Alternative systemer for oppvarming av drivhus for dyrking av grønnsaker og friske urter om vinteren.
Som følge av økende priser på fossilt brensel og restriksjoner på utslipp av CO2 og andre miljøgifter, er det behov for å finne alternative systemer for oppvarming av drivhus for dyrking av grønnsaker og friske urter om vinteren. Et mulig alternativ er bruken av solenergi. Oppvarming av drivhus om natten med solenergi krever en kombinasjon av flere komponenter basert på følgende prinsipper: 1. absorpsjon av energien fra solen (på dagtid), 2. lagring av energien og unngåelse av energitap til omgivelsene og 3 bruke energien om natten.
Absorpsjon av solenergi økes ved å dekke jorda med en gjennomsiktig plastfolie. Den fuktede jorda har kapasitet til å lagre en stor mengde varmeenergi. En ekstra metode for å absorbere og lagre solenergi er ved å plassere horisontale og vertikale gjennomsiktige PE (polyetylen) vannrør i drivhustunnelene (fig. 3 og 4). Bruk av svart PE for å konstruere vannrørene gir større varmeabsorpsjon enn de vanlig brukte gjennomsiktige rørene.
Orienteringen av drivhuset kan også øke absorpsjonen av solenergi. En gangtunnel orientert øst-vest vil absorbere vesentlig mer energi enn en tilsvarende struktur orientert nord-sør. Plassering av de selvbærende vertikale vannrørene på nordsiden som en "vegg av vann" øker energiabsorpsjon og lagring, og øker derfor drivhusets natttemperaturer opp til 16 C0 i Israel, avhengig av lokal stråling og klimatiske forhold.
Tap av energi til omgivelsene reduseres ved å dekke drivhuset med et dobbelt lag plastplater med IR-blokkering, med et luftgap mellom arkene eller ved bruk av termiske skjermer eller isolasjonstepper. Fra solnedgang når det ikke lenger samles opp varme, frigjør vannrørene og jorda varmeenergi inn til volumet av drivhuset.
Lignende praktiske anvendelser av disse prinsippene brukes andre steder i verden. I deler av Kina lagres solenergi i en tykk vegg laget av gjørme eller leirstein. I Israel har vi brukt disse prinsippene i walk-in tunneler for dyrking av basilikum. Kombinasjonen av disse komponentene har gjort det mulig for oss å dyrke basilikum (en sommeravling) om vinteren, samtidig som vi øker produksjonen, forebygger plantesykdommer og forbedrer kvaliteten samtidig som kostnadene og utslippene av klimagasser reduseres.
Å bruke horisontale vannrør er ikke en ny metode for det ble prøvd for mange år siden. Selv om de horisontale rørene har et visst bidrag til å varme opp drivhuset, ligger de på det dårligste stedet i drivhuset, det kaldeste og mest skyggefulle stedet, og de er utsatt for mekaniske skader. En unik løsning for å arrangere vannrørene vertikalt er en god og effektiv løsning på problemene med de horisontale vannrørene. De står uavhengig de er ikke støttet av drivhusstrukturen. De har en stiv ramme laget av en metallplatehylse, eller støttes ved hjelp av en hylse laget av et metalltrådnett.
De vertikale rørene er utsatt for sol og de er ikke i veien for arbeiderne i drivhuset. Det er mulig å lagre et mye større volum vann i drivhuset for å muliggjøre større lagring av varmeenergi. Korrekt plassering av de vertikale rørene reduserer skyggeproblemer om vinteren og er egnet for drivhus med flere spenn og nord-sør-orientering i walk-in-tunneler.
Orienteringen av walk-in tunnelen har stor innflytelse på absorpsjonen av solenergi. Orienteringen øst-vest tillater mye mer sollys å komme inn i drivhuset. Om vinteren, når solen står lavt, treffer solstrålene plastbelegget til den nord-sørorienterte gangtunnelen i en skarp vinkel. Som et resultat blir en del av strålen reflektert. Solstrålene som treffer øst-vest-orienteringen er nesten i rett vinkel, noe som resulterer i at mye mer lys kommer inn i tunnelen, noe som fører til høyere utbytte.
Denne kunnskapen ga plass for utvikling og bygging av "Eden"-drivhuset. "Eden" drivhuset er orientert øst – vest og de vertikale rørene er plassert på nordsiden. De danner en "vegg av vann". Denne plasseringen har en fordel at det ikke er skyggelegging på avlingen og det er ingen fysisk forstyrrelse for arbeiderne. Det kan holdes relativt mye vann i gangtunnelen (8 m3 vann i en 30 m lang gangtunnel). "Vannveggen" absorberer solenergien på de relativt varme dagene og frigjør varmen om natten, og skaper optimale temperaturer for avlingsproduksjon.
Grunnen til å bruke vann i rørene er den høye spesifikke varmen til vann sammenlignet med andre materialer. Vann er tilgjengelig og vil ikke forurense jorda hvis rørene er skadet. Et termisk bilde som ble tatt om natten viser varmen som er lagret i veggen av vann og påvirkningen på plantetemperaturen. Utbyttet av basilikumavlingen var vinter betydelig høyere i gangtunneler utstyrt med en vegg av vann.
Avslutningsvis utviklet vi et enkelt, bærekraftig, ikke-forurensende, ingen utslippssystem for dyrking av sommeravlinger om vinteren ved å øke temperaturen ved å bruke kun solenergi. Det er mulig å dyrke basilikumavlinger om vinteren i Israel ved å bruke: PE mulching, vannrør, termiske skjermer og doble lag med PE-dekkmateriale. De beste resultatene ble oppnådd ved å bruke en vegg av svarte PE vannrør som sto på nordsiden av den øst-vest orienterte tunnelen.
Orientering av tunnelen i øst-vest retning har en betydelig fordel fremfor nord-sør orienterte tunneler. Denne metoden gjorde det mulig å dyrke basilikum fri for vintersykdommer uten å trenge kjemisk sprøyting av soppdrepende midler. Avhengig av de klimatiske forholdene er det en mulighet for å bruke bare noen av de nevnte metodene for å produsere høye utbytter av utmerket kvalitet.