom att höja temperaturen med endast solenergi. Det är möjligt att odla basilikagrödor på vintern i Israel genom att använda: PE-mulching, vattenrör, termiska skärmar och dubbla lager av PE-täckmaterial. De bästa resultaten uppnåddes genom att använda en vägg med svarta PE-vattenrör som stod på norra sidan av den öst-väst-orienterade tunneln.
Att orientera tunneln i öst-västlig riktning har en betydande fördel jämfört med nord-syd-orienterade tunnlar. Denna metod gjorde det möjligt att odla basilika fri från vintersjukdomar utan kemisk sprutning av fungicider. Beroende på klimatförhållandena finns det en möjlighet att endast använda några av de ovannämnda metoderna för att producera höga utbyten av utmärkt kvalitet.