Como fazer
A forma mais comum de usar a massa térmica é o barril de água, porque tem uma capacidade calorífica tão elevada. Empilhando vários bidões de 55 galões de água numa estufa, o cultivador pode incorporar muita massa térmica. Os barris devem ser empilhados onde estão sob a luz direta do sol, muitas vezes em uma parede norte. Como as plantas serão mais quentes ao redor dos barris de água, coloque plantas mais tenras – como bandejas de semeadura ou culturas de clima quente – nos barris ou perto deles. Cultivar com um sistema aquapónico – cultivando peixes e plantas simbioticamente – tem o agradável benefício de os aquários de peixes dobrarem como massa térmica. Outras variações incluem a construção de betão ou pedra na estufa – como o uso de uma parede norte de betão ou chão de pedra de bandeira. Mesmo o solo em canteiros elevados irá adicionar massa térmica.
Embora a mais fácil de instalar, a massa térmica pode ser lenta a reagir. Demora mais tempo a disseminar o calor por toda a estufa, limitando a sua eficácia. Mas, dado o baixo custo inicial, adicionar massa térmica a uma estufa é um método popular para prolongar a estação de crescimento. Pode não conseguir o crescimento de todas as coisas durante todo o ano, mas pode certamente levar a sua estufa ao próximo nível.
2) Incorporar um permutador de calor
Para ir um passo além da massa térmica padrão, você pode incorporar um permutador de calor para fazer circular o ar através da fonte de massa. Esta ideia tem muitos nomes. É frequentemente chamado de Bateria Climática ou Sistema Subterrâneo de Aquecimento e Resfriamento (SHCS) – um nome popularizado por John Cruickshank do sunnyjohn.com. Ceres Greenhouse Solutions, baseada em Boulder, CO, também tem uma variação do sistema chamado Sistema de Transferência de Calor Terra-Ar (GAHT).
Existem muitas configurações, mas o mecanismo de transferência e armazenamento de energia é sempre o mesmo. Quando a estufa aquece durante o dia, um ventilador bombeia ar úmido quente do interior da estufa através de uma rede de tubos enterrados até 4′ de profundidade (a maioria dos sistemas consiste em um par de camadas de tubos enterrados a 4′ e 2′ abaixo da superfície). A queda na temperatura força o vapor de água a condensar, e nesse processo (chamado de mudança de fase) a energia é liberada. Essa energia é armazenada no solo, fazendo com que o solo aqueça. Assim, o processo cria uma grande massa de solo quente por baixo da estufa durante todo o ano. À noite, quando a estufa baixa a temperatura, o ventilador volta a funcionar e extrai esse calor do solo. É um sistema relativamente simples, testado ao longo do tempo; os permutadores de calor terra-ar são utilizados nas casas há décadas.
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Um permutador de calor terra-ar funciona muito bem por duas razões: Primeiro, a quantidade de massa disponível (o tamanho da bateria, como mencionámos anteriormente) é enorme. Por exemplo, existem 768 pés cúbicos de solo debaixo de uma estufa de 12′ x 16′, assumindo uma profundidade de 4′. Se você forrar toda a parede Norte da mesma estufa com duas fileiras de barris de água de 55 galões (16 barris), eles teriam um total de 118 pés cúbicos de massa. Isso significa que, usando as capacidades volumétricas de calor da tabela acima, o permutador de calor subterrâneo tem cerca do dobro da capacidade dos barris de água. Além disso, porque um permutador de calor terra-ar se liga à terra profunda e, portanto, teoricamente, tem uma capacidade infinita. Para um diagrama para melhor entender isto, veja a figura CERES Greenhouses aqui.
Segundamente, porque o ar está sendo ativamente empurrado através da ‘bateria’, ele aumenta a taxa de troca de calor. O ar mais quente / mais frio é distribuído ao redor da estufa de forma mais uniforme, evitando bolsas frias. Além disso, o uso de ventiladores permite que você use a massa quando quiser: um termostato liga e desliga o ventilador a determinadas temperaturas definidas. Ou seja, o ventilador vai começar a bombear ar quente para o solo quando a estufa atingir uma temperatura definida (digamos 80 F), e puxá-lo de volta para cima quando tiver passado abaixo dos 50 F. Assim, um trocador de calor subterrâneo dá-lhe algum controle sobre a massa térmica; é como tomar massa térmica e torná-lo mais inteligente.
Variações
O material da bateria pode variar. Algumas pessoas enchem a área por baixo da estufa com cascalho ou pedras em vez de solo. Se você já tem uma estufa, ou não pode escavar no seu local para fazer muito trabalho de terra, você pode criar uma bateria alternativa acima do solo. Você pode construir uma massa isolada de solo ou outro material, como uma caixa de pedras de rio em frente à estufa. O sistema funciona da mesma maneira, apenas a localização da massa térmica é diferente.
3) Use um aquecedor eficiente de energia renovável
Os sistemas acima mostram-lhe como aproveitar o sol e armazenar a energia solar, o que é um bom primeiro passo para o aquecimento natural. Se for necessário aquecimento adicional, considere um sistema de aquecimento altamente eficiente que funcione com combustível barato e renovável.
Um dos sistemas comuns usados em estufas é o aquecedor de massa de foguetes, uma variação super eficiente de um fogão a lenha. Em vez de apenas esgotar o ar quente diretamente de uma chaminé como faz um fogão a lenha comum, o aquecedor de massa de foguete primeiro circula o ar quente através de uma massa de espiga, tijolo ou pedra antes de ser esgotado. O ar aquece a massa que retém o calor e o irradia lentamente de volta para a estufa durante um longo período de tempo, mesmo depois de o fogão ter acabado de arder. O aquecedor de massa de foguetes também usa uma câmara de combustão dupla, tornando-o muito mais eficiente que um fogão a lenha padrão – um par de horas de uma queimadura com uma pequena quantidade de madeira pode aquecer uma estufa durante a noite. A maioria dos aquecedores de foguetes são sistemas DIY; você terá que investigar e projetar um sistema que se adapte à sua estufa usando a infinidade de planos e explicações online.
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Outro sistema comum de estufa é o aquecedor de pilha de composto, que se baseia na magia das bactérias aeróbicas para quebrar o material orgânico e liberar o calor residual. Tal como o permutador de calor subterrâneo, um aquecedor de composto também depende de um permutador de calor: a água circula através de tubos que correm através de uma grande pilha de composto. Devido à decomposição aeróbica, uma pilha de composto pode manter temperaturas de 100-160 F. A água aquecida é então circulada através da estufa, onde dispensa calor. De todos os sistemas, este provavelmente é o que mais mexe para acertar e continuar. Você deve primeiro construir sua pilha de compostagem com o material e a consistência certos para levá-la a uma temperatura alta, e continuar adicionando ou reconstruindo a pilha à medida que ela se decompõe. No entanto, uma pilha grande, devidamente construída (ver figura abaixo) pode manter uma estufa de 1.000-2.000 pés quadrados aquecida durante um inverno. Por estas razões, os aquecedores de pilha de compostagem são frequentemente mais adequados para estufas maiores.
Sumário
Qual o caminho a seguir? Vários fatores jogam em:
Quais são os seus objetivos (quanto espaço você está tentando aquecer, e até que ponto)? Cada sistema tem uma capacidade diferente para aquecer. Qual o controle que você quer ter? (Alguns sistemas estão activos e outros são passivos. (Ou seja, você pode ligar um aquecedor de massa de foguete mas não há muito que você possa fazer para trocar os barris de água).
Com que restrições você já está trabalhando? (ou seja, solos difíceis/rochosos irão descartar um permutador de calor subterrâneo.) Pense em quanto espaço de solo na estufa você tem para coisas como barris de água. E o mais importante, pense no tempo e mão-de-obra envolvidos na instalação de cada sistema, bem como no tempo/trabalho contínuo que pode levar para operar cada sistema (ou seja, um trocador de calor subterrâneo pode ser automatizado, enquanto um aquecedor de massa de foguetes não pode ser). Novamente, enquanto você precisa fazer algum trabalho de casa adiantado, ter uma estufa quente produzindo comida fresca durante o inverno (e grátis!) é o melhor pagamento que você pode obter.
(Topo) Fotos cortesia Ceres Greenhouse Solutions: Tubos em um trocador de calor subterrâneo para uma estufa de 12 x 20. Modelo 3D de um trocador de calor subterrâneo abaixo do solo.
(Meio) Fotos cortesia Verge Permaculture: Aquecedor de massa de foguetes numa estufa.
(Fundo) Fotos cortesia Golden Hoof Farm: Compostagem em pilha no meio da construção com tubos para aeração. Pilha de composto concluída.
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