ONDERWERPEN

De kas opnieuw uitvinden

De kas opnieuw uitvinden


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Door Kris De Decker

In tegenstelling tot volledig beglaasde kassen, is een passieve zonnekas ontworpen om zoveel mogelijk warmte vast te houden. Onderzoek heeft aangetoond dat het mogelijk is om het hele jaar door gewassen voor warm weer te telen met alleen de energie van de zon, zelfs als de temperaturen buiten de kas erg laag zijn. De zonnekas is vooral succesvol in China, waar de afgelopen decennia duizenden van deze constructies zijn gebouwd.

Bij de productie van gewassen afkomstig uit warme klimaten in gematigde streken wordt in eerste instantie helemaal geen glas gebruikt. In Noordwest-Europa werden mediterrane gewassen geplant in de buurt van speciale constructies, "fruitmuren" genaamd, die, met een hoge thermische massa, een microklimaat creëren dat kan variëren van 8 tot 12 ° C warmer dan ongestoord weer.

Later hebben kassen gebouwd van deze fruitmuren de prestaties van zonne-energie verder verbeterd. Pas aan het einde van de 19e eeuw werd de kas een volledig glazen en kunstmatig verwarmd gebouw, waar warmte vrijwel onmiddellijk verloren gaat - het tegenovergestelde van de primitieve technologie waaruit deze moderne kassen zijn voortgekomen.

Tijdens de olieschokken van de jaren zeventig was er hernieuwde belangstelling voor passieve zonnekassen. [7] De schijnwerpers vervaagden echter snel toen de energieprijzen daalden, en de glazen kas bleef het noordwestelijke werkpaard van de wereld. De Chinezen van hun kant hebben de afgelopen drie decennia 800.000 hectare passieve zonnekassen gebouwd, dit is 80 keer de oppervlakte van Nederland, het land met de grootste glastuinbouwsector ter wereld.

De Chinese kas

De Chinese passieve zonnekas heeft drie bakstenen of lemen muren. Alleen de zuidkant van de structuur is gemaakt van transparant materiaal (meestal een plastic folie) waar de zon doorheen kan schijnen. Overdag vangt de kas de warmte van de zon op in de thermische massa van de muren, die 's nachts vrijkomt.

Terwijl de zon ondergaat, wordt een isolerende plaat - gemaakt van stro, geperst gras of canvas - over het plastic verspreid, waardoor het isolatievermogen van de constructie wordt vergroot. De muren houden ook de koude noordenwind tegen, die, indien niet geblokkeerd, het warmteverlies uit de kas zou versnellen.

Als het tegenovergestelde van de energie-intensieve glazen kas, wordt de Chinese passieve zonnekas het hele jaar door alleen verwarmd met zonne-energie, zelfs als de buitentemperatuur onder het vriespunt zakt. De binnentemperatuur van de constructie kan tot 25 ° C (45 ° F) hoger zijn dan de buitentemperatuur.

Door het stimuleringsbeleid van de Chinese overheid is de zonnekas de hoeksteen van de voedselproductie in centraal en noordelijk China geworden. Een vijfde van het totale kassenareaal in China bestaat nu uit zonnekassen. In 2020 beslaan ze naar verwachting minimaal 1,5 miljoen hectare. [een]


De Chinese kasverbetering

De eerste kas in Chinese stijl werd gebouwd in 1978. De technologie kwam echter pas in de jaren tachtig van de vorige eeuw, na de komst van transparante plastic platen. Deze platen zijn niet alleen goedkoper dan glasplaat, maar ze zijn ook lichter en vereisen geen sterk draagvermogen, waardoor de constructie van de constructie veel goedkoper is. Sindsdien is het ontwerp voortdurend verbeterd.

De structuur is dieper en hoger gemaakt, waardoor het zonlicht beter wordt verdeeld en temperatuurschommelingen afnemen.


A: Het originele ontwerp uit de jaren 80 met een glazen kap. B: Een verbeterd ontwerp van rond 1985, met een plastic zeil, een nachtgordijn en beter geïsoleerde wanden. Dit ontwerp komt het meest voor .. C: Een verbeterd ontwerp uit 1995. De wanden zijn dunner omdat ze geïsoleerd zijn met moderne materialen. Het nachtgordijn werkt automatisch. D: Het meest recente ontwerp, uit 2007, met een buitentent die meer ruimte biedt voor extra isolatie.

Bovendien wenden boeren zich steeds vaker tot moderne isolatiematerialen boven aangestampte aarde of luchtspouwen in de wanden, die ruimte besparen en / of de warmteabsorberende eigenschappen van de constructie verbeteren. Ook worden veel kunststof isolatiedekens gebruikt, die beter bestand zijn tegen vocht dan de ouderwetse strooien matten, die in natte toestand zwaarder en minder geïsoleerd worden.

In een aantal van de nieuwere kassen worden de isolatiedekens automatisch op en neer gerold en worden meer geavanceerde ventilatiesystemen gebruikt. Sommige kassen hebben een dubbel dak of reflecterende isolatie. Verder wordt er gezocht naar continue verbetering van de kunststof plaat die wordt gebruikt voor kassen - wat uiteraard de minst duurzame component van het systeem is - met als resultaat een langere levensduur.

Chinese kasprestaties

De prestaties van de Chinese kas zijn afhankelijk van het ontwerp, de breedtegraad en het lokale klimaat. In een recente studie is gekeken naar drie soorten kassen in Shenyang, de hoofdstad van de provincie Liaoning. De stad ligt op 41,8 ° N en is een van de meest noordelijke gebieden waar dit type kas wordt gebouwd (tussen de breedtegraden 32 ° N en 43 ° N).

Het onderzoek is uitgevoerd van begin november tot eind maart, de periode waarin de buitentemperatuur onder het vriespunt zakt. De gemiddelde temperatuur in de koudste maand ligt tussen -15 ° C en -18 ° C (5 tot -0,4 ° F). [een]

De drie onderzochte kassen hebben dezelfde vorm en afmetingen gemeen (60 x 12,6 x 5,5 m), maar verschillen in de wanden, de kunststof plaat en de transparante laag. De eenvoudigste constructie heeft geramde aarden wanden en een binnenlaag van baksteen om de stabiliteit van de constructie te vergroten. De hoes is een dunne plastic film die 's nachts wordt afgedekt met een strooien deken.

De andere twee kassen hebben de noordwand van baksteen met een piepschuimextrudaat dat als isolatiemateriaal fungeert, zodat de breedte van de muur gehalveerd kan worden. Ze zijn ook bedekt met een dikke PVC-plastic folie. De beste kas voegt hieraan een reflecterende coating over de isolatiedeken toe, waardoor het warmteverlies 's nachts nog verder wordt verminderd.

In de eenvoudigste kassen dalen de temperaturen van begin december tot half januari onder het vriespunt. Zonder bijverwarming kan deze kas op deze breedtegraad geen gewassen produceren. Alleen in de meest geavanceerde kassen - met hun reflecterende isolatielaag - is het mogelijk om de temperatuur binnen te allen tijde boven nul te houden met alleen zonne-energie.

Bovendien werd de temperatuur meestal boven de 10 ° C gehouden, wat de minimumtemperatuur is voor het kweken van warme seizoenplanten, zoals tomaten en komkommers. Passieve zonnekassen op het zuiden, op meer zuidelijke locaties, vereisen natuurlijk minder geavanceerde isolatietechnieken.

Zonnekassen in noordelijke klimaten


Als we verder naar het noorden gaan, zouden vergelijkbare passieve zonnekassen tijdens de koudere maanden van het jaar extra verwarming nodig hebben, hoe goed ze ook geïsoleerd zijn. Hoe noordelijker de kas is, hoe steiler hij zal hellen. Het dak is hellend zodat het loodrecht op de zonnestralen staat wanneer de zon op zijn laagste positie aan de horizon staat.

In 2005 werd een kas in Chinese stijl getest in Manitoba, Canada, op een breedtegraad van 50º N. Deze kas, 30 x 7 meter met een goed geïsoleerde noordwand (3,6 RSI glasvezel) en een dekenisolatie (1,2 RSI katoen) , werd waargenomen van januari tot april.

Tijdens de koudste maand (februari) schommelde de buitentemperatuur tussen + 4,5 ° C en -29 ° C (40 tot 20 ° F), terwijl de binnentemperatuur gemiddeld 18 ° C (32,4 ° F) hoger was dan buiten, wat het onmogelijk maakte om in de winter planten te kweken zonder bijverwarming. [2]

De energiebesparing kan echter enorm zijn in vergelijking met een glazen kas. Om de temperatuur altijd boven de tien graden te houden, moet het verwarmingssysteem van de Canadese structuur maximaal 17 W / m2 leveren, of 3,6 kW voor het hele gebouw. [2] Ter vergelijking: een glazen kas van gelijke verhoudingen en bij dezelfde binnen- en buitentemperaturen zou een maximaal vermogen van 125 tot 155 kW nodig hebben.

Deze resultaten kunnen niet op alle plaatsen op 50 ° N worden toegepast. Canadees onderzoek toont aan dat zonnestraling een grotere invloed heeft op de binnentemperatuur van de constructie dan de buitentemperatuur. De correlatie tussen binnentemperatuur en zonlicht is bijna vier keer zo groot als de correlatie tussen binnentemperatuur en buitentemperatuur. [2] Terwijl Brussel bijvoorbeeld op dezelfde breedtegraad ligt als Manitoba, heeft deze laatste gemiddeld 1,5 keer meer zonneschijn.

De thermische capaciteit kan verder worden verbeterd door met water gevulde, zwart geverfde tanks in de constructie te plaatsen, tegen de noordwand. Deze tanks vangen overdag extra zonne-energie op en geven deze 's nachts weer af. Een andere methode om de warmtebehoud van een kas te verbeteren, is door bermen of terrassen van aarde op de muren op het noorden, oosten en westen te plaatsen. Een andere oplossing om de isolatie te verbeteren is de ondergrond of "kas in putten". [8] Deze kas krijgt echter minder zonlicht en is vatbaar voor overstromingen.

Ruimteproblemen

De passieve zonnekas zou veel energie kunnen besparen, maar er moet een prijs voor betaald worden: de baten van de Chinese kas zijn twee tot drie keer lager per vierkante meter dan zijn volledig glazen tegenhanger. In de meest efficiënte Chinese kassen kan gemiddeld 30 kg tomaten en 30 kg komkommers per vierkante meter worden geteeld (gegevens uit 2005), terwijl de gemiddelde productie in glazen kassen ongeveer 60 kg tomaten en 100 kg komkommers is (gegevens vanaf het jaar 2003). [3. 4].

Daarom zou een passieve kasruimte tot twee tot drie keer meer ruimte nodig hebben om dezelfde hoeveelheid voedsel te produceren. Dit zou als een probleem kunnen worden gezien, maar wat natuurlijk het meest intensief wordt gebruikt in de landbouw, is de vleesproductie. Een diverser en aantrekkelijker aanbod van groenten en fruit zou een beter alternatief kunnen zijn om de vleesconsumptie te verminderen, dus landgebruik zou geen probleem zijn.

Kassen verwarmd met compost


Een ander probleem met zonnekassen is het ontbreken van een CO2-bron. In moderne kassen wordt gestreefd naar een CO2-gehalte dat minimaal drie keer hoger is dan het niveau van de buitenlucht, om zo de opbrengst van het gewas te verhogen. Deze CO2 wordt geproduceerd als bijproduct van verwarmingssystemen op basis van fossiele brandstoffen in kassen.

Als er echter geen fossiele brandstoffen worden gebruikt, moet er een andere bron van CO2 worden gevonden. Dit is niet alleen een probleem voor zonnekassen, het is ook een van de belangrijkste redenen waarom aardwarmte en elektrische warmtepompen geen doorbraak maken in de moderne glastuinbouw.

In de Chinese zonnekas wordt dit probleem soms opgelost door gewasteelt en veeteelt te combineren. Varkens, kippen en vissen produceren CO2 dat door planten kan worden opgenomen, terwijl planten zuurstof (en groenafval) produceren voor dieren.

Ook dieren en hun mest dragen bij aan de verwarming van de constructie. Onderzoek aan dit soort kassen met geïntegreerde systemen heeft uitgewezen dat de gecombineerde productie van groenten, vlees, melk en eieren de opbrengsten substantieel verhoogt. [5]

Justin Walker, een Amerikaan die momenteel in Siberië verblijft, werkt mee aan de bouw van een geïntegreerd systeem met paarden, geiten en schapen in een klooster in Siberië. Rekening houdend met het barre klimaat, is de structuur gedeeltelijk ondergronds gebouwd, terwijl de uitstekende delen aardebermen zijn.

Boven de schuur bevindt zich een hooiberg die zorgt voor extra winterisolatie en ventilatie tijdens de zomer als deze leeg is. Het warmteterugwinningssysteem produceert warm water dat door de vloer wordt geleid en zo de kasvloer verwarmt. CO2 wordt geleverd door dieren. [6]

Verwarming en CO2-productie kan ook zonder de dieren in de kas te houden. Het gebruik van uw mest is voldoende. Zoals we in het vorige artikel hebben gezien, dateert het gebruik van paardenmest voor het verwarmen van kleinschalige kassen in Europa enkele eeuwen terug en wordt het al 2000 jaar in China toegepast. Sinds de jaren 80 zijn er in de VS verschillende compostverwarmde kassen gebouwd.

Deze hebben aangetoond dat een kas volledig kan worden verwarmd door compost als deze goed is geïsoleerd, en dat de methode de CO2-niveaus in de bodem en de kaslucht dramatisch verrijkt. Naast dit alles dient compost ook om de vruchtbaarheid van de bodem te vergroten. [6]

Bronnen:
[1] Optimalisatie van de energieprestaties van typische Chinese zonnekassen door middel van dynamische simulatie (PDF), Alessandro Deiana et al., Internationale conferentie voor landbouwtechniek, 2014, Zürich.
[2] Winterprestaties van een zonne-energiekas in het zuiden van Manitoba (PDF), Canadian Biosystems Engineering. 2006.
[3] De zonnekas: state of the art in energiebesparing en duurzame energievoorziening. G. Bot et al., 2005
[4] Structuur, functie, toepassing en ecologische voordelen van een energiezuinige zonnekas met één helling in China. HortTechnology, juni 2010
[5] Geïntegreerd energie-zelfbediend complementair ecosysteem voor dieren en planten in China, in "Integrated energy systems in China - the cold North Northwestern region experience", FAO, 1994
[6] De door compost aangedreven waterverwarmer: hoe u uw kas, zwembad of gebouwen kunt verwarmen met alleen compost, Gaelan Brown, 2014
[7] Bijvoorbeeld "The Solar Greenhouse Book" (pdf), uitgegeven door Rodale Press in 1978
[8] The Earth Sheltered Solar Greenhouse Book, Mike Oehler, 2007

Ecoportal.net
Low Tech Magazine
http://www.es.lowtechmagazine.com/


Video: Kom in de Kas 2014 lange versie (Mei 2022).