Les serres peuvent être un environnement intéressant dans lequel se développer. En effet, les matériaux de serre standard tels que le verre et le plastique (« vitrage ») sont extrêmement bons pour transmettre la lumière et la chaleur, et extrêmement bons pour exposer la chaleur. Avec une surface vitrée aussi grande, les serres surchauffent généralement pendant la journée si elles ne sont pas contrôlées. Et comme le verre et le plastique n’offrent aucune isolation, ils perdent toute cette chaleur la nuit, ce qui les gèle. Prenons par exemple ce jour d’octobre dans la ville de Boulder, Colorado: une serre complète en une journée variait d’un maximum de 110 F à un minimum de 30 F. Les plantes, comme les humains, n’aiment pas ça.
Le principal défi de la croissance des serres est de stabiliser ces changements de température. Habituellement, les gens le font en libérant de l’énergie en chauffant ou en refroidissant dans une serre. Mais un moyen plus intelligent et plus durable de créer un environnement de serre stable consiste à utiliser l’énergie solaire excédentaire qui arrive pendant la journée, à la stocker et à l’utiliser la nuit. Ou, si vous travaillez avec une serre existante, ajoutez un appareil de chauffage efficace qui utilise des carburants bon marché et renouvelables. Toutes ces stratégies nécessitent de la compréhension et de la recherche et ont des coûts initiaux, mais le gain sous forme d’économies croissantes et à long terme en vaut la peine.
De plus, gardez à l’esprit qu’il n’y a pas d’énergie moins chère que celle que vous n’avez pas à utiliser, donc si vous concevez une nouvelle serre, assurez-vous qu’elle ne nécessite pas beaucoup de chauffage et de refroidissement en premier lieu. Cela signifie construire un bâtiment étanche à l’air, en utilisant des matériaux de toiture appropriés, et orienter la serre avec du verre orienté plein sud – d’où vient toute notre lumière dans l’hémisphère nord. Si vous cultivez dans une serre existante, vous pouvez, entre autres, isoler les fuites d’air de la serre et les intempéries. Réduire vos besoins énergétiques au minimum est toujours la première étape, puis incluez les stratégies ci-dessous.
1) Économisez l’énergie solaire en masse thermique
La façon la plus simple et la plus courante de diriger la température de votre serre est d’utiliser une masse thermique, également appelée réfrigérateur. La masse thermique est tout matériau qui stocke l’énergie thermique. La plupart des matériaux le font dans une certaine mesure, mais certains le font beaucoup mieux que d’autres. Par exemple, l’eau retient environ 2 fois plus de chaleur que le béton et environ 4 fois plus que le sol.
Impliquer la masse fait deux choses. Premièrement, il absorbe l’excès d’énergie pendant la journée, créant un effet rafraîchissant. Lorsque la température baisse la nuit, elle commence à libérer cette énergie et «réchauffe» ainsi la serre. Remarque: bien que je dis « refroidissement et chauffage », la masse calorifique ne fournit pas réellement d’énergie, elle est simplement stockée et libérée plus tard, comme une batterie. La taille de la batterie (ou la quantité d’énergie que vous pouvez stocker) dépend de la capacité thermique du matériau et de la quantité de masse. Voici un tableau qui compare plusieurs sources différentes de masse calorifique et leurs capacités calorifiques.
Comment
La façon la plus courante d’utiliser la masse thermique est le baril d’eau, car il a une telle capacité thermique. En mettant quelques fûts d’eau de 55 gallons dans la serre, le producteur peut installer beaucoup de masse thermique. Les barils doivent être empilés là où ils sont en plein soleil, souvent sur le mur nord. Étant donné que les plantes seront plus chaudes autour des barils d’eau, placez des plantes plus douces – comme des tentes de service ou des cultures par temps chaud – sur ou près des barils. L’élevage aquaponique – l’élevage symbiotique de poissons et de plantes – a l’avantage de doubler le poisson en masse thermique. D’autres variantes incluent l’installation de béton ou de pierre dans la serre – comme l’utilisation d’un mur nord en béton ou d’un plancher de drapeau. Même le sol dans les lits surélevés ajoutera de la chaleur.
Bien que la plus simple à installer, la masse thermique peut réagir lentement. Il faut beaucoup de temps pour distribuer la chaleur à travers la serre, ce qui limite son efficacité. Mais étant donné les prix bas à l’avance, l’ajout de chaleur à la serre est une méthode populaire pour prolonger la saison de croissance. Vous ne pourrez peut-être pas tout faire pousser tout au long de l’année, mais cela peut certainement faire passer votre serre au niveau supérieur.
2) Installez l’échangeur de chaleur
Pour aller plus loin que la masse thermique standard, vous pouvez installer un échangeur de chaleur pour la circulation de l’air par source de masse. Cette idée porte plusieurs noms. Il est également souvent appelé la batterie climatique ou le système de chauffage et de refroidissement souterrain (SHCS) – un nom popularisé par John Cruickshank sur le portail sunnyjohn.com. Les solutions de serre Ceres, basées à Boulder, CO, ont également une variante du système appelé transfert de chaleur sol-air (GAHT).
Il existe de nombreuses configurations, mais le mécanisme de transfert et de stockage d’énergie est toujours le même. Lorsque la serre est chauffée pendant la journée, le ventilateur pompe l’air humide chaud de l’intérieur de la serre à travers un réseau de tuyaux enfouis jusqu’à 4 pieds sous terre (la plupart des systèmes se composent de deux couches de tuyaux enfouis à 4 pieds et 2 pieds sous les surfaces). Une baisse de température force la vapeur d’eau à se condenser et, dans ce processus (appelé changement de phase), l’énergie est libérée. Cette énergie est stockée dans le sol, ce qui provoque son réchauffement. Ainsi, le processus crée une grande masse de sol chaud sous la serre tout au long de l’année. La nuit, lorsque la température de la serre baisse, le ventilateur se rallume et tire la chaleur du sol. Il s’agit d’un système relativement simple et éprouvé dans le temps; Les échangeurs de chaleur sol-air sont utilisés dans les maisons depuis des décennies.
L’échange de chaleur du sol vers l’air fonctionne très bien pour deux raisons: Premièrement, la quantité de masse disponible (la taille de la batterie comme nous l’avons déjà mentionné) est énorme. Par exemple, sous une serre de 12 x 16 pieds se trouve 768 mètres cubes de terre, en supposant une profondeur de 4 pieds. Si vous deviez tapisser tout le mur nord de la même serre avec deux rangées d’eau, 55 ballons (16 barils) auraient un total de 118 mètres cubes de masse. Cela signifie que, en utilisant les capacités calorifiques volumétriques du tableau ci-dessus, l’échangeur de chaleur souterrain a environ deux fois la capacité d’un baril d’eau. De plus, parce que l’échangeur de chaleur sol-air se connecte au sol profond et a donc théoriquement une capacité infinie. Pour un schéma pour mieux comprendre cela, voir une photo de la serre CERES ici.
Deuxièmement, parce que l’air est activement poussé à travers la « batterie », augmente le taux d’échange de chaleur. L’air chaud / plus froid est distribué plus uniformément autour de la serre, empêchant les poches froides. De plus, l’utilisation d’un ventilateur vous permet d’utiliser la masse quand vous le souhaitez: le thermostat allume et éteint le ventilateur à certaines températures définies. Autrement dit, le ventilateur commencera à pomper de l’air chaud dans le sol lorsque la serre atteindra la température définie (disons 80 F) et la retirera lorsqu’elle tombera en dessous de 50 F. Ainsi, l’échangeur de chaleur souterrain vous donne un certain contrôle sur la masse thermique; c’est comme prendre la masse thermique et la rendre plus intelligente.
Variations
Le matériau de la batterie peut varier. Certaines personnes couvrent la zone sous la serre de gravier ou de pierres au lieu de terre. Si vous avez déjà une serre ou que vous ne pouvez pas creuser chez vous pour travailler beaucoup de terrain, vous pouvez créer une batterie alternative au-dessus du sol. Devant la serre, vous pouvez construire une masse isolée de terre ou d’autres matériaux, comme une boîte de roches fluviales. Le système fonctionne de la même manière, seul l’emplacement de la masse calorifique est différent.
3) Utilisez un appareil de chauffage renouvelable efficace
Les systèmes ci-dessus montrent comment exploiter le soleil et stocker l’énergie solaire, ce qui est une bonne première étape vers le chauffage naturel. Si un chauffage supplémentaire est nécessaire, envisagez un système de chauffage très efficace qui n’a plus de combustible bon marché et renouvelable.
L’un des systèmes couramment utilisés dans les serres est le réchauffeur de masse à fusée, une variante super efficace des poêles à bois. Au lieu de souffler de l’air chaud directement à partir de la cheminée comme le fait un poêle à bois standard, un réchauffeur de masse de fusée fait d’abord circuler l’air chaud à travers une masse de moisissure, de brique ou de pierre avant qu’il ne soit épuisé. L’air chauffe la masse retenant la chaleur et la fait lentement irradier dans la serre pendant une longue période de temps, même après que le foyer a brûlé. Le radiateur de masse utilise également une double chambre de combustion, ce qui le rend beaucoup plus efficace qu’un poêle à bois standard – quelques heures de combustion avec une petite quantité de bois peuvent chauffer la serre pendant la nuit. La plupart des radiateurs de masse de fusée sont «faites-le vous-même»; vous devrez rechercher et concevoir un système qui s’adapte à votre serre en utilisant une variété de plans et d’explications en ligne.
Un autre système de serre commun est un appareil de chauffage sur un tas de compost, qui s’appuie sur la magie des bactéries aérobies pour décomposer les matières organiques et libérer la chaleur perdue. Comme l’échangeur de chaleur souterrain, le réchauffeur de compost repose sur un échangeur de chaleur: l’eau circule à travers des tuyaux qui traversent un grand tas de compost. En raison de la décomposition aérobie, le tas de compost peut maintenir une température de 100 à 160 F. L’eau chauffée circule ensuite à travers la serre où elle apporte de la chaleur. De tous les systèmes, celui-ci a probablement le plus de petites choses à réparer et à passer. Vous devez d’abord assembler un tas de compost avec le bon matériau et la bonne consistance pour le réaliser à une température élevée et continuer à l’ajouter ou à reconstruire le tas au fur et à mesure qu’il se décompose. Cependant, un gros tas correctement construit (voir l’image ci-dessous) peut garder une serre de 1 000 à 2 000 pieds carrés chauffée pendant l’hiver. Pour ces raisons, les chauffages composites sur un tas de compost conviennent le plus souvent aux grandes serres.
Sommaire
Quelle direction prendre? Plusieurs facteurs entrent en jeu:
Quels sont vos objectifs (combien d’espace essayez-vous de chauffer et dans quelle mesure)? Chaque système a une capacité de chauffage différente. Quel contrôle souhaitez-vous avoir? (Certains systèmes sont actifs et certains sont passifs (c’est-à-dire que vous pouvez activer le chauffe-eau de fusée, mais vous ne pouvez pas faire grand-chose pour changer les barils d’eau).
Avec quelles restrictions travaillez-vous déjà? (c’est-à-dire que les sols lourds / rocheux éteindront l’échangeur de chaleur souterrain.) Pensez à l’espace dont vous disposez dans la serre pour des choses comme les barils d’eau. Et surtout, tenez compte du temps et du travail nécessaires à l’installation de chaque système, ainsi que du temps / travail requis pour faire fonctionner chaque système (c.-à-d., Un échangeur de chaleur souterrain peut être automatisé, alors qu’un chauffe-fusée ne peut pas l’être). Encore une fois, alors que vous devez faire vos devoirs à l’avance, une serre chaude qui jette des aliments frais tout l’hiver (et gratuitement!) Est le meilleur paiement que vous pouvez obtenir.
(En haut) Photos gracieuseté des solutions de serre Ceres: tuyaux dans un échangeur de chaleur souterrain pour serres 12 x 20. Modèle 3D d’un échangeur de chaleur souterrain souterrain.
(Moyen) Photo gracieuseté de Verge Permaculture: chauffe-roquettes dans une serre.
(En bas) Photos ferme aimable Golden Hoof: Un tas de compost au milieu d’une structure avec des tuyaux de ventilation. Tas de compost fini.
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