How-to
De meest gebruikte manier om thermische massa te gebruiken zijn watervaten, omdat het zo’n hoge warmtecapaciteit heeft. Door verschillende 55 gallon vaten water in een kas te stapelen, kan de teler veel thermische massa inbouwen. De vaten moeten worden gestapeld op een plaats waar ze in direct zonlicht staan, vaak tegen een noordmuur. Aangezien de planten warmer zullen zijn rond de watervaten, zet je meer tere planten – zoals zaaitrays of warmweergewassen – op of in de buurt van de vaten. Het kweken met een aquaponics systeem – het symbiotisch kweken van vissen en planten – heeft het leuke voordeel dat de visvaten ook als thermische massa dienen. Andere variaties zijn het inbouwen van beton of steen in de kas – zoals het gebruik van een betonnen noordmuur of een vloer van flagstone. Zelfs de grond in verhoogde bedden voegt thermische massa toe.
Hoewel thermische massa het gemakkelijkst te installeren is, kan het langzaam zijn om te reageren. Het duurt langer om de warmte door de kas te verspreiden, waardoor de effectiviteit wordt beperkt. Maar gezien de lage aanloopkosten is het toevoegen van thermische massa aan een kas een populaire methode om het groeiseizoen te verlengen. Je krijgt er misschien niet het hele jaar door groei mee, maar het kan je kas zeker naar een hoger niveau tillen.
2) Een warmtewisselaar inbouwen
Om een stap verder te gaan dan standaard thermische massa, kun je een warmtewisselaar inbouwen om lucht te laten circuleren door de bron van massa. Dit idee heeft vele namen. Het wordt vaak een Climate Battery of een Subterranean Heating and Cooling System (SHCS) genoemd – een naam die populair is gemaakt door John Cruickshank van sunnyjohn.com. Ceres Greenhouse Solutions, gevestigd in Boulder, CO, heeft ook een variant van het systeem dat een Ground to Air Heat Transfer (GAHT) System wordt genoemd.
Er zijn vele configuraties, maar het mechanisme van energieoverdracht en -opslag is altijd hetzelfde. Wanneer de kas overdag opwarmt, pompt een ventilator warme vochtige lucht uit het interieur van de kas door een netwerk van buizen die tot 4′ onder de grond zijn begraven (de meeste systemen bestaan uit een paar lagen buizen die op 4′ en 2′ onder de oppervlakte zijn begraven). De daling van de temperatuur dwingt de waterdamp te condenseren, en bij dat proces (dat een faseverandering wordt genoemd) komt energie vrij. Die energie wordt in de bodem opgeslagen, waardoor de bodem opwarmt. Zo ontstaat het hele jaar door een grote massa warme grond onder de kas. s Nachts, als de temperatuur in de kas daalt, gaat de ventilator weer aan en onttrekt die warmte aan de bodem. Het is een relatief eenvoudig, beproefd systeem; bodem-lucht-warmtewisselaars worden al tientallen jaren in woningen gebruikt.
Een bodem-lucht-warmtewisselaar werkt om twee redenen zeer goed: Ten eerste is de hoeveelheid beschikbare massa (de grootte van de batterij, zoals we al eerder zeiden) enorm. Er zit bijvoorbeeld 768 kubieke meter grond onder een serre van 12 x 16′, uitgaande van een diepte van 4′. Als je de hele noordwand van dezelfde kas zou bekleden met twee rijen watervaten van 55 gallon (16 vaten) zouden ze in totaal 118 kubieke voet massa hebben. Dat betekent, gebruik makend van de volumetrische warmtecapaciteiten in de tabel hierboven, dat de ondergrondse warmtewisselaar ongeveer twee keer zoveel capaciteit heeft als de watervaten. Bovendien sluit een bodem/lucht-warmtewisselaar aan op de diepe aarde en heeft dus theoretisch een oneindige capaciteit. Voor een diagram om dit beter te begrijpen, zie het plaatje van CERES Greenhouses hier.
Ten tweede, omdat lucht actief door de ‘batterij’ wordt gestuwd, verhoogt dit de snelheid van warmte-uitwisseling. De warmere/koelere lucht wordt gelijkmatiger over de kas verdeeld, waardoor koude zakken worden voorkomen. Bovendien kunt u door het gebruik van ventilatoren de massa gebruiken wanneer u dat wilt: een thermostaat schakelt de ventilator aan en uit bij bepaalde temperaturen. De ventilator pompt bijvoorbeeld warme lucht de grond in wanneer de kas een bepaalde temperatuur heeft bereikt (zeg 80 F), en zuigt die weer omhoog wanneer de temperatuur onder de 50 F is gezakt. Een ondergrondse warmtewisselaar geeft u dus enige controle over de thermische massa; het is een soort thermische massa die u slimmer maakt.
Variaties
Het materiaal van de batterij kan variëren. Sommige mensen vullen de ruimte onder de kas met grind of stenen in plaats van aarde. Als u al een kas heeft, of op uw terrein niet veel grondwerk kunt verrichten, kunt u een alternatieve bovengrondse batterij maken. U kunt een geïsoleerde massa van aarde of ander materiaal, zoals een bak met rivierrotsen, voor de kas bouwen. Het systeem werkt op dezelfde manier, alleen de locatie van de thermische massa is anders.
3) Gebruik een efficiënte verwarming met hernieuwbare energie
De bovenstaande systemen laten u zien hoe u de zon kunt benutten en zonne-energie kunt opslaan, wat een goede eerste stap is naar natuurlijke verwarming. Als extra verwarming nodig is, overweeg dan een zeer efficiënt verwarmingssysteem dat werkt op goedkope en hernieuwbare brandstof.
Een van de veelgebruikte systemen in kassen is de raketmassakachel, een superefficiënte variant van een houtkachel. In plaats van de hete lucht rechtstreeks uit een schoorsteen te blazen, zoals een standaard houtkachel doet, circuleert de raketverwarming de hete lucht eerst door een massa van kasseien, bakstenen of stenen voordat deze naar buiten wordt geblazen. De lucht verwarmt de massa die de warmte vasthoudt en langzaam terug de kas in straalt over een lange periode, zelfs nadat de kachel klaar is met branden. De raketmassakachel maakt ook gebruik van een dubbele verbrandingskamer, waardoor hij veel efficiënter is dan een standaard houtkachel – een paar uur branden met een kleine hoeveelheid hout kan een kas ’s nachts verwarmen. De meeste raketmassakachels zijn doe-het-zelf-systemen; u zult zelf een systeem moeten onderzoeken en ontwerpen dat geschikt is voor uw kas met behulp van de overvloed aan plannen en uitleg online.
Een ander veelgebruikt kassysteem is de composthoopkachel, die vertrouwt op de magie van aërobe bacteriën om organisch materiaal af te breken en afvalwarmte af te geven. Net als de ondergrondse warmtewisselaar werkt ook een compostverwarming met een warmtewisselaar: water wordt rondgepompt door buizen die door een grote composthoop lopen. Door de aërobe afbraak kan een composthoop temperaturen van 100-160° C handhaven. Het verwarmde water wordt vervolgens door de kas gecirculeerd waar het warmte afgeeft. Van alle systemen vergt dit waarschijnlijk het meeste knutselwerk om het goed te krijgen en draaiende te houden. Je moet je composthoop eerst opbouwen met het juiste materiaal en de juiste consistentie om hem op een hoge temperatuur te krijgen, en hem blijven aanvullen of opnieuw opbouwen naarmate hij verteert. Een grote, goed gebouwde composthoop (zie foto hieronder) kan echter een serre van 1.000-2.000 m² een winter lang verwarmd houden. Om deze redenen zijn verwarmingselementen voor compoststapels vaak het meest geschikt voor grotere kassen.
Samenvatting
Welke weg te bewandelen? Verschillende factoren spelen een rol:
Wat zijn uw doelen (hoeveel ruimte wilt u verwarmen, en in welke mate)? Elk systeem heeft een andere capaciteit voor verwarming. Hoeveel controle wilt u hebben? (Sommige systemen zijn actief en andere passief. (Je kunt bijvoorbeeld een raketverwarming aanzwengelen, maar je kunt niet veel doen om de watervaten te veranderen).
Met welke beperkingen werk je al? (b.v., moeilijke/rotsachtige grond zal een ondergrondse warmtewisselaar uitsluiten.) Denk na over hoeveel vloerruimte in de kas je hebt voor dingen zoals watervaten. En het belangrijkste is dat je nadenkt over de tijd en het werk dat het kost om elk systeem te installeren, en ook over de tijd en het werk dat het kan kosten om elk systeem te laten werken (een ondergrondse warmtewisselaar kan worden geautomatiseerd, terwijl een raketverwarming dat niet kan). Nogmaals, hoewel je vooraf wat huiswerk moet doen, is het hebben van een warme kas die de hele winter door vers voedsel produceert (en gratis!) de beste beloning die je kunt krijgen.
(Top) Foto’s met dank aan Ceres Greenhouse Solutions: Buizen in een ondergrondse warmtewisselaar voor een kas van 12 x 20. 3D model van een ondergrondse warmtewisselaar onder de grond.
(Midden) Foto’s courtesy Verge Permaculture: Raketmassakachel in een kas.
(Onder) Foto’s courtesy Golden Hoof Farm: Composthoop in aanbouw met buizen voor beluchting. Voltooide composthoop.
Alle MOTHER EARTH NEWS bloggers zijn overeengekomen om onze Blogging Best Practices te volgen, en zij zijn verantwoordelijk voor de juistheid van hun berichten. Om meer te weten te komen over de auteur van dit bericht, klik op de byline link bovenaan de pagina.