Centenas de novos pequenos agricultores estão entrando na indústria a cada ano, cada um servindo a uma comunidade única e resolvendo problemas únicos. Muitos desses problemas estão relacionados à energia - a falta dela, a necessidade de fontes mais sustentáveis, e a necessidade de sistemas de cultivo com maior eficiência energética.
Alguns agricultores optaram por resolver esses problemas com energia solar. Pesquisadores como Lindsey Schiller e Marc Plinke estão lá para alimentar essas soluções. Os dois publicaram recentemente um livro sobre como construir e equipar estufas movidas a energia solar. Hoje damos uma olhada enquanto eles explicam uma métrica chave para aquecimento.
Um dos principais desafios que os produtores de estufa têm que enfrentar é o aquecimento. Se você mora em um lugar que fica fora da faixa de temperatura ideal para suas plantações, então provavelmente você mesmo enfrentou esse problema. E qualquer pessoa que começou a olhar para o aquecimento de sua estufa deparou com o termo, “Valor-R”.
O valor R de uma estufa é a chave para medir as necessidades de calor de sua estufa e escolher materiais que permitem aquecê-la com eficiência. Continue lendo para uma explicação dos valores R, perda de calor, e materiais transparentes (transmissores de luz) que equilibram os dois.
* Este texto é um trecho do livro, A estufa solar o ano todo por Lindsey Schiller e Marc Plinke. Confira o livro aqui para obter mais informações de alta qualidade sobre a construção de estufas solares.
Compreendendo os valores R:Quanto isolamento é suficiente?
A métrica universal para classificar materiais de isolamento é o valor R. Ele mede a resistência de um material à condução térmica, ou sua qualidade de isolamento. Quanto maior o valor R, o mais isolante. Os valores R dominam qualquer discussão sobre isolamento porque são um valor simples que pode ser aplicado a qualquer material. Contudo, o que é menos discutido é que os valores R são apenas parte da equação que mede a perda total de calor através de uma parede de superfície, que pode ser definido como:
Perda de calor =(1 / valor R) (área de superfície) (∆T)
Valor R =resistência à transferência de calor de um material
∆T =a diferença entre as temperaturas interna e externa em graus F
Mais importante, a relação entre os valores R e a perda de calor não é linear, conforme mostrado na figura abaixo. Esse fato tem implicações importantes na escolha de uma estratégia de isolamento. Dizemos “estratégia” porque você naturalmente tem escolhas sobre onde e quanto isolar. O gráfico mostra que a perda de calor cai conforme você passa de um R-1 para um R-2, mas muda relativamente pouco quando aumenta de R-20 para e R-21. Embora em ambos os casos o valor R aumente em 1, a primeira atualização terá um grande impacto na perda total de calor, o segundo relativamente pouco.
A implicação é que o dinheiro é muito melhor gasto adicionando algum isolamento a superfícies de baixo valor R, como vidros, ao invés disso, investir muito em paredes “superisoladas” com valores R muito altos. Devido a esta relação não linear, Recomendamos garantir que todos os materiais de envidraçamento tenham um valor R decente (pelo menos R-2).
Para ilustrar melhor este ponto, o próximo gráfico compara diferentes combinações de valores R para a área de envidraçamento (no telhado e nas paredes) e para a área de parede isolada. Usamos uma estufa hipotética, e manter outras variáveis iguais, mudando apenas os valores R de cada superfície.
O primeiro cenário representa uma estufa tradicional não isolada com polietileno ou vidro de painel único (R-0,83) em todos os lados e no telhado. Não há área de parede isolada.
O segundo assume que a mesma estrutura tem uma camada dupla de envidraçamento (R-2) em todas as superfícies.
O terceiro adiciona isolamento R-10 na parede norte, e alguns no leste e oeste. Agora, a estufa tem o que chamaríamos de uma proporção de 50% de vidro para isolamento, cerca de metade da área é isolada com uma parede R-10 e a outra metade com vidros R-2.
De lá, alteramos as duas variáveis ligeiramente, alterando a área isolada da parede para R-40 (execução # 4), ou mudando apenas o envidraçamento para R-3 (execução # 5). O último representa a estrutura mais eficiente, combinando uma parede R-40 com vidros R-3.
A mudança na perda total de calor demonstrou o retorno da atualização dos materiais de envidraçamento para um valor R decente. Adicionar a segunda camada de vitrificação (passando de R-1 para R-2) reduz a perda de calor em mais de 50%. Adicionar a parede isolada reduz a perda total de calor em outros 35%. De lá, o retorno se torna menos direto. Passar de um R-10 para um R-40 de parede só cria uma economia de calor de 10%.
Se este investimento vale a pena depende de seus objetivos para a estufa, o custo atual de aquecimento, o custo do material de isolamento, e seu clima. Para avaliar o efeito em sua área, recomendamos realizar sua própria análise rápida usando uma calculadora online de perda de calor, como “a Calculadora de Perda de Calor em Casa” em builditsolar.com. Os cálculos manuais também são possíveis, mas estão se tornando menos relevantes devido à facilidade e à funcionalidade das calculadoras online.
Enfatizamos isso porque um erro comum que vemos é a dedicação de muito dinheiro e esforço para criar paredes superisoladas (R-40 ou maior) e, ao mesmo tempo, usar materiais de envidraçamento muito pobres. A justificativa geralmente é, “Eu preciso pensar em um envidraçamento para a transmissão da luz.” Contudo, adicionar uma segunda camada de vitrificação geralmente representa apenas uma redução de 10% na luz. Dada a enorme economia de energia dessa camada extra, Em nossa opinião, as altas temperaturas e o desempenho valem a pena.
* Fim do excerto
Depois de entender o valor R, você pode começar a comparar diferentes materiais de estufa e isolamento. Cada estufa terá necessidades exclusivas. Por exemplo, As estufas da Bright Agrotech em Laramie utilizam uma camada dupla de polietileno combinada com uma caldeira para compensar os invernos frios. 
Como Lindsey mencionou acima, dobrando em sua vidraça (o material transmissor de luz da estufa - no nosso caso, as camadas de polietileno) geralmente têm maiores recompensas no isolamento do que nas perdas de luz. Os produtores podem frequentemente equilibrar a perda de luz de outras maneiras; por exemplo, A estufa da Bright Agrotech usava torres ZipGrow reflexivas e cultivo de esteira para utilizar a luz de forma mais eficiente.
Construindo uma estufa?
Construir uma estufa não precisa ser uma tarefa árdua. Com recursos como A estufa solar o ano todo e Upstart University, novos agricultores podem iniciar seus negócios da maneira certa.
Pegue o livro aqui.
Lindsey Schiller estudou projeto e gestão de estufas convencionais no Centro de Agricultura Ambiental Controlada da Universidade do Arizona antes de se aprofundar no projeto de estufas solares.
Com o co-autor Marc Plinke, ela fundou a Ceres Greenhouse Solutions para pesquisar, Projeto, e construir estufas com eficiência energética durante todo o ano. Lindsey projetou, visitou e ajudou a construir centenas de estufas com eficiência energética, abrangendo desde pequenas estruturas residenciais até instalações comerciais do tamanho de um hectare.
