Invernadero solar pasivo

Invernadero solar pasivo
Una experiencia en el Norte de la Patagonia, Argentina
Por Margarita Reinmöller
http://www.puentedepalos.com/casas.php?lang=es
Este invernadero fue construido en el año 1990, basado en investigaciones que se hicieron ya en
el año 1973 en la Universidad de Laval de Quebec para reducir las grandes pérdidas de calor de
los invernaderos convencionales. Una de las conclusiones a que se llegó fue que la pared sur (en
nuestro hemisferio) opaca y bien aislada reduce sustancialmente estas pérdidas.
En realidad todo invernadero es solar, solo que éste es solar pasivo, porque el exceso de calor
diurno es almacenado en una masa térmica, en este caso compuesta por una gruesa pared de
piedra, ubicada en el lado sur, que vuelve al invernadero durante la noche sin ayuda de un
mecanismo activo, como por ejemplo un ventilador. Esa masa (pared de piedra) puede ser
sustituida por otros materiales, preferentemente agua almacenada en tanques o bidones
En un invernadero común muchas veces, sobre todo en las estaciones intermedias hay que
evacuar el exceso de calor diurno. Como en este tipo de invernadero podemos almacenar este
exceso de calor, disminuyen los picos de las temperaturas máximas y mínimas, o sea las
variaciones térmicas dentro del mismo. Hay un menor sobrecalentamiento en verano y en el
invierno las temperaturas mínimas disminuyen.
Este almacenamiento diurno aumenta notablemente el rendimiento del mismo. En un invernadero
común muchas veces, sobre todo en las estaciones intermedias, hay que evacuar el exceso de
calor diurno. Esto disminuye también mucho el trabajo de funcionamiento.
La masa térmica se compone de una pared de piedra esta aislada hacia el sur, este y oeste.
Además esta parte del invernadero tiene aislado también el techo para reducir las perdidas hacia
el exterior y así irradiar casi todo el calor almacenado hacia el interior del invernadero. Con esto
se reducen sustancialmente las perdidas de calor.
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Las fluctuaciones de temperatura de un invernadero común en días soleados fríos es superior a
los 30 grados. En este caso la fluctuación máxima fue de 15 grados entre la máxima diurna y
mínima nocturna
Por su gran inercia térmica, este invernadero mantiene, en invierno, una diferencia de temperatura
con el exterior de aproximadamente 10 a 12 grados °C en los picos de temperaturas más bajas.
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El largo del techo esta calculado para que en el invierno, cuando el sol esta más bajo, sus rayos
calienten las piedras sin que el techo les haga sombra sobre ellas. En el verano el techo proyecta
su sombra sobre las mismas evitando que se calienten, como se puede ver en ambas fotos. De
esta forma absorben parte del calor diurno, nivelando así los picos de temperatura dentro del
invernadero
Invierno
Verano
Dimensiones aconsejadas de la masa acumuladora
El volumen de la masa acumuladora recomendada en las investigaciones mencionadas de
Canadá es de 0,5 a 1m3 de piedra por cada m2 de vidrio al norte.
En este caso siendo la superficie vidriada de 32m2 aproximadamente, se construyó la pared de
1x2x8m lo que da una masa total de 16m3 y corresponde a 0,5 m3 por cada metro cuadrado de
pared norte.
En este caso se uso la medida mínima, porque la construcción de la pared se hizo en forma
manual, desde la recolección de piedras y el llenado del gavión.
Hasta el momento la dimensión de la pared alcanzó para que la temperatura no bajara de 0 °C.
Proceso de construcción
-El eje del invernadero corre de este a oeste y la cara norte esta orientada 15° hacia el oeste para
aprovechar mejor el sol de la tarde
-La estructura esta hecha con postes de álamo sulfatado.
-El techo y la pared sur del invernadero están forrados con tablas de álamo y aislados con 5cm de
lana de vidrio.
-El gavión tiene una base de cemento armado y se utilizó una malla de hierro de 4,2mm como
contención para las piedras. Como esta malla resultó ser demasiado abierta se entretrenzaron
ramas de tamarisco para reducir las aberturas.
-Las paredes transparentes fueron cubiertas en su principio con PVC con relativamente buen
resultado. Luego fueron reemplazadas por plástico de invernadero durante varios años y en este
momento está planificado reemplazar el techo norte por policarbonato de 4mm de espesor y
volver al PVC en la parte superior de la pared norte.
-Con el techo de policarbonato se van a reducir las pérdidas de calor y el PVC por su mayor
transparencia, comparado con el plástico, contribuirá a una mejor captación solar.
-Durante algunos años se encaló el techo de PVC en el verano. Pruebas con malla media
sombra, aún de baja graduación mostraron que la luz no alcanzaba para un buen desarrollo de las
plantas.
En la foto siguiente se pueden ver las aberturas de ventilacion. La superior es muy importante. Las
inferiores no se terminaron de hacer porque se utilizaron las puertas en ambos costados ya que
esto resultó ser de mas fácil manejo.
En la foto siguiente se pueden ver las aberturas de ventilacion. La superior es muy importante. Las
inferiores no se terminaron de hacer porque se utilizaron las puertas en ambos costados ya que
esto resultó ser de mas fácil manejo.
Ventilando esta masa durante la noche a través de las puertas y ventanas, esta se enfría y
pueda tomar nuevamente calor durante el próximo día. De esta manera la pared de piedra
también ayuda a disminuir las variaciones de temperatura en el verano, o sea que amortigua al
igual que en invierno los picos de calor, solo que en este caso nos interesan los picos diurnos a
diferencia de los nocturnos en invierno
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Gráfico de temperaturas mínimas
En el grafico se pueden ver los valores tomados durante el entusiasmo del primer invierno de su
construcción.
Explicación del gráfico de temperaturas mínimas
Podemos dividir el grafico en 4 periodos soleados y 3 periodos nublados entremedio.
-En el primer período se puede ver como la diferencias entre la temperatura exterior e interior se
va haciendo mayor a medida que las piedras van acumulando calor, hasta llegar a una diferencia
de 9°C el día 10 de mayo. Esta diferencia se mantiene aun sin sol el día 11. Durante una abrupta
caída de temperatura exterior a -1°C el día 13 la diferencia entre las temperaturas internas y
externas es de 10,5°C. Esto se debe a la gran inercia térmica de la masa de piedra.
-Durante el periodo nublado siguiente donde las noches también estuvieron nubladas, la
temperatura mínima interior se mantuvo del día 14 al día 18 en 12°C aunque la temperatura
exterior disminuyo de 22°C a 18°C.
-En este pequeño periodo soleado del 19 al 23 de mayo donde la temperatura bajó abruptamente
la noche del 20 de mayo a -2°C y la diferencia de temperatura se mantuvo durante los 3 días del
20 al 23 en 9°C.
-En los siguientes días nublados la temperatura exterior aumento muy rápidamente y por la gran
masa térmica la temperatura interior no aumento tan rápido, pero tampoco cayo tan rápidamente
cuando la temperatura exterior descendió El día 30 de mayo con -2 °C la diferencia entre
temperatura exterior e interior fue de 7°C. Esta diferencia fue menor que la del 20 de mayo porque
solo hubo un día con algo de sol durante este periodo nublado.
-En el período soleado que comienza el 5 de junio, los días 6, 7 y 8 de junio con -5°C la
diferencias de temperatura aumenta de 7.5°C a 9°C y desciende a 8°C porque durante el día 8
hubo poco sol. Los dias10, 12 y 14 de junio con 0°C las diferencias son de 7°C, 8°C y 11°C
porque el invernadero fue cargando su masa térmica aunque los días fueron de algo nublados.
-En período nublado del día 15 hasta 20 de junio la diferencia de temperaturas se redujo,
oscilando entre 3°C y 7°C por falta de sol. Pese a todo durante este periodo nublado la
temperatura mínima interior se mantuvo entre 9,5 °C y11°C.
-En este último periodo soleado y semi-soleado registrado, donde la temperatura se mantuvo
alrededor de los 0°C durante muchos días, la diferencia de temperatura varió entre los 7°C y 8°C
y en los días 27,28 y29 de mayo luego el invernadero volvió a cargar su masa térmica como se
puede ver al final del gráfico.
Lamentablemente no hay registros durante el verano. Los picos de temperaturas son menos altos
que en los invernadero comunes. Es posible el cultivo en su interior sin el uso de sombreado
exterior, con dejar abiertas ambas puertas y las ventanas superiores las temperaturas se
mantienen dentro de rangos aceptables máximas de 40°C, quizás no es lo óptimo, pero no se
observaron daños por exceso de calor en el verano.
Invernadero en uso Las siguientes fotos fueron tomadas hace aproximadamente unos 10 años con la plantacion aún en el suelo. . Hace unos 5 años se construyeron maceteros elevados, con cantoneras y plástico, para solucionar el problema de las raices de los sauces cercanos que le quitaban nutrientes a las plantaciones dentro del invernadero. La altura, de unos 50cm sobre el nivel del suelo, hizo más fácil el trabajo y además, como el calor se estratifica, a esa altura la temperatura es mayor. Las cactáseas y suculentas tambien crecen muy bien y no son afectados por hongos