Cómo
La forma más común de utilizar la masa térmica son los barriles de agua, ya que tiene una gran capacidad calorífica. Apilando varios barriles de agua de 55 galones en un invernadero, el cultivador puede incorporar mucha masa térmica. Los barriles deben apilarse en un lugar donde reciban luz solar directa, a menudo en una pared norte. Como las plantas estarán más calientes alrededor de los barriles de agua, coloque las plantas más tiernas -como las bandejas de siembra o los cultivos de clima cálido- sobre los barriles o cerca de ellos. Cultivar con un sistema de acuaponía, es decir, cultivar peces y plantas de forma simbiótica, tiene la ventaja de que las peceras sirven de masa térmica. Otras variantes son la construcción de hormigón o piedra en el invernadero, como un muro norte de hormigón o un suelo de losa. Incluso el suelo de las camas elevadas añadirá masa térmica.
Aunque es lo más fácil de instalar, la masa térmica puede tardar en reaccionar. Tarda más en diseminar el calor por todo el invernadero, lo que limita su eficacia. Pero, dado el bajo coste inicial, añadir masa térmica a un invernadero es un método popular para ampliar la temporada de cultivo. Puede que no consiga el crecimiento durante todo el año de todas las cosas, pero sin duda 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 aire a través de la fuente de masa. Esta idea tiene muchos nombres. A menudo se llama Batería Climática o Sistema de Calefacción y Refrigeración Subterránea (SHCS) – un nombre popularizado por John Cruickshank de sunnyjohn.com. Ceres Greenhouse Solutions, con sede en Boulder, CO, también tiene una variación del sistema llamada Sistema de Transferencia de Calor del Suelo al 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 caliente y húmedo desde el interior del invernadero a través de una red de tubos enterrados hasta 4′ bajo tierra (la mayoría de los sistemas consisten en un par de capas de tubos enterrados a 4′ y 2′ bajo la superficie). El descenso 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 éste se caliente. Así, el proceso crea una gran masa de suelo caliente debajo del invernadero durante todo el año. Por la noche, cuando la temperatura del invernadero baja, el ventilador vuelve a ponerse en marcha y extrae ese calor del suelo. Se trata de un sistema relativamente sencillo y de eficacia probada; 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: En primer lugar, la cantidad de masa disponible (el tamaño de la batería, como hemos mencionado antes) es enorme. Por ejemplo, hay 768 pies cúbicos de tierra debajo de un invernadero de 12′ x 16′, asumiendo una profundidad de 4′. Si se forra 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. Esto significa que, utilizando las capacidades térmicas volumétricas de la tabla anterior, el intercambiador de calor subterráneo tiene aproximadamente el doble de capacidad que los barriles de agua. Además, como un intercambiador de calor tierra-aire se conecta a la tierra profunda, teóricamente tiene una capacidad infinita. Para un diagrama para entender mejor esto, vea la imagen de los invernaderos de CERES aquí.
En segundo lugar, porque el aire está siendo activamente empujado a través de la «batería» aumenta la tasa de intercambio de calor. El aire más caliente/frío se distribuye por todo el invernadero de forma más uniforme, evitando bolsas de frío. Además, el uso de ventiladores te permite utilizar la masa cuando quieras: un termostato enciende y apaga el ventilador a determinadas temperaturas. Es decir, el ventilador empezará a bombear aire caliente hacia el suelo cuando el invernadero alcance una temperatura determinada (digamos 80 F), y lo volverá a subir cuando haya bajado de 50 F. Así, un intercambiador de calor subterráneo le da cierto control sobre la masa térmica; es algo así como tomar la masa térmica y hacerla más inteligente.
Variaciones
El material de la batería puede variar. Algunas personas rellenan el área bajo el invernadero con grava o piedras en lugar de tierra. Si ya tienes un invernadero, o no puedes excavar en tu terreno para hacer mucho trabajo de tierra, puedes crear una batería alternativa sobre el suelo. Puedes construir una masa aislada de tierra u otro material, como una caja de piedras de río delante del invernadero. El sistema funciona igual, sólo 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 la energía solar, que es un buen primer paso para la calefacción natural. Si se necesita calefacción adicional, considere un sistema de calefacción altamente eficiente que funcione con combustible barato y renovable.
Uno de los sistemas más comunes utilizados en los invernaderos es el calentador de masa cohete, una variación súper eficiente de una estufa de leña. En lugar de expulsar el aire caliente directamente por una chimenea, como hace una estufa de leña estándar, el calefactor de masa cohete hace circular primero el aire caliente por una masa de mazorca, ladrillo o piedra antes de expulsarlo. El aire calienta la masa que retiene el calor y lo irradia lentamente hacia el invernadero durante un largo periodo de tiempo, incluso después de que la estufa haya terminado de arder. La estufa de masa cohete también utiliza una cámara de combustión doble, lo que la hace mucho más eficiente que una estufa de leña estándar: un par de horas de combustión con una pequeña cantidad de leña 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 plétora de planos y explicaciones en línea.
Otro sistema común de invernadero es el calentador de pila de compost, que se basa en la magia de las bacterias aeróbicas para descomponer la materia orgánica y desprender el 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 por tubos que atraviesan una gran pila de compost. Debido a la descomposición aeróbica, una pila de compost puede mantener temperaturas de entre 100 y 160 F. El agua calentada circula entonces por el invernadero, donde dispensa calor. De todos los sistemas, éste es probablemente el que requiere más ajustes para que funcione bien y siga funcionando. Primero hay que construir la pila de compost con el material y la consistencia adecuados para que alcance una temperatura alta, y seguir añadiendo o reconstruyendo la pila a medida que se descompone. Sin embargo, una pila grande y bien construida (véase la imagen de abajo) puede mantener calentado un invernadero de 1.000-2.000 pies cuadrados durante un invierno. Por estas razones, los calentadores de pilas de compost suelen ser más adecuados para los invernaderos más grandes.
Resumen
¿Qué camino tomar? Hay varios factores que intervienen:
¿Cuáles son sus objetivos (cuánto espacio intenta calentar y en qué grado)? Cada sistema tiene una capacidad diferente para calentar. ¿Cuánto control quiere tener? (Algunos sistemas son activos y otros pasivos. (Por ejemplo, puede poner en marcha un calentador de masa de cohetes pero no hay mucho que pueda hacer para cambiar los barriles de agua).
¿Con qué limitaciones está trabajando ya? (es decir, los suelos difíciles/rocosos descartarán un intercambiador de calor subterráneo.) Piense en cuánto espacio de suelo en el invernadero tiene para cosas como los barriles de agua. Y lo que es más importante, piensa en el tiempo y la mano de obra que supone la instalación de cada sistema, así como en el tiempo y la mano de obra que puede suponer el funcionamiento de cada sistema (por ejemplo, un intercambiador de calor subterráneo puede automatizarse, mientras que un calentador de masa de cohetes no). De nuevo, aunque hay que hacer algunos deberes por adelantado, tener un invernadero caliente produciendo alimentos frescos durante todo el invierno (¡y gratis!) es la mejor recompensa que se puede obtener.
(Arriba) Fotos por cortesía de Ceres Greenhouse Solutions: Tuberías de un intercambiador de calor subterráneo para un invernadero de 12 x 20. Modelo 3D de un intercambiador de calor subterráneo bajo tierra.
(Medio) Foto cortesía de Verge Permaculture: Calentador de masa de cohetes en un invernadero.
(Abajo) Fotos por cortesía de Golden Hoof Farm: Pila de compost en mitad de la construcción con tubos para la aireación. Pila de compost terminada.
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