Fyzika a skleník
Několik základních fyzikálních údajů, které Ti napoví, kolik tepla potřebuješ dodat do svého skleníku. Také získáš představu na kolik je daný zdroj reálně přínosný pro zvýšení teploty.
Tepelný výkon
Hodnoty jsou orientační pro srovnání
Plamen svíčky – 80w
Horkovzdušné topení – 500w – 5000w
Infrapanel – 100w – 1000w
Topné tyče – 50w – 250w
Topné kabely a rohože – 50w – tisíce w
Klimatizace – jednotky tisíc w
Tepelné čerpadlo – jednotky tisíc w
Zemní registr – stovky až jednotky tisíc w
Pasivní zdroje – 0w až stovky w
Měrná tepelná kapacita (akumulační schopnost materiálů)
Je množství tepla potřebného k ohřátí 1 kilogramu látky o 1 teplotní stupeň.
A nebo také, kolik tepla (Wh) uložíme ohřátím 1kg media o 1°C
Vodík – 4
Voda – 1,2
Beton – 0,2 – 0,4
Vzduch (0 °C) – 0,28
Olej – 0,55
Písek – 0,27
Hlína – 0,25
Žula – 0,25
Cihelná hmota – 0,27
Ytong – 0,28
Štěrk – 0,19
Absolutně suché dřevo (0 °C) – 0,4
1000kg = 1m3 = 1000l vody ohřáté o 1°C uložíme cca 1kWh. 1000l vody ohřáté o 5°C uložíme cca 5kWh.
1000kg písku = cca 0,7m3 ohřátý o 1°C uložíme 270kWh
1000kg plných cihel = cca 0,7m3 ohřátý o 1°C uložíme 270kWh
Voda má velkou akumulační schopnost, ale nízkou vodivost. = Hůř se ohřívá, ale pojme více tepla
Písek má menší akumulační schopnost, ale dobrou vodivost. = Snadno se ohřeje, ale pojme méně tepla, než voda. V extrémním případě horní hranice pro akumulaci do vody je 100°C ale u písku přes 1000°C.
Tepelná prostupnost materiálů (W/m K)
Udává kolik w unikne přes 1m2 při rozdílu teploty o 1 stupeň. Čím nižší hodnota, tím méně tepla unikne = lepší izolace.
Polykarbonát 20mm 7mi komůrkový – 1,59
Polykarbonát 4mm 2 stěn – 3,89
Dutinkové plexisko 16mm – 2,5
Plexisklo 3mm – 5,6
Sklo – 4
Dřevěná palubka – 0,2
Hliník – 200 (hliníkový profil, který je jednou stranou uvnitř skleníku a druhou vně se postará o obrovský únik tepla)
Železo – 60
Cihly – kolem 0,6
Hlína – 0,7
Písek – 1
Dřevo – 0,2 kolmo na vlákna
Dřevo – 0,45 po vláknech
Voda – 0,6
Teplená ztráta skleníku
Výpočet povrchu skleníku
Pro skleník 6×2,5×2,5m. (upravený rozměr pro snadnější výpočet, cca odpovídá 6x3x2m)
Plocha dvou bočnic dohromady tvoří celý kruh – použijeme vzoreček pro výpočet povrchu kruhu
Pí x r – poloměr na druhou
3,14 x 1,25 na druhou = 4,9m2
Plocha tunelu – vzoreček pro výpočet povrchu válce následně vydělený dvěma, protože skleník má tvar tunelu – půl válce.
2 x pí x průměr x výška / 2
2x 3,14 x 1,25 x 6 / 2 = 23,5m2
Celková plocha povrch skleníku – 4,9 + 23,5 = 28,4m2
Výpočet úniku tepla skleník 6×2,5×2,5m, PC 4mm
Polykarbonát
Povrch x prostupnost tepla polykarbonátem 4mm – 3,89
28,4 x 3,89 = 110w za 1h na 1 stupeň rozdílu uvnitř/venku
Počítáno při dokonalém utěsnění všech spár, bez tepelných mostů, třeba železný profil který je ve skleníku a zároveň venku. Pro rezervu bych hodnotu vynásobil dvěma na 220w.
Konstrukce
Schopnost železa a hliníku vést teplo je velmi velká, dřevo naopak vede teplo velmi málo. Relativně malá plocha konstrukce, která prochází pláštěm skleníku – profil se nachází jak uvnitř skleníku, tak venku, může mít větší tepelnou ztrátu než celý polykarbonátový plášť.
Přes 1m2 pc 4mm unikne stejné množství tepla jako přes 0,016m2 železa nebo 0,005m2 hliníku.
Výpočet úniku tepla skleník 6×2,5×2,5m, PC 20mm
Prostupnost polykarbonátem 20mm 28,4 x 1,59 = 45w x 2 (rezerva) = 90w
Kolik tepla je potřeba?
Příklad bez započtení konstrukce – venku je -1°C, ve skleníku přirozeně 3°C. Na každý stupeň na každou hodinu, o kterých bychom chtěli ohřát skleníku nad tuto hodnotu budeme potřebovat 220w.
Pokud bychom zde chtěli mít ve skleníku 10°C – zvýšení teploty o 7°C potřebovali bychom 1540w.
= 19 svíček se středním plamenem. 4 svíčky na každý stupeň navíc.
= uvolnit teplo z 10 000l ochlazením alespoň o 1,5°C během 10h – 1500w na hodinu.
Jedna svíčka nebo nádrž na 1 000l vody zvednou teplotu o desetiny stupně
Čím větší, tím lepší tepelná bilance
S růstem velikosti skleníku se zlepšuje jeho energetická bilance. Tj. zmenšuje se poměr mezi polykarbonátovým povrchem, kterým uniká teplo a podlahovou plochou, kterou chápeme jako akumulační. Mnohem lépe z pohledu tepelné bilance vychází jeden velký skleník, než dva malé.
Pro snadnější výpočet bude počítat se skleníkem jako s krychlí
2x2x2m PC4mm
Polykarbonátový povrch 20m2 – tepelná ztráta 78w.
Podlahová plocha 4m2 – měrná tepelná kapacita horních 10cm 280w. (kolik W uložíme ohřátím o 1 stupeň – akumulační hodnotu musíme rozpočítat na celou noc)
Objem vzduchu – 8m3
Tepelná ztráta skleníku na m2 pěstební plochy je 19,5w.
4x4x2,5m PC 4mm
Polykarbonátový povrch 56m2 – tepelná ztráta 218w
Podlahová plocha 16m2 – měrná tepelná kapacita horních 10cm 1120w
Objem vzduchu – 40m3
Tepelná ztráta skleníku na m2 pěstební plochy je 13,6w
16x5x3 PC 4mm
Polykarbonátový povrch 206m2 – tepelná ztráta 801w
Podlahová plocha 80m2 – měrná tepelná kapacita horních 10cm 5600w
Objem vzduchu – 240m3
Tepelná ztráta skleníku na m2 pěstební plochy je 10w.
Největší skleník má tepelnou ztrátu 10x větší než nejmenší skleník, ale plocha pro pěstování je větší 20x. Objem vzduchu je 30x větší.
Není 5°C jako 5°C
Teplotu ve skleníku ovlivňuje mnohem více faktorů, než pouze venkovní teplota. Pokud děláme pokusy, je potřeba si toto ujasnit, aby výsledky dávaly ucelený a pravdivý vhled.
Jaké vlivy ovlivňují teplotní rozdíl
Svit slunce
Zcela zásadní, pokud je venku 0°C a svítí sluníčko, ve skleníku je přes 20°C, pokud slunce nesvít, teplotní rozdíl je mnohem menší. Tato skutečnost má velký vliv na noční teplotu
Teplota okolí
Teplota v předchozích dnech – naakumulované teplo v půdě skleníku. Nemám pro to výpočet, ale je to velmi značný vliv.
Vítr
Významnější, než se může zdát, má velmi velký vliv na odebírání tepla z povrchu.
Déšť
Tekoucí voda také dobře odvádí teplo
Vzdušná vlhkost
Malý vliv
Když je venku 5°C, ve skleníku za určitých podmínek může být dokonce někdy i méně než 5°C, ale za jiných zde může být přes 20°C.
Teplotní rozdíl
Teplotu ve skleníku ovlivňuje mnohem více faktorů, než pouze venkovní teplota. Pokud děláme pokusy, je potřeba si toto ujasnit, aby výsledky dávaly ucelený a pravdivý vhled.
Čím nižší jsou teploty, tím vyšší je rozdíl mezi přirozenou teplotou ve skleníku a venku.
Čím nižší je teplota, tím více přirozeného tepla může skleník využít.
Když je venku -10°C, vzduch ve skleníku by odebíral teplo z půdy dokud by jí neochladil na -10°C, čemuž zabraňuje přirozené teplo země. Při 0°C by tento proces šel pouze do 0°C teplotě půdy. V druhém případu je k dispozici mnohem méně naakumulovaného tepla a teplotní rozdíl bude nižší. Na povrchu půdy skleníku cca 20m2 bude k dispozici mnoho set wattů na každý stupeň.
Dlouhodobý rozdíl minimálních teplot bez jakéhokoli dalšího zdroje vytápění.
víc než -5°C – přirozený rozdíl 8,5°C
-5°C – 0°C – přirozený rozdíl 5°C
0°C – 5°C – přirozený rozdíl 3,8°C
5°C – 10°C – přirozený rozdíl 3,1°C
Inspirace z youtube
Vyzkoušel jsem v posledních letech spousty inspirací a nápadů z youtube ve všech možných oblastech, nejen na zahradě. Bohužel se ukazuje, že většina z těchto inspirací vedou to naprosto slepých uliček.
A proč to tak je? Youtube funguje na „počtu shlédnutí“, za každé shlédnutí dostává youtuber peníze a čím více shlédnut, tím více peněz. Pointa tedy je udělat video o něčem převratném a v případě tvoření ideálně zaručený návod jak to může fungovat úplně neuvěřitelným způsobem. Pokud člověk není čestný, prostě generuje co nejpřitažlivější obsah bez ohledu na to, zda funguje, nebo je to přímo lež, jde mu pouze o získání shlédnutí.
Pro vyhledávání seriózní informací, na kterých se dá dále stavět bych volil jiné zdroje. Případně se k zdrojům z youtube stavět velmi ostražitě a věnovat chvíli času výpočtům, zda mají opravdu potenciál fungovat. Naopak bych mnohem více hledal inspiraci v osvědčených věcech se zaměřením na nekonvenční způsoby využití.
Máš tip nebo vidíš chybu?
Baví mě si s tím hrát, rád experimentuji a zkouším netradiční věci, zároveň ale potřebuji alespoň nějaký teoretický základ, na kterém by to mohlo fungovat a hlavně potřebuji vidět a prověřit, že to opravdu funguje v praxi. Asi zde časem budou přibývat věci, co fungují a také ty, které vedou do slepé uličky. Jsem otevřený návrhům, co vyzkoušet a prověřit.
Jsem pouze nadšenec, vše ohledně výpočtů a stavby jsem si dohledával na internetu a snažil se dát si dvě a dvě dohromady. Můžou zde být technické a početní chyby. Neříkám, že takto je to správě, jen se snažím najít cestu, která by byla opravdu funkční. Jestli uvidíte chyby nebo máte připomínky, budu rád, když mi je zašlete na email: radostvzahrade@gmail.com.