Kun on kyse kasvihuoneiden lämmittämisestä talvikuukausina, ensimmäinen askel on selvittää, kuinka paljon lämpöä vuotaa seinien ja katon läpi sekä ilman vaihtuessa. Useimmat kasvattajat laskevat tarvitsemansa lämmitysjärjestelmän perustuen yksinkertaiseen matematiikkaan. Yleinen sääntö on suunnilleen seuraava: BTU:t saadaan kertomalla kokonaisneliömäärä halutulla sisälämpötilan nousulla, joka kerrotaan vielä eristysarvolla. Nämä arvot vaihtelevat yleensä 1,0:n (huonosti tiivistetyt kasvihuoneet) ja 1,5:n (hyvin eristetyt rakenteet) välillä. Tarkastellaan käytännön esimerkkiä. Kuvitellaan henkilö, joka hoitaa 200 neliöjalan kasvihuonetta ja yrittää pitää sisällä 20 astetta lämpimämpää kuin ulkona. Hän tarvitsisi todennäköisesti 6 000–9 000 BTU:a päivässä ylläpitääkseen tämän lämpötilan, ja tämä riippuu huomattavasti rakenteeseen käytetystä peiteaineesta.
Brittiläinen lämpöyksikkö, eli BTU, kertoo periaatteessa, kuinka paljon energiaa tarvitaan tilan lämpöhäviön torjumiseen. Tutkimusten mukaan eristeettömissä kasvihuoneissa, joissa lämpötila laskee alle 32 fahrenheit-asteen, tarvitaan noin 25–35 BTU:a jokaista neliötuntia kohti tunnissa vuonna 2012 julkaistun Fabrizion ja kollegoiden tutkimuksen mukaan. Kasvihuoneet, jotka on peitetty kahdella polyeteenikalvokerroksella, vähentävät tätä tarvetta noin kolmannes. Tarkat BTU-luvut ovat erittäin tärkeitä valittaessa kasvihuoneiden lämmittimiä, jotta viljelijät eivät päädy ostamaan liian tehokasta laitetta suhteessa todelliseen tarpeeseen.
R-arvo vaikuttaa todella paljon siihen, kuinka paljon käytämme lämmitykseen kuluvalta vuodelta. Otetaan esimerkiksi muovikalvo, joka tarjoaa noin R-0,83:n lämpövastuksen, kun taas kaksiseinäiset polycarbonaattilevyt toimivat huomattavasti paremmin arvoilla R-1,5–R-2,6. Tätä tukevat myös tutkimukset. Eräässä Gupta-ylioppaiden vuonna 2002 julkaistussa tutkimuskirjassa osoitettiin, että kun rakennusten eristystaso parannettiin R-1,0:sta R-2,0:aan, talvikauden lämmityskulut pienenivät lähes puoleen. Alueilla, joissa lämpötila vaihtelee merkittävästi, hyvän eristyksen ja älykkään ilmanvaihdon yhdistäminen tekee kaiken erotuksen sisälämpötilan mukavassa säilyttämisessä ilman, että kustannukset karkaavat.
Kaksoisseinämäisissä polikarbonaattilevyissä olevat ilmakuplat vähentävät lämmönsiirtoa noin 40 % verrattuna tavalliseen yksinkertaiseen lasiin. Kahmaksinen polyeteenikalvo puolestaan toimii edullisena keinona säilyttää lämpö sisällä. Kasvihuoneasiantuntijoiden tekemät testit ovat osoittaneet, että 16 mm:n kaksoisseinämälevyt tarjoavat noin R-2,5:n eristystehon, mikä vastaa suunnilleen tavallisten kodin ikkunoiden eristystasoa, mutta nämä levyt painavat vain noin kolmanneksen siitä, mitä lasi painaisi. Tilapäisessä käytössä kahmaksisen polykalvon käyttö, jossa 6 milin kerrokset on erotettu tuumilla toisistaan, pitää sisälämpötilan kylmän säiden aikana 8–12 astetta lämpimämpänä kuin ulkona. Tämä on selvästi parempi vaihtoehto yksinkertaisiin yksinkertalasisiin ratkaisuihin nähden lyhytaikaisissa asennuksissa.
Säätöön sopeutuvat energiaverhot voivat estää noin 70 % lämmön haihtumisesta yöaikana, samalla päästäen aurinkovalon läpi päivällä, kun ne ovat auki. Kun viljelijät lisäävät alumiinipinnoitettua kuplakalvoa pohjoiseen suuntautuvien seinien osalta, suurin osa infrapunalämmöstä heijastuu takaisin kasvien suuntaan sen sijaan, että se menetettäisiin. Kasvihuoneiden käyttäjät raportoivat noin neljänneksen vähennyksestä lämmityslaitteiden käytössä, kun nämä menetelmät yhdistetään, erityisesti jos käytössä on automaattijärjestelmät, jotka tietävät tarkalleen, milloin lisäeristeet on nostettava lämpötila-anturien mukaan.
Etelään suuntautuva asennus pohjoisilla leveysasteilla kerää 18 % enemmän talviaikaista auringonvaloa, kun taas kahden tuuman vaahtomuovieristeen käyttö perustuksen polusten eristyksessä vähentää vuosittaista polttoainekulutusta 400 gallonalla standardikokoisissa 28'x100' rakenteissa (Greenhouse Magazine, 2025). Keskeisiä ilmansulavuuden parannuksia ovat:
Itä-länsisuunta optimoi aurinkoenergian hyödyntämisen irrallisten kasvihuoneiden yhteydessä, ja sivuseinien kaltevuus 12°–15° estää lunta kertymästä
Lämmönvarastointikykyiset materiaalit, kuten vesisäiliöt, tiilmuuri tai kivipohjat, toimivat sitomalla auringonvalon päivällä ja vapauttamalla lämpöä hitaasti yöksi, mikä auttaa pitämään kasvihuoneen lämpötilan tasaisena. Vesi erottuu muista tässä suhteessa sen vaikuttavan lämpökapasiteetin ansiosta, joka on noin 4,18 kJ/kg/°C. Mieti, mitä yksi standardikokoisen 55 gallon tynnyri voi tehdä lämpötilan säätelyssä pienessä viljelyalueessa, mahdollisesti peittäen 5–8 neliömetriä yöaikana. Viime vuonna Nature-julkaisussa julkaistu tutkimus osoitti, että perinteisen lämpövarastoinnin yhdistäminen erityisiin vaiheenmuutostarpeisiin, kuten tiettyihin rasvahappoihin, jotka on suljettu esimerkiksi laajennettuun grafiittiin, parantaa huomattavasti lämmön varastointia ja vapauttamista, tehden järjestelmistä noin 30–50 prosenttia tehokkaampia tavallisiin ratkaisuihin verrattuna. Puutarhureiden, jotka haluavat saavuttaa maksimaalisen hyödyn, tulisi sijoittaa vesitankkinsa lähelle kasvualuetta tai harkita tiiliseinän rakentamista kasvihuoneen pohjoispuolelle. Tämä sijoittelustrategia vähentää lämmön hukkaantumista samalla kun varastoitunut lämpö säteilee tehokkaasti kasvualueille.
Kaasulämmittimillä on alhaisemmat alkuperäiset kustannukset ja korkea lämpöteho (jopa 80 000 BTU/h), mutta ne vaativat ilmanvaihtoa eteeniksen kertymisen estämiseksi. Sähkömallit tarjoavat tarkan lämpötilan säädön ja nollapäästöt, vaikka käyttökustannukset nousevat merkittävästi erittäin kylmissä olosuhteissa.
Kompostilämpöjärjestelmät hyödyntävät hapellista hajoamista tuottaakseen 100–160 °F:n lämpötiloja (Ceres Greenhouse Solutions, 2024), mikä sopii hyvin kasvihuoneen lattioissa kiertävän veden lämmittämiseen. Raketinmassalämmittimet yhdistävät puun polttamisen lämpömäärän varastointiin saavuttaen 90 %:n polttoaineen hyötysuhteen ja vähentäen hiukkaspäästöjä 60 % verrattuna perinteisiin tulisijoihin.
Maan lämmityskaapelit ja vettä sisältävät putket kasvipöytien alla ohjaavat lämpöä juurijärjestelmiin, jotka ovat kasvien lämpötilalle herkimmät osat. Tämä menetelmä käyttää 40 % vähemmän energiaa kuin ympäristön lämmitys, sillä se pitää juurten lämpötilan tasaisena 65–70 °F (18–21 °C), vaikka ilman lämpötila laskisi 50 °F:ään (10 °C).
Ohjelmoitavat termostaatit, jotka on liitetty ympäristösäätöjärjestelmiin, vähentävät energiahukkaa jopa 25 %:lla (MSU Extension, 2023). Nämä järjestelmät priorisoivat tehokkaat lämmönlähteet (esim. aurinkolämpö) ennen varavoimalämmittimien käynnistymistä, ja kosteussensorit estävät kondensoitumiseen liittyviä tautiepidemioita.
Passiivisella aurinkolämmityksellä toimivat kasvihuoneet hyödyntävät viisaata arkkitehtuuria kerätäkseen mahdollisimman paljon lämpöä talviaikoina. Kun sellaisen rakentaa, on järkevää asentaa etelään suunnattuja lasipaneelia noin 20–30 asteen kulmassa, koska se kiinnittää erinomaisesti matalalla seisovat talviauringot. Lämpövarastointi on toinen keskeinen tekijä tässä yhteydessä. Suuret vesisäiliöt tai kivipohjat toimivat erittäin hyvin, koska ne imevät päivän aikana saatavan lämmön ja luovuttavat sen hitaasti takaisin yöllä. Vuoden 2021 Energy Research -tutkimuksen mukaan tällaiset kasvihuoneet voivat säilyä noin 10–15 fahrenheit-astetta lämpiminä kuin ulkoilman lämpötila ilman lisälämmittimiä. Niiden tehoa voidaan parantaa vielä lisää eristämällä pohjoiseen suuntautuvat seinät, joita kylmimmät tuulet puhaltaa, ja joskus sisälle levitetään myös heijastavia pinnoitteita. Nämä pienet muutokset todella auttavat vähentämään säteilyn kautta tapahtuvaa lämpöhäviötä.
Aktiiviset aurinkolämmitysjärjestelmät yhdistetään tyypillisesti standardipuitoksi PV-paneelit erilaisiin varastointivaihtoehtoihin, kuten kivipetreihin tai eristettyihin vesisäiliöihin lämmön säilyttämiseksi. Näissä järjestelmissä käytetään aurinkoenergialla ladattuja akkuja, jotka käynnistävät kiertopuhaltimet, jotka puolestaan levittävät lämpöä lattiajäähdytysputkien tai kattoon asennettujen ilmanvaihtojen kautta kasvihuoneen tiloihin. Tutkimuksen mukaan vuodelta 2021 kasvihuoneet, joissa on aktiivinen aurinkoteknologia yhdistettynä vaiheenmuutosmateriaaleihin, onnistuivat vähentämään fossiilisten polttoaineiden käyttöä vuosittain 40–60 prosentilla. Jotkin kehittyneemmät järjestelmät tallentavat kesäaikana syntyvän ylijäämälämmön maanalaisiin lämpövarastoihin. Tämä luo arvokkaat kausittaiset energiavarannot, jotka auttavat pitämään juurivyöhykkeen lämpötilan vakiona myös talvella pakkasen iskiessä, kiitos lämmönjohtumisen ympäröivien maakerrosten kautta.
BTU eli brittiläinen lämpöyksikkö on energiamäärän mittayksikkö, joka kuvaa tilan lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen tarvittavaa energiaa. Kasvihuoneissa BTU-tarpeen ymmärtäminen auttaa määrittämään lämmitysjärjestelmän koon tarkasti tehokkaasti vastustaakseen lämpöhäviötä.
R-arvot mittaavat materiaalien lämpövastusta. Korkeammat R-arvot osoittavat parempaa eristystä, mikä alentaa lämmityskustannuksia vähentämällä lämpöhäviötä kasvihuoneen seinien ja katon kautta.
Energiatehokkaita menetelmiä ovat esimerkiksi kaksikerroksisten polycarbonaattilevyjen käyttö, energieverhot, lämpömassamateriaalit kuten vesitynnyrit sekä passiivisten ja aktiivisten aurinkojärjestelmien integrointi fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämiseksi.
Tekijänoikeudet © 2025 Hebei Fengzhiyuan Greenhouse Equipment Manufacturing Co., Ltd Tietosuojakäytäntö
EN
