Cientos de nuevos pequeños agricultores ingresan a la industria cada año, cada uno sirviendo a una comunidad única y resolviendo problemas únicos. Muchos de esos problemas están relacionados con la energía:la falta de ella, la necesidad de fuentes más sostenibles, y la necesidad de sistemas de cultivo más eficientes desde el punto de vista energético.
Algunos agricultores han optado por solucionar esos problemas con energía solar. Investigadores como Lindsey Schiller y Marc Plinke están allí para impulsar esas soluciones. Los dos publicaron recientemente un libro sobre la construcción y equipamiento de invernaderos que funcionan con energía solar. Hoy echamos un vistazo a cómo explican una métrica clave para la calefacción.
Uno de los principales desafíos a los que se enfrentan los agricultores de invernaderos es la calefacción. Si vive en un lugar que se encuentra fuera del rango de temperatura ideal para sus cultivos, entonces probablemente te hayas enfrentado a este problema. Y cualquiera que haya comenzado a pensar en calentar su invernadero se ha encontrado con el término, “Valor R”.
El valor R de un invernadero es clave para medir las necesidades de calor de su invernadero y elegir materiales que le permitan calentar el invernadero de manera eficiente. Siga leyendo para obtener una explicación de los valores R, pérdida de calor, y materiales de acristalamiento (transmisores de luz) que equilibran los dos.
* Este texto es un extracto del libro, El invernadero solar durante todo el año por Lindsey Schiller y Marc Plinke. Consulte el libro aquí para obtener más información de alta calidad sobre la construcción de invernaderos solares.
Comprensión de los valores R:¿cuánto aislamiento es suficiente?
La métrica universal para clasificar los materiales de aislamiento es el valor R. Mide la resistencia de un material a la conducción térmica, o su calidad aislante. Cuanto mayor sea el valor R, cuanto más aislante. Los valores R dominan cualquier discusión sobre aislamiento porque son un valor simple que se puede aplicar a cualquier material. Sin embargo, lo que se discute menos es que los valores R son solo una parte de la ecuación que mide la pérdida total de calor a través de una pared de superficie, que se puede definir como:
Pérdida de calor =(1 / valor R) (área de superficie) (∆T)
Valor R =resistencia a la transferencia de calor de un material
∆T =la diferencia entre la temperatura interior y exterior en grados F
En tono rimbombante, la relación entre los valores R y la pérdida de calor no es lineal, como se muestra en la figura siguiente. Ese hecho tiene importantes implicaciones a la hora de elegir una estrategia de aislamiento. Decimos "estrategia" porque, naturalmente, tiene opciones sobre dónde y cuánto aislar. El gráfico muestra que la pérdida de calor se desploma a medida que se pasa de un R-1 a un R-2, pero cambia relativamente poco al aumentar del R-20 al R-21 y el R-21. Aunque en ambos casos el valor R aumenta en 1, la primera actualización tendrá un gran impacto en la pérdida total de calor, el segundo comparativamente pequeño.
La implicación es que el dinero se gasta mucho mejor en agregar algo de aislamiento a superficies de bajo valor R como el acristalamiento, en lugar de invertir mucho en paredes "super-aisladas" con valores R muy altos. Debido a esta relación no lineal, recomendamos asegurarse de que todos los materiales de acristalamiento tengan un valor R decente (al menos R-2).
Para ilustrar más este punto, el siguiente gráfico compara diferentes combinaciones de valores R para el área de acristalamiento (tanto en el techo como en las paredes) y para el área de la pared aislada. Usamos un invernadero hipotético, y mantener las otras variables iguales, cambiando solo los valores R de cada superficie.
El primer escenario representa un invernadero tradicional sin aislamiento con acristalamiento de polietileno o vidrio de un solo panel (R-0.83) en todos los lados y el techo. No hay un área de pared aislada.
El segundo asume que la misma estructura tiene una doble capa de acristalamiento (R-2) en todas las superficies.
El tercero agrega aislamiento R-10 en la pared norte, y algunos al este y al oeste. Ahora el invernadero tiene lo que llamaríamos un 50% de relación entre acristalamiento y aislamiento, aproximadamente la mitad del área está aislada con una pared de R-10 y la otra mitad con un acristalamiento de R-2.
Desde allí, modificamos ligeramente las dos variables, cambiar el área de la pared aislada a R-40 (ejecutar # 4), o cambiar solo el acristalamiento a R-3 (ejecutar # 5). El último representa la estructura más eficiente, combinando una pared R-40 con un acristalamiento R-3.
El cambio en la pérdida total de calor demostró la recompensa de mejorar los materiales de acristalamiento a un valor R decente. Agregar la segunda capa de acristalamiento (pasando de R-1 a R-2) reduce la pérdida de calor en más del 50%. Agregar la pared aislada reduce la pérdida total de calor en otro 35%. Desde allí, la recuperación se vuelve menos sencilla. Pasar de una pared R-10 a una R-40 solo genera un ahorro de calor del 10%.
Si esta inversión vale la pena, depende de sus objetivos para el invernadero, el coste actual de calefacción, el costo del material aislante, y tu clima. Para evaluar el efecto en su área, recomendamos realizar su propio análisis rápido utilizando una calculadora de pérdida de calor en línea, como "la calculadora de pérdida de calor en el hogar" en builditsolar.com. Los cálculos manuales también son posibles, pero se están volviendo menos relevantes dada la facilidad y funcionalidad de las calculadoras en línea.
Desarrollamos esto porque un error común que vemos es la dedicación de mucho dinero y esfuerzo para crear paredes súper aisladas (R-40 o más) mientras que al mismo tiempo usamos materiales de acristalamiento muy deficientes. La justificación suele ser, "Necesito un acristalamiento inteligente para la transmisión de luz". Sin embargo, la adición de una segunda capa de acristalamiento suele ser solo una reducción del 10% de la luz. Dados los enormes ahorros de energía de esa capa adicional, en nuestra opinion, las temperaturas y el rendimiento aumentados valen la pena.
* Fin del extracto
Una vez que comprenda el valor R, puede comenzar a comparar diferentes materiales de invernadero y aislamiento. Cada invernadero tendrá necesidades únicas. Por ejemplo, Los invernaderos de Bright Agrotech en Laramie utilizan una doble capa de polietileno combinada con una caldera para compensar los gélidos inviernos. 
Como Lindsey mencionó anteriormente, duplicar su acristalamiento (el material transmisor de luz del invernadero, en nuestro caso, las capas de polietileno) generalmente tiene mayores recompensas en el aislamiento que las pérdidas de luz. Los productores a menudo pueden equilibrar la pérdida de luz de otras formas; por ejemplo, El invernadero de Bright Agrotech usó ZipGrow Towers reflectantes y cintas transportadoras para utilizar la luz de manera más eficiente.
¿Construyendo un invernadero?
La construcción de un invernadero no tiene por qué ser abrumadora. Con recursos como El invernadero solar durante todo el año y Upstart University, los nuevos agricultores pueden iniciar su negocio de la manera correcta.
Obtenga el libro aquí.
Lindsey Schiller Estudió diseño y manejo de invernaderos convencionales en el Centro de Agricultura Ambiental Controlada de la Universidad de Arizona antes de profundizar en el diseño de invernaderos solares.
Con el coautor Marc Plinke, fundó Ceres Greenhouse Solutions para investigar, diseño, y construir invernaderos energéticamente eficientes durante todo el año. Lindsey ha diseñado, visitó y ayudó a construir cientos de invernaderos energéticamente eficientes que abarcan desde pequeñas estructuras residenciales hasta instalaciones comerciales del tamaño de un acre.
