System ogrzewania szklarni własnymi rękami: najlepsze sposoby zimowego ogrzewania tuneli foliowych

Do utrzymania w szklarni określonego reżimu temperaturowego stosuje się różne systemy ogrzewania. Wybór sposobu zapewnienia ciepła zależy od wymiarów budynku, warunków klimatycznych regionu, dostępności danego rodzaju paliwa, możliwości finansowych i innych czynników.

Niektórzy domowi majsterkowicze podejmują się zorganizowania ogrzewania szklarni własnymi rękami – takie rozwiązanie pozwoli znacznie obniżyć koszty pracy, prawda? Oczywiście samodzielne urządzenie stabilnego ogrzewania – to zadanie niełatwe, ale w pełni wykonalne. Przede wszystkim należy wybrać źródło ciepła.

Opowiemy Państwu, jakie istnieją warianty ogrzewania szklarni, jaka jest ich specyfika działania, zalety i wady użytkowania. Na podstawie podanych informacji będą Państwo mogli zdecydować o rodzaju ogrzewania, przeprowadzić wstępne obliczenia mocy cieplnej, dobrać zespoły robocze i elementy systemu.

Specyfika utrzymywania temperatury w szklarniach

Ogrzewanie szklarni jest niezbędne do kompensacji strat ciepła, które występują przez ściany i sufit konstrukcji, a także z powodu napływu powietrza zewnętrznego. Aby obniżyć koszty ogrzewania, należy przede wszystkim solidnie ocieplić szklarnię i zminimalizować wymianę powietrza z zewnątrz.

Oprócz materiału, z którego wykonana jest szklarnia, szczególną uwagę należy zwrócić na szczelne przyleganie konstrukcji do gleby. W tym celu lepiej podczas budowy tunelu foliowego wykonać od wewnątrz ocieplony fundament o niewielkiej głębokości.

Powinien on niezawodnie utrzymywać konstrukcję przy silnych wiatrach, nie dopuszczać do powstawania szczelin i minimalizować wymianę ciepła z zewnątrz przez wierzchnią warstwę gruntu.

Do rozwiązania ostatniego zadania nawet w warunkach regionów północnych wystarczy głębokość 30 centymetrów, ponieważ przewodność cieplna gruntu jest bardzo niska. Intensywność pionowej wymiany ciepła między warstwą gleby wewnątrz tunelu foliowego a podścielającymi warstwę glebową gruntami jest bardzo mała.

Zimą jako naturalną zewnętrzną izolację na brzegach szklarni można wykorzystać śnieg.

Śnieg jest doskonałym materiałem izolacyjnym. Konstrukcja szklarni musi jednak być w stanie wytrzymać dodatkowy ciężar, a materiał nie może ugiąć się pod jego wagą.

Dla prawidłowego wzrostu roślin konieczne jest utrzymanie temperatury powietrza oraz warstwy gleby i roślin w określonym zakresie. Jeśli szklarnia działa nieprzerwanie, żyzna gleba zostanie ogrzana dzięki wymianie ciepła z powietrzem wewnętrznym. Co więcej, jej temperatura będzie praktycznie taka sama jak w naturalnych warunkach latem.

Gleba i warstwy gruntu zimą zamarzają do głębokości zależnej od szerokości geograficznej regionu i struktury skały. Aby ogrzać glebę i sąsiadującą z nią warstwę wierzchnią przed sadzeniem roślin, konieczne jest albo bardzo długie (nawet do miesiąca) utrzymywanie dodatniej temperatury powietrza.

Alternatywnym rozwiązaniem jest wykonanie specjalnych działań mających na celu przekazanie ciepła bezpośrednio w głąb gruntu. Można to zrobić za pomocą systemu podziemnych rur, do których doprowadza się czynnik grzewczy.

Ilość energii zużywanej na ogrzewanie szklarni zależy od następujących czynników:

• Powierzchnia ścian i dachu szklarni. Im mniejszy ten wskaźnik, tym mniejsze straty ciepła. Dlatego dla oszczędności energii lepiej zastosować prostokątny lub półokrągły kształt konstrukcji.
• Współczynnik przewodzenia ciepła materiału. Im niższy jest ten parametr, tym lepiej materiał zatrzymuje ciepło.
• Różnica temperatur powietrza wewnętrznego i zewnętrznego. Im większa jest jej wartość, tym większe straty ciepła.
• Wymiana powietrza przez nieszczelności. Aby zmniejszyć zużycie energii, należy wyeliminować niekontrolowany napływ zimnego powietrza.

Duża różnorodność projektów prywatnych szklarni oraz jakość ich montażu poważnie utrudniają modelowanie reżimu temperaturowego. Dlatego dokładne określenie ilości energii potrzebnej do ogrzania konkretnego obiektu jest możliwe tylko eksperymentalnie.

Takie metody w przybliżeniu obliczają wartość wymaganej mocy urządzenia grzewczego. Problem polega na trudności określenia współczynnika rozpraszania dla konkretnego obiektu (+)

Autonomiczne ogrzewanie oparte na spalaniu paliwa

Wykorzystanie procesu spalania paliwa jako źródła ciepła jest najczęściej stosowanym sposobem ogrzewania małych szklarni. Takie ogrzewanie ma pewną specyfikę, ponieważ należy uwzględnić zwiększoną szczelność pomieszczenia, pożądane ogrzewanie gruntu oraz konieczność utrzymania wilgotności.

Piecyki i kotły na paliwo stałe

Jednym z najprostszych urządzeń używanych do ogrzewania szklarni w okresie zimowym jest piec. Popularność stosowania takiego urządzenia wynika z niskiego kosztu paliwa. Może to być niesortowane drewno, sucha trawa, węgiel i pył węglowy, odpady oraz łatwopalne ciecze.

Przy ogrzewaniu piecowym należy zapewnić stabilny ciąg, ponieważ wietrzenie szklarni w przypadku dostania się do środka produktów spalania doprowadzi do jej wychłodzenia.

W przypadku użycia metalowego pieca szybko następuje nagrzewanie i przekazywanie energii otaczającemu powietrzu. Jest to również najtańszy i najprostszy w użyciu sposób ogrzewania. Taki agregat można skonstruować samodzielnie.

Na naszej stronie internetowej znajduje się zestaw artykułów dotyczących wykonania różnych rodzajów metalowych pieców, które można wykorzystać do ogrzewania szklarni:

1. Jak zrobić piec bulerjan własnymi rękami: instrukcja krok po kroku wykonania
2. Burżujka z butli gazowej własnymi rękami: schematy, rysunki + przewodnik krok po kroku
3. Piec na olej przepracowany z rury: jak zrobić efektywny piecyk na olej przepracowany z materiałów pod ręką

Kamienny piec nagrzewa się wolniej i dłużej utrzymuje ciepło. Jest to bardziej odpowiednie do ogrzewania małych pomieszczeń o średnim lub wąskim zakresie dopuszczalnych temperatur. Jednak taki piec trzeba zbudować i w razie potrzeby nie można go przesunąć, w przeciwieństwie do jego metalowego odpowiednika.

Istnieje pomysł ogrzewania przestrzeni w szklarni za pomocą gorących produktów spalania. W tym celu proponuje się umieścić piec w jamie, a komin ułożyć poziomo pod poziomem gruntu z późniejszym wyprowadzeniem go na powierzchnię.

Przy takim rozmieszczeniu komina nastąpi znaczne zwiększenie jego długości, w wyniku czego gorące gazy oddadzą większą ilość ciepła wewnątrz pomieszczenia.

Taki wariant rzeczywiście zwiększy efektywność ogrzewania.

Jednak przy praktycznej realizacji pojawią się następujące trudności:

1. Wymagania co do materiału montażu komina. Na wylocie z pieca temperatura powietrza jest bardzo wysoka. Dlatego komin nie powinien mieć dobrego przenikania ciepła, w przeciwnym razie nastąpi wypalenie gleby wokół niego. Jako materiał do odprowadzania produktów spalania można zastosować rury azbestowe.
2. Przestrzeganie zasad umieszczania odprowadzania dymu. W kominie należy przewidzieć okna rewizyjne do czyszczenia go z sadzy. Dlatego rurę należy układać między grządkami.
3. Konieczność organizacji zasilania elektrycznego. Długi odcinek poziomy nie sprzyja wytworzeniu normalnego ciągu, dlatego konieczne będzie zainstalowanie wyciągu dymu. Oznacza to potrzebę doprowadzenia do szklarni energii elektrycznej lub okresowego ładowania akumulatora.

Dlatego idea podziemnego umieszczenia komina w praktyce nie znalazła szerokiego zastosowania.

Zamiast standardowego pieca można zastosować kotły na paliwo stałe długiego spalania. Spalają paliwo bardziej efektywnie i nie dopuszczają do szybkiego wydzielania ciepła, co eliminuje ryzyko uszkodzenia roślin przez wysoką temperaturę. Takie kotły fabryczne są lekkie w użyciu i obsłudze, a także kompaktowe.

Kotły gazowe i konwektory

Dla szklarni dobrą alternatywą dla ogrzewania piecowego stało się zastosowanie kotła gazowego na gaz płynny lub konwektora. W przypadku małych prywatnych obiektów zazwyczaj stosuje się urządzenia działające na butle gazowe.

Przed instalacją kotła gazowego w szklarni należy gruntownie wzmocnić jedną ze ścian, do której będzie on przymocowany

Butlę gazową lepiej umieścić poza szklarnią. Jednak w takim przypadku należy rozwiązać kwestię zapobiegania zamarzaniu reduktora podczas długotrwałego okresu ujemnych temperatur.

Podłączenie szklarni do sieci gazowej to dość skomplikowana procedura biurokratyczna. Ponadto, podczas corocznej obowiązkowej kontroli przez specjalistę gazowni zostaną zgłoszone uwagi.

W każdym razie, połączenie doprowadzenia gazu i użycia otwartego ognia w zamkniętym pomieszczeniu wymaga zwiększonych środków bezpieczeństwa. Najlepszym rozwiązaniem jest posiadanie analizatora gazu, a także systemu automatycznego gaszenia płomienia, który uruchamia się po przekroczeniu dopuszczalnego stężenia substancji palnej w powietrzu.

Z punktu widzenia porównania kosztów finansowych przy instalacji i użytkowaniu pieców i urządzeń gazowych nie można wyciągnąć jednoznacznego wniosku. Prosty konwektor gazowy kosztuje około 480-560 zł.

Jest to droższe niż metalowe urządzenia na paliwo stałe:

• koszty metalu i materiałów eksploatacyjnych przy samodzielnym wykonaniu pieca typu „burżujka” wynoszą około 120 zł;
• fabryczne urządzenie na paliwo stałe małych rozmiarów, np. model NWU-50 “Tulinka” kosztuje około 264 zł;
• urządzenie długiego spalania model NW-100 “Klondajk” kosztuje około 360 zł;

Piec kamienny wyjdzie drożej niż konwektor gazowy ze względu na koszty prac związanych z wykonaniem fundamentu i jego murowaniem.

Instalowanie pieca kamiennego jest zasadne, jeśli jesteśmy pewni, że w tym miejscu szklarnia będzie znajdować się przez wiele lat

Koszt gazu płynnego lub ziemnego zużytego do ogrzewania dowolnego pomieszczenia będzie niższy niż zakupionego drewna i węgla. Jednak szklarnie ogrzewa się zazwyczaj darmowymi lub tanimi odpadami palnymi, których zawsze jest pod dostatkiem na terenach wiejskich i letniskowych.

Problem zasysania powietrza i wilgotności

Stosowanie urządzeń grzewczych, w których następuje otwarte spalanie paliwa, prowadzi do konieczności usuwania produktów spalania przez komin. W takim przypadku konieczna jest kompensacja objętości wychodzącego powietrza.

W budynkach jest to możliwe przez niekontrolowany dopływ (infiltrację), który następuje z powodu występowania szpar i otworów w ścianach i suficie.

Konstrukcja nowoczesnych szklarni, na przykład z poliwęglanu, tworzy przestrzeń nieprzepuszczającą powietrza. W takim przypadku problem dostępu powietrza rozwiązuje się przez zastosowanie okienek i montaż specjalnego otworu nawiewnego.

Należy go umieścić w taki sposób, aby uniknąć skoncentrowanego strumienia zimnego powietrza na rośliny. Możliwe jest również zastosowanie kilku małych otworów w celu zorganizowania rozproszonego dopływu.

Systemy wyciągowe dla gazowych konwektorów zamkniętego typu są już wyposażone w rurę do dopływu powietrza zewnętrznego do komory spalania.

W konwektorze z zamkniętą komorą spalania powietrze zewnętrzne nie chłodzi pomieszczenia, a produkty spalania nie mogą dostać się do środka (+)

Często po pracy pieców i kotłów obserwuje się efekt osuszania powietrza. Wynika to z niższej wilgotności bezwzględnej zimnego strumienia nawiewnego (zwłaszcza mroźnego) w stosunku do ciepłego powietrza wychodzącego przez komin ze szklarni.

Do utrzymania precyzyjnych parametrów wilgotności powietrza stosuje się nawilżacz z higrometrem, który może działać z lokalnego źródła energii. W przypadku braku takiej potrzeby można umieścić w szklarni otwarty pojemnik z wodą. Wtedy w przypadku silnego osuszenia powietrza naturalnie powstanie proces parowania.

Sposoby równomiernego rozprowadzania ciepła

Dla małych szklarni wystarczy umieszczenie jednego źródła ogrzewania. Cyrkulacja powietrza w pomieszczeniu zostanie zapewniona dzięki pionowej różnicy temperatur i w ten sposób nastąpi rozprowadzenie ciepłego powietrza.

W każdej szklarni podczas jej ogrzewania powstaje niewielka pionowa różnica temperatur. Należy o tym pamiętać przy rozmieszczaniu termometrów.

W pomieszczeniach o dużej powierzchni lub skomplikowanej geometrii możliwe jest powstanie stref o różnych parametrach mikroklimatu. Czasami tak celowo postępuje się w szklarniach przemysłowych, jednak w większości przypadków zjawisko to jest niepożądane.

Do równomiernego rozprowadzania ciepła stosuje się dwa sposoby:

• Tworzenie sztucznej cyrkulacji powietrza. Zazwyczaj stosuje się wentylatory łopatkowe. Czasami buduje się system kanałów wentylacyjnych ze zintegrowanymi pompami w taki sposób, aby pobór powietrza odbywał się na jednym końcu pomieszczenia, a wydmuch na drugim.
• Przekazywanie ciepła za pomocą pośredniego nośnika ciepła. Zazwyczaj stosuje się zwykły system wodny z wymuszonym obiegiem. Rury można ułożyć zarówno na obwodzie szklarni, jak i pod warstwą gleby.

Wymuszona dystrybucja ciepła jest również konieczna, aby zapobiec tworzeniu się strefy o wysokiej temperaturze w pobliżu grzejnika. W przeciwnym razie rośliny znajdujące się blisko pieca lub kotła mogą doznać uszkodzeń termicznych.

Popularne metody ogrzewania bez otwartego ognia

Stosowanie otwartego ognia ma pewne ograniczenia, ponieważ powstają produkty spalania, a także należy przestrzegać środków przeciwpożarowych. Dlatego często stosuje się inne sposoby wytwarzania ciepła w pomieszczeniu szklarni.

Zastosowanie urządzeń elektrycznych

Wykorzystanie energii elektrycznej do ogrzewania szklarni zimą jest najdroższym sposobem. Jest jednak również najprostszy, ponieważ prace przy montażu takiego ogrzewania obejmują tylko doprowadzenie instalacji elektrycznej i zamontowanie urządzeń.

Zastosowanie prostych systemów automatyzacji uwalnia człowieka od konieczności ciągłej kontroli mikroklimatu.

Schemat podłączenia kilku grzejników przez termoregulator jest dość prosty. Jedynym problemem może być odłączenie zasilania, dlatego należy przewidzieć podłączenie dodatkowych źródeł zasilania (+)

Elektryczne ogrzewanie szklarni może być wykonane przy użyciu następujących urządzeń:

• Kaloryfer. Najprostsze i najtańsze urządzenie, które można wykonać samodzielnie.
• Konwektor. Obecność wentylatora pozwala oprócz ogrzewania powietrza na jego równomierne rozprowadzenie po szklarni.
• Pompa ciepła. Mocne urządzenie do ogrzewania powietrza w szklarniach o dużej objętości, które często do dystrybucji ciepła stosuje się w połączeniu z systemem kanałów powietrznych. Do ogrzewania kompaktowego pomieszczenia można wykonać pompę ciepła samodzielnie.
• Lampy podczerwieni. Specyfiką działania takich urządzeń jest ogrzewanie powierzchni, na którą pada promieniowanie. W ten sposób można wyrównać pionowy gradient temperatury w pomieszczeniu bez stosowania wymiany powietrza.
• Kabel grzejny. Jest używany do ogrzewania lokalnych obszarów w szklarni.

W przypadku małych rozmiarów pomieszczenia zastosowanie ogrzewania elektrycznego jest uzasadnione ze względu na jego prostotę i bezpieczeństwo. W dużych i przemysłowych szklarniach celowe jest stosowanie innych metod.

Kabel grzejny dobrze nadaje się do ogrzewania gleby. Jego maksymalna temperatura nie jest wysoka, więc nie trzeba obawiać się efektu wypalania gleby z utratą jej właściwości.

Wydzielanie ciepła metodą biochemiczną

Jednym z interesujących sposobów ogrzewania jest wprowadzenie do gleby nieprzegniłego nawozu organicznego – obornika zwierzęcego lub ptasich odchodów. W wyniku reakcji biochemicznej następuje wydzielenie dużej ilości energii, która podnosi temperaturę warstwy żyznej oraz powietrza wewnątrz pomieszczenia.

Podczas gnicia obornika wydziela się dwutlenek węgla, metan, a także niewielkie ilości wodoru i siarkowodoru. Obornik ma również specyficzny zapach. Wszystko to nakłada pewne ograniczenia na jego zastosowanie, związane z koniecznością wietrzenia pomieszczenia.

Zimą, a także podczas długotrwałych ochłodzeń wiosną i jesienią, intensywna wymiana powietrza jest niepożądana. W takim przypadku na przywrócenie równowagi cieplnej po wietrzeniu może być potrzebne znacznie więcej energii, niż zostało wydzielone w wyniku procesu gnicia obornika.

Zastosowanie tego “biologicznego” sposobu ogrzewania ziemi i powietrza jest uzasadnione późną wiosną, kiedy wietrzenie odbywa się przy dodatnich temperaturach dziennych.

Systemy z zewnętrznym źródłem ciepła

Ogrzewanie szklarni jest możliwe dzięki bliskiemu położeniu domu lub innego ogrzewanego budynku. Upraszcza to całą procedurę, ponieważ nie ma potrzeby instalowania autonomicznego źródła ciepła. Za pomocą przewodowych lub Wi-Fi przekaźników można zdalnie uzyskiwać informacje o temperaturze w szklarni i regulować jej mikroklimat z domu.

Zwykły zestaw temperaturowy Wi-Fi składający się z czujnika i przekaźnika kosztuje około 80 zł. Gdy temperatura przekroczy dopuszczalny zakres, przesyła jej wartości na urządzenia z systemem Windows lub Android.

Tworzenie oddzielnego obiegu grzewczego

Jeśli w domu stosuje się ogrzewanie wodne lub parowe, możliwe jest utworzenie oddzielnego obiegu prowadzącego do szklarni. Należy koniecznie wyposażyć go w oddzielną pompę, ponieważ całkowita długość pozioma nowego segmentu będzie duża.

W szklarni należy również zainstalować otwarty zbiornik wyrównawczy w celu odpowietrzenia systemu. Powierzchnię otwartej wody w zbiorniku trzeba zminimalizować, aby zapobiec intensywnemu parowaniu gorącej wody do wnętrza pomieszczenia.

Grzejniki w szklarni są rzadko instalowane, ponieważ wystrój jej wnętrza odgrywa drugorzędną rolę. W przypadku niedoboru ciepła lepiej wydłużyć obieg rury, ponieważ jest to tańsze i zmniejsza ryzyko wycieków oraz awarii.

Segment zewnętrzny obiegu należy zaizolować, aby uniknąć strat ciepła i zminimalizować ryzyko zamarzania. Najlepiej do tego celu nadaje się podziemne ułożenie rur.

Podłączenie segmentu ogrzewania szklarni do wspólnego obiegu można wykonać za pomocą zaworu trój- lub czterodrogowego.

Standardowy schemat podłączenia dodatkowego obiegu grzewczego. Umiejscowienie zaworów w domu umożliwia zdalną regulację temperatury powietrza w szklarni (+)

Możliwe jest również stworzenie automatycznego systemu regulacji temperatury.

Można to zrobić na następujące sposoby:

• Zmiana objętości przepuszczanej gorącej wody w zależności od odczytów czujników temperatury. W tym przypadku konieczny jest zakup pompy z regulacją mocy.
• Włączanie i wyłączanie obiegu ogrzewania szklarni. Do tego celu stosuje się automatyczne systemy sterowania zaworami.

Zamiast ręcznej zmiany położenia zaworu trój- lub czterodrogowego można zastosować urządzenia oparte na serwonapędzie. Jego elektroniczny moduł sterowania jest konfigurowany według odczytów umieszczonych w szklarni czujników temperatury.

W razie potrzeby zmiany trybu ogrzewania wysyłany jest sygnał sterujący do silnika, który obraca trzpień, ustawiając inne położenie zaworu.

Serwonapęd do automatycznej regulacji ma większe wymiary w stosunku do zaworu. Dlatego do jego montażu należy odsunąć rurę grzewczą od ściany

Ogrzewanie z wykorzystaniem powietrza wywiewanego

Dobre ogrzewanie można uzyskać poprzez wykorzystanie ciepłego powietrza z wentylacji wywiewnej domu mieszkalnego. Kierując ocieplony kanał wentylacyjny do wnętrza szklarni, można uzyskać stały strumień wlotowy o temperaturze 20-25°C.

Jedynym warunkiem jest brak w powietrzu nadmiernej wilgotności i zanieczyszczeń typowych dla kuchni i łazienek.

Odpływ powietrza ze szklarni można zorganizować na dwa sposoby:

• Lokalny otwór wywiewny na zewnątrz w postaci rurki bez wentylatora. Powinien mieć mały przekrój, aby uzyskać wysoką prędkość przepływu. W takim przypadku przy ujemnej temperaturze zewnętrznej strefa kondensacji będzie znajdować się w pewnej odległości od rurki, co zapobiegnie tworzeniu się lodu.
• Powrót strumienia za pomocą dodatkowego kanału wentylacyjnego i obowiązkowe podłączenie go do wywiewu domowego. W przeciwnym razie zapachy ze szklarni będą rozprzestrzeniać się po wszystkich pomieszczeniach domu.

Ta metoda jest najbardziej ekonomiczna pod względem jednorazowych kosztów montażu systemu i okresowych kosztów zużycia paliwa. Jedynym pytaniem pozostaje wystarczalność objętości wywiewu do utrzymania wymaganej temperatury. Najlepiej sprawdzić to eksperymentalnie.

Jeśli czasami, podczas ekstremalnych ochłodzeń, temperatura powietrza w szklarni spadnie poniżej dopuszczalnej, można wbudować w kanał wentylacyjny niewielki kaloryfer lub zainstalować dodatkowe urządzenie elektryczne na samym obiekcie.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Piec domowej roboty z długim kominem do ogrzewania szklarni:

Kilka wariantów pieców na drewno w rzeczywistej szklarni:

Palniki gazowe jako źródło ciepła. Rozprowadzenie rur w szklarni:

Nie istnieje uniwersalny sposób ogrzewania szklarni. Wybór jednej z metod lub ich kombinacji należy dokonać, biorąc pod uwagę ich niezawodność, niski koszt instalacji i eksploatacji urządzeń, ceny nośników energii oraz czas autonomicznej pracy.

Większość projektów można zrealizować własnymi siłami, co obniży ich koszt i umożliwi dalszą samodzielną modernizację.

Czy ma Pan/Pani osobiste doświadczenie w projektowaniu i urządzaniu ogrzewania w szklarni? Czy chciałby/chciałaby Pan/Pani podzielić się zgromadzoną wiedzą lub zadać pytania na ten temat? Proszę zostawiać komentarze i brać udział w dyskusjach – formularz opinii znajduje się poniżej.