De sleufkassen van Antropov, de vegetarische, ecologische kas van Ivanov, zonnekassen met warmteaccumulatoren. In dit artikel zullen we de kenmerken van het apparaat en de voordelen van deze unieke structuren bekijken..
Kassen zijn constructies die de groeitijd van verschillende gewassen aanzienlijk verlengen. Ze zijn overal nodig. In de noordelijke regio’s is het belangrijk om geen enkele warme dag te missen, en elke graad van bespaarde warmte is van het grootste belang – bij het telen van groenten is het immers noodzakelijk om binnen een zeer korte tijd te bewaren. In de zuidelijke streken helpt de kas om bijna het hele jaar door planten te telen..
Helaas hebben de traditionele structuren die op bijna elk persoonlijk perceel te vinden zijn, drie belangrijke nadelen:
- Op het moment dat de zon laag staat, en het gebeurt ’s morgens en’ s avonds in de lente, herfst en winter, worden de stralen ervan zeer sterk onder scherpe hoeken gereflecteerd, waardoor slechts 25-30 procent van de zonne-energie de kas kan binnendringen.
- In het koude seizoen is het vrij moeilijk om warmte op te slaan en op te slaan vanwege grote verliezen door het kasdek, wat leidt tot enorme sprongen in dag- en nachttemperaturen – en dit heeft een extreem negatief effect op de ontwikkeling en vruchtzetting van gewassen.
- Traditionele kassen hebben directe ventilatie in de vorm van allerlei ventilatieopeningen, deuren en dergelijke. En het is daardoor dat alles zo nodig is voor planten voor normale groei, kooldioxide, stikstof en bijna al het vocht dat door gewassen wordt verdampt. Daarom hebben kasbedden constant water en bemesting nodig..
De unieke principes van het kasontwerp die hieronder worden besproken, helpen al deze problemen op te lossen..
Geulkassen door Vladimir Antropov
De naam spreekt voor zich. De basis van zo’n vaars is een greppel met een diepte van anderhalve meter of meer (het hangt allemaal af van hoe diep het grondwater zich op de site bevindt), de lengte is willekeurig, de breedte is vanaf twee meter. Aan de zijkanten van de sleuf zijn bakstenen keerwanden aangebracht, die dienen als een prachtige warmteaccumulator. Om planten te laten groeien, worden hier hoge bedden van bakstenen gebruikt – voor een gedetailleerde beschrijving van hun ontwerp, zie het artikel “Biologische landbouw. Hoe slimme bedden te maken ”. Hun belangrijkste voordeel is in dit geval dat ze overdag actief warmte verzamelen en deze ’s nachts geleidelijk afgeven..
Van bovenaf is de sleufkas bedekt met een eenvoudige gebogen structuur van plastic buizen die zijn gebogen door een boog. De buizen zijn geplaatst op een afstand van 1,2 meter en worden aan elkaar bevestigd met dwarsbalken. De plastic folie wordt op de volgende manier uitgerekt: een rand van de strip wordt aan de rail bevestigd en met twee touwen naar de andere kant gesleept. Daarna worden de randen van de folie met behulp van pluggen met houten latten tegen de bodem van de kas gedrukt. Om ervoor te zorgen dat de film beter vasthoudt, wordt deze tegen de structuur gedrukt met touwen die er overheen worden geworpen en goed worden gespannen tussen de framebuizen.
Deuren die aan beide uiteinden bijna onder het plafond zijn geplaatst, fungeren als ventilatieopeningen in de sleufkassen van Antropov. Bakstenen bedden zijn zo hoog gemaakt dat hun oppervlak zich onder de nok van de kas bevindt – dit is de plaats die een zone is van stabiele accumulatie van warme lucht. Met deze opstelling is er geen negatief effect van koude lucht op planten – deze stroomt soepel naar de vloer.
De voordelen van een sleufkas van dit ontwerp zijn duidelijk. Ten eerste worden warmteverliezen aanzienlijk verminderd in de kassen van Antropov en blijft de hoge temperatuur hier lang hangen. Dit komt door het feit dat stenen rekwisieten en hoge bedden snel opwarmen en een grote hoeveelheid warmte verzamelen. Bovendien geeft de diepe bodemhorizon in de winter zelf warmte af. Het relatief kleine volume en het minimale windoppervlak dragen bij aan een onmiddellijke opwarming van de lucht. Als gevolg hiervan is de nachttemperatuur in zo’n kas in de winter 8-12 graden hoger dan in de gebruikelijke kas. Ik zou willen opmerken dat verwarming hier helemaal niet wordt gebruikt. En op de koudste nachten, om planten tegen vorst te beschermen, volstaat het om de bedden te bedekken met niet-geweven afdekmateriaal..
Een ander belangrijk voordeel van de sleufkassen van Antropov is dat de luchttemperatuur hier soepel verandert. Het oppervlak van warmte-uitwisseling door de wanden van de bedden is drie keer groter dan door de grond. Aangezien de steen perfect warmte vasthoudt, wordt een soort thermisch vliegwiel verkregen, dat wil zeggen dat de overtollige warmte gedurende lange tijd wordt geabsorbeerd en het ontbreken ervan gedurende lange tijd wordt gecompenseerd. De lucht in dergelijke structuren raakt pas half juni oververhit.
Eco kas
De auteur van het idee is de Amerikaanse boer Anna Edei. Bij het organiseren van de eco-kas gebruikte Anna de ideeën van de oprichters van de permacultuurbeweging, gebaseerd op de wederzijdse aanpassing van alle leden van een bepaald ecosysteem aan elkaar. We spraken uitgebreid over permacultuur in het artikel “Biologische landbouw. Permacultuur – leven in harmonie met de natuur “.
De oppervlakte van de eco-kas gebouwd door Anna Edei is 300 m2. m. De structuur is langwerpig in de richting van oost naar west. De verticale noordmuur is bedekt met wit plastic en fungeert als een reflector van de zonnestralen. Het dak is plat en schuin naar het zuiden. De zijwanden zijn gemaakt van glasvezel en het dak is bedekt met sagein (betrouwbare transparante warmte-isolator), er wordt speciale aandacht besteed aan de dichtheid – dit alles zorgt voor minimaal warmteverlies.
Maar het belangrijkste hoogtepunt van de ecokas is de symbiose met dieren. Aan beide uiteinden van de structuur zijn er gebouwen voor hun onderhoud – aan de ene kant een konijnenhok, waarin 30 à 40 konijnen leven, aan de andere kant een kippenhok voor 60 à 70 kippen. Ook deze kamers zijn erg licht en luchtdicht. De ecokas heeft een speciaal systeem van ondergrondse geperforeerde buizen waardoor warme lucht van de menagerieën met behulp van een ventilator de kas in wordt gepompt. En samen met deze lucht – warmte, ammoniak, kooldioxide en vocht. Daardoor is het goed voor iedereen – de lucht in het kippenhok en konijnenhok wordt gereinigd, gevoerd en daardoor de planten in de kas verwarmd.
De samenstelling van de grond in de eco-kas is als volgt: graszodenland, zand, compost gemaakt van kippen- en konijnenuitwerpselen, as. Een goed georganiseerd druppelirrigatiesysteem in de ondergrond creëert ideale omstandigheden voor planten, nadat al het afval is verzameld en naar de dieren in de buurt gaat.
Anna Edei berekende dat elk “dier” in een jaar evenveel warmte afgeeft als kan worden verkregen uit 10 liter olie – besparing op verwarming bereikt 7 duizend dollar per jaar.
In een ecokas wordt onder meer een grote hoeveelheid warmte in het water verzameld. Het totale volume van de geïnstalleerde watertanks is ongeveer 16 ton en speciale ventilatoren zijn onder het plafond gemonteerd, aangedreven door zonnepanelen en automatisch ingeschakeld bij zonnig weer. Ze drijven hete lucht naar beneden in bakken met water, die overdag door een gordijn van de bedden zijn afgeschermd met planten. Deze zogenaamde radiatoren nemen overdag een enorme hoeveelheid warmte op, die ze ’s nachts afgeven. Alle waterreservoirs zijn met elkaar verbonden door leidingen, zodat met behulp van een pomp warm water van boven naar beneden wordt gedestilleerd – zo wordt het hele volume gelijkmatig verwarmd.
In de zomerse hitte zorgt speciaal doordachte ventilatie ervoor dat de planten in de ecokas niet oververhit raken. Aan de zuidkant bevinden de dwarsbalken zich nabij de grond en aan de noordkant – bijna onder het plafond. Hierdoor kan hete lucht de helling op glijden en snel ontsnappen. Tanks met water egaliseren effectief het temperatuurverschil, ’s nachts geven ze overdag warmte af en gedurende de dag – nacht koelte, dus ventilatie wordt alleen gebruikt op zeer warme dagen.
Vegetarische Ivanov
Dit unieke principe van een kas werd in de jaren 50 van de vorige eeuw ontwikkeld en gepatenteerd door de Kievse natuurkundeleraar Alexander Vasilyevich Ivanov. Het ontwerp van de vegetariër is doordacht tot in het kleinste detail en elimineert alle drie de belangrijkste problemen van traditionele kassen, waar we het in het begin over hadden – gebrek aan zonlicht, warmteverlies door de kap, verlies van kooldioxide, vocht en stikstof als gevolg van directe ventilatie. Laten we alles op volgorde bespreken.
Het is noodzakelijk om een vegetatie te bouwen op een helling (15-20 graden). De helling kan natuurlijk of los zijn, maar altijd naar de zuidoost- of zuidkant. De geschatte grootte van het gebouw: lengte 5 m, breedte 4 m, hoogte 1,7-2 m. Het platte dak en de drie muren zijn gemaakt van glas of cellulair polycarbonaat, de laatste is bijna ideaal voor deze structuur.
De achterwand is solide. Dit kan een geschikte muur van een huis of een bijkeuken zijn, witgekalkt met kalk, geverfd met witte verf en idealiter bedekt met een spiegelfilm. Het fungeert als een reflector die de zonnestralen op de bodem verdubbelt..
Dus een helling van 15-20 graden, een plat dak en een reflecterende muur in de winter verhogen de penetratie van zonlicht aanzienlijk, en hoe lager de zon, hoe krachtiger het effect..
De problemen van warmteverlies, kooldioxide en stikstof worden opgelost dankzij een interessante uitvinding, namelijk een gesloten cyclus van warmte- en luchtuitwisseling. Kunststofbuizen worden in de grond ingegraven tot een diepte van 35-40 cm, op een afstand van 60-65 cm van elkaar over het hele gebied van de kas. Hun onderste (zuidelijke) uiteinden worden uit de grond verwijderd en bedekt met een fijn gaas (om geen puin te krijgen). De bovenste (noordelijke) zijn verbonden met een dwarse collector, van waaruit een stijgbuis (verticale buis) in de hoofdmuur is aangelegd. De riser gaat niet rechtstreeks naar buiten, maar via een speciale controlekamer, die uitkomt in de vegetariër op een hoogte van ongeveer anderhalve meter. Zowel boven als onder wordt deze kamer begrensd door dempers, en bij de uitgang naar de kas zit een gewone huishoudventilator met een vermogen van 15-20 W. Dit vermogen is voldoende voor 3-4 pijpen, waarvan de diameter 7-10 cm is.Als er meer pijpen zijn, is het noodzakelijk om nog een stijgbuis met een ventilator te monteren.
Overdag, bij zonnig weer, is de temperatuur in de kas 30-35 graden (zelfs in de winter). De bovenste demper van de regelkamer sluit, de ventilator gaat aan en zuigt warme lucht aan en drijft deze door buizen de grond in. In dit geval warmt de grond op, wordt de gekoelde lucht weer naar buiten geblazen en warmt weer op. Als gevolg hiervan warmt de aarde de hele dag op tot een temperatuur van 30 graden en wordt het een natuurlijke warmteaccumulator die de hele nacht aanhoudt. ‘S Nachts drijft een ventilator warmte uit de grond naar de lucht.
Een soortgelijk systeem wordt veel gebruikt in veel Europese landen, vooral in Scandinavië, warmteaccumulatoren zijn hier niet alleen de grond, maar ook stenen muren, collectoren in zwembaden, stenen vloeren.
De praktijk leert dat als alles in orde is met dichtheid, zo’n gesloten warmtewisselingscyclus uitstekende prestaties levert in de winter zonder enige verwarming. Als het in de winter overdag min 10 is, in vegetatie – plus 18, ’s nachts temperatuur in minus 15 in vegetatie – plus 12. In het geval van zeer strenge vorst wordt een gewone, niet erg krachtige verwarmer (1-1,2 kW) in de regelkamer ingebracht, met behulp waarvan warme lucht wordt naar binnen gedreven.
In de lente en koele zomer beschermt een gesloten cyclus in dezelfde modus de kas tegen oververhitting – ’s nachts verzamelt de grond geen warmte meer, maar koelte, die de lucht overdag afkoelt.
In hete zomers voert dit warmtewisselingssysteem overtollige warmte perfect naar buiten af. De onderste klep van de kamer sluit en de bovenste gaat open – de ventilator verdrijft eenvoudig hete lucht van de vegetarische buitenkant, maar kooldioxide gaat ook verloren, daarom wordt aanbevolen om dergelijke ventilatie alleen in geval van nood te gebruiken. Het is het gesloten systeem van warmte- en luchtuitwisseling dat de hoeveelheid CO ophoopt die nodig is voor normale groei en ontwikkeling in de kas.2 en stikstof.
Het systeem van geperforeerde buizen, begraven in de bodem van de vegetatie, in een gesloten cyclus, maakt het mogelijk om het probleem van verlies van lucht en bodemvocht op te lossen. Zo’n systeem is zelf een effectieve condensaatopvangbak..
Wanneer warme lucht door koele leidingen stroomt, geeft deze veel water af, dat als condens op de muren valt. Pijpen – geperforeerd (gaten met een diameter van een potlood worden om de 20 centimeter langs de hele bodem geponst), op een dunne laag steenslag of geëxpandeerde klei gelegd, waardoor water vrij in de grond kan stromen.
Dus wanneer het gesloten systeem van warmte- en luchtuitwisseling wordt ingeschakeld, wordt het water dat door planten en aarde verdampt, teruggedreven naar de wortels. Warme grond wordt bevochtigd met warm water – niets beters voor planten kan worden bedacht. In het hete seizoen, wanneer het nodig wordt om open ventilatie te gebruiken en er een gebrek aan vocht is, wordt een druppelirrigatiesysteem gebruikt in de vegetatie.
Een ander heel belangrijk punt is dat de ventilator die in de regelkamer is gemonteerd, is uitgerust met de eenvoudigste temperatuursensoren. Het hele systeem wordt automatisch uitgeschakeld wanneer de luchttemperatuur in de ondergrondse leidingen en in de algemene opstelling van de kas gelijk wordt.
Vegetarische Ivanov is niet zomaar een kas. Deze kapitaal-unieke structuur wordt beschouwd als een voorbeeld van technologie voor het rationeel gebruik van zonne-energie. Als de buitentemperatuur niet onder de -10 graden onder nul zakt, is er geen verwarming nodig, behalve de zonnestralen. Agronomen, die de effectiviteit van een dergelijke kas in de praktijk hebben geleerd, zeggen dat de kosten voor het handhaven van het vereiste microklimaat in een vegetariër 60-80 keer lager zijn dan in een gewone traditionele kas. Vegetarisch loont in het eerste jaar, ondanks de noodzaak van kapitaalconstructie.
Zonnekassen met warmteaccumulatoren
Zoals we al hebben ontdekt, is een van de grootste problemen van traditionele kassen het enorme warmteverlies via de buitenbekleding. Daarom, als u tijdens het koude seizoen groenten in een conventionele kas wilt laten groeien, moet u zorgen voor verwarming en een goede thermische isolatie. Dit wordt in detail beschreven in het artikel “Elektrische verwarming van een kas – het optimale verwarmingssysteem kiezen”.
U kunt besparen op verwarming door gebruik te maken van het ontwerp van de zogenaamde zonnekas (zonnekas), voorzien van betrouwbare warmteaccumulatoren. Het ontwerp van dergelijke kassen lijkt op de hierboven beschreven vegetariër van Ivanov. Dat wil zeggen, één stevige muur, bedekt met reflecterend materiaal, het dak en de muren zijn gemaakt van betrouwbaar materiaal (cellulair polycarbonaat of dubbele beglazing is het meest geschikt), waardoor warmteverlies effectief wordt verminderd.
Het belangrijkste hoogtepunt van zonnekassen is een warmteaccumulator in de ondergrond, die als volgt is georganiseerd. Gebaseerd op een kasoppervlak van 100 m2. m, wordt in het midden een gat gegraven, 1 meter breed, 15 meter lang en 1,2-1,4 meter diep, dat gevuld is met stukjes graniet of gebroken baksteen met een fractie van 150-200 mm. Baksteenkanalen worden over de hele lengte gemaakt en komen uit door plastic buizen met een diameter van 350 mm. Aan de ene kant is een ventilator van 0,1 kW geïnstalleerd in een gemetseld kanaal. Overdag wordt de accu opgeladen met warmte, die ’s nachts als verwarming dient.
Daarom hebben we de unieke principes van het kassenontwerp onderzocht die helpen om een optimaal microklimaat te behouden voor het kweken van planten zonder extra kosten. Als u dergelijke structuren hebt gebouwd, kunt u bijna het hele jaar door groenten verbouwen, waardoor uw gezin niet alleen verse groenten en kruiden krijgt, maar ook de mogelijkheid krijgt om een extra of zeer winstgevend bedrijf te organiseren, vooral in de winter..
Van kassen door middel van innovatieve technologieën zoals zonne-energie en geothermie. Hierdoor kunnen we de koolstofuitstoot verminderen en tegelijkertijd de groei en kwaliteit van gewassen verbeteren. Wat zijn enkele andere mogelijkheden om de energie-efficiëntie van kassen te verhogen?
Enkele andere mogelijkheden om de energie-efficiëntie van kassen te verhogen zijn het gebruik van isolatiematerialen zoals dubbel glas of polycarbonaat panelen, het implementeren van warmtepompen voor verwarming en koeling, het installeren van energiezuinige LED-verlichting, het benutten van regenwater voor irrigatie en het toepassen van automatiseringssystemen om het energieverbruik te optimaliseren. Daarnaast kan het optimaliseren van de luchtstroom en het minimaliseren van warmteverlies door bijvoorbeeld luchtgordijnen of luchtsluizen ook de energie-efficiëntie van kassen verbeteren.