Discussione: Riscaldamento notturno di una serra ad energia solare

Salve a tutti.
Da qualche mese, mi è venuto il pallino di provare a coltivare piante subtropicali in piena terra a Firenze; naturalmente non è possibile fare la cosa in pieno campo e dunque avevo intenzione di autocostruire, nel punto dove metterò le piante, un riparo (serra) in materiale ancora da definire (policarbonato, verosimilmente).
La struttura dovrebbe avere una dimensione non maggiore di 2 metri x 2 metri, con un'altezza di 2 metri/2 metri e mezzo (dipende anche dalla forma) ed essere smontabile durante la bella stagione.
Nonostante le mie esperienze positive con una serra fredda in muratura (in quest'ultima negli ultimi 3 anni il termometro a massima-minima non è mai andato sotto zero) ritengo che il riparo che mi accingo a costruire desideri una forma di riscaldamento notturno. Questo perché le dimensioni sono ridotte rispetto all'altra serra e, rispetto all'altra, per le caratteristiche subtropicali delle piante coltivate, non mi posso permettere di scendere sotto gli 0 gradi mai durante l'anno (e sotto i 4 durante la fioritura).
Ovviamente non ho intenzione di ricorrere ne alla rete del gas ne alla rete dell'elettricità, altrimenti non starei scrivendo qui: eventualmente posso prendere in considerazione l'ipotesi elettricità se vi fossero ondate di freddo del tutto eccezionali.
In generale le serre, quanto più sono piccole, d'inverno hanno la caratteristica di scaldare troppo di giorno ed essere troppo fredde di notte: quindi in pratica l'unica cosa che servirebbe sarebbe un volano termico che accumuli calore di giorno e lo rilasci di notte: la situazione Fiorentina è abbastanza positiva, perché la media delle minime di Gennaio è 1,8°C, superiore dunque alle mie esigenze (che solo gli 0°). Quello che devo assolutamente impedire è che l'interno della serra raggiunga gli 0 gradi in quelle notti (1-2 volte l'anno) in cui arriviamo a -6 o -7 (nelle annate fredde, come l'anno scorso, arriviamo anche a -11, ma notti così fredde sono annunciate con anticipo, e in un certo senso meno preoccupati perché appunto, si può aggiungere una semplice stufetta antigelo).
Su internet l'unica cosa che si avvicina alle mie esisgenze è questo dispositivo:
Solar Closets and Sunspaces
Completamente passivo (che è molto importante, perché così non sono costretto a portare elettricità nella struttura, cosa che non voglio fare salvo casi del tutto eccezionali) pare di costruzione molto semplice. Mi chiedo: vi è qualcuno che ha realizzato qualcosa del genere, e lo ha usato magari per il riscaldamento di piccole serre? Quali sono i materiali più adatti per la costruzione? Può funzionare per mantenere le temperature sopra lo zero in una serra (riparo) di piccole dimensioni? Come lo dimensiono?
Le serre generalmente sono costruite con due criteri: o completamente fredde, per guadagnare qualche grado sull'esterno, o calde, con riscaldatore: pochi vogliono semplicemente impedire che si scenda sotto zero, a livello hobbistico: per quanto si trovi moltissimo materiale in internet sulle serre solari, servono sempre dimensionamenti troppo grandi per le mie esigenze, che sono quelle di un hobbista.

Una soluzione ecologica, economica ed artigianale l'ho vista qualche tempo fa in un documentario, potresti fare un muro sul lato nord della serra fatto con vecchi pneumatici riempiti di terra, di giorno accumula calore e di notte lo cede tenendo la temperatura all'interno della serra stabile.


http://news.cnet.com/i/bto/20070803/..._2_540x359.JPG

Caro Pancrazio,
il problema delle serre, come ben hai specificato, è il troppo calore di giorno ma sopratutto la eccessiva dispersione di notte.
Tutti i costruttori cercano di aggiungere doppi teli, ed altri trucchetti, ma nessuno sembra capire che è necessario conservare il calore accumulato durante il giorno e che se ne va sotto forma di infrarosso di notte.
Prova a mettere un telo riflettente, sotto la copertura, che la copra solo durante la notte.
Questo servirà a conservare la radiazione infrarussa e ad impedire che scambi con la troposfera.
E' lo stesso effetto che hai nel comune termos del caffè.
Ciao

@Superman: Ciao, in effetti conoscevo questa possibilità, mi sono documentato all'uopo un po' sull'architettura organica, e pare che la soluzione funzioni. Purtroppo non va molto incontro alle mie esigenze per due motivi di ordine diverso: esteticamente non è un granché, se deve stare montata tutto l'anno; e a questo punto preferirei i mattoni. Se invece penso (ma mi prendono i brividi!) di dover montare/smontare una cosa del genere due volte l'anno i copertoni smontati prendono lo stesso volume di quelli integri e quindi restano piuttosto ingombranti: leggasi non saprei dove metterli.
Forse a questo punto punterei sulle balle di paglia, che poi a fine anno, se voglio smontare, possono aprire e spargere, e mi fanno anche da ammendante.

@claudiomenegatti: in effetti ho letto qualcosa del genere, sulle serre solari in uso in cina... uhm, fammi vedere se trovo... ecco qua:
Solar greenhouses, Chinese-style | Energy Bulletin
Resta la scocciatura di dover aprire ogni mattina e chiudere ogni sera, per tre mesi buoni. E' una buona soluzione, ma richiedere un po' di impegno umano, che non so se mi sia possibile dare (la serra non sarebbe adiacente alla mia casa, quindi dovrei andarci apposta per scoprire/coprire ogni giorno. Non c'é proprio modo di fare questa cosa con un collettore ed un volano termico, invece di usare l'intera serra come volano termico?

Ah, non avevo capito che dovevi smontarla la serra... per quel che riguarda la paglia, credo che abbia un'ottima efficienza come isolante, ma per fare un volano termico ci vuole massa se non vuoi usare le gomme, puoi sempre fare un muro di fango e paglia, ma rispetto a quello con le gomme affinché sia stabile dovrà avere una base più larga, ed è tutto spazio sprecato.

Caro Pancrazio,
potresti utilizzare una soluzione mista, che scaldi di giorno, che schermi la luce diretta del sole e contemporaneamente rifletta la parte infrarossa di notte.
Ci possiamo pensare, bisogna vedere com'è fatta la serra e con quale orientamento.
E' necessario fare una struttura leggera e comunque senza necessità di presidio.

Ciao.

Per mantenere la temperatura della serra la massa del terreno umido dovrebbe essere sufficiente a patto di ridurre drasticamente le dispersioni per irraggiamento verso il cielo. Questo è fattibile coprendo con materiale riflettente la serra e chiudendola a Sud con un vetro come in figura.

Il Sud è a destra, i raggi solari sono in arancione con l'inclinazione che hanno in inverno a mezzogiorno, i raggi infrarossi sono in fucsia.

Sono reperibili delle pellicole in mylar metallizzato appositamente previste per riflettere gli infrarossi termici nelle serre, dovrebbero costare pochi euro al mq. Puoi usarle in parte anche sulla superficie vetrata nel caso ci fosse troppa insolazione diurna.

Ma così facendo non corri il rischio di surriscaldare la serra di giorno?

Si può sempre ricorrere ad un aspiratore alimentato da un piccolo pannello fotovoltaico che automaticamente entri in funzione (solo quando c'è il sole) tirando fuori aria calda dall'alto e permettendo l'ingresso di aria fresca dal lato basso o dal lato a nord, regolando così la temperatura interna della serra. In gergo tecnico questo artificio si chiama "free cooling", cioè raffrescamento gratuito, anche se non è proprio gratuito dato il consumo elettrico della ventola, ma sicuramente "gratuito" rispetto a quello che consumerebbe una pompa di calore di pari potenza TERMICA.

poi così butti fuori calore che potrà servire durante la notte, continuo a vedere un muro di terra e gomme a nord come la soluzione più economica ed ecologica.

Perché terra e gomme e non recipienti (magari le stesse gomme) pieni d'acqua ? Non c'è nulla di meglio dell'acqua per accumulare calore ( o meglio, ci sarebbe la paraffina a basso punto di fusione, ma costa cara).
Eventualmente andrebbe studiato un sistema per fare in modo che il calore venga assorbito rapidamente quando c'è il sole e rilasciato molto gradualmente quando il cielo è coperto o di notte. Con la sola terra la vedo difficile, con l'acqua forse, con qualche tonnellata d'acqua la cosa sarebbe possibile.

Perché le gomme vecchie si possono avere gratis da un amico gommista e la terra la trovi già nel campo, aggiungi un po di forza lavoro e hai un muro a costo zero, l'acqua sarebbe ideale ma bisogna comprare le taniche per contenerla.

Grazie a tutti per le numerose risposte fin'ora.

@claudiomenegatti: Eh, come è la serra: non è facile dirlo. Direi prima di tutto PICCOLA, perché appunto, più che una vera e propria serra deve essere un riparo per la butta stagione a 1 (2?) piante cespuglioso arboree, con la possibilità di smontarla. Le dimensioni approssimative sono di 2 metri e 10 di altezza e 2 di larghezza. Per quanto riguarda la profondità (distanza tra il lato nord e quello sud) invece si può essere assai poco stringeti; avrei abbastanza spazio.
Sicuramente ho la possibilità di intervenirvi durante l'inverno, ma non di corrervi per ogni abbassamento di temperatura ne quotidinamente.

@eribird: Ho visto la figura, in effetti all'ipotesi parete nord bassa non avevo pensato. Rilancio della mia figura. "Yfrog" Photo : yfrog.com/2rserrauj
La parete nord è in nero, e quella sarebbe più o meno solida-stabile (mattoni?). In marrone invece indico una copertura opaca isolante (che materiale?). Non serve che sia trasparente perché la parte nord non dovrebbe godere di illuminazione solare che non sia luce diffusa (importante per la pianta, ma irrilevante a livello termico, se ho capito bene). Entrambe queste due pareti sarebbero da ricoprire del materiale riflettente gli infrarossi (mylar), sempre se ho capito bene. L'angolo A sarebbe l'inclinazione del sole a Febbraio (che è l'ultimo mese con temperature di diversi gradi sotto lo zero a Firenze).
Non mi è chiaro perché nel tuo disegno la parete trasparente sia verticale; in ogni caso l'ho immaginata obliqua (di policarbonato?). In basso a destra, quei cerchi azzurri sarebbero massa termica (acqua in bottiglie usate) o alternativamente questo dispositivo Solar Closets and Sunspaces che fa proprio quello che dici tu (accumula calore nell'acqua per rilasciarlo di notte) ma della cui efficacia non posso dire nulla e anzi, il sapere se funziona era proprio il motivo inziale per cui ho postato qui.
La serra avrebbe le misure che ho indicato poco più su a claudiomenegatti.

@Superman: Le alte temperature diurne non sono un problema, in definitiva sto pur sempre parlando di subtropicali! Avrei danni superati i 45°, credo: anzi in una certa misura una buona escursione termica aiuta le piante a superare l'inverno, permettendo di giorno di "recuperare" lo stress fisiologico notturno.
Sono comunque d'accordo con te, il calore diurno non dovrebbe uscire dalla serra, ma sarebbe meglio se fosse "immagazzinato" in un qualche modo, per le ore notturne; in ogni caso mi dovessi accorgere che le temperature sono molto alte, col sole, data la modularità della serra potrei, come soluzione di emergenza, togliere qualche pannello (ammesso che mi riesca di farla poi così modulare).

Se può essere utile, questo è un fornitore italiano di pellicole riflettenti di mylar da 125 micron:

TELO RIFLETTENTE MYLAR rotolo 10 metri : Greentown, Greentown, Growshop & Biogardening - Milano - idroponica, coltivazione, indoor, growroom, growbox, lampade, hps, fertilzzanti, garden.

La scheda tecnica dovrebbe essere questa:
http://www.easy-grow.co.uk/pdf/125mupetLDPE-2.pdf

Come gia detto l'accumulatore migliore è l'acqua.
La serra sul lato nord dovrebbe avere un muro di casa o una parete di legno e isolante- rilettente a ridosso di questa parete all'interno della serra potresti posizionare due o tre bidoni pieni di aqua di colore scuro o nero alti quanto la serra.
davanti ai bidoni le piante.
Il volano termico è assicurato.
Quando non ti servono li vuoti e li sposti.
Ciao