Sistema de calefacción de invernadero por usted mismo: las mejores formas de calefacción invernal de invernaderos

Para mantener un régimen de temperatura determinado en el invernadero, se utilizan diferentes sistemas de calefacción. La elección del método de suministro de calor depende de las dimensiones de la construcción, las condiciones climáticas de la región, la disponibilidad de tal o cual tipo de combustible, las posibilidades financieras y otros factores.

Algunos aficionados caseros se encargan de organizar la calefacción del invernadero por su cuenta – esa solución permitirá reducir significativamente los gastos en mano de obra, ¿está de acuerdo? Por supuesto, la instalación independiente de una calefacción estable es una tarea difícil, pero bastante realizable. Lo primero es elegir la fuente de calor.

Le contaremos qué opciones de calefacción de invernadero existen, cuál es su especificidad de funcionamiento, ventajas y desventajas de uso. Con base en la información expuesta, usted podrá decidir el tipo de calefacción, realizar un cálculo preliminar de la potencia térmica, seleccionar los nodos de trabajo y los elementos del sistema.

Especificidad de mantener la temperatura en invernaderos

La calefacción del invernadero es necesaria para compensar las pérdidas de calor que ocurren a través de las paredes y el techo de la construcción, así como por la entrada de aire exterior. Para reducir los costos de calefacción, en primer lugar es necesario aislar adecuadamente el invernadero y minimizar el intercambio de aire con el exterior.

Además del material del que está hecho el invernadero, se debe prestar especial atención al ajuste hermético de la construcción al suelo. Para ello, es mejor al construir el invernadero hacer una base aislada desde el interior de poca profundidad.

Debe sujetar firmemente la construcción en caso de vientos fuertes, no permitir la formación de grietas y minimizar el intercambio de calor con el exterior a través de la capa superior del suelo.

Para resolver la última tarea, incluso en condiciones de regiones del norte, es suficiente una profundidad de 30 centímetros, ya que la conductividad térmica del suelo es muy baja. La intensidad del intercambio de calor vertical entre la capa de suelo dentro del invernadero y los suelos subyacentes a la capa del suelo es muy pequeña.

En invierno, como aislante natural externo en los bordes del invernadero, se puede usar nieve.

La nieve es un excelente material aislante térmico. Sin embargo, la estructura del invernadero debe ser capaz de soportar el peso adicional y el material no debe combarse bajo su peso.

Para el crecimiento normal de las plantas es necesario mantener la temperatura del aire y de la capa del suelo y vegetación dentro de un cierto rango. Si el invernadero funciona de forma continua, el suelo fértil se calentará mediante el intercambio de calor con el aire interior. Además, su temperatura será prácticamente la misma que en condiciones naturales en verano.

El suelo y las capas del terreno se congelan en invierno hasta una profundidad que depende de la latitud geográfica de la región y de la estructura de la roca. Para calentar el suelo y la capa superior adyacente antes de plantar, es necesario mantener una temperatura positiva del aire durante un período muy largo (hasta un mes).

Una solución alternativa – es realizar acciones especiales para transferir calor directamente al interior del suelo. Esto se puede hacer mediante un sistema de tuberías subterráneas en las que se introduce un fluido caloportador.

La cantidad de energía gastada en calentar el invernadero depende de los siguientes factores:

• Superficie de las paredes y el techo del invernadero. Cuanto menor sea este valor, menores serán las pérdidas de calor. Por lo tanto, para ahorrar energía, es mejor utilizar una forma rectangular o semicircular para la estructura.
• Coeficiente de conductividad térmica del material. Cuanto más bajo sea este parámetro, mejor retiene el calor el material.
• Diferencia de temperatura entre el aire interior y exterior. Cuanto mayor sea su valor, mayores serán las pérdidas de calor.
• Intercambio de aire a través de fugas. Para reducir el consumo de energía, es necesario eliminar la entrada no controlada de aire frío.

La gran variedad de diseños de invernaderos privados y la calidad de su instalación dificultan seriamente la modelización del régimen de temperatura. Por lo tanto, la cantidad exacta de energía necesaria para calentar un objeto concreto solo se puede determinar experimentalmente.

Estos métodos calculan aproximadamente el valor de la potencia requerida del dispositivo de calefacción. El problema radica en la dificultad de determinar el coeficiente de disipación para un objeto concreto (+)

Calefacción autónoma basada en la combustión de combustible

El uso del proceso de combustión de combustible como fuente de calor es el método más comúnmente aplicado para calentar invernaderos pequeños. Esta calefacción tiene ciertas particularidades, ya que hay que tener en cuenta la mayor estanqueidad del recinto, la conveniencia de calentar el suelo y la necesidad de mantener la humedad.

Estufas y calderas de combustible sólido

Uno de los dispositivos más simples utilizados para calentar invernaderos durante el período frío es la estufa. La popularidad del uso de este dispositivo se debe al bajo costo del combustible. Pueden ser leña sin calibrar, hierba seca, carbón y polvo de carbón, basura y líquidos inflamables.

En la calefacción por estufa, es necesario garantizar un tiro estable, ya que ventilar el invernadero cuando los productos de combustión ingresen al interior provocará su enfriamiento.

Con el uso de una estufa metálica, el calentamiento y la transferencia de energía al aire circundante ocurren rápidamente. También es el método de calefacción más barato y fácil de usar. Se puede construir dicho aparato por sí mismo.

En nuestro sitio web hay una selección de artículos sobre la fabricación de diferentes tipos de estufas metálicas que se pueden usar para calentar el invernadero:

1. Cómo hacer una estufa Bulerián con sus propias manos: instrucciones paso a paso para su fabricación
2. Estufa de hierro hecha de un cilindro de gas con sus propias manos: esquemas, planos + guía paso a paso
3. Estufa de aceite usado hecha de tubería: cómo hacer una estufa eficiente con aceite usado a partir de materiales disponibles

La estufa de piedra se calienta más lentamente y retiene el calor por más tiempo. Esto es más adecuado para calentar espacios pequeños con un rango medio o estrecho de temperaturas permitidas. Sin embargo, dicha estufa debe ser construida y, si es necesario, no se puede mover, como su contraparte metálica.

Existe la idea de calentar el espacio del invernadero utilizando productos de combustión calientes. Para ello, se propone colocar la estufa en un hoyo y tender el conducto de humos horizontalmente bajo el nivel del suelo, para luego sacarlo a la superficie.

Con esta disposición del conducto de humos, se producirá un aumento significativo de su longitud, por lo que los gases calientes cederán una mayor cantidad de calor dentro del recinto.

Esta opción realmente aumentará la eficiencia de la calefacción.

Sin embargo, en la implementación práctica surgirán las siguientes dificultades:

1. Exigencia en el material de ensamblaje del conducto de humos. A la salida de la estufa, la temperatura del aire es muy alta. Por lo tanto, el conducto de humos no debe tener una buena transferencia de calor, de lo contrario se quemará el suelo a su alrededor. Como material para la evacuación de los productos de combustión se pueden usar tuberías de asbesto.
2. Cumplimiento de las normas de ubicación del conducto de humos. En el conducto de humos será necesario prever ventanas de inspección para limpiarlo de hollín. Por lo tanto, se debe tender el tubo entre los bancales.
3. Necesidad de organizar el suministro eléctrico. Un tramo horizontal largo no favorece la creación de un tiro normal, por lo que será necesario instalar un extractor de humos. Esto implica la necesidad de llevar electricidad al invernadero o recargar periódicamente la batería.

Por lo tanto, la idea de la ubicación subterránea del conducto de humos no encontró una aplicación generalizada en la práctica.

En lugar de un horno estándar, se pueden utilizar calderas de combustión prolongada de combustible sólido. Estas queman el combustible de manera más eficiente y evitan una liberación rápida de calor, lo que elimina la posibilidad de dañar las plantas por altas temperaturas. Dichas calderas de fabricación industrial son fáciles de usar y mantener, además de compactas.

Calderas de gas y convectores

Para los invernaderos, una buena alternativa a la calefacción por estufa es el uso de una caldera de gas licuado o un convector. Para pequeñas construcciones privadas, se suele utilizar equipos que funcionan con botellas de gas.

Antes de instalar una caldera de gas en el invernadero, es necesario reforzar considerablemente una de las paredes a la que se fijará.

Es mejor colocar la botella de gas fuera del invernadero. Pero en este caso, es necesario resolver el problema de evitar la congelación del regulador durante un período prolongado de temperaturas negativas.

Conectar el invernadero a la red de gas es un procedimiento burocrático bastante complejo. Además, durante la inspección obligatoria anual por parte de un especialista del servicio de gas, se harán observaciones.

En cualquier caso, la combinación de suministro de gas y el uso de llama abierta en un espacio cerrado requiere medidas de seguridad reforzadas. La mejor solución es disponer de un analizador de gas, así como de un sistema de extinción automática de llama que se active cuando se supere el límite máximo permitido de sustancia combustible en el aire.

Desde el punto de vista de la comparación de costos financieros al instalar y usar estufas y equipos de gas, no se puede sacar una conclusión definitiva. Un convector de gas simple cuesta alrededor de 120-140 €.

Esto es más caro que los dispositivos metálicos que funcionan con combustible sólido:

• los costos de metal y materiales consumibles al fabricar usted mismo una estufa de barriga son de aproximadamente 30 €;
• una instalación de combustible sólido de fábrica de tamaño pequeño, por ejemplo, el modelo NVU-50 “Tulinka” cuesta alrededor de 66 €;
• una instalación de combustión prolongada modelo NV-100 “Klondike” cuesta alrededor de 90 €;

La estufa de piedra resultará más cara que el convector de gas debido al costo de los trabajos de cimentación y su colocación.

Es conveniente instalar una estufa de piedra si se tiene la seguridad de que el invernadero estará en ese lugar durante más de un año.

El costo del gas licuado o natural consumido para calentar cualquier espacio será más barato que la leña y el carbón comprados. Sin embargo, los invernaderos suelen calentarse con basura combustible gratuita o barata, de la cual siempre hay suficiente en las zonas rurales y de casas de campo.

Problema de succión de aire y humedad

El uso de dispositivos de calefacción en los que se produce una combustión abierta de combustible requiere la eliminación de los productos de la combustión a través de una chimenea. En este caso, es necesario compensar el volumen de aire que sale.

En los edificios, esto es posible mediante una entrada no controlada (infiltración) que se produce debido a la presencia de grietas y agujeros en las paredes y el techo.

La construcción de los invernaderos modernos, por ejemplo de policarbonato, crea un espacio hermético al aire. En este caso, el problema de la entrada de aire se resuelve con la presencia de ventanas y la instalación de una abertura de entrada especial.

Debe colocarse de manera que se evite un flujo concentrado de aire frío sobre las plantas. También es posible utilizar varios orificios pequeños para organizar una entrada distribuida.

Los sistemas de extracción para convectores de gas de tipo cerrado ya están equipados con un conducto para la entrada de aire exterior a la cámara de combustión.

En un convector con cámara de combustión cerrada, el aire exterior no enfría la habitación y los productos de la combustión no pueden entrar al interior (+)

A menudo, después del funcionamiento de estufas y calderas, se observa un efecto de deshumidificación del aire. Esto se debe a la menor humedad absoluta del flujo frío de entrada (especialmente en heladas) en comparación con el aire cálido que sale de la chimenea del invernadero.

Para mantener parámetros precisos de humedad del aire, se utiliza un humidificador con higrómetro, que puede funcionar con una fuente de energía local. Si no es necesario, se puede colocar un recipiente abierto con agua en el invernadero. Entonces, en caso de una fuerte deshumidificación del aire, se producirá naturalmente un proceso de evaporación.

Formas de distribución uniforme del calor

Para invernaderos pequeños, basta con colocar una fuente de calor. La circulación del aire en el espacio se asegurará mediante el gradiente vertical de temperatura y, de esta manera, se producirá la distribución del aire caliente.

En cualquier invernadero, durante su calefacción, se produce un ligero gradiente vertical de temperatura. Esto debe tenerse en cuenta al colocar los termómetros.

En espacios de gran área o geometría compleja, es posible que se formen zonas con diferentes parámetros de microclima. A veces esto se hace intencionalmente en invernaderos industriales, pero en la mayoría de los casos este fenómeno es indeseable.

Para la distribución uniforme del calor se utilizan dos métodos:

• Creación de circulación de aire artificial. Generalmente se utilizan ventiladores de aspas. A veces se construye un sistema de conductos con bombas integradas, de modo que la toma de aire se realice en un extremo del espacio y la descarga en el otro.
• Transferencia de calor mediante un portador de calor intermedio. Como regla general, se utiliza un sistema de agua común con circulación forzada. Los tubos se pueden colocar tanto a lo largo del perímetro del invernadero como bajo una capa de suelo.

La distribución forzada de calor también es necesaria para evitar la formación de una zona de alta temperatura cerca del calentador. De lo contrario, las plantas ubicadas cerca de la estufa o caldera pueden sufrir daños térmicos.

Métodos populares de calefacción sin llama abierta

El uso de llama abierta tiene algunas limitaciones, ya que se generan residuos de combustión y también es necesario cumplir con las medidas de prevención de incendios. Por lo tanto, a menudo se utilizan otros métodos para generar calor en el interior del invernadero.

Uso de aparatos eléctricos

El uso de electricidad para calentar el invernadero en invierno es el método más costoso. Sin embargo, también es el más simple, ya que los trabajos de instalación de dicha calefacción solo incluyen el tendido del cableado eléctrico y la instalación de los aparatos.

El uso de sistemas de automatización sencillos libera a la persona de la necesidad de participar en el control constante del microclima.

El esquema de conexión de varios calentadores a través de un termostato es bastante simple. El único problema puede ser un corte de energía, por lo que debe preverse la conexión de fuentes de alimentación adicionales (+)

La calefacción eléctrica del invernadero puede realizarse utilizando los siguientes aparatos:

• Calefactor. Es el aparato más simple y económico, que se puede fabricar por sí mismo.
• Convector. La presencia de un ventilador permite, además de calentar el aire, distribuirlo uniformemente por el invernadero.
• Bomba de calor. Un potente aparato para calentar el aire en invernaderos de gran volumen, que a menudo se utiliza junto con un sistema de conductos de aire para distribuir el calor. Para calentar un espacio compacto, se puede construir una bomba de calor por sí mismo.
• Lámparas infrarrojas. La especificidad del funcionamiento de estos dispositivos consiste en calentar la superficie sobre la que incide la radiación. De esta manera, se puede igualar el gradiente vertical de temperatura en el local sin necesidad de intercambio de aire.
• Cable calefactor. Se utiliza para calentar áreas locales en el invernadero.

En el caso de espacios pequeños, el uso de calefacción eléctrica está justificado debido a su simplicidad y seguridad. En invernaderos grandes e industriales, es más conveniente utilizar otros métodos.

El cable calefactor es muy adecuado para calentar el suelo. Su temperatura máxima no es alta, por lo que no hay que temer el efecto de quemar el suelo con pérdida de sus cualidades.

Liberación de calor por método bioquímico

Una de las interesantes formas de calefacción es la incorporación al suelo de abono orgánico no compostado: estiércol de animales o excrementos de aves. Como resultado de una reacción bioquímica, se libera una gran cantidad de energía que aumenta la temperatura de la capa fértil y del aire interior.

Al pudrirse el estiércol, se liberan dióxido de carbono, metano, así como pequeñas cantidades de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno. Además, el estiércol tiene un olor característico. Todo esto impone ciertas limitaciones a su uso, relacionadas con la necesidad de ventilar el recinto.

En invierno, así como durante las largas olas de frío en primavera y otoño, no es deseable un intercambio de aire intensivo. En este caso, para restablecer el equilibrio térmico después de la ventilación, puede ser necesaria una cantidad de energía significativamente mayor que la liberada por el proceso de putrefacción del estiércol.

La aplicación de este método “biológico” de calefacción del suelo y del aire está justificada a finales de la primavera, cuando la ventilación se produce con temperaturas diurnas positivas.

Sistemas con fuente de calor externa

Es posible calentar el invernadero gracias a la proximidad de una casa u otro edificio con calefacción. Esto simplifica todo el proceso, ya que no es necesario instalar una fuente de calor autónoma. Mediante relés con cable o wifi, se puede obtener información remota sobre la temperatura en el invernadero y ajustar su microclima desde casa.

Un conjunto wifi común de temperatura formado por un sensor y un relé cuesta alrededor de 20 €. Cuando la temperatura sale del rango permitido, transmite sus valores a dispositivos con Windows o Android.

Creación de un circuito de calefacción separado

Si en la casa se utiliza calefacción por agua o vapor, es posible crear un circuito independiente que vaya al invernadero. Es necesario dotarlo de una bomba independiente, ya que la longitud horizontal total del nuevo segmento será grande.

También en el invernadero se debe instalar un tanque de expansión de tipo abierto para purgar el aire del sistema. El área de agua abierta del tanque debe minimizarse para evitar la evaporación intensa de agua caliente dentro del recinto.

Los radiadores se instalan raramente en el invernadero, ya que el diseño de su espacio juega un papel secundario. Si falta calor, es mejor alargar el circuito de la tubería, ya que es más barato y reduce el riesgo de fugas y averías.

El segmento exterior del circuito debe aislarse para evitar pérdidas de calor y minimizar el riesgo de congelación. La mejor opción para ello es la colocación subterránea de las tuberías.

La conexión del segmento de calefacción del invernadero al circuito general se puede realizar mediante una válvula de tres o cuatro vías.

Esquema estándar de conexión de un circuito de calefacción adicional. La ubicación de las válvulas en la casa permite regular de forma remota la temperatura del aire en el invernadero (+)

También es posible crear un sistema automático de regulación de temperatura.

Esto se puede lograr de las siguientes maneras:

• Cambiar el volumen de agua caliente que pasa según las lecturas de los sensores de temperatura. En este caso, es necesario adquirir una bomba con regulación de potencia.
• Encender y apagar el circuito de calefacción del invernadero. Para ello se utilizan sistemas automáticos de control de válvulas.

En lugar de cambiar manualmente la posición de una válvula de tres o cuatro vías, se pueden utilizar dispositivos basados en un servomotor. Su unidad de control electrónico se ajusta según las lecturas de los sensores de temperatura ubicados en el invernadero.

Cuando se necesita cambiar el modo de calefacción, se envía una señal de control al motor, que gira el vástago, estableciendo otra posición de la válvula.

El servomotor para la regulación automática tiene un tamaño mayor en comparación con la válvula. Por lo tanto, para su instalación es necesario separar la tubería de calefacción de la pared

Calefacción con uso de aire extraído

Se puede obtener una buena calefacción utilizando el aire caliente de la ventilación de extracción de una vivienda. Al dirigir un conducto de ventilación aislado hacia el interior del invernadero, se puede obtener un flujo entrante constante con una temperatura de 20-25 °C.

La única condición es que el aire no tenga humedad excesiva ni impurezas, típicas de cocinas y baños.

La salida de aire del invernadero se puede organizar de dos maneras:

• Una abertura de extracción local al exterior en forma de tubo sin ventilador. Debe tener una sección pequeña para crear una alta velocidad de flujo. En este caso, cuando la temperatura exterior es negativa, la zona de formación de condensación se encontrará a cierta distancia del tubo, lo que evitará la formación de hielo.
• Retorno del flujo mediante un conducto de aire adicional y su conexión obligatoria a la extracción general de la vivienda. De lo contrario, los olores del invernadero se propagarán por todas las habitaciones de la casa.

Este método es el más económico en términos de costos únicos de instalación del sistema y costos periódicos de uso de combustible. La única cuestión que queda es si el volumen de extracción es suficiente para mantener la temperatura necesaria. Es mejor verificarlo experimentalmente.

Si ocasionalmente, durante olas de frío extremas, la temperatura del aire en el invernadero desciende por debajo de lo permitido, se puede incorporar un pequeño calentador en el conducto de aire o instalar un dispositivo eléctrico adicional en el propio invernadero.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Estufa casera con chimenea de gran longitud para calefacción de invernadero:

Varias opciones de estufas de leña en un invernadero real:

Quemadores de gas como fuente de calor. Distribución de tuberías en el invernadero:

No existe una opción universal para calentar un invernadero. La elección de uno de los métodos o su combinación debe realizarse teniendo en cuenta su fiabilidad, el bajo costo de instalación y uso del equipo, los precios de los energéticos y la duración del funcionamiento autónomo.

La mayoría de los proyectos se pueden realizar con sus propios recursos, lo que reducirá su costo y brindará la oportunidad de una posterior modernización independiente.

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