Альтернативные системы отопления теплиц для выращивания овощей и зелени зимой.
В результате повышения цен на ископаемое топливо и ограничений на выбросы CO2 и других загрязнителей возникает необходимость в поиске альтернативных систем отопления теплиц для выращивания овощей и свежих трав в зимний период. Одна из возможных альтернатив - использование солнечная энергия. Для обогрева теплиц в ночное время солнечной энергией требуется сочетание нескольких компонентов, основанных на следующих принципах: 1. поглощение энергии солнца (в течение дня), 2. сохранение энергии и предотвращение потерь энергии в окружающую среду и 3 y использование энергии в ночное время.
Поглощение солнечной энергии увеличивается за счет покрытия почвы прозрачным пластиковым листом. Влажная почва может накапливать большое количество тепловой энергии. Дополнительным методом поглощения и хранения солнечной энергии является размещение горизонтальных и вертикальных прозрачных водопроводных труб из полиэтилена (полиэтилена) в туннелях теплицы (рис. 3 и 4). Использование черного полиэтилена для изготовления водяных трубок обеспечивает большее поглощение тепла, чем обычно используемые прозрачные трубки.
Ориентация теплицы также может увеличить поглощение солнечной энергии. Проходной туннель, ориентированный с востока на запад, будет поглощать значительно больше энергии, чем аналогичная конструкция с ориентацией с севера на юг. Размещение самонесущих вертикальных водяных труб на северной стороне в качестве «водяной стены» увеличивает поглощение и накопление энергии, что приводит к повышению ночной температуры теплицы до 16 C0 в Израиле, в зависимости от местной радиации и климатических условий.
Потери энергии в окружающую среду уменьшаются за счет покрытия теплицы двойным слоем пластиковых листов с блокировкой инфракрасного излучения, с воздушным зазором между листами или за счет использования тепловых экранов или изоляционных одеял. С заката, когда больше не происходит накопления тепла, водяные трубы и почва отдают тепловую энергию в объем теплицы.
Подобные практические применения этих принципов используются во всем мире. В некоторых частях Китая солнечная энергия хранится в толстой стене из глины или глиняных кирпичей. В Израиле мы применили эти принципы при выращивании базилика в пешеходных туннелях. Комбинация этих компонентов позволила нам выращивать базилик (летнюю культуру) зимой, одновременно увеличивая производство, предотвращая болезни растений и улучшая качество при одновременном снижении затрат и выбросов парниковых газов.
Использование горизонтальных водяных трубок - не новый метод, поскольку он был опробован много лет назад. Несмотря на то, что горизонтальные трубы в некоторой степени способствуют утеплению теплицы, они расположены в наихудшем месте теплицы, в самом холодном и затененном месте и подвержены механическим повреждениям. Уникальное решение вертикального расположения водяных трубок - хорошее и эффективное решение проблемы горизонтальных водяных трубок. Они стоят самостоятельно, они не поддерживаются конструкцией теплицы. Они имеют жесткий каркас, сделанный из гильзы из листового металла, или поддерживаются гильзой из металлической проволочной сетки.
Вертикальные трубы подвергаются воздействию солнца и не мешают рабочим в теплице. В теплице можно хранить гораздо больший объем воды, чтобы лучше сохранять тепловую энергию. Правильное размещение вертикальных трубок снижает проблемы с затенением зимой и подходит для многопролетных теплиц и ориентации север-юг в проходных туннелях.
Ориентация пешеходного туннеля имеет большое влияние на поглощение солнечной энергии. Ориентация восток-запад пропускает гораздо больше солнечного света в теплицу. Зимой, когда солнце садится, солнечные лучи под острым углом падают на пластиковое покрытие проходного туннеля, ориентированного на север и юг. В результате часть луча отражается. Солнечные лучи, падающие в направлении восток-запад, почти под прямым углом, что приводит к тому, что в туннель попадает гораздо больше света, что приводит к более высокой урожайности.
Эти знания позволили разработать и построить теплицу «Эдем». Теплица «Эдем» ориентирована с востока на запад, а вертикальные трубы расположены с северной стороны. Они образуют «стену воды». Преимущество этого местоположения состоит в том, что урожай не затеняется и рабочие не беспокоятся. Относительно большое количество воды может удерживаться в проходе в туннеле (8 м3 воды в проходном туннеле длиной 30 м). «Водяная стена» поглощает солнечную энергию в относительно жаркие дни и отдает тепло ночью, создавая оптимальные температуры для выращивания сельскохозяйственных культур.
Причина использования воды в трубках - высокая удельная теплоемкость воды по сравнению с другими материалами. Вода доступна и не загрязняет почву, если трубы повреждены. Тепловой снимок, сделанный ночью, показывает тепло, накопленное в стенке воды, и его влияние на температуру растений. Урожайность базилика зимой была значительно выше в пешеходных туннелях, оборудованных водной стеной.
В заключение мы разработали простую, устойчивую, экологически чистую и исключающую выбросы систему для выращивания летних культур зимой путем повышения температуры с использованием только солнечной энергии. Зимой в Израиле можно выращивать базилик, используя: мульчирование из полиэтилена, водяные трубы, тепловые экраны и двойные слои укрывного материала из полиэтилена. Наилучшие результаты были достигнуты при использовании стены из черных водопроводных труб из полиэтилена, стоящей на северной стороне туннеля, ориентированного с востока на запад.
Ориентация туннеля в направлении восток-запад имеет значительное преимущество перед туннелями, ориентированными с севера на юг. Этот метод позволил вырастить базилик без зимних болезней без химического опрыскивания фунгицидами. В зависимости от климатических условий есть возможность использовать только некоторые из вышеупомянутых методов для получения высоких урожаев отличного качества.