Come fare
Il modo più comune per usare la massa termica sono i barili d’acqua, perché hanno una capacità termica così alta. Impilando diversi fusti d’acqua da 55 galloni in una serra, il coltivatore può incorporare molta massa termica. I barili dovrebbero essere impilati dove sono alla luce diretta del sole, spesso su una parete nord. Poiché le piante saranno più calde intorno ai barili d’acqua, mettere le piante più tenere – come i vassoi di semina o le colture del tempo caldo – su o vicino ai barili. Crescere con un sistema aquaponics – coltivare pesci e piante in modo simbiotico – ha il bel vantaggio delle vasche per i pesci che raddoppiano come massa termica. Altre variazioni includono la costruzione di calcestruzzo o pietra nella serra – come l’uso di un muro nord di cemento o di un pavimento in lastre di pietra. Anche il terreno in letti rialzati aggiungerà massa termica.
Anche se è il più facile da installare, la massa termica può essere lenta a reagire. Ci vuole più tempo per diffondere il calore in tutta la serra, limitando la sua efficacia. Ma, dato il basso costo iniziale, l’aggiunta di massa termica a una serra è un metodo popolare per estendere la stagione di crescita. Potrebbe non farvi crescere tutto l’anno, ma può certamente portare la vostra serra al livello successivo.
2) Incorporare uno scambiatore di calore
Per andare un passo oltre la massa termica standard, è possibile incorporare uno scambiatore di calore per far circolare l’aria attraverso la fonte di massa. Questa idea ha molti nomi. È spesso chiamata batteria climatica o sistema di riscaldamento e raffreddamento sotterraneo (SHCS) – un nome reso popolare da John Cruickshank di sunnyjohn.com. Ceres Greenhouse Solutions, con sede a Boulder, CO, ha anche una variante del sistema chiamata Ground to Air Heat Transfer (GAHT) System.
Ci sono molte configurazioni, ma il meccanismo di trasferimento e stoccaggio di energia è sempre lo stesso. Quando la serra si riscalda durante il giorno, un ventilatore pompa aria calda e umida dall’interno della serra attraverso una rete di tubi sepolti fino a 4′ sotto terra (la maggior parte dei sistemi consiste in un paio di strati di tubi sepolti a 4′ e 2′ sotto la superficie). L’abbassamento della temperatura costringe il vapore acqueo a condensare, e in questo processo (chiamato cambiamento di fase) viene rilasciata energia. Quell’energia è immagazzinata nel suolo, causando il riscaldamento del suolo. Così, il processo crea una grande massa di terreno caldo sotto la serra tutto l’anno. Di notte, quando la temperatura della serra scende, la ventola si riaccende ed estrae il calore dal terreno. È un sistema relativamente semplice e collaudato nel tempo; gli scambiatori di calore terra-aria sono stati usati nelle case per decenni.
Uno scambiatore di calore terra-aria funziona molto bene per due motivi: Primo, la quantità di massa disponibile (la dimensione della batteria come abbiamo detto prima) è enorme. Per esempio, ci sono 768 piedi cubi di terreno sotto una serra di 12′ x 16′, assumendo una profondità di 4′. Se si rivestisse l’intera parete nord della stessa serra con due file di barili d’acqua da 55 galloni (16 barili) avrebbero un totale di 118 piedi cubi di massa. Ciò significa che, utilizzando le capacità termiche volumetriche della tabella precedente, lo scambiatore di calore sotterraneo ha circa il doppio della capacità dei barili d’acqua. Inoltre, poiché uno scambiatore di calore terra-aria si collega alla terra profonda e quindi teoricamente ha una capacità infinita. Per un diagramma per capire meglio questo, vedere l’immagine delle serre CERES qui.
In secondo luogo, poiché l’aria viene attivamente spinta attraverso la “batteria”, aumenta il tasso di scambio di calore. L’aria più calda / più fredda è distribuita intorno alla serra in modo più uniforme, evitando sacche di freddo. Inoltre, l’uso dei ventilatori permette di usare la massa quando si vuole: un termostato accende e spegne il ventilatore a certe temperature impostate. Cioè, il ventilatore inizierà a pompare aria calda nel terreno quando la serra raggiunge una temperatura impostata (diciamo 80 F), e la farà risalire quando è scesa sotto i 50 F. Quindi, uno scambiatore di calore sotterraneo ti dà un certo controllo sulla massa termica; è un po’ come prendere la massa termica e renderla più intelligente.
Variazioni
Il materiale della batteria può variare. Alcune persone riempiono l’area sotto la serra con ghiaia o pietre invece di terra. Se hai già una serra, o non puoi scavare sul tuo sito per fare molto lavoro di terra, puoi creare una batteria alternativa fuori terra. Si può costruire una massa isolata di terra o altro materiale, come una scatola di rocce di fiume di fronte alla serra. Il sistema funziona allo stesso modo, solo la posizione della massa termica è diversa.
3) Usare un efficiente riscaldatore a energia rinnovabile
I sistemi di cui sopra vi mostrano come sfruttare il sole e immagazzinare l’energia solare, che è un buon primo passo verso il riscaldamento naturale. Se è necessario un riscaldamento aggiuntivo, considera un sistema di riscaldamento altamente efficiente che funziona con un combustibile economico e rinnovabile.
Uno dei sistemi comuni usati nelle serre è il riscaldatore a massa a razzo, una variazione super efficiente di una stufa a legna. Invece di scaricare l’aria calda direttamente da un camino come fa una stufa a legna standard, la stufa a massa a razzo fa circolare l’aria calda attraverso una massa di pannocchia, mattoni o pietra prima di essere scaricata fuori. L’aria riscalda la massa che trattiene il calore e lo irradia lentamente nella serra per un lungo periodo di tempo, anche dopo che la stufa ha finito di bruciare. La stufa a massa razzo utilizza anche una doppia camera di combustione, rendendola molto più efficiente di una stufa a legna standard – un paio d’ore di combustione con una piccola quantità di legna può riscaldare una serra durante la notte. La maggior parte dei riscaldatori di massa a razzo sono sistemi fai da te; dovrai indagare e progettare un sistema che si adatti alla tua serra usando la pletora di piani e spiegazioni online.
Un altro sistema comune di serra è il riscaldatore compost-pile, che si basa sulla magia dei batteri aerobici per scomporre il materiale organico e rilasciare calore residuo. Come lo scambiatore di calore sotterraneo, anche un riscaldatore di compost si basa su uno scambiatore di calore: l’acqua viene fatta circolare attraverso tubi che corrono attraverso un grande mucchio di compost. A causa della decomposizione aerobica, un mucchio di compost può mantenere temperature di 100-160 F. L’acqua riscaldata viene poi fatta circolare attraverso la serra dove dispensa calore. Di tutti i sistemi, questo è probabilmente quello che richiede più armeggi per andare bene e continuare. Dovete prima costruire il vostro mucchio di compost con il materiale e la consistenza giusti per portarlo a una temperatura elevata, e continuare ad aggiungere o ricostruire il mucchio man mano che si decompone. Tuttavia, un mucchio grande e ben costruito (vedi foto sotto) può mantenere una serra di 1.000-2.000 piedi quadrati riscaldata per un inverno. Per queste ragioni, i riscaldatori di cumuli di compost sono spesso più adatti alle serre più grandi.
Sommario
Come procedere? Diversi fattori giocano:
Quali sono i tuoi obiettivi (quanto spazio stai cercando di riscaldare, e in che misura)? Ogni sistema ha una diversa capacità di riscaldamento. Quanto controllo vuoi avere? (Alcuni sistemi sono attivi e alcuni sono passivi. (Cioè, puoi mettere in moto un riscaldatore di massa a razzo, ma non c’è molto che tu possa fare per cambiare i barili d’acqua).
Con quali vincoli stai già lavorando? (Pensa a quanto spazio hai nella serra per cose come i barili d’acqua. E soprattutto pensare al tempo e il lavoro coinvolti nell’installazione di ogni sistema, così come il tempo in corso / lavoro che può prendere per eseguire ogni sistema (cioè, uno scambiatore di calore sotterraneo può essere automatizzato, mentre un riscaldatore di massa razzo non può essere). Anche in questo caso, mentre è necessario fare un po’ di compiti in anticipo, avere una serra calda che sforna cibo fresco per tutto l’inverno (e gratis!) è il miglior guadagno che si possa ottenere.
(Top) Foto per gentile concessione di Ceres Greenhouse Solutions: Tubi di uno scambiatore di calore sotterraneo per una serra 12 x 20. Modello 3D di uno scambiatore di calore sotterraneo sotto terra.
(Medio) Foto per gentile concessione di Verge Permaculture: Riscaldatore di massa a razzo in una serra.
(In basso) Foto per gentile concessione di Golden Hoof Farm: Cumulo di compost a metà costruzione con tubi per l’aerazione. Cumulo di compost completato.
Tutti i blogger della comunità di MOTHER EARTH NEWS hanno accettato di seguire le nostre Blogging Best Practices, e sono responsabili dell’accuratezza dei loro post. Per saperne di più sull’autore di questo post, clicca sul link byline in cima alla pagina.