Centinaia di nuovi piccoli agricoltori entrano nel settore ogni anno, ognuno serve una comunità unica e risolve problemi unici. Molti di questi problemi sono legati all'energia:la sua mancanza, la necessità di fonti più sostenibili, e la necessità di sistemi di coltivazione più efficienti dal punto di vista energetico.

Alcuni agricoltori hanno scelto di risolvere questi problemi con l'energia solare. Ricercatori come Lindsey Schiller e Marc Plinke sono lì per alimentare queste soluzioni. I due hanno recentemente pubblicato un libro sulla costruzione e l'allestimento di serre a energia solare. Oggi diamo un'occhiata mentre spiegano una metrica chiave per il riscaldamento.

Una delle principali sfide che i coltivatori di serre devono affrontare è il riscaldamento. Se vivi in ​​un luogo che esce dall'intervallo di temperatura ideale per le tue colture, allora probabilmente hai affrontato questo problema da solo. E chiunque abbia iniziato a studiare il riscaldamento della propria serra si è imbattuto nel termine, “R-Valore”.

Il valore R di una serra è la chiave per misurare il fabbisogno termico della tua serra e per scegliere i materiali che ti consentono di riscaldare la serra in modo efficiente. Continua a leggere per una spiegazione dei valori R, perdita di calore, e materiali per vetri (trasmettitori di luce) che bilanciano i due.

*Questo testo è un estratto dal libro, La serra solare tutto l'anno di Lindsey Schiller e Marc Plinke. Consulta il libro qui per ulteriori informazioni di alta qualità sulla costruzione di serre solari.

Comprensione dei valori R:quanto isolamento è sufficiente?

La metrica universale per valutare i materiali isolanti è il valore R. Misura la resistenza di un materiale alla conduzione termica, o la sua qualità isolante. Più alto è il valore R, più isolante. I valori R dominano qualsiasi discussione sull'isolamento perché sono un valore semplice che può essere applicato a qualsiasi materiale. Però, ciò che è meno discusso è che i valori R sono solo una parte dell'equazione che misura la perdita di calore totale attraverso una parete di superficie, che può essere definito come:

Perdita di calore =(1/R-value)(area superficiale)(∆T)

Valore R =resistenza al trasferimento di calore di un materiale
∆T =la differenza tra la temperatura interna ed esterna in gradi F

È importante sottolineare che la relazione tra i valori R e la perdita di calore non è lineare, come mostrato nella figura sottostante. Questo fatto ha importanti implicazioni nella scelta di una strategia di isolamento. Diciamo "strategia" perché naturalmente hai delle scelte su dove e quanto isolare. Il grafico mostra che la perdita di calore precipita quando ci si sposta da un R-1 a un R-2, ma cambia relativamente poco quando si aumenta da R-20 a R-21. Sebbene in entrambi i casi il valore R aumenti di 1, il primo aggiornamento avrà un enorme impatto sulla perdita di calore totale, il secondo relativamente poco.

L'implicazione è che il denaro è speso molto meglio aggiungendo un po' di isolamento a superfici a basso valore R come vetri, piuttosto investendo molto in pareti “superisolate” con valori R molto alti. A causa di questa relazione non lineare, si consiglia di assicurarsi che tutti i materiali per vetratura abbiano un valore R decente (almeno R-2).

Per illustrare ulteriormente questo punto, il grafico successivo confronta diverse combinazioni di valori R per l'area vetrata (sia sul tetto che sulle pareti) e per l'area della parete coibentata. Usiamo un'ipotetica serra, e mantieni le altre variabili invariate, cambiando solo i valori R di ciascuna superficie.

Il primo scenario rappresenta una serra tradizionale non isolata con vetratura in polietilene o vetro singolo (R-0,83) su tutti i lati e sul tetto. Non ci sono pareti isolate.

I secondi presumono che la stessa struttura abbia un doppio strato di vetratura (R-2) su tutte le superfici.

Il terzo aggiunge l'isolamento R-10 sulla parete nord, e alcuni a est ea ovest. Ora la serra ha quello che chiameremmo un rapporto tra vetro e isolamento del 50%, circa metà dell'area è isolata con una parete R-10 e l'altra metà con una vetratura R-2.

Da li, modifichiamo leggermente le due variabili, cambiando l'area della parete isolata in R-40 (corsa #4), o cambiando solo la vetratura in R-3 (corsa #5). Quest'ultimo rappresenta la struttura più efficiente, combinando una parete R-40 con una vetratura R-3.

La variazione della perdita di calore totale ha dimostrato l'ammortamento dell'aggiornamento dei materiali per vetrature a un valore R decente. L'aggiunta del secondo strato di vetratura (passando da R-1 a R-2) riduce la perdita di calore di oltre il 50%. L'aggiunta della parete coibentata riduce la perdita di calore totale di un altro 35%. Da li, il rimborso diventa meno semplice. Passare da una parete a R-10 a una a R-40 crea solo un risparmio di calore del 10%.

Se questo investimento vale la pena dipende dai tuoi obiettivi per la serra, il costo attuale del riscaldamento, il costo del materiale isolante, e il tuo clima Per valutare l'effetto per la tua zona, ti consigliamo di eseguire la tua analisi rapida utilizzando un calcolatore di perdita di calore online, come "il calcolatore della perdita di calore domestico" su builditsolar.com. Anche i calcoli manuali sono possibili, ma stanno diventando meno rilevanti data la facilità e la funzionalità dei calcolatori online.

Lo approfondiamo perché un errore comune che vediamo è la devozione di un sacco di soldi e sforzi per creare pareti super-isolate (R-40 o superiore) e allo stesso tempo utilizzare materiali per vetri molto poveri. La giustificazione è di solito, "Ho bisogno di una vetrata pensata per la trasmissione della luce." Però, l'aggiunta di un secondo strato di vetratura di solito comporta solo una riduzione della luce del 10%. Dato l'enorme risparmio energetico di quello strato in più, secondo noi, ne vale la pena l'aumento delle temperature e delle prestazioni.

*Fine dell'estratto

Una volta compreso il valore R, puoi iniziare a confrontare diversi materiali e isolanti per serre. Ogni serra avrà esigenze uniche. Ad esempio, Le serre di Bright Agrotech a Laramie utilizzano un doppio strato di polietilene combinato con una caldaia per compensare gli inverni rigidi.

Come Lindsey menzionato sopra, raddoppiare la vetrata (il materiale che trasmette la luce della serra – nel nostro caso, gli strati di polietilene) di solito ha maggiori vantaggi in termini di isolamento rispetto alle perdite di luce. I coltivatori possono spesso bilanciare la perdita di luce in altri modi; Per esempio, La serra di Bright Agrotech ha utilizzato le torri ZipGrow riflettenti e il ritaglio del nastro trasportatore per utilizzare la luce in modo più efficiente.

Costruire una serra?

Costruire una serra non deve essere travolgente. Con risorse come La serra solare tutto l'anno e Upstart University, i nuovi agricoltori possono iniziare la loro attività nel modo giusto.

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Lindsey Schiller ha studiato progettazione e gestione delle serre convenzionali presso il Controlled Environmental Agriculture Center dell'Università dell'Arizona prima di approfondire la progettazione delle serre solari.

Con il coautore Marc Plinke, ha fondato Ceres Greenhouse Solutions per la ricerca, design, e costruire serre efficienti dal punto di vista energetico tutto l'anno. Lindsey ha progettato, ha visitato e aiutato a costruire centinaia di serre ad alta efficienza energetica che vanno da piccole strutture residenziali a strutture commerciali di un acro.