Alternatyvios šiltnamių šildymo sistemos, skirtos daržovių ir šviežių žolelių auginimui žiemą.
Dėl didėjančių iškastinio kuro kainų ir CO2 bei kitų teršalų išmetimo apribojimų, reikia ieškoti alternatyvių šiltnamių šildymo sistemų, skirtų daržovėms ir šviežioms žolelėms auginti žiemą. Viena iš galimų alternatyvų yra naudoti saulės energija. Šiltnamių šildymui saulės energija naktį reikalingas kelių komponentų derinys, pagrįstas šiais principais: 1. saulės energijos įsisavinimas (dienos metu), 2. energijos kaupimas ir energijos nuostolių aplinkai išvengimas ir 3. naudojant energiją naktį.
Saulės energijos įsisavinimą padidina padengus gruntą permatomu plastikiniu lakštu. Sudrėkintas gruntas gali sukaupti daug šilumos energijos. Papildomas saulės energijos sugėrimo ir saugojimo būdas – šiltnamio tuneliuose įrengiant horizontalius ir vertikalius permatomus PE (polietileno) vandens vamzdelius (3 ir 4 pav.). Naudojant juodą PE vandens vamzdeliams konstruoti, galima geriau sugerti šilumą nei dažniausiai naudojami skaidrūs vamzdeliai.
Šiltnamio orientacija taip pat gali padidinti saulės energijos įsisavinimą. Į rytus-vakarus orientuotas tunelis sugers daug daugiau energijos nei panaši struktūra, orientuota į šiaurę-pietus. Savarankiškų vertikalių vandens vamzdžių išdėstymas šiaurinėje pusėje kaip „vandens siena“ padidina energijos įsisavinimą ir saugojimą, todėl šiltnamio naktinė temperatūra Izraelyje pakyla iki 16 C0, priklausomai nuo vietos radiacijos ir klimato sąlygų.
Energijos nuostoliai aplinkai mažinami šiltnamį dengiant dvigubu plastikinių lakštų sluoksniu su IR blokavimu, tarp lakštų paliekant oro tarpą arba naudojant termo ekranus ar izoliacines antklodes. Nuo saulėlydžio, kai nebėra šilumos kaupimosi, vandens vamzdžiai ir dirvožemis išleidžia šilumos energiją į šiltnamio tūrį.
Panašūs praktiniai šių principų pritaikymai naudojami ir kitur pasaulyje. Kai kuriose Kinijos dalyse saulės energija kaupiama storoje sienoje, pagamintoje iš purvo ar molio plytų. Izraelyje šiuos principus taikėme baziliko auginimo tuneliuose. Šių komponentų derinys leido mums auginti baziliką (vasarinį derlių) žiemą, padidinant produkciją, užkertant kelią augalų ligoms ir gerinant kokybę, tuo pačiu sumažinant išlaidas ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją.
Horizontalių vandens vamzdžių naudojimas nėra naujas būdas, nes jis buvo išbandytas prieš daugelį metų. Nors horizontalūs vamzdžiai šiek tiek prisideda prie šiltnamio atšilimo, jie yra blogiausioje šiltnamio vietoje, šalčiausioje ir labiausiai tamsesnėje vietoje ir yra veikiami mechaninių pažeidimų. Unikalus vandens vamzdžių išdėstymo vertikaliai sprendimas yra geras ir efektyvus horizontalių vandens vamzdžių problemų sprendimas. Jie stovi savarankiškai, jų nepalaiko šiltnamio konstrukcija. Jie turi standų rėmą, pagamintą iš metalinės lakštinės įvorės, arba yra laikomi naudojant įvorę, pagamintą iš metalinio vielos tinklo.
Į vertikalius vamzdžius patenka saulė ir jie netrukdo šiltnamio darbuotojams. Šiltnamyje galima sukaupti daug didesnį vandens kiekį, kad būtų galima geriau sukaupti šilumos energiją. Tinkamai nustačius vertikalius vamzdžius, žiemą sumažėja šešėlių problemų ir tinka kelių tarpatramių šiltnamiams bei šiaurės-pietų kryptimis tuneliuose.
Tunelio orientacija turi didelę įtaką saulės energijos įsisavinimui. Orientacija į rytus-vakarus leidžia į šiltnamį patekti daug daugiau saulės šviesos. Žiemą, kai saulė yra žemai, saulės spinduliai aštriu kampu trenkia į šiaurės pietų orientuoto tunelio plastikinę dangą. Dėl to dalis spindulio atsispindi. Saulės spinduliai, patekę į rytų-vakarų orientaciją, yra beveik stačiu kampu, todėl į tunelį patenka daug daugiau šviesos, o tai lemia didesnį derlių.
Šios žinios užleido vietą „Eden“ šiltnamio kūrimui ir statybai. „Eden“ šiltnamis orientuotas į rytus – vakarus, o vertikalūs vamzdžiai yra šiaurinėje pusėje. Jie sudaro „vandens sieną“. Šios vietos pranašumas yra tai, kad pasėliams nėra šešėlių ir fiziškai netrukdoma darbuotojams. Pasivaikščiojimo tunelyje galima laikyti gana didelį vandens kiekį (8 m3 vandens 30 m ilgio tunelyje). Santykinai karštomis dienomis „vandens siena“ sugeria saulės energiją, o naktį išskiria šilumą, sukurdama optimalią temperatūrą augalininkystei.
Vandens naudojimo vamzdeliuose priežastis yra didelė vandens savitoji šiluma, palyginti su kitomis medžiagomis. Vanduo yra prieinamas ir neužterš dirvožemio, jei vamzdžiai bus pažeisti. Naktį daryta šiluminė nuotrauka rodo vandens sienelėje sukauptą šilumą ir įtaką augalo temperatūrai. Bazilikų derlius žiemą buvo žymiai didesnis tuneliuose su vandens siena.
Apibendrinant, mes sukūrėme paprastą, tvarią, neteršiančią, neteršiančią sistemą, skirtą vasarinių augalų auginimui žiemą, pakeldami temperatūrą naudodami tik saulės energiją. Izraelyje baziliko pasėlius galima auginti žiemą naudojant: PE mulčiavimą, vandens vamzdelius, termo tinklelius ir dvigubus PE dengiamosios medžiagos sluoksnius. Geriausi rezultatai buvo pasiekti naudojant juodų PE vandens vamzdžių sieną, stovinčią šiaurinėje rytų-vakarų krypties tunelio pusėje.
Tunelio orientavimas rytų-vakarų kryptimi turi didelį pranašumą prieš šiaurės-pietų krypties tunelius. Šis metodas leido išauginti bazilikus be žiemos ligų, nereikalaujant cheminių fungicidų purškimo. Priklausomai nuo klimato sąlygų, yra galimybė naudoti tik kai kuriuos iš aukščiau paminėtų metodų, kad būtų gautas didelis ir puikios kokybės derlius.