Kompletní průvodce návrhem podzemních skleníků: Globální perspektiva

V éře rostoucích obav o životní prostředí a rostoucí světové populace je hledání udržitelných a efektivních metod produkce potravin důležitější než kdy jindy. Jedním z inovativních řešení, které si získává popularitu po celém světě, je podzemní skleník, často označovaný jako Walipini. Tento průvodce poskytuje komplexní přehled o návrhu, konstrukci, výhodách a globálním využití podzemních skleníků a nabízí cenné poznatky pro každého, kdo se zajímá o udržitelné zemědělství a potravinovou bezpečnost.

Co je to podzemní skleník (Walipini)?

Podzemní skleník, neboli Walipini (v jazyce Aymara „teplé místo“), je stavba vybudovaná částečně nebo zcela pod úrovní terénu. Tento design využívá přirozené izolační vlastnosti země k udržení stabilní teploty po celý rok, což je ideální pro pěstování plodin v oblastech s extrémním klimatem.

Klíčové principy fungování podzemního skleníku jsou:

• Pasivní solární vytápění: Skleník je orientován tak, aby maximalizoval expozici slunečnímu záření, zejména během zimních měsíců. Běžné jsou designy orientované na jih (na severní polokouli).
• Geotermální vytápění: Teplota země zůstává relativně konstantní několik stop pod povrchem. Tato geotermální energie pomáhá regulovat teplotu ve skleníku, poskytuje teplo v zimě a chlad v létě.
• Izolace: Okolní zemina funguje jako přírodní izolant, snižuje tepelné ztráty v zimě a tepelné zisky v létě.

Výhody podzemních skleníků

Podzemní skleníky nabízejí oproti tradičním nadzemním skleníkům mnoho výhod, zejména v náročných klimatických podmínkách.

1. Celoroční produkce potravin

Stabilní teplotní prostředí umožňuje celoroční produkci plodin, a to i v oblastech s tuhými zimami nebo spalujícími léty. To může výrazně zlepšit potravinovou bezpečnost a snížit závislost na dovážených produktech.

Příklad: Ve vysokohorských oblastech And v Jižní Americe, odkud Walipini pochází, jsou vegetační období obvykle krátká a nepředvídatelná. Podzemní skleníky umožnily komunitám pěstovat čerstvou zeleninu a ovoce po celý rok, což zlepšilo výživu a živobytí.

2. Snížené náklady na energii

Využitím pasivní solární a geotermální energie podzemní skleníky výrazně snižují potřebu umělého vytápění a chlazení. To se promítá do nižších účtů za energii a menší uhlíkové stopy.

3. Ochrana před extrémním počasím

Konstrukce chráněná zemí poskytuje ochranu před silným větrem, těžkým sněhem, krupobitím a extrémními teplotními výkyvy, čímž chrání plodiny před poškozením a ztrátou. Je také odolnější vůči extrémním povětrnostním jevům, jako jsou hurikány a tornáda.

Příklad: V oblastech náchylných k hurikánům, jako je Karibik, může podzemní skleník poskytnout bezpečné a chráněné prostředí pro pěstování potravin i během silných bouří.

4. Úspora vody

Uzavřené prostředí pomáhá snižovat ztráty vody odpařováním, díky čemuž jsou podzemní skleníky úspornější z hlediska spotřeby vody než tradiční zahrady nebo skleníky. Kondenzovanou vodu lze také sbírat a znovu používat.

5. Kontrola škůdců a chorob

Kontrolované prostředí podzemního skleníku může pomoci minimalizovat problémy se škůdci a chorobami, což snižuje potřebu chemických pesticidů a herbicidů.

6. Prodloužená vegetační sezóna

Stabilní klima prodlužuje vegetační sezónu a umožňuje pěstování plodin, které by v místním klimatu jinak nebylo možné pěstovat. Můžete také dříve začít s pěstováním sazenic pro přesazení do venkovních zahrad.

7. Zlepšená kvalita plodin

Kontrolované prostředí může vést ke zlepšení kvality plodin, s lepšími výnosy, chutí a nutriční hodnotou.

Klíčové aspekty návrhu podzemních skleníků

Návrh efektivního podzemního skleníku vyžaduje pečlivé zvážení několika faktorů.

1. Výběr stanoviště

Výběr správného místa je klíčový pro maximalizaci výhod podzemního skleníku.

• Expozice slunečnímu záření: Místo by mělo mít dostatek slunečního světla, zejména během zimních měsíců. Ideální je svah orientovaný na jih (na severní polokouli).
• Typ půdy: Dobře propustná půda je nezbytná, aby se zabránilo přemokření. Proveďte půdní test k určení složení půdy a jejích drenážních vlastností.
• Dostupnost vody: Pro zavlažování je nutný přístup ke spolehlivému zdroji vody. Zvažte sběr dešťové vody jako udržitelnou možnost.
• Přístupnost: Místo by mělo být snadno přístupné pro stavbu a údržbu.
• Místní předpisy: Před zahájením stavby zkontrolujte místní stavební předpisy a nařízení.

2. Rozměry a tvar skleníku

Rozměry a tvar skleníku budou záviset na dostupném prostoru, rozpočtu a zamýšleném použití. Obdélníkový tvar je obecně nejefektivnější pro maximalizaci prostoru a expozice slunečnímu záření.

Hloubka skleníku je také důležitým faktorem. Obvykle se doporučuje hloubka 6–8 stop (1,8–2,4 metru), aby se využily izolační vlastnosti země.

3. Materiály pro zasklení

Volba materiálu pro zasklení ovlivní množství světla, které proniká do skleníku, a množství tepla, které je zadrženo. Mezi běžné materiály pro zasklení patří:

• Polykarbonát: Odolný, lehký a poskytuje dobrou izolaci.
• Sklo: Nabízí vynikající propustnost světla a dlouhou životnost, ale je dražší a těžší než polykarbonát.
• Polyetylenová fólie: Cenově výhodná možnost, ale méně odolná a poskytuje menší izolaci než polykarbonát nebo sklo.

4. Větrání

Správné větrání je nezbytné pro zabránění přehřívání a udržení kvality vzduchu. Větrací systémy mohou být pasivní nebo aktivní.

• Pasivní větrání: Spoléhá na přirozené proudění vzduchu skrz větrací otvory a dveře. Větrací otvory by měly být umístěny nahoře i dole ve skleníku, aby se podpořila cirkulace vzduchu.
• Aktivní větrání: Využívá ventilátory k cirkulaci vzduchu. To je zvláště důležité v teplejších klimatických podmínkách.

5. Izolace

K dalšímu snížení tepelných ztrát lze na stěny a střechu skleníku přidat další izolaci. Mezi běžné izolační materiály patří:

• Pěnové desky: Poskytují vynikající izolaci a jejich instalace je relativně snadná.
• Zemní val (berming): Navršení zeminy proti vnějším stěnám skleníku poskytuje dodatečnou izolaci.
• Balíky slámy: Přírodní a udržitelná možnost izolace.

6. Drenáž

Správná drenáž je nezbytná, aby se zabránilo přemokření. Instalujte drenážní systémy po obvodu skleníku, aby se voda odváděla od stavby.

7. Osvětlení

V oblastech s omezeným slunečním svitem může být pro zajištění optimálního růstu rostlin nutné doplňkové osvětlení. Energeticky úspornou možností jsou LED pěstební světla.

8. Systémy vytápění a chlazení

Ačkoli jsou podzemní skleníky navrženy tak, aby minimalizovaly potřebu umělého vytápění a chlazení, v extrémních klimatických podmínkách mohou být zapotřebí doplňkové systémy. Možnosti zahrnují:

• Geotermální vytápění/chlazení: Využívá konstantní teplotu země k vytápění nebo chlazení skleníku.
• Solární ohřívače vody: Využívají solární energii k ohřevu vody, která může být následně cirkulována skleníkem.
• Kamna na dřevo: Nízkonákladová možnost vytápění, která však vyžaduje spolehlivý zdroj paliva.
• Evaporační chladiče: Využívají odpařování k chlazení vzduchu. Účinné v suchých klimatických podmínkách.

Stavební proces

Stavba podzemního skleníku může být významným podnikem, ale je to odměňující projekt pro ty, kteří hledají udržitelné řešení produkce potravin. Zde je obecný přehled stavebního procesu:

1. Plánování a návrh: Vypracujte podrobný plán, který zahrnuje rozměry, orientaci a materiály skleníku. V případě potřeby se poraďte s odborníky.
2. Výkopové práce: Vykopejte místo do požadované hloubky. Zajistěte správné spádování pro drenáž.
3. Základy: Postavte pevné základy s použitím betonu nebo jiných odolných materiálů.
4. Stěny: Postavte stěny s použitím betonových tvárnic, dřeva nebo jiných vhodných materiálů.
5. Střešní konstrukce: Postavte střešní konstrukci pro podepření zasklení.
6. Zasklení: Nainstalujte materiál pro zasklení a zajistěte těsné spoje, aby se zabránilo tepelným ztrátám.
7. Větrání: Nainstalujte větrací systémy.
8. Izolace: Přidejte izolaci na stěny a střechu.
9. Drenáž: Nainstalujte drenážní systémy.
10. Vnitřní úpravy: Přidejte pěstební záhony, cestičky a další vnitřní prvky.
11. Inženýrské sítě: Připojte vodu a elektřinu (v případě potřeby).

Globální příklady a případové studie

Podzemní skleníky se používají v různých oblastech po celém světě k řešení problémů potravinové bezpečnosti a k podpoře udržitelného zemědělství.

1. Andy, Jižní Amerika

Walipini vznikl ve vysokohorských oblastech And v Jižní Americe. Domorodé komunity používají tyto stavby po staletí k pěstování plodin v drsném klimatu. Poskytují klíčový zdroj čerstvých produktů během dlouhých zimních měsíců.

2. Chladné klima: Severní Amerika a Evropa

V Severní Americe a Evropě si podzemní skleníky získávají popularitu v oblastech s chladnými zimami. Umožňují zahradníkům a farmářům prodloužit vegetační sezónu a produkovat potraviny po celý rok, což snižuje závislost na dovážených produktech a podporuje místní potravinové systémy.

Příklad: V Kanadě a Skandinávii, kde mohou být zimní teploty extrémně nízké, umožňují podzemní skleníky pěstování zeleniny a bylinek, které by jinak nebylo možné.

3. Suché oblasti: Blízký východ a Afrika

V suchých oblastech Blízkého východu a Afriky mohou podzemní skleníky pomoci šetřit vodu a vytvářet stabilnější pěstební prostředí. Uzavřené prostředí snižuje ztráty vody odpařováním, což je ideální pro oblasti s nedostatkem vody.

Příklad: V některých částech Blízkého východu probíhají projekty na využití podzemních skleníků ve spojení s odsolovacími zařízeními k vytvoření udržitelných systémů produkce potravin.

4. Ostrovní státy

Ostrovní státy, které jsou často zranitelné vůči extrémním povětrnostním jevům a mají omezenou ornou půdu, mohou z podzemních skleníků výrazně těžit. Poskytují chráněné prostředí pro pěstování potravin i během bouří a mohou pomoci zlepšit potravinovou bezpečnost.

Příklad: Několik karibských ostrovů zkoumá využití podzemních skleníků ke zvýšení místní produkce potravin a snížení závislosti na dovážených potravinách, které jsou často drahé a náchylné k výpadkům.

Výzvy a úvahy

Ačkoli podzemní skleníky nabízejí četné výhody, je třeba mít na paměti i některé výzvy a úvahy.

• Náklady na stavbu: Stavba podzemního skleníku může být dražší než stavba tradičního nadzemního skleníku kvůli výkopovým a stavebním pracím.
• Kontrola vlhkosti: Správa úrovně vlhkosti může být v podzemních sklenících výzvou. Může být nutné použít správné větrání a odvlhčovací systémy.
• Přístupnost: Přístup do skleníku může být obtížnější, zejména pro osoby s omezenou pohyblivostí.
• Přemokření: Špatná drenáž může vést k přemokření, které může poškodit rostliny a vytvořit nezdravé prostředí.
• Radon: V některých oblastech může být radonový plyn v podzemních stavbách problémem. Může být nutné provést testování na radon a přijmout opatření ke zmírnění.
• Povolení: V závislosti na vaší lokalitě mohou být pro podzemní skleníky vyžadována stavební povolení.

Údržba a provoz

Správná údržba a provoz jsou nezbytné pro zajištění dlouhodobého úspěchu podzemního skleníku.

• Pravidelné kontroly: Pravidelně kontrolujte skleník, zda nevykazuje známky poškození nebo opotřebení.
• Řízení větrání: Podle potřeby upravujte větrací systémy, abyste udrželi optimální teplotu a úroveň vlhkosti.
• Zalévání: Rostliny pravidelně zalévejte, ale vyhněte se přelévání.
• Kontrola škůdců a chorob: Sledujte rostliny kvůli škůdcům a chorobám a přijměte vhodná opatření.
• Správa půdy: Pravidelně doplňujte půdu kompostem nebo jinou organickou hmotou, abyste udrželi její úrodnost.
• Čištění: Udržujte skleník čistý a bez nečistot.

Závěr

Podzemní skleníky nabízejí udržitelné a odolné řešení pro produkci potravin v široké škále klimatických podmínek. Využitím přírodních zdrojů Země mohou tyto stavby poskytovat celoroční přístup k čerstvým produktům, snižovat náklady na energii a zlepšovat potravinovou bezpečnost. Ačkoli je třeba zvážit určité výzvy, výhody podzemních skleníků z nich činí cenný nástroj pro vytváření udržitelnějšího a spravedlivějšího potravinového systému po celém světě. Vzhledem k tomu, že změna klimatu nadále ovlivňuje naši planetu, bude přijetí inovativních technologií, jako je podzemní skleník, klíčové pro zajištění potravinové bezpečnosti a budování odolnější budoucnosti. S pečlivým plánováním, návrhem a konstrukcí může kdokoli postavit a provozovat podzemní skleník, pěstovat si vlastní jídlo, podporovat svou komunitu a přispívat k udržitelnějšímu světu. Tento přístup je v souladu s globálními cíli udržitelnosti a podporuje klimaticky inteligentní zemědělské postupy.

Zdroje

• Knihy:
  • "Kniha o solárních sklenících chráněných zemí" od Mikea Oehlera
  • "Příručka pro zimní sklizeň: Celoroční produkce zeleniny s využitím hlubokých organických technik a nevytápěných skleníků" od Eliota Colemana
• Webové stránky:
  • ATTRA (Národní informační služba pro udržitelné zemědělství): https://attra.ncat.org/
  • Místní zemědělské poradenské služby