Chytrý skleník - technologie
Chytrý skleník efektivně využívá teplo, které přirozeně vytváří. V minimální možné míře jej odvětrá, a akumuluje ho k vyrovnávání nočních poklesů teplot.
Na druhé straně zároveň řešit potřebu, kdy je nutné skleník co nejvíce větrat kvůli vlhkosti, která zde vzniká a to zejména v zimě, kdy naopak chceme mít co největší tepelný zisk.
A celé to zcela zautomatizovat bez potřeby zásahu člověka.
Akumulace I - písek
Podlaha skleníku je pokryta cca 15cm písku s plocha cca 11m2, celkem 1,5m3, (kolem 2,5t). Písek má dobrou tepelnou vodivost, teplo snadno pojme a akumuluje a při poklesu teploty je zase vrací. Bohužel akumulační kapacita písku není příliš vysoká.
Viz. Fyzika a skleník
Dobrá vodivost písku znamená, že není problém, aby se relativně rovnoměrně ohřála celá vrstva. Pokud se celý tento objem písku během dne ohřeje o +-5°C, tak uloží cca 2 000w tepla. Během slunných dnů a mrazivých nocí to může být mnohem více, třeba i kolem 10°C.
Jedná se tedy o plně pasivní akumulaci tepla, která je závislá pouze na teplotě ve skleníku. Dobrá tepelná vodivost písku pak relativně rychle toto teplo uvolní při poklesu teploty pod teplotu písku.
Akumulace II - voda
Ve skleníku je nádrž na 2000l vody. Voda slouží nejen jako akumulační baterie, ale i pro zálivku a automatickým doplňováním vody ze studny, nebo z nádrže s dešťovkou.
Voda je z akumulačního pohledu tak trochu opakem písku, má vysokou akumulační kapacitu, ale hůř se ohřívá. Pojme více tepla na každý °C o který se ohřeje.
Viz. Fyzika a skleník
Akumulace tepla do vody probíhá třemi procesy:
Přirozené ohřívání vody v nádrži
Většinou se jedná o nižší rozdíl desetiny stupně během teplých dnů. Třeba 0,2°C – 0,4°C, ve velkých vedrech více.
Solární panely pro ohřev vody v bazénu
V jarních a podzimních dnech čerpadlo prohání vodu z nádrže přes 2 solární panely (1,8×1,2m) na ohřev vody v bazénu, které jsou umístěné uvnitř skleníku na jižní straně severní steny.
Čerpadlo je spínané pouze v čase nejintenzivnějšího slunce, cca 10:00 – 15:00.
Vodu ohřejí o 1°C až 2°C
Odstaveno – viz. Jak funguje v praxi?
Výměník s ventilátorem
Druhý okruh sestává z čerpadla, které tlačí vodu do soustavy 3 chladičů do auta, které jsou umístěný v boxu, do kterým prohání ventilátor vzduch uvnitř skleníku.
Tato soustava má v noci opačný efekt a teplo uvolňuje zpět – zhruba stejným tempem, jakým se přes den ohřívá.
Z jara a na podzim bývá průměrná denní změna teploty 2000l o 4°C. Na ohřátí 1000l o 1°C je potřeba 1000w. Systém každý den uložil teplo o +-8000w a následně jím v noci vytápěl skleník.
Systém zároveň přes den skleník chladí. V teplých březnových dnech až kolem 12000w/den – zvýšení teploty vody 2000l až o 6°C. Zároveň na chladičích se sráží voda a snižuje tak vzdušnou vlhkost.
Po zprovoznění rekuperace se zvedl výkon ohřívání cca o 50 – 75%, protože dochází k minimalizaci odvětrávání tepla a naprostá většina jej zůstává ve skleníku. V době, kdy je zapnutá rekuperace jsou odstavené automatické otevírače oken. Během jarních dnů se voda ohřeje běžně o 6°C, někdy i až o 10°C. Uloží tak 12 000w až 20 000w denně.
Akumulace stabilizuje klima ve skleníku a minimalizuje teplotní výkyvy. V teplý květnových dnech bývá ve skleníku pouze o pár stupňů víc než venku a když jsou noci chladné, teplota ve skleníku neklesá pod 15°C.
Systém je ale závislý na slunečním svitu přes den, skleník může čerpat naakumulované teplo tři, čtyři dny, ale pak již dochází k značnému snížení účinnosti.
Například v říjnu byl během chladných nocí rozdíl minimálních teplot kolem 11°C. V prosinci kdy je už nedostatek slunečního svitu je rozdíl kolem 5°C. Na druhou stranu, v prosinci je už i nedostatek světla pro pěstování teplomilnějších druhů zeleniny.
Více o tom jak funguje v provozu.
Viz. Jak funguje v praxi?
Větrání I - Automatické písty
O větrání se starají automatické pístové otvírače oken unicut a dveří. Na každém okně dva z důvodu velikosti okna. Maximální zdvih 20cm se zatížením jednoho pístu 35kg. Možnost nastavovat teplotu otevírání 10°C – 30°C. Písty jsou instalovány cca v půlce oken, to znamená, že reálné otevření na konci okna při plném rozevření je mnohem více než 20cm.
Automatické otevírače oken jsou v provozu pouze přes léto, přes pozdnější podzim, zimu a začátek jara větrání zabezpečuje rekuperace. Respektive jsou nastavené na otevírání na 30°C, ke kterému v tomto období zpravidla nechází.
O utěsnění se starají expanzní těsnící pásky.
Větrání II - Rekuperace
Zajišťuje výměnu vzduchu ve skleníky v chladnějších měsících s minimální tepelnou ztrátou. V provozu je zhruba od konce října do konce dubna.
Viz. Jak funguje v praxi?
Na rekuperační box s hliníkovým výměníkem jsou připojeny dva ventilátory, které nasávají vzduch přes výměník. Dále jsou zde zpětné klapky u nerezových vývodů, aby nedocházelo k svévolnému proudění vzduchu, když jsou ventilátory vypnuté. Filtrační boxy před vstupem vzduchu do výměníku zase zajišťují, že nedochází k jeho zanášení a snižování účinnosti.
Jeden ventilátor nasává čerstvý studených vzduch z venku, v rekuperačním boxu jej ohřívá vzduch, který nasává druhý ventilátor ze skleníku směrem ven a čerstvý vzduch je tak ohřát téměř na teplotu odváděného vzduchu. Naopak teplota odváděného vzduchu ze skleníku je blízko k venkovní teplotě.
V rekuperačním boxu je zabudovaný ionizátor, který přiváděný vzduch obohacuje o záporné ionty, které by měli ničit plísně a bakterie.
Spínání ventilátoru je nastavené na časovém spínači v denních hodinách, kdy je skleník nejvíce ohříván sluncem.
Na časový spínač navazuje zásuvkový termostat, který hlídá minimální teplotu pro sepnutí na 5°C.
Zakončené je to zásuvkovým hygrostatem s podmíněním překročení minimální vlhkosti 75%.
Celá tato kombinace zajišťuje spínání rekuperace jen když je to zapotřebí. Zařízení není nijak „sofistikované“, ale za pár korun dokáže to, co jiná za tisíce.
Akumulace tepla ve skleníku tak může probíhat mnohem efektivněji, protože nedochází ke zbytečnému větrání tepla, pouze se odvádí vlhkost ze skleníku. Rekuperace pomáhá udržet téměř celý tepelný zisk skleníku uvnitř a využít jej v maimánlní možné míře pro akumulaci tepla do vody a písku. Její fungování naprosoto předčilo mé očekávání a považuji jí za velmi zásadní prvek při hospodaření s teplem.
Spotřeba rekuperace je 50w za hodinu při neustálém provozu. Za den 300w a 9kw za měsíc, reálná spotřeba díky nastaveným podmínka pro spínání ventilátoru bude asi mezi 50% až 75% uvedené hodnoty.
Závlaha
Pro závlahu slouží 2000l akumulační nádrž. Stejný systém trysek jako na záhoncích + přípojka na zahradní hadici pro manuální závlahu, třeba sazenic, nebo kde je potřeba.
Tlakové čerpadlo o síle 4 barů, filtr na nečistoty, aby nedocházelo k ucpání trysek a zpětný ventil, který zajišťuje nasátí vzduchu v nejvyšším bodě závlahy při vypnutí čerpadla aby voda z nádrže nevytékala samospádem.
Zásuvky
Ventilátor
Pěstební vany
2, nebo 3 pěstební vany o rozměru 100x110cm. Jedna nad rekuperací, další dvě na nádrži.
Vany mají rychlospojku na zahradní hadici a ventil. Pokud květináče moc vyschnout , mohou být napuštěny vodou, aby se hlína dobře nasákla. Poté může být voda ponechána dle potřeba a následně svedena ven ze skleníku.
Teplovzdušné topení
Teploměr
Wifi teploměr s 3 čidly – venku, uvnitř a voda napojené na server tmep.cz
