Von Michelle Moore
Die meisten von uns haben als Kinder irgendwann einmal eine Lupe zu irgendwelchen hinterhältigen Zwecken benutzt. (Ich kenne vielleicht ein paar Erwachsene, die das immer noch tun). Unser Ziel war es vielleicht, Blätter in Brand zu setzen oder jemandem eine „Hitzewallung“ zu verpassen. Damals wussten wir wahrscheinlich noch nicht, dass wir uns eine der stärksten Kräfte unseres Planeten zunutze machen würden. Wahrscheinlich wussten wir auch nicht, dass wir diese Kraft für weitaus ehrenvollere Zwecke nutzen könnten, um für Komfort zu sorgen, unsere natürlichen Ressourcen zu schonen oder unseren Garten wachsen zu lassen und besser zu essen. Um ehrlich zu sein, wenn wir es wussten, war es uns damals wahrscheinlich auch egal. Dinge in Brand zu setzen machte mehr Spaß.
Im Jahr 214 v. Chr. machte sich der Wissenschaftler Archimedes die Kraft der Sonne für die Kriegsführung zunutze, als er die Sonnenenergie auf die Masten einfallender römischer Schiffe richtete. Die intensiven Strahlen setzten die Segel in Brand und wehrten die Invasion ab. Seit Archimedes haben sich viele der fortschrittlichsten Denker die Kraft der Sonne zunutze gemacht. Sokrates baute das erste bekannte Solarhaus. Er grub sein Haus in den Boden ein, mit großen, nach Süden ausgerichteten Fenstern und einer stark isolierten Nordwand. Leonardo de Vinci befürwortete wie viele andere die Nutzung der Sonnenenergie zum Heizen. Diese großen Denker waren nur einige derjenigen, die an die Kraft der Solarenergie glaubten. Das Potenzial bleibt ungenutzt, doch die Nutzung der Sonnenenergie ist überraschend einfach und kostengünstig.
Im Jahr 1970 betrugen die durchschnittlichen Stromkosten in den USA 2,2 Cent pro Kilowattstunde (kWh). Heute liegen diese Durchschnittskosten bei 10,67 Cent. Die Stromkosten schwanken landesweit drastisch und erreichten im Jahr 2005 Höchstwerte von 20,7 Cent. Zwischen 2005 und den vergangenen Jahren ist kein Ende in Sicht. Das Sammeln von Sonnenwärme könnte die herkömmlichen Heizkosten um 30 bis 40 % senken, indem man einfach die thermische Masse erhöht und eine isolierte Abdeckung verwendet.
Gewächshäuser sind von Natur aus Solaranlagen. Gewächshäuser nutzen das Licht und die Wärme der Sonne und schließen die Wärme im Inneren der Struktur ein, um eine Umgebung zu schaffen, die dem Pflanzenwachstum (hoffentlich) förderlicher ist als die Außenwelt. Der Effekt ist vergleichbar mit dem unserer Atmosphäre, die das Sonnenlicht einfängt und die Erde erwärmt. Gewächshäuser nutzen die so genannte passive Sonneneinstrahlung. Passive Sonneneinstrahlung bedeutet, dass die natürlichen Kräfte und die Südlage zur Wärmegewinnung genutzt werden. Ob Sie es glauben oder nicht: Passive Solarstrukturen können bei richtiger Planung sogar zur Kühlung beitragen. Passive Solarthermie erfordert keine teuren oder ausgefallenen Geräte und auch nicht viel Wissen. In der Tat, so gut wie jeder erfährt und 2006, der nationale Durchschnittspreis sprang 28%! Die passive Sonneneinstrahlung an einem Sommertag, an dem das Auto in der Sonne geparkt wird, steigt kontinuierlich um bis zu 11 % pro Jahr. Wenn die Fenster offen gelassen werden, dauert es nur kurze Zeit, bis die Innentemperatur des Autos unerträgliche und sogar gefährliche Werte erreicht. Das ist sicher nicht das Bild, das man sich für ein Gewächshaus wünscht, aber das Beispiel zeigt, wie mächtig die Sonne sein kann.
Ein Solargewächshaus zu bauen, geht nicht ohne ein wenig Arbeit und Planung, aber es ist nicht schwer. Hier ist, wer von der Verbesserung seines Solargewächshauses profitieren wird. Jeder, der:
– seinen ökologischen Fußabdruck verkleinern will
– Geld für die Beheizung seines Gewächshauses sparen will, wobei die Energieeinsparungen bis zu 30-40% betragen können
– das ganze Jahr über besser schmeckende Lebensmittel haben will
– sein Gewächshaus nach Süden ausgerichtet hat
– experimentierfreudig ist und gerne Neues ausprobiert
– eine konstantere Temperatur in seinem Gewächshaus haben möchte und keine zusätzliche Wärme benötigt
– bessere Tomaten als sein Nachbar haben möchte
Vier einfache Wege, um jetzt eine bessere Sonnenkollektion zu erhalten:
1. Maximieren Sie die Südausrichtung
Schauen Sie sich Ihren Garten und die Wintersonne an. Richten Sie die Seite Ihres Gewächshauses so weit wie möglich nach Süden aus. Im Idealfall wird ein möglichst großer Teil der Oberfläche die Sonne absorbieren. Viele Menschen können aus Platzgründen, wegen der Zugänglichkeit oder aus anderen Gründen kein Gewächshaus auf der Südseite ihres Grundstücks errichten. Wenn Sie keine volle Sonneneinstrahlung haben, versuchen Sie, so viel Licht wie möglich zu erhalten, wobei Sie berücksichtigen sollten, dass die Sonne in den Wintermonaten tiefer am Horizont steht und die intensivste Sonnenenergie auf die Südseite des Gewächshauses trifft. Im Idealfall verläuft die Oberseite des Gewächshauses entlang einer Ost-West-Achse (z. B. Vorderseite des Gewächshauses nach Osten, Rückseite nach Westen), um die tägliche Ernte zu maximieren. Die Idee ist, so viele warme Strahlen wie möglich zwischen 10:00 und 14:00 Uhr zu sammeln, da in dieser Zeit die Sonneneinstrahlung am stärksten ist (1).
2. Erhöhen Sie die thermische Masse
Es gibt mehrere häufig verwendete Materialien zur Erhöhung der thermischen Masse: Stein, Beton und Wasser. Kies ist ein hervorragender Bodenbelag für das Gewächshaus, der die thermische Masse erhöht und außerdem das Wasser abfließen lässt. Als zusätzliche thermische Masse eignet sich Wasser hervorragend zur Wärmespeicherung, da es die Wärme sehr gleichmäßig verteilt und langsam abgibt. Große Wasserbehälter in einem Gewächshaus strahlen die ganze Nacht Wärme ab, lange nachdem das letzte Flackern des Abendlichts verblasst ist. Die von Solarwasserbehältern abgegebene Wärme ist eine langsame, subtile, gleichmäßige Wärme, die dazu beiträgt, die Temperatur im Gewächshaus gleichmäßig zu halten. Hinweis: Fünf-Gallonen-Plastikeimer oder 30-Gallonen-Fässer eignen sich gut für ein Gewächshaus (2). Die Gefäße werden zu ¾ mit Wasser gefüllt und dann fest verschlossen, um Verdunstung und Feuchtigkeit zu verhindern. Kleinere Eimer lassen sich leicht zu einem schönen Regal arrangieren, während sich große Fässer auch gut als Pflanzenständer eignen. Schwarzer Kunststoff eignet sich gut für Lagerbehälter. Schwarzes Plastik absorbiert den größten Teil der Strahlung, die auf seine Oberfläche trifft, und gibt die Wärme an das Wasser ab. Edelstahl- und Kupfergefäße eignen sich ebenfalls. Sie erhitzen sich viel schneller und geben eine größere Wärmeintensität an das Wasser ab, das dadurch mehr Wärme absorbiert. Metallgefäße können übermäßige Kosten verursachen und schwer zu finden sein. Ich habe nicht versucht, Metall-Container, aber denke, es wäre interessant zu sehen, ein Seite an Seite Test.
3. eine reflektierende Oberfläche verwenden, um mehr Sonne einzufangen
Wenn man so viel Licht wie möglich auf die thermische Masse lenkt, kann man die Heizkapazität erheblich steigern. Samuel Pierpont Langley, ein Astrophysiker, führte 1881 in Kalifornien eine Reihe von Sonnenexperimenten auf dem Mt. Whitney (14.491 ft.) durch. Er war von der Sonnenenergie fasziniert und wollte sie in verschiedenen Temperaturbereichen untersuchen. Er kletterte auf den Berg, bis er gefrorenen Boden vorfand. In einem Kupfertopf, den er auf den Boden stellte, kochte er Wasser, wobei er nur Glasscherben verwendete (3). Es geht nicht darum, Wasser zu kochen, sondern darum, möglichst viele Strahlen auf die Wasserwand zu konzentrieren, um die Wärme und damit die Dauer der Wirksamkeit zu erhöhen. Eine reflektierende Isolierung an der Nordwand trägt dazu bei, das Licht von der Rückseite des Gewächshauses auf die thermische Masse zu lenken, und sorgt für gesünderes Licht für die Pflanzen. Idealerweise sollten die einzigen dunklen Flächen im Gewächshaus die Pflanzgefäße und der Wasserspeicher sein. Alufolie eignet sich hervorragend, um dunkle Strukturen abzudecken oder das Licht dorthin zu lenken, wo es im Gewächshaus benötigt wird.
Kürzlich sprach ich mit einer Frau, die eines unserer Gewächshäuser in Montana besaß. Sie erzählte mir, dass sie in ihrem Gewächshaus das ganze Jahr über Salat und andere Feldfrüchte anbauen konnte, obwohl der Boden mit Schnee bedeckt war. Sie sagte, ihre Nachbarn seien erstaunt, aber ihr Geheimnis sei der Schnee. Das Gewächshaus befand sich auf einem großen Feld mit direkter Südausrichtung. Der Schnee reflektierte so viel zusätzliches Licht in das Gewächshaus, dass sie das Ergebnis buchstäblich sehen (und schmecken) konnte. Sie brauchen keinen Schnee, um dieses Konzept für sich zu nutzen. Das Hinzufügen von weißem Kies oder Plastik außerhalb des Gewächshauses wird ebenfalls zusätzliches Licht in die Struktur reflektieren.
4. Isolierung hinzufügen
Das Sammeln der Wärme ist nur der erste Schritt. Die Speicherung der Wärme ist wichtig, da sie nachts, wenn die Sonne bereits untergegangen ist, am meisten gebraucht wird. Die Verwendung einer isolierten Abdeckung ist entscheidend, um die Wärme für eine gewisse Zeit zu speichern, wenn sie benötigt wird. Eine weitere Isolierung der Nordwand kann sehr effektiv sein (siehe die Informationen zur Isolierung unten für detaillierte Informationen zu den Isolierungseigenschaften verschiedener Gewächshausabdeckungen). Isoliermaterialien wie zwei oder drei Zoll dicke Glasfasermatten sind an der Nordwand sehr effektiv. Die Nordwand lässt nur sehr wenig Licht durch, so dass die Minimierung des Wärmeverlusts in diesem Fall einen Kompromiss mit dem Licht darstellt.
In den Vereinigten Staaten werden zwei Maßstäbe zur Bewertung der Isolierung verwendet, der R-Wert und der U-Wert. Der R-Wert, oft als „R-Faktor“ bezeichnet, misst die Wärmerückhaltung eines bestimmten Materials. Luft ist ein sehr guter Dämmstoff, vorausgesetzt, die Luft ist eingeschlossen und kann sich nicht im Raum bewegen. Wärmende Luft steigt natürlich auf und kühle Luft fällt ab. Luft, die nicht dicht in einem Raum eingeschlossen ist, erzeugt Konvektion, die die Dämmeigenschaften verringert. Eingeschlossene Luft, die nicht zirkulieren kann, ist eine der effektivsten Formen der Isolierung. Der U-Wert ist der umgekehrte Wert des R-Werts, d. h. er misst den Wärmeverlust eines Materials. Der R-Wert wird am häufigsten verwendet, aber für unsere Zwecke ist der U-Wert vielleicht ein besseres Maß. Je kleiner der U-Wert, desto geringer ist die Wärmemenge, die durch das Material hindurchgeht. Wenn Sie Sonnenwärme zurückhalten wollen, sollten Sie den niedrigsten U-Wert anstreben, den Sie sich leisten können. Wenn Sie den R-Wert eines Materials kennen und berechnen möchten, ist die Gleichung einfach: U-Wert=1/R.
Hier sind einige gängige Gewächshausverglasungsmaterialien und ihre entsprechenden R- und U-Werte:
Solexx (3,5 mm) 2,10R, 0,48U (Weitere Informationen über Solexx-Gewächshausabdeckungen)
8 mm Dreifachwand-Polycarbonat 2,00R, 0,50U
Doppelscheiben-Sturmfenster 2,00R, 0,50U
10 mm Doppelwand-Polycarbonat 1,89R, 0,53U
8 mm Doppelwand-Polycarbonat 1.60R, 0,63U
6 mm Doppelwandiges Polykarbonat 1,54R, 0,65U
4 mm Doppelwandiges Polykarbonat 1,43R, 0,70U
Einfachglas, 3 mm 0,95R, 1,05U
Polyfolie 0,83R, 1,20U
Betrachten wir den Unterschied in den Heizkosten verschiedener Arten von Abdeckungen. Angenommen, der einzige Unterschied zwischen den Gewächshäusern ist die Verglasung. Bei einer Verglasung von 2,1R werden etwas mehr als 4.000 BTU pro Stunde benötigt, um den Raum auf die gewünschte Temperatur zu heizen. Für dasselbe Gewächshaus mit einer Verglasung von 0,83R werden über 10.000 BTU pro Stunde benötigt. Das sind 156 % mehr Brennstoff, der für jede Stunde, die die Heizung läuft, verbraucht wird! (4)
Passive Solarenergie ist der einfachste und billigste Weg, um in einem Gewächshaus konstante Temperaturen zu halten. Und welcher Gärtner ist nicht auf der Suche nach kostenlos oder billig! Die wichtigsten Komponenten für die Solarwärme – Wasser, Sonne und Isolierung – sind entweder kostenlos oder sehr preiswert. Auch wenn Sie nicht die perfekte Südlage haben, können Sie von den hier besprochenen Grundsätzen profitieren. Wenn Sie sich erst einmal von den Vorteilen überzeugt haben, werden Sie fast so viel Spaß haben wie damals, als Sie als Kind mit der Lupe gespielt haben.
Hinweis: Der größte Teil dieses Artikels befasst sich mit der Verbesserung eines bestehenden Gewächshauses oder der Modifizierung eines Gewächshausbausatzes, um zusätzliche Solarspeicher zu schaffen. Wenn Sie noch kein Gewächshaus haben und eines von Grund auf bauen möchten, gibt es viele gute Möglichkeiten und Entwürfe. Ich verweise Sie gerne auf weitere Ressourcen.
Zusätzliche Ressourcen
Solexx-Gewächshäuser – perfektes diffuses Licht für den Tomatenanbau
Solexx-Gewächshausabdeckung – eine Do-it-yourself-Abdeckung, die leicht zu verarbeiten ist und eine hohe Isolierung bietet.
Wenn Sie Hilfe bei der Planung Ihres Gewächshauses benötigen, wenden Sie sich an unsere Gewächshausexperten unter der Telefonnummer 1-800-825-1925 oder per E-Mail an [email protected].
Michelle Moore ist die Geschäftsführerin von The Greenhouse Catalog. Sie ist Meistergärtnerin an der Oregon State University und hat fast 20 Jahre Erfahrung im Umgang mit Gewächshäusern. Sie lebt mit ihrem Mann in Oregon, wo sie zum ersten Mal außerhalb eines Gewächshauses gärtnern. Sie können Michelle unter [email protected] kontaktieren oder ihre Website unter www.greenhousecatalog.com besuchen.
Ressourcen:
Adding Solar Heat To Your Home. Robert W. Adams. Tab Books, 1979
Going Solar. Tomm Stanley. 2004
Das Buch zur passiven Solarenergie. Edward Marzria. 1979
The Greenhouse Gardener’s Companion. Shane Smith
Nationaler Informationsdienst für nachhaltige Landwirtschaft. http://attra.ncat.org/attra-pub/solar-gh.html
Statistiken der US-Elektrizitätswerke
(1) Die ideale Sonnenkollektion ist 0,25 Quadratfuß Material mit direkter Belichtung von 10:00 bis 14:00 Uhr für jeden Quadratfuß
an Bodenfläche. Ein 8′ x 8′ großes Gewächshaus hätte idealerweise eine Solarfläche von 8′ x 2′. The Passive Solar Energy Book.
(2) Für optimale Ergebnisse wird für jeden Quadratfuß Solarfläche 1 Kubikfuß Wasser benötigt. (ca. 7,5 Gallonen Wasser).
(3) Going Solar von Tomm Stanley.
(4) Die Annahmen: Das Gewächshaus hat eine Fläche von 288 m² mit einer Grundfläche von 8’x 8′. Die Temperaturen
sind konstant. Die nächtliche Außentemperatur ist 30° F niedriger als die des Gewächshauses.
