Алтернативни системи за отопление на оранжерии за отглеждане на зеленчуци и пресни билки през зимата.
В резултат на увеличаването на цените на изкопаемите горива и ограниченията върху емисиите на CO2 и други замърсители е необходимо да се намерят алтернативни системи за отопление на оранжерии за отглеждане на зеленчуци и пресни билки през зимата. Една възможна алтернатива е използването на слънчева енергия. Отоплението на оранжерии през нощта със слънчева енергия изисква комбинация от няколко компонента, базирани на следните принципи: 1. усвояване на енергията от слънцето (през деня), 2. съхраняване на енергията и избягване на загуби на енергия за околната среда и 3 използвайки енергията през нощта.
Абсорбцията на слънчева енергия се увеличава чрез покриване на почвата с прозрачен пластмасов лист. Намокряната почва има способността да съхранява голямо количество топлинна енергия. Допълнителен метод за абсорбиране и съхраняване на слънчевата енергия е чрез поставяне на хоризонтални и вертикални прозрачни PE (полиетиленови) водни тръби в оранжерийните тунели (фиг. 3 и 4). Използването на черен PE за конструиране на водни тръби позволява по-голямо поглъщане на топлина, отколкото често използваните прозрачни тръби.
Ориентацията на оранжерията също може да увеличи усвояването на слънчевата енергия. Входният тунел, ориентиран на изток-запад, ще абсорбира значително повече енергия от подобна структура, ориентирана на север-юг. Поставянето на самоподдържащи се вертикални водни тръби от северната страна като „водна стена“ увеличава усвояването и съхранението на енергия, поради което повишава температурата на оранжерията през нощта до 16 C0 в Израел в зависимост от местната радиация и климатичните условия.
Загубите на енергия за околната среда се намаляват чрез покриване на оранжерията с двоен слой пластмасови листове с инфрачервено запушване, с празнина от въздух между листовете или чрез използване на термо екрани или изолационни одеяла. От залез слънце, когато вече няма натрупване на топлина, водните тръби и почвата отделят топлинна енергия до обема на оранжерията.
Подобни практически приложения на тези принципи се използват другаде по света. В някои части на Китай слънчевата енергия се съхранява в дебела стена, направена от кал или глинени тухли. В Израел ние прилагаме тези принципи в проходни тунели за отглеждане на босилек. Комбинацията от тези компоненти ни позволи да отглеждаме босилек (лятна култура) през зимата, като същевременно увеличаваме производството, предотвратяваме болестите по растенията и подобряваме качеството, като същевременно намаляваме разходите и емисиите на парникови газове.
Използването на хоризонтални водни тръби не е нов метод, тъй като беше изпитан преди години. Въпреки че хоризонталните тръби имат някакъв принос за затопляне на оранжерията, те се намират на най-лошото място в оранжерията, най-студеното и засенчено място и са изложени на механични повреди. Уникално решение за вертикално разположение на тръбите за вода е добро и ефективно решение на проблемите на хоризонталните тръби за вода. Те стоят независимо, не са подкрепени от оранжерийната структура. Те имат твърда рамка, изработена от втулка от метален лист или се поддържат с помощта на втулка, изработена от метална телена мрежа.
Вертикалните тръби са изложени на слънце и те не пречат на работещите в оранжерията. Възможно е да се съхранява много по-голям обем вода в оранжерията, за да се осигури по-голямо съхранение на топлинна енергия. Позиционирането на вертикалните тръби правилно намалява проблемите със засенчването през зимата и е подходящо за многопролетни оранжерии и ориентации север-юг в проходни тунели.
Ориентацията на преминаващия тунел има голямо влияние върху усвояването на слънчевата енергия. Ориентацията на изток-запад позволява много повече слънчева светлина да влезе в оранжерията. През зимата, когато слънцето е малко, слънчевите лъчи удрят под остър ъгъл пластмасовото покритие на ориентирания на север юг тунел. В резултат на това част от лъча се отразява. Слънчевите лъчи, удрящи ориентацията изток-запад, са почти под прав ъгъл, което води до много повече светлина, влизаща в тунела, което води до по-високи добиви.
Тези знания отстъпиха място за развитието и изграждането на оранжерията „Едем“. Оранжерията „Едем” е ориентирана на изток - запад, а вертикалните тръби са разположени от северната страна. Те образуват „водна стена”. Това местоположение има предимството, че няма засенчване на реколтата и няма физически смущения за работниците. В разходката в тунела може да се задържи относително голямо количество вода (8 м3 вода в 30-метров тунел). „Водната стена“ поглъща слънчевата енергия през относително горещите дни и отделя топлината през нощта, създавайки оптимални температури за растениевъдството.
Причината за използването на вода в тръбите е високата специфична топлина на водата в сравнение с други материали. Налична е вода и няма да замърси почвата, ако тръбите са повредени. Термична снимка, направена през нощта, показва топлината, съхранявана във водната стена, и влиянието върху температурата на растението. Добивът на реколтата от босилек е бил значително по-висок през зимата в тунелите, оборудвани със стена с вода.
В заключение разработихме проста, устойчива, без замърсявания, система без емисии за отглеждане на летни култури през зимата чрез повишаване на температурата, използвайки само слънчева енергия. Възможно е да се отглеждат култури от босилек през зимата в Израел, като се използват: PE мулчиране, водни тръби, терморешетки и двойни слоеве PE покриващ материал. Най-добри резултати бяха постигнати чрез използване на стена от черни PE тръби за вода, стоящи от северната страна на ориентирания изток-запад тунел.
Ориентирането на тунела в посока изток-запад има значително предимство пред ориентираните тунели север-юг. Този метод направи възможно отглеждането на босилек без зимни болести, без да е необходимо химическо пръскане на фунгициди. В зависимост от климатичните условия има възможност да се използват само някои от гореспоменатите методи за получаване на високи добиви с отлично качество.