Comment
La façon la plus commune d’utiliser la masse thermique est les barils d’eau, car elle a une capacité de chaleur si élevée. En empilant plusieurs barils d’eau de 55 gallons dans une serre, le cultivateur peut incorporer beaucoup de masse thermique. Les barils doivent être empilés là où ils sont exposés à la lumière directe du soleil, souvent sur un mur nord. Comme les plantes seront plus chaudes autour des barils d’eau, placez les plantes plus tendres – comme les plateaux de semis ou les cultures de climat chaud – sur ou près des barils. L’aquaponie, qui consiste à cultiver des poissons et des plantes en symbiose, présente l’avantage d’utiliser les réservoirs à poissons comme masse thermique. D’autres variantes consistent à intégrer du béton ou de la pierre dans la serre, par exemple un mur nord en béton ou un sol en dalles. Même le sol des lits surélevés ajoutera de la masse thermique.
Bien que la plus facile à installer, la masse thermique peut être lente à réagir. Il faut plus de temps pour diffuser la chaleur dans toute la serre, ce qui limite son efficacité. Mais, étant donné le faible coût initial, l’ajout de masse thermique à une serre est une méthode populaire pour prolonger la saison de croissance. Cela ne vous permettra peut-être pas d’obtenir une croissance de toutes les choses tout au long de l’année, mais cela peut certainement faire passer votre serre au niveau supérieur.
2) Incorporer un échangeur de chaleur
Pour aller un peu plus loin que la masse thermique standard, vous pouvez incorporer un échangeur de chaleur pour faire circuler l’air à travers la source de masse. Cette idée porte de nombreux noms. Elle est souvent appelée batterie climatique ou système de chauffage et de refroidissement souterrain (SHCS) – un nom popularisé par John Cruickshank de sunnyjohn.com. Ceres Greenhouse Solutions, basée à Boulder, CO, propose également une variante du système appelée système de transfert de chaleur sol-air (GAHT).
Il existe de nombreuses configurations, mais le mécanisme de transfert et de stockage de l’énergie est toujours le même. Lorsque la serre se réchauffe pendant la journée, un ventilateur pompe l’air chaud et humide de l’intérieur de la serre à travers un réseau de tuyaux enterrés jusqu’à 4′ sous terre (la plupart des systèmes consistent en deux couches de tubes enterrés à 4′ et 2′ sous la surface). La baisse de température oblige la vapeur d’eau à se condenser, et ce processus (appelé changement de phase) libère de l’énergie. Cette énergie est stockée dans le sol, ce qui provoque le réchauffement du sol. Ainsi, ce processus crée une grande masse de sol chaud sous la serre tout au long de l’année. La nuit, lorsque la température de la serre baisse, le ventilateur se remet en marche et extrait la chaleur du sol. C’est un système relativement simple, qui a fait ses preuves ; les échangeurs de chaleur sol-air sont utilisés dans les maisons depuis des décennies.
Un échangeur de chaleur sol-air fonctionne très bien pour deux raisons : Premièrement, la quantité de masse disponible (la taille de la batterie comme nous l’avons mentionné précédemment) est énorme. Par exemple, il y a 768 pieds cubes de sol sous une serre de 12′ x 16′, en supposant une profondeur de 4′. Si vous tapissez tout le mur nord de la même serre avec deux rangées de barils d’eau de 55 gallons (16 barils), ils auront un total de 118 pieds cubes de masse. Cela signifie, en utilisant les capacités thermiques volumétriques du tableau ci-dessus, que l’échangeur de chaleur souterrain a environ deux fois la capacité des barils d’eau. De plus, comme un échangeur de chaleur sol-air est relié à la terre profonde, il a théoriquement une capacité infinie. Pour un diagramme permettant de mieux comprendre cela, voir l’image des serres CERES ici.
Deuxièmement, parce que l’air est activement poussé à travers la » batterie « , cela augmente le taux d’échange de chaleur. L’air plus chaud / plus froid est distribué autour de la serre plus uniformément, empêchant les poches de froid. De plus, l’utilisation de ventilateurs vous permet d’utiliser la masse quand vous le souhaitez : un thermostat met en marche et arrête le ventilateur à certaines températures définies. C’est-à-dire que le ventilateur commencera à pomper l’air chaud vers le bas dans le sol lorsque la serre atteint une température définie (disons 80 F), et le remontera lorsqu’elle sera descendue en dessous de 50 F. Ainsi, un échangeur de chaleur souterrain vous donne un certain contrôle sur la masse thermique ; c’est un peu comme prendre la masse thermique et la rendre plus intelligente.
Variations
Le matériau de la batterie peut varier. Certaines personnes remblayent la zone sous la serre avec du gravier ou des pierres au lieu de la terre. Si vous avez déjà une serre, ou si vous ne pouvez pas creuser sur votre site pour faire beaucoup de travail au sol, vous pouvez créer une batterie alternative au-dessus du sol. Vous pouvez construire une masse isolée de terre ou d’un autre matériau, comme une boîte de pierres de rivière devant la serre. Le système fonctionne de la même manière, seul l’emplacement de la masse thermique est différent.
3) Utilisez un chauffage efficace à énergie renouvelable
Les systèmes ci-dessus vous montrent comment exploiter le soleil et stocker l’énergie solaire, ce qui est une bonne première étape vers le chauffage naturel. Si un chauffage supplémentaire est nécessaire, envisagez un système de chauffage très efficace qui fonctionne à partir d’un combustible bon marché et renouvelable.
L’un des systèmes couramment utilisés dans les serres est le chauffage de masse à fusée, une variation super efficace d’un poêle à bois. Au lieu de simplement évacuer l’air chaud directement par une cheminée comme le fait un poêle à bois standard, le chauffage de masse à fusée fait d’abord circuler l’air chaud à travers une masse de torchis, de briques ou de pierres avant de l’évacuer. L’air réchauffe la masse qui retient la chaleur et la renvoie lentement dans la serre pendant une longue période, même après la fin de la combustion du poêle. Le chauffage de masse à fusée utilise également une double chambre de combustion, ce qui le rend beaucoup plus efficace qu’un poêle à bois standard – quelques heures de combustion avec une petite quantité de bois peuvent chauffer une serre toute la nuit. La plupart des chauffages de masse de fusée sont des systèmes de bricolage ; vous devrez enquêter et concevoir un système adapté à votre serre en utilisant la pléthore de plans et d’explications en ligne.
Un autre système de serre commun est le chauffage de tas de compost, qui s’appuie sur la magie des bactéries aérobies pour décomposer les matières organiques et dégager de la chaleur résiduelle. Comme l’échangeur de chaleur souterrain, le chauffage à compost repose également sur un échangeur de chaleur : l’eau circule dans des tubes qui traversent un grand tas de compost. Grâce à la décomposition aérobie, un tas de compost peut maintenir des températures de 100 à 160 °F. L’eau chauffée circule ensuite dans la serre où elle diffuse de la chaleur. De tous les systèmes, celui-ci est probablement celui qui demande le plus de bricolage pour être bien fait et continuer à fonctionner. Vous devez d’abord construire votre tas de compost avec les bons matériaux et la bonne consistance pour qu’il atteigne une température élevée, et continuer à en ajouter ou à le reconstruire au fur et à mesure de sa décomposition. Cependant, un gros tas bien construit (voir l’image ci-dessous) peut garder une serre de 1 000 à 2 000 pieds carrés chauffée pendant un hiver. Pour ces raisons, les chauffages de tas de compost sont souvent mieux adaptés aux serres plus grandes.
Résumé
Quelle voie choisir ? Plusieurs facteurs entrent en jeu :
Quels sont vos objectifs (quel espace essayez-vous de chauffer, et à quel degré) ? Chaque système a une capacité différente pour le chauffage. Quel degré de contrôle voulez-vous avoir ? (Certains systèmes sont actifs et d’autres sont passifs. (c.-à-d., vous pouvez mettre en marche un réchauffeur de masse de fusée, mais il n’y a pas grand-chose que vous pouvez faire pour changer les barils d’eau).
Quelles sont les contraintes avec lesquelles vous travaillez déjà ? (Par exemple, les sols difficiles/rocheux excluront un échangeur de chaleur souterrain.) Pensez à l’espace au sol dans la serre que vous avez pour des choses comme les barils d’eau. Et surtout, pensez au temps et à la main d’œuvre nécessaires à l’installation de chaque système, ainsi qu’au temps et à la main d’œuvre nécessaires au fonctionnement de chaque système (par exemple, un échangeur de chaleur souterrain peut être automatisé, alors qu’un réchauffeur de masse à fusée ne peut pas l’être). Encore une fois, même si vous devez faire des recherches au départ, le fait d’avoir une serre chaude qui produit des aliments frais tout au long de l’hiver (et gratuitement !) est la meilleure récompense que vous puissiez obtenir.
(Haut) Photos gracieuseté de Ceres Greenhouse Solutions : Les tuyaux d’un échangeur de chaleur souterrain pour une serre de 12 x 20. Modèle 3D d’un échangeur de chaleur souterrain sous terre.
(Milieu) Photo courtoisie de Verge Permaculture : Chauffage de masse par fusée dans une serre.
(En bas) Photos courtoisie Golden Hoof Farm : Pile de compost à mi-construction avec des tubes pour l’aération. Pile de compost achevée.
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