Door Michelle Moore
De meesten van ons hebben ooit als kind wel eens een vergrootglas gebruikt om iets slinks te doen. (Ik ken misschien een paar volwassenen die dat nog steeds doen). Ons doel kan zijn geweest om bladeren in brand te steken of zelfs om iemand een “opvlieger” te geven. Op dat moment beseften we waarschijnlijk niet dat we een van de krachtigste krachten van onze planeet gebruikten. We realiseerden ons waarschijnlijk ook niet dat we die kracht voor veel eervollere middelen konden gebruiken om comfort te bieden, onze natuurlijke hulpbronnen te redden, of onze tuin te helpen groeien en beter te eten. Om eerlijk te zijn, als we het al wisten, maakte het ons toen waarschijnlijk niet uit. Dingen in brand steken was leuker.
In 214 v. Chr. benutte een wetenschapper, Archimedes, de kracht van de zon voor oorlogsvoering toen hij zonne-energie richtte op de masten van binnenvallende Romeinse schepen. De intense stralen zetten de zeilen in brand en hielden de invasie tegen. Sinds Archimedes hebben veel van de meest vooruitstrevende denkers gebruik gemaakt van de kracht van de zon. Socrates bouwde het eerst bekende zonnehuis. Hij groef zijn huis in de grond met grote ramen op het zuiden en een zwaar geïsoleerde noordelijke muur. Leonardo De Vinci pleitte voor het gebruik van zonne-energie voor verwarming, net als vele anderen. Deze grote denkers waren slechts enkelen van hen die geloofden in de kracht van zonne-energie. Het potentieel blijft onbenut, maar het gebruik van zonne-energie is verrassend eenvoudig en goedkoop.
In 1970 kostte stroom in de VS gemiddeld 2,2 cent per kilowattuur (kWh). Tegenwoordig is dat gemiddeld 10,67 cent. De kosten van stroom variëren drastisch in het hele land, met pieken tot 20,7 cent in 2005. Tussen 2005 en de afgelopen jaren is er geen einde in zicht. Het opvangen van zonnewarmte kan de traditionele verwarmingskosten met 30% tot 40% verminderen, alleen al door de thermische massa te vergroten en een geïsoleerde bedekking te gebruiken.
Kassen zijn van nature zonnestructuren. Serres vangen het licht en de warmte van de zon op, en sluiten de warmte op in de constructie om een omgeving te creëren die (hopelijk) gunstiger is voor de plantengroei dan de buitenwereld. Het effect is vergelijkbaar met dat van onze atmosfeer, die zonlicht vasthoudt en de aarde verwarmt. Serres maken gebruik van wat passieve zonne-energie wordt genoemd. Passieve zonne-energie is gewoon gebruik maken van de natuurlijke krachten en de zuidelijke blootstelling voor warmte. Geloof het of niet, passieve zonnewarmteconstructies kunnen zelfs helpen bij het koelen, als ze goed ontworpen zijn. Passieve zonne-energie vereist geen dure of dure apparatuur, noch is er veel kennis voor nodig. In feite ervaart zowat iedereen het en in 2006 is de nationale gemiddelde prijs met 28% gestegen! Het is consequent gestegen tot wel 11% per jaar voor de passieve zonnestraling op een zomerdag als ze hun auto in de zon parkeren. Als de ramen open blijven, duurt het maar kort voordat de binnentemperatuur van de auto ondraaglijke en zelfs gevaarlijke temperaturen bereikt. Dat is zeker niet het beeld dat je wilt van een serre-omgeving, maar het voorbeeld illustreert zeker hoe krachtig de zon kan zijn.
Het creëren van een serre op zonne-energie gebeurt niet zonder een beetje werk en planning, maar het is niet moeilijk. Hier is wie zal profiteren van het verbeteren van hun zonne-kas. Iedereen die:
– Hun voetafdruk op de planeet wil verkleinen
– Geld wil besparen op het verwarmen van hun kas energiebesparingen kunnen oplopen tot 30-40%
– Meer van het jaar beter smakend voedsel wil hebben
– Zuidelijke blootstelling heeft voor hun kas
– Houdt van experimenteren en iets nieuws proberen
– Wil een meer constante temperatuur in hun kas en heeft geen toegevoegde warmte
– Wil betere tomaten hebben dan hun buurman
Vier eenvoudige manieren om nu een betere zonnecollectie te krijgen:
1. Maximaliseer de zuidelijke oriëntatie
Kijk naar uw tuin en de winterzon. Oriënteer de zijkant van uw kas zo veel mogelijk naar het zuiden. In het ideale geval absorbeert een zo groot mogelijk deel van het oppervlak de zon. Veel mensen kunnen een kas niet aan de zuidkant van hun erf plaatsen vanwege ruimtegebrek, toegankelijkheid of andere factoren. Als u geen volledig zonlicht heeft, probeer dan zoveel mogelijk licht te absorberen als u kunt, in gedachten houdend dat de zon lager aan de horizon staat in de wintermaanden en de meest intense zonne-energie de zuidkant van de kas zal raken. Idealiter loopt de bovenkant van de kas langs een oost-west as (voorbeeld, voorkant van de kas naar het oosten, achterkant naar het westen) om de dagelijkse verzameling te maximaliseren. Het idee is om zoveel mogelijk van de warme stralen op te vangen tussen 10.00 uur ’s morgens en 14.00 uur ’s middags, die de grootste hoeveelheid zonnestraling leveren (1).
2. Vergroten van de thermische massa
Er zijn verschillende veelgebruikte materialen om de thermische massa te vergroten: steen, beton en water. Grind is een uitstekende vloerbedekking voor de kas, die de thermische massa verhoogt en tevens de afvoer van water mogelijk maakt. Voor extra thermische massa is water een uitstekende manier van warmteopslag, omdat het de warmte zeer gelijkmatig verdeelt en langzaam afgeeft. Grote waterreservoirs in een kas zullen de hele nacht warmte uitstralen, lang nadat de laatste flikkeringen van het avondlicht zijn verdwenen. De warmte die door zonneboilers wordt afgegeven, is een langzame, subtiele, gelijkmatige warmte die helpt om de temperatuur in de kas gelijkmatig te houden. Opmerking: plastic emmers van 5 gallon of vaten van 30 gallon werken prima in een kas (2). De vaten worden voor ¾ gevuld met water en vervolgens goed afgedekt om verdamping en vochtigheid tegen te gaan. Kleinere emmers kunnen gemakkelijk worden gerangschikt om een mooie plank te maken, terwijl grote vaten ook mooie plantenstandaards zijn. Zwart plastic werkt goed voor opslagcontainers. Zwart plastic absorbeert het grootste deel van de straling die op het oppervlak valt en brengt de warmte over op het water. Roestvrijstalen en koperen vaten werken ook. Zij warmen veel sneller op en brengen een grotere warmte-intensiteit over op het water, dat daardoor meer warmte absorbeert. Metalen vaten kunnen onnodige kosten met zich meebrengen en zijn moeilijk te vinden. Ik heb geen metalen vaten geprobeerd, maar denk dat het interessant zou zijn om een test naast elkaar te zien.
3. Gebruik een reflecterend oppervlak om meer zonlicht op te vangen
Door zoveel mogelijk licht op de thermische massa te richten, kan de verwarmingscapaciteit aanzienlijk worden verhoogd. Samuel Pierpont Langley, een astrofysicus, voerde in 1881 in Californië een reeks zonne-experimenten uit op Mt. Whitney (14,491 ft.). Hij was geïntrigeerd door zonne-energie en wilde deze bij verschillende temperaturen bestuderen. Hij beklom de berg tot hij bevroren grond aantrof. Hij ging over tot het koken van water in een koperen pot die op de grond was geplaatst met alleen stukjes glas (3). Het koken van water is niet het doel, maar het concentreren van zoveel mogelijk stralen op de watermuur zal de warmte en daardoor de duur van de doeltreffendheid verhogen. Reflecterende isolatie op de noordmuur zal helpen om het licht van de achterkant van de kas naar de thermische massa te leiden, en gezonder licht voor de planten te creëren. In het ideale geval zijn de enige donkere oppervlakken in de kas de beplante bakken en de wateropslag. Aluminiumfolie is uitstekend voor het bedekken van donkere structuren of het omleiden van licht waar nodig in de kas.
Recentelijk sprak ik met een vrouw die eigenaar was van een van onze kassen in Montana. Ze vertelde me dat ze in staat was om het hele jaar door sla en andere gewassen in haar kas te kweken, ondanks het feit dat de grond bedekt was met sneeuw. Ze zei dat haar buren verbaasd waren, maar dat haar geheim de sneeuw was. De kas stond in een groot veld met directe zuidelijke blootstelling. De sneeuw weerkaatste zoveel extra licht in de kas dat ze de resultaten letterlijk kon zien (en proeven). Je hebt geen sneeuw nodig om dit concept voor jou te laten werken. Het toevoegen van wit grind of plastic buiten de kas zal ook extra licht in de structuur weerkaatsen.
4. Voeg isolatie toe
Het verzamelen van de warmte is slechts de eerste stap. Het opslaan van de warmte is belangrijk, omdat deze ’s nachts het hardst nodig is als de zon al onder is. Het gebruik van een geïsoleerde bekleding is van cruciaal belang om de warmte vast te houden voor een tijd wanneer dat nodig is. Het verder isoleren van de noordmuur kan zeer effectief zijn (zie de bekledingsinformatie hieronder voor gedetailleerde isolatie-eigenschappen van verschillende kasbekledingen). Isolatiematerialen zoals twee of drie inch dikke glasvezelmatten zijn effectief voor de noordmuur. De noordmuur straalt zeer weinig licht uit, dus het minimaliseren van warmteverlies is in dit geval een afweging tegen licht.
In de Verenigde Staten worden twee maten gebruikt om isolatie te evalueren, de R-waarde en de U-waarde. De R-waarde, vaak de “R-factor” genoemd, meet de warmte-isolatie van een bepaald materiaal. Lucht is een zeer goede isolator, op voorwaarde dat de lucht opgesloten zit en niet in de ruimte kan bewegen. Verwarmende lucht stijgt natuurlijk op en koele lucht daalt. Lucht die niet goed is afgesloten in een ruimte zal convectie veroorzaken waardoor de isolatie-eigenschappen afnemen. Opgesloten lucht die niet kan circuleren is een van de meest effectieve vormen van isolatie. De U-waarde is het omgekeerde van de R-waarde en meet het warmteverlies van een materiaal. De R-waarde wordt het meest gebruikt, maar de U-waarde is misschien een betere maatstaf voor onze doeleinden. Hoe kleiner de U-waarde, hoe kleiner de hoeveelheid warmte die door het materiaal gaat. Wanneer u zonnewarmte vasthoudt, streef dan naar de laagste U-waarde die u zich kunt veroorloven. Als u de R-waarde van een materiaal kent en deze wilt berekenen, is de vergelijking eenvoudig: U-waarde=1/R.
Hier volgen enkele veel voorkomende beglazingsmaterialen voor serres en hun bijbehorende R- en U-waarden:
Solexx (3,5mm) 2,10R, 0,48U (Meer informatie over Solexx Kasbedekking)
8 mm Driewandig Polycarbonaat 2,00R, 0,50U
Double Pane Storm Windows 2,00R, 0,50U
10 mm Dubbelwandig Polycarbonaat 1,89R, 0,53U
8 mm Dubbelwandig Polycarbonaat 1..60R, 0.63U
6 mm Dubbelwandig Polycarbonaat 1.54R, 0.65U
4 mm Dubbelwandig Polycarbonaat 1.43R, 0.70U
Enkele beglazing, 3 mm 0.95R, 1.05U
Poly Film 0.83R, 1.20U
Laten we eens kijken naar het verschil in stookkosten van verschillende soorten bedekkingen. Ervan uitgaande dat het enige verschil tussen kassen de beglazing is. Bij een beglazing van 2.1R zijn iets meer dan 4.000 BTU’s per uur nodig om de ruimte op de gewenste temperatuur te brengen. Dezelfde kas bedekt met een beglazing van .83R zal meer dan 10.000 BTU per uur nodig hebben. Dat is 156% meer verbruikte brandstof voor elk uur dat de verwarming draait! (4)
Passieve zonne-energie is de gemakkelijkste en goedkoopste manier om een constante temperatuur in een kas te handhaven. En welke tuinier is niet op zoek naar gratis of goedkoop! De belangrijkste componenten voor zonnewarmte: water, zon, en isolatie, zijn of gratis of zeer goedkoop. Zelfs als je niet de perfecte zuidelijke ligging hebt, kun je toch profiteren van de principes die we hebben besproken. Als u eenmaal de voordelen voor uzelf begint te zien, zult u bijna net zoveel plezier hebben als toen u als kind met het vergrootglas speelde.
Note: Het grootste deel van dit artikel is gericht op het verbeteren van een bestaande kas of het aanpassen van een kas bouwpakket om extra zonne-opslag te bieden. Als u nog geen kas heeft en er zelf een wilt bouwen, zijn er veel goede mogelijkheden en ontwerpen. Ik zal u graag verwijzen naar meer bronnen.
Aanvullende bronnen
Solexx Greenhouses – perfect diffuus licht voor het kweken van tomaten
Solexx Greenhouse Covering – doe-het-zelf (DIY) bedekking die gemakkelijk te bewerken is en een hoge isolatie biedt.
Neem contact op met onze kasexperts op 1-800-825-1925 of e-mail ons op [email protected] voor hulp bij het plannen van uw kasontwerp.
Michelle Moore is de algemeen directeur van The Greenhouse Catalog. Ze is een Oregon State University Master Gardener en heeft bijna 20 jaar ervaring in het werken met kassen. Ze woont in Oregon met haar man waar ze voor het eerst buiten een kas tuinieren. U kunt contact opnemen met Michelle via [email protected] of u kunt hun website bezoeken op www.greenhousecatalog.com.
Resources:
Adding Solar Heat To Your Home. Robert W. Adams. Tab Books, 1979
Going Solar. Tomm Stanley. 2004
The Passive Solar Energy Book. Edward Marzria. 1979
The Greenhouse Gardener’s Companion. Shane Smith
National Sustainable Agricultural Information Service. http://attra.ncat.org/attra-pub/solar-gh.html
US Electric statistics
(1) Ideale zonnecollectie is .25 vierkante voet materiaal met directe blootstelling van 10:00 uur tot 14:00 uur voor elke vierkante voet
vloeroppervlak. Een kas van 8 bij 8 zou idealiter een zonne-oppervlakte hebben van 8 bij 2. The Passive Solar Energy Book.
(2) Voor optimale resultaten is voor elke vierkante meter zonnecollectie 1 kubieke meter water nodig. (ca. 7,5 gallon water).
(3) Going Solar door Tomm Stanley.
(4) De aannames: De kas heeft een oppervlakte van 288 m2 met een voetafdruk van 8 x 8 m2. De temperaturen
zijn constant. De nachttemperatuur buiten is 30° F lager dan in de kas.
