Hur man gör
Det vanligaste sättet att använda termisk massa är vattentunnor, eftersom det har en så hög värmekapacitet. Genom att stapla flera 55 gallonfat med vatten i ett växthus kan odlaren införliva mycket termisk massa. Tunnorna bör staplas där de står i direkt solljus, ofta på en nordvägg. Eftersom växterna blir varmare runt vattentunnorna, bör man placera mer ömtåliga växter – t.ex. såbäddar eller grödor för varmt väder – på eller i närheten av tunnorna. Att odla med ett akvaponsystem – att odla fisk och växter i symbios – har den fina fördelen att akvarierna fungerar som värmemassa. Andra varianter är att bygga in betong eller sten i växthuset, t.ex. genom att använda en nordvägg av betong eller ett golv av flaggsten. Till och med jorden i upphöjda odlingsbäddar tillför termisk massa.
Vänligast att installera, men termisk massa kan vara långsam att reagera. Det tar längre tid att sprida värmen i hela växthuset, vilket begränsar dess effektivitet. Men med tanke på den låga initiala kostnaden är tillägg av termisk massa till ett växthus en populär metod för att förlänga odlingssäsongen. Det kanske inte ger dig tillväxt året runt av alla saker, men det kan definitivt ta ditt växthus till nästa nivå.
2) Införliva en värmeväxlare
För att gå ett steg längre än vanlig termisk massa kan du införliva en värmeväxlare för att cirkulera luft genom masskällan. Denna idé har många olika namn. Den kallas ofta för ett klimatbatteri eller ett underjordiskt värme- och kylsystem (Subterranean Heating and Cooling System, SHCS) – ett namn som populariserats av John Cruickshank från sunnyjohn.com. Ceres Greenhouse Solutions i Boulder, CO, har också en variant av systemet som kallas Ground to Air Heat Transfer (GAHT) System.
Det finns många konfigurationer, men mekanismen för energiöverföring och lagring är alltid densamma. När växthuset värms upp under dagen pumpar en fläkt varm, fuktig luft från växthusets inre genom ett nätverk av rör som är nedgrävda upp till 4 fot under jorden (de flesta system består av ett par lager rör som är nedgrävda på 4 fot och 2 fot under ytan). Temperaturfallet tvingar vattenångan att kondensera, och i den processen (som kallas fasförändring) frigörs energi. Den energin lagras i jorden, vilket gör att jorden värms upp. På så sätt skapar processen en stor massa varm jord under växthuset året runt. På natten, när växthusets temperatur sjunker, startar fläkten igen och hämtar värmen från jorden. Det är ett relativt enkelt och beprövat system; jord-luftvärmeväxlare har använts i bostäder i årtionden.
En jord-luftvärmeväxlare fungerar mycket bra av två skäl: För det första är mängden tillgänglig massa (storleken på batteriet som vi nämnde tidigare) enorm. Till exempel finns det 768 kubikfot jord under ett växthus på 12 x 16 fot, om man antar ett djup på 4 fot. Om man skulle klä hela den norra väggen i samma växthus med två rader av 55 gallon vattentunnor (16 tunnor) skulle de ha en sammanlagd massa på 118 kubikfot. Det innebär att den underjordiska värmeväxlaren har ungefär dubbelt så stor kapacitet som vattentunnorna om man använder de volymetriska värmekapaciteterna i tabellen ovan. Dessutom, eftersom en jord-luftvärmeväxlare ansluts till den djupa jorden och därmed teoretiskt sett har en oändlig kapacitet. För ett diagram för att bättre förstå detta, se CERES Greenhouses bild här.
För det andra, eftersom luften aktivt pressas genom ”batteriet” ökar värmeväxlingshastigheten. Den varmare/kylare luften fördelas jämnare runt växthuset, vilket förhindrar kalla fickor. Genom att använda fläktar kan man dessutom använda massan när man vill: en termostat sparkar på och av fläkten vid vissa inställda temperaturer. D.v.s. fläkten börjar pumpa ner varm luft i jorden när växthuset når en viss temperatur (t.ex. 80 F) och drar upp den igen när temperaturen sjunker under 50 F. En underjordisk värmeväxlare ger dig alltså viss kontroll över den termiska massan; det är ungefär som att ta termisk massa och göra den smartare.
Variationer
Materialet i batteriet kan variera. Vissa människor fyller upp området under växthuset med grus eller stenar i stället för jord. Om du redan har ett växthus, eller om du inte kan gräva på din tomt för att göra mycket markarbete, kan du skapa ett alternativt batteri ovan jord. Du kan bygga en isolerad massa av jord eller annat material, till exempel en låda med flodstenar framför växthuset. Systemet fungerar på samma sätt, bara placeringen av den termiska massan är annorlunda.
3) Använd en effektiv värmare som drivs med förnybar energi
De ovanstående systemen visar hur du kan utnyttja solen och lagra solenergi, vilket är ett bra första steg mot naturlig uppvärmning. Om ytterligare uppvärmning behövs kan du överväga ett högeffektivt uppvärmningssystem som drivs med billigt och förnybart bränsle.
Ett av de vanligaste systemen som används i växthus är raketmassvärmaren, en supereffektiv variant av en vedspis. I stället för att bara släppa ut varm luft direkt ur en skorsten som en vanlig vedspis gör, cirkulerar raketmassvärmaren först den varma luften genom en massa av kob, tegel eller sten innan den släpps ut. Luften värmer upp massan som håller kvar värmen och långsamt strålar tillbaka den till växthuset under en lång tidsperiod, även efter att kaminen har slutat brinna. Raketmassvärmaren använder också en dubbel förbränningskammare, vilket gör den mycket effektivare än en vanlig vedspis – ett par timmars bränning med en liten mängd ved kan värma upp ett växthus över natten. De flesta raketmassvärmare är gör-det-själv-system; du måste undersöka och utforma ett system som passar för ditt växthus med hjälp av den uppsjö av planer och förklaringar som finns på nätet.
Ett annat vanligt växthussystem är komposthögsvärmaren, som förlitar sig på de aeroba bakteriernas magi för att bryta ner organiskt material och avge spillvärme. Liksom den underjordiska värmeväxlaren bygger en kompostvärmare också på en värmeväxlare: vatten cirkulerar genom rör som löper genom en stor komposthög. På grund av den aeroba nedbrytningen kan en komposthög hålla en temperatur på 100-160 F. Det uppvärmda vattnet cirkulerar sedan genom växthuset där det avger värme. Av alla system är det här förmodligen det som kräver mest arbete för att få till stånd och hålla igång. Du måste först bygga upp komposthögen med rätt material och konsistens för att få upp den till en hög temperatur, och fortsätta att fylla på eller bygga upp högen på nytt allteftersom den bryts ned. En stor, korrekt uppbyggd hög (se bild nedan) kan dock hålla ett växthus på 1 000-2 000 kvadratmeter uppvärmt under en vinter. Av dessa skäl lämpar sig komposthögvärmare ofta bäst för större växthus.
Sammanfattning
Vilket sätt ska man välja? Flera faktorer spelar in:
Vad är dina mål (hur stort utrymme försöker du värma upp och i vilken grad)? Varje system har olika kapacitet för uppvärmning. Hur mycket kontroll vill du ha? (Vissa system är aktiva och vissa är passiva. (Du kan t.ex. veva upp en raketmassvärmare, men det finns inte mycket du kan göra för att ändra vattentunnorna.)
Vilka begränsningar arbetar du redan med? (Svåra/rotiga jordar kommer att utesluta en underjordisk värmeväxlare.) Tänk på hur mycket golvyta i växthuset du har för saker som vattentunnor. Och viktigast av allt, tänk på den tid och det arbete som krävs för att installera varje system, samt den löpande tid/det löpande arbete som kan krävas för att driva varje system (dvs. en underjordisk värmeväxlare kan automatiseras, medan en raketmassvärmare inte kan automatiseras). Även om du måste göra en del hemläxor i förväg är ett varmt växthus som producerar färsk mat under hela vintern (och det är gratis!) den bästa lönsamheten du kan få.
(Överst) Bilder med tillstånd från Ceres Greenhouse Solutions: Rör i en underjordisk värmeväxlare för ett växthus på 12 x 20 meter. 3D-modell av en underjordisk värmeväxlare under jord.
(mitten) Foto från Verge Permaculture: Raketmassvärmare i ett växthus.
(Nederst) Bilder från Golden Hoof Farm: Komposthög mitt i konstruktionen med slangar för luftning. Färdig komposthög.
Alla bloggare från MOTHER EARTH NEWS har gått med på att följa våra bästa metoder för bloggande, och de är ansvariga för att deras inlägg är korrekta. Om du vill veta mer om författaren till det här inlägget klickar du på länken med byline högst upp på sidan.