Alternatīvas siltumnīcu apkures sistēmas dārzeņu un svaigu garšaugu audzēšanai ziemā.
Fosilā kurināmā cenu pieauguma un CO2 un citu piesārņotāju emisiju ierobežojumu rezultātā ir jāatrod alternatīvas siltumnīcu apkures sistēmas dārzeņu un svaigu garšaugu audzēšanai ziemā. Viena no iespējamām alternatīvām ir saules enerģija. Siltumnīcu apsildīšanai nakts laikā ar saules enerģiju ir nepieciešams apvienot vairākus komponentus, pamatojoties uz šādiem principiem: 1. enerģijas absorbcija no saules (dienas laikā), 2. enerģijas uzkrāšana un izvairīšanās no enerģijas zudumiem apkārtnē un 3 izmantot enerģiju naktī.
Saules enerģijas absorbcija tiek palielināta, pārklājot augsni ar caurspīdīgu plastmasas loksni. Mitrinātā augsne spēj uzglabāt lielu siltumenerģijas daudzumu. Papildu metode saules enerģijas absorbēšanai un uzglabāšanai ir horizontālu un vertikālu caurspīdīgu PE (polietilēna) ūdens cauruļu ievietošana siltumnīcas tuneļos (3. un 4. att.). Melnās PE izmantošana ūdens cauruļu konstrukcijai nodrošina lielāku siltuma absorbciju nekā parasti izmantotās caurspīdīgās caurules.
Siltumnīcas orientācija var arī palielināt saules enerģijas absorbciju. Staigājamais tunelis, kas orientēts uz austrumiem uz rietumiem, absorbēs ievērojami vairāk enerģijas nekā līdzīga struktūra, kas orientēta uz ziemeļiem uz dienvidiem. Pašbalstīto vertikālo ūdens cauruļu novietošana ziemeļu pusē kā “ūdens siena” palielina enerģijas absorbciju un uzglabāšanu, tāpēc Izraēlā siltumnīcas nakts temperatūra paaugstinās līdz 16 C0 atkarībā no vietējā starojuma un klimatiskajiem apstākļiem.
Enerģijas zudumi apkārtējā vidē tiek samazināti, siltumnīcu pārklājot ar dubultu plastmasas lokšņu slāni ar IR aizsprostojumu, ar gaisa atstarpi starp loksnēm vai izmantojot siltuma sietus vai izolācijas segas. Kopš saulrieta, kad vairs nav siltuma uzkrāšanās, ūdens caurules un augsne izdala siltumenerģiju siltumnīcas tilpumā.
Līdzīgi šo principu praktiskie pielietojumi tiek izmantoti citur pasaulē. Dažās Ķīnas daļās saules enerģija tiek uzglabāta biezā sienā, kas izgatavota no dubļiem vai māla ķieģeļiem. Izraēlā mēs esam piemērojuši šos principus tuneļos, lai audzētu baziliku. Šo komponentu kombinācija ir ļāvusi mums ziemā audzēt baziliku (vasaras kultūru), vienlaikus palielinot ražošanu, novēršot augu slimības un uzlabojot kvalitāti, vienlaikus samazinot siltumnīcu gāzu izmaksas un emisijas.
Horizontālo ūdens cauruļu izmantošana nav jauna metode, jo tā tika izmēģināta pirms gadiem. Kaut arī horizontālajām caurulēm ir zināms ieguldījums siltumnīcas sasilšanā, tās atrodas siltumnīcas vissliktākajā vietā, aukstākajā un visēnīgākajā vietā, un tās pakļauj mehāniskiem bojājumiem. Unikāls ūdens cauruļu vertikāla izvietojuma risinājums ir labs un efektīvs risinājums horizontālo ūdens cauruļu problēmām. Viņi stāv neatkarīgi, tos neatbalsta siltumnīcas struktūra. Viņiem ir stingrs rāmis, kas izgatavots no metāla lokšņu uzmavas, vai arī tie ir balstīti, izmantojot uzmavu, kas izgatavota no metāla stiepļu sieta.
Vertikālās caurules ir pakļautas saulei, un tās nav darba ņēmējiem siltumnīcā. Siltumnīcā ir iespējams uzglabāt daudz lielāku ūdens daudzumu, lai varētu vairāk uzglabāt siltumenerģiju. Pareiza vertikālo cauruļu novietošana samazina ēnošanas problēmas ziemā un ir piemērota daudzslāņu siltumnīcām un ziemeļu-dienvidu orientācijai tuneļos.
Pastaigas tuneļa orientācijai ir liela ietekme uz saules enerģijas absorbciju. Austrumu - rietumu orientācija ļauj daudz vairāk saules gaismas iekļūt siltumnīcā. Ziemā, kad ir maz saules, saules stari asā leņķī ietriecas ziemeļu dienvidos orientēta pastaigu tuneļa plastmasas pārklājumā. Tā rezultātā daļa stara tiek atspoguļota. Saules stari, kas ietriecas austrumu-rietumu virzienā, atrodas gandrīz taisnā leņķī, kā rezultātā tunelī nonāk daudz vairāk gaismas, kā rezultātā palielinās raža.
Šīs zināšanas ļāva attīstīties un būvēt siltumnīcu “Eden”. Siltumnīca “Eden” ir orientēta uz austrumiem - rietumiem, un vertikālās caurules atrodas ziemeļu pusē. Tie veido “ūdens sienu”. Šai vietai ir priekšrocība, ka uz kultūraugu nav ēnojumu un strādājošiem nav fizisku traucējumu. Pastaigā tunelī var turēt samērā lielu ūdens daudzumu (8 m3 ūdens 30 m garā pastaigu tunelī). “Ūdens siena” absorbē saules enerģiju salīdzinoši karstajās dienās un naktī izdala siltumu, radot optimālu temperatūru augkopībai.
Iemesls ūdens izmantošanai mēģenēs ir augsts īpatnējais ūdens siltums salīdzinājumā ar citiem materiāliem. Ūdens ir pieejams, un tas nepiesārņos augsni, ja caurules ir bojātas. Naktī uzņemtais termiskais attēls parāda ūdens sienā uzkrāto siltumu un ietekmi uz augu temperatūru. Bazilika raža ziemā bija ievērojami augstāka tuneļos, kas aprīkoti ar ūdens sienu.
Noslēgumā mēs izstrādājām vienkāršu, ilgtspējīgu, nepiesārņojošu, bez emisiju sistēmu vasaras kultūru audzēšanai ziemā, paaugstinot temperatūru, izmantojot tikai saules enerģiju. Izraēlā ziemā ir iespējams audzēt bazilika kultūras, izmantojot: PE mulčēšanu, ūdens caurules, termiskos sietus un dubultus PE pārklājoša materiāla slāņus. Vislabākos rezultātus sasniedza, izmantojot melnu PE ūdens cauruļu sienu, kas stāvēja austrumu-rietumu orientētā tuneļa ziemeļu pusē.
Tuneļa orientācijai austrumu-rietumu virzienā ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar ziemeļu-dienvidu orientētiem tuneļiem. Šī metode ļāva audzēt baziliku bez ziemas slimībām, neprasot ķīmisku fungicīdu izsmidzināšanu. Atkarībā no klimatiskajiem apstākļiem ir iespēja izmantot tikai dažas no iepriekšminētajām metodēm, lai iegūtu izcilu kvalitāti.