Kai kalbama apie šiltnamių šildymą žiemos mėnesiais, pirmas žingsnis – nustatyti, kiek šilumos prarandama per sienas, stogo plotus ir kai oras juda į vidų bei iš jo. Dauguma auginotojų apskaičiuoja reikalingos šildymo sistemos pajėgumus atlikdami keletą paprastų matematinių veiksmų. Bendra taisyklė yra tokia: BTU kiekis lygus bendram kvadratinių pėdų skaičiui, padaugintam iš norimo temperatūros skirtumo vidaus ir išorėje, o tada dar padaugintam iš izoliacijos koeficiento. Šie koeficientai paprastai svyruoja nuo 1,0 šiltnamiams, kurie tinkamai neįsandarinti, iki 1,5 tiems, kurie pastatyti su geromis izoliacinėmis medžiagomis. Panagrinėkime praktinį atvejį. Tarkime, kad asmuo prižiūri 200 kvadratinių pėdų šiltnamį ir bando palaikyti temperatūrą 20 laipsnių šiltesnę nei lauke. Jiems kasdien tikriausiai reikėtų nuo 6 000 iki maždaug 9 000 BTU, kad išlaikytų šilumą, o tai labai priklauso nuo to, kokia danga buvo naudota konstrukcijai.
British Thermal Unit, arba BTU, iš esmės parodo, kiek energijos reikia, kad būtų kompensuotas šilumos nuostolis patalpoje. Tyrimai rodo, kad žaliynams be izoliacijos vietose, kur temperatūra nukrenta žemiau 32 laipsnių pagal Farenheitą, pagal Fabrizio ir kolegų 2012 m. tyrimus, kiekvienam kvadratiniam pėdos plotui kas valandą reikia tarp 25 ir 35 BTU. Žaliynai, dengti dvigubu polietileno plėvelės sluoksniu, sumažina šias reikmes apie trisdešimt procentų. Tikslių BTU verčių nustatymas yra labai svarbus renkantis šildytuvus žaliynams, kad augintojai nepirktų pernelyg galingo įrenginio, nei jiems iš tikrųjų reikia.
Statybinių medžiagų R vertė tikrai įtakoja, kiek per metus išleidžiame šildymui. Pavyzdžiui, plastikinė plėvelė suteikia tik apie R-0,83 šiluminę varžą, tuo tarpu dvigubo sienelio polikarbonato plokštės veikia žymiai geriau – jų šiluminės varžos reikšmės svyruoja nuo R-1,5 iki R-2,6. Tai patvirtina ir tam tikri tyrimai. Konkrečiai, Gupta su kolegomis dar 2002 m. paskelbė tyrimą, kuriame nurodoma, kad pastatai, padidinę izoliaciją nuo R-1,0 iki R-2,0 lygio, žiemą sumažino šildymo sąnaudas beveik du kartus. Tose vietovėse, kur temperatūra kinta abiejomis kryptimis, gera izoliacija, derinama su protingu oro cirkuliavimu, leidžia išlaikyti patogią vidaus temperatūrą neprarandant daug pinigų.
Dvigubo sienelės polikarbonato oro kišenės sumažina šilumos perdavimą apie 40 %, palyginti su įprastu vieno stiklo stiklu. Dviejų sluoksnių polietileno plėvelė taip pat veikia kaip biudžetiškai palankus būdas išlaikyti šilumą. Šiltnamių specialistai atliko bandymus, kurie parodė, kad 16 mm dvigubo sienelės plokštės suteikia apie R-2,5 izoliaciją, kas yra maždaug tiek pat, kiek standartinėse namų langų konstrukcijose, tačiau šios plokštės sveria tik apie trečdalį to, ką svertų stiklas. Laikinai įrengiant konstrukciją, naudojant dvigubą polietileno plėvelę su 6 mil sluoksniais, atskirtais vienu coliu, viduje temperatūra šaltųjų periodų metu gali būti nuo 8 iki 12 laipsnių šiltesnė nei lauke. Toks sprendimas akivaizdžiai pranašesnis už vieno stiklo variantus trumpalaikiams įrenginiams.
Energijos užuolaidos, kurios susitraukia, gali sulaikyti apie 70 % šilumos nuo naktinio praradimo, tuo pačiu leisdamos saulės šviesai praeiti dienos metu, kai jos atviros. Kai auginotojai savo šiaurėn įsiręžusioms sienoms prideda aliuminiu dengtą burbulinį foliją, didžioji infraraudonosios šilumos dalis atsispindi tiesiai atgal link augalų, o ne prarandama. Šiltnamio operatoriai praneša, kad šių metodų kombinavimas sumažina šildytuvų naudojimą maždaug ketvirtadaliu, ypač tada, kai jie turi automatinį valdymo sistemą, kuri tiksliai žino, kada reikia pridėti papildomą izoliaciją, priklausomai nuo temperatūros jutiklių rodmenų.
Pietų pusėje orientuota šiltnamio pusė šiaurės platumose sugeria 18 % daugiau žiemos saulės šviesos, o 2 colių putplasčio plokštėmis izoliuotos pamatų sienelės standartiniuose 28'x100' pastatuose sumažina metinį kuro sunaudojimą šildymui 400 galonų (Greenhouse Magazine, 2025). Svarbūs oro sandarumo patobulinimai apima:
Rytų–vakarų orientacija maksimaliai padidina saulės šilumos pasisavinimą atskirai stovintiems šiltnamiams, o šoninės sienos pasvirusios 12°–15° kampu, kad būtų išvengta sniego kaupimosi
Medžiagos su šilumine mase, tokios kaip vandens talpos, plytų sienos arba akmeniniai grindys, veikia sugerdamos saulės šviesą dieną ir palaipsniui išskleidžiant šilumą naktį, kas padeda palaikyti pastovią šiltnamio temperatūrą. Išsiskiria vanduo, kurio šiluminė talpa yra apie 4,18 kJ/kg vienam laipsniui Celsijaus. Pagalvokite, ką gali padaryti vienas standartinis 208 litrų (55 gallonų) bumas temperatūros reguliavimui mažoje auginimo erdvėje, galbūt užtikrinant stabilumą 5–8 kvadratiniams pėdų plote per naktį. Paskutiniais metais žurnale „Nature“ paskelbtas tyrimas parodė, kad tradicinės šilumos kaupimo sistemos, derinamos su specialiomis fazės pokyčių medžiagomis, tokiomis kaip tam tikros riebiosios rūgštys, įtrauktos į medžiagas kaip išplėstas grafitas, iš tikrųjų pagerina šilumos kaupimąsi ir atidavimą, padidindamos sistemų efektyvumą apie 30–50 procentų lyginant su įprastomis konfigūracijomis. Sodininkai, norintys pasiekti maksimalų naudą, turėtų statyti vandens talpas arti augalų auginimo vietų arba apsvarstyti mūro sienų statybą šiltnamio šiaurinėje pusėje. Tokia dislokacija sumažina šilumos praradimą, tuo pačiu leisdama sukauptai šilumai tinkamai spinduliuoti į auginimo erdves.
Dujiniai šildytuvai siūlo žemesnes pradines išlaidas ir didelį šilumos išmetimą (iki 80 000 BTU), tačiau reikalinga ventiliacija, kad būtų išvengta etileno dujų kaupimosi. Elektriniai modeliai užtikrina tikslų temperatūros valdymą ir nulinę emisiją, nors eksploatacijos išlaidos labai padidėja esant ekstremaliai šaltai temperatūrai.
Komposto šilumos sistemos naudoja aerobinį skaidymąsi, kad generuotų 100–160 °F temperatūrą (Ceres Greenhouse Solutions, 2024), kuri yra ideali vandeniui šildyti, cirkuliuojančiam per šiltnamio grindis. Raketiniai masiniai šildytuvai sujungia medžio deginimą su šiluminės masės saugojimu, pasiekiant 90 % kuro efektyvumą ir sumažinant dalelių emisiją 60 %, palyginti su tradiciniais medžio krosnimis.
Dirvožemio šildymo kabeliai ir vandeniu užpildyti vamzdžiai po augalų suolais nukreipia šilumą į šaknų sistemas – pačią temperatūrai jautriausią augalų dalį. Šis metodas sunaudoja 40 % mažiau energijos nei aplinkos šildymas, palaikant nuolatinę 65–70 °F šaknų temperatūrą, net kai oro temperatūra nukrenta iki 50 °F.
Programuojami termostatai, prijungti prie aplinkos valdymo sistemų, sumažina energijos švaistymą 25 % (MSU Extension, 2023). Šios sistemos pirmiausia naudoja efektyvius šilumos šaltinius (pvz., saulinę šilumą), prieš įjungdamos atsarginius dujinius / elektrinius šildytuvus, o drėgmės jutikliai neleidžia kondensacijai sukelti ligų protrūkių.
Šiltnamiai, suprojektuoti praleidžiant saulės šilumą pasyviai, pasikliauja protinga architektūra, kad žiemą galėtų įsisavinti kuo daugiau šilumos. Statant tokį šiltnamį, logiška įrengti stiklines plokštes, nukreiptas į pietus, apie 20–30 laipsnių kampu, kad būtų puikiai pagauti žemai einantys žiemos saulės spinduliai. Kita svarbi detalė – šilumos kaupimas. Puikiai tinka dideli vandens prisipildę konteineriai ar net akmeniniai grindys, nes jie sugeria dienos šviesos šilumą ir vėliau lėtai atiduoda ją naktį. Pagal 2021 m. Energijos tyrimų instituto atliktus tyrimus, tokie šiltnamiai gali išlaikyti apie 10–15 laipsnių Farenheito aukštesnę temperatūrą nei įprasta aplinkos temperatūra, nereikalingant jokių papildomų šildytuvų. Norint tobulinti šiltnamius, statytojai dažnai izoliuoja šiaurines sienas, kurias labiausiai veikia šalti vėjai, o kartais viduje ant žemės taip pat deda atspindinčias dangas. Šios nedidelės korekcijos tikrai padeda sumažinti šilumos nuostolius dėl spinduliavimo.
Aktyvios saulės šildymo sistemos paprastai derina standartines fotovoltines plokštes su įvairiais kaupimo variantais, tokiomis kaip akmenų lovos ar izoliuoti vandens bako rezervuarai šilumai išlaikyti. Šios sistemos remiasi saulės energija įkraunamomis baterijomis, kurios maitina cirkuliacinius ventiliatorius, kad šiluma būtų platinama per grindų vamzdžių tinklus arba per viršuje esančias ortakių sistemas visame šiltnamio plote. Pagal 2021 m. paskelbtus tyrimus, šiltnamiams, įranga aprengtiems aktyvia saulės technologija kartu su fazės pokyčio medžiagomis, pavyko sumažinti priklausomybę nuo iškastinio kuro kasmet nuo 40 iki beveik 60 procentų. Kai kurios sudėtingesnės sistemos iš tikrųjų surenka perteklinę šilumą, generuojamą per vasaros mėnesius, ir saugo ją požeminiuose šilumos rezervuaruose. Tai sukuria vertingas sezonines energijos atsargas, kurios padeda išlaikyti stabilias šaknų zonos temperatūras net tada, kai užklumpa žieminiai šalčiai, visiškai dėka šilumos laidumo per aplinkinius dirvožemio sluoksnius.
BTU, arba britų šiluminis vienetas, yra energijos matas, kuris rodo kiek reikia energijos patalpai sušildyti ar atvėsinti. Šiltnamiuose BTU poreikio supratimas padeda tiksliai parinkti šildymo sistemas, kad efektyviai kompensuotų šilumos praradimą.
R vertės matuoja medžiagų šiluminę varžą. Aukštesnės R vertės rodo geresnę izoliaciją, todėl sumažina šildymo išlaidas, mažindamos šilumos praradimą per šiltnamio sienas ir stogus.
Energiją taupantys būdai apima dvigubo sienelio polikarbonato plokščių naudojimą, energijos užuolaidas, šiluminės masės medžiagas, tokius kaip vandens statiniai, bei privalomojo ir aktyviojo saulės sistemų integravimą, kad būtų sumažinta priklausomybė nuo iškastinio kuro.
Autorių teisės © 2025 Hebei Fengzhiyuan Greenhouse Equipment Manufacturing Co., Ltd Privatumo politika
EN
