Išsamus požeminio šiltnamio projektavimo vadovas: pasaulinė perspektyva

Didėjančio susirūpinimo aplinka ir augančios pasaulio populiacijos eroje tvarių ir efektyvių maisto gamybos metodų paieška yra svarbesnė nei bet kada anksčiau. Vienas novatoriškas sprendimas, populiarėjantis visame pasaulyje, yra požeminis šiltnamis, dažnai vadinamas Walipini. Šiame vadove pateikiama išsami požeminių šiltnamių projektavimo, statybos, privalumų ir pasaulinio pritaikymo apžvalga, siūlanti vertingų įžvalgų visiems, besidomintiems tvaria žemdirbyste ir maisto saugumu.

Kas yra požeminis šiltnamis (Walipini)?

Požeminis šiltnamis, arba Walipini (Aimarų kalba reiškia „šilta vieta“), yra statinys, pastatytas iš dalies arba visiškai žemiau žemės lygio. Ši konstrukcija išnaudoja natūralias žemės izoliacines savybes, kad palaikytų stabilią temperatūrą ištisus metus, todėl idealiai tinka auginti augalus regionuose su ekstremaliu klimatu.

Pagrindiniai požeminio šiltnamio veikimo principai yra šie:

• Pasyvus saulės šildymas: Šiltnamis orientuotas taip, kad maksimaliai išnaudotų saulės šviesą, ypač žiemos mėnesiais. Dažniausiai pasitaiko į pietus orientuotos konstrukcijos (Šiaurės pusrutulyje).
• Geoterminis šildymas: Žemės temperatūra kelių pėdų gylyje išlieka santykinai pastovi. Ši geoterminė energija padeda reguliuoti šiltnamio temperatūrą, teikdama šilumą žiemą ir vėsą vasarą.
• Izoliacija: Aplink esanti žemė veikia kaip natūralus izoliatorius, mažinantis šilumos nuostolius žiemą ir šilumos prieaugį vasarą.

Požeminių šiltnamių privalumai

Požeminiai šiltnamiai siūlo daugybę pranašumų, palyginti su tradiciniais antžeminiais šiltnamiais, ypač sudėtingo klimato sąlygomis.

1. Maisto gamyba ištisus metus

Stabili temperatūros aplinka leidžia auginti derlių ištisus metus, net ir regionuose su atšiauriomis žiemomis ar kaitriomis vasaromis. Tai gali ženkliai pagerinti maisto saugumą ir sumažinti priklausomybę nuo importuojamų produktų.

Pavyzdys: Aukštai esančiuose Andų regionuose Pietų Amerikoje, iš kur kilęs Walipini, auginimo sezonai paprastai yra trumpi ir nenuspėjami. Požeminiai šiltnamiai leido bendruomenėms auginti šviežias daržoves ir vaisius visus metus, gerinant mitybą ir pragyvenimo lygį.

2. Sumažintos energijos sąnaudos

Naudojant pasyviąją saulės ir geoterminę energiją, požeminiai šiltnamiai žymiai sumažina dirbtinio šildymo ir vėsinimo poreikį. Tai reiškia mažesnes sąskaitas už energiją ir mažesnį anglies pėdsaką.

3. Apsauga nuo ekstremalių oro sąlygų

Žemėmis dengta konstrukcija suteikia apsaugą nuo stiprių vėjų, gausaus sniego, krušos ir ekstremalių temperatūros svyravimų, apsaugodama derlių nuo pažeidimų ir nuostolių. Ji taip pat yra atsparesnė ekstremaliems oro reiškiniams, tokiems kaip uraganai ir tornadai.

Pavyzdys: Vietovėse, linkusiose į uraganus, pavyzdžiui, Karibų jūros regione, požeminis šiltnamis gali suteikti saugią ir apsaugotą aplinką maisto auginimui net per stiprias audras.

4. Vandens tausojimas

Uždara aplinka padeda sumažinti vandens nuostolius dėl garavimo, todėl požeminiai šiltnamiai yra efektyvesni vandens naudojimo požiūriu nei tradiciniai sodai ar šiltnamiai. Kondensatas taip pat gali būti surenkamas ir pakartotinai naudojamas.

5. Kenkėjų ir ligų kontrolė

Kontroliuojama požeminio šiltnamio aplinka gali padėti sumažinti kenkėjų ir ligų problemas, mažinant cheminių pesticidų ir herbicidų poreikį.

6. Prailgintas auginimo sezonas

Stabilus klimatas prailgina auginimo sezoną, leidžiant auginti augalus, kurių kitu atveju nebūtų įmanoma auginti vietos klimate. Taip pat galite anksčiau pradėti daiginti daigus persodinimui į lauko daržus.

7. Pagerinta derliaus kokybė

Kontroliuojama aplinka gali lemti geresnę derliaus kokybę, pasižyminčią didesniu derlingumu, geresniu skoniu ir maistine verte.

Pagrindiniai požeminių šiltnamių projektavimo aspektai

Projektuojant efektyvų požeminį šiltnamį reikia atidžiai apsvarstyti kelis veiksnius.

1. Vietos parinkimas

Tinkamos vietos parinkimas yra labai svarbus norint maksimaliai išnaudoti požeminio šiltnamio privalumus.

• Saulės šviesos poveikis: Vieta turėtų gauti pakankamai saulės šviesos, ypač žiemos mėnesiais. Idealus yra į pietus nukreiptas šlaitas (Šiaurės pusrutulyje).
• Dirvožemio tipas: Gerai drenuojamas dirvožemis yra būtinas, kad būtų išvengta užmirkimo. Atlikite dirvožemio tyrimą, kad nustatytumėte dirvožemio sudėtį ir drenažo savybes.
• Vandens prieinamumas: Būtina turėti patikimą vandens šaltinį drėkinimui. Apsvarstykite lietaus vandens surinkimą kaip tvarią galimybę.
• Prieinamumas: Vieta turėtų būti lengvai pasiekiama statybai ir priežiūrai.
• Vietiniai reglamentai: Prieš pradedant statybas, patikrinkite vietinius statybos kodeksus ir reglamentus.

2. Šiltnamio matmenys ir forma

Šiltnamio matmenys ir forma priklausys nuo turimos erdvės, biudžeto ir numatomo naudojimo. Stačiakampė forma paprastai yra efektyviausia siekiant maksimaliai išnaudoti erdvę ir saulės šviesą.

Šiltnamio gylis taip pat yra svarbus aspektas. Paprastai rekomenduojamas 6–8 pėdų (1,8–2,4 metro) gylis, kad būtų galima pasinaudoti žemės izoliacinėmis savybėmis.

3. Įstiklinimo medžiagos

Įstiklinimo medžiagos pasirinkimas turės įtakos į šiltnamį patenkančios šviesos kiekiui ir sulaikomos šilumos kiekiui. Dažniausiai naudojamos įstiklinimo medžiagos:

• Polikarbonatas: Patvarus, lengvas ir užtikrina gerą izoliaciją.
• Stiklas: Užtikrina puikų šviesos pralaidumą ir ilgaamžiškumą, tačiau yra brangesnis ir sunkesnis už polikarbonatą.
• Polietileno plėvelė: Ekonomiškas variantas, tačiau mažiau patvarus ir suteikia mažesnę izoliaciją nei polikarbonatas ar stiklas.

4. Vėdinimas

Tinkamas vėdinimas yra būtinas norint išvengti perkaitimo ir palaikyti oro kokybę. Vėdinimo sistemos gali būti pasyvios arba aktyvios.

• Pasyvus vėdinimas: Remiasi natūraliu oro srautu per angas ir duris. Ventiliacinės angos turėtų būti įrengtos tiek šiltnamio viršuje, tiek apačioje, kad būtų skatinama oro cirkuliacija.
• Aktyvus vėdinimas: Naudoja ventiliatorius oro cirkuliacijai. Tai ypač svarbu šiltesnio klimato sąlygomis.

5. Izoliacija

Papildoma izoliacija gali būti pridėta prie šiltnamio sienų ir stogo, siekiant dar labiau sumažinti šilumos nuostolius. Dažniausiai naudojamos izoliacinės medžiagos:

• Putų plokštės: Suteikia puikią izoliaciją ir yra gana lengvai montuojamos.
• Žemių pylimas: Žemių supylimas prie išorinių šiltnamio sienų suteikia papildomos izoliacijos.
• Šiaudų ryšuliai: Natūralus ir tvarus izoliacijos variantas.

6. Drenažas

Tinkamas drenažas yra būtinas norint išvengti užmirkimo. Įrenkite drenažo sistemas aplink šiltnamio perimetrą, kad nukreiptumėte vandenį nuo statinio.

7. Apšvietimas

Regionuose, kuriuose saulės šviesos yra nedaug, gali prireikti papildomo apšvietimo, kad būtų užtikrintas optimalus augalų augimas. LED auginimo lempos yra energiją taupantis variantas.

8. Šildymo ir vėsinimo sistemos

Nors požeminiai šiltnamiai yra suprojektuoti taip, kad sumažintų dirbtinio šildymo ir vėsinimo poreikį, ekstremalaus klimato sąlygomis gali prireikti papildomų sistemų. Galimybės apima:

• Geoterminis šildymas/vėsinimas: Naudoja pastovią žemės temperatūrą šiltnamiui šildyti arba vėsinti.
• Saulės vandens šildytuvai: Naudoja saulės energiją vandeniui šildyti, kuris vėliau gali būti cirkuliuojamas per šiltnamį.
• Malkinės krosnelės: Nebrangus šildymo variantas, tačiau reikalauja patikimo kuro šaltinio.
• Garinimo vėsintuvai: Naudoja garavimą orui vėsinti. Efektyvūs sauso klimato sąlygomis.

Statybos procesas

Požeminio šiltnamio statyba gali būti didelis przedsiėmimas, tačiau tai yra naudingas projektas tiems, kurie ieško tvaraus maisto gamybos sprendimo. Štai bendra statybos proceso apžvalga:

1. Planavimas ir projektavimas: Parengkite išsamų planą, kuriame būtų nurodyti šiltnamio matmenys, orientacija ir medžiagos. Prireikus pasikonsultuokite su profesionalais.
2. Kasimas: Iškaskite vietą iki norimo gylio. Užtikrinkite tinkamą nuolydį drenažui.
3. Pamatai: Pastatykite tvirtus pamatus naudodami betoną ar kitas patvarias medžiagas.
4. Sienos: Pastatykite sienas naudodami betoninius blokus, medieną ar kitas tinkamas medžiagas.
5. Stogo konstrukcija: Pastatykite stogo konstrukciją, kad ji išlaikytų įstiklinimo medžiagą.
6. Įstiklinimas: Įrenkite įstiklinimo medžiagą, užtikrindami sandarumą, kad būtų išvengta šilumos nuostolių.
7. Vėdinimas: Įrenkite vėdinimo sistemas.
8. Izoliacija: Pridėkite izoliaciją prie sienų ir stogo.
9. Drenažas: Įrenkite drenažo sistemas.
10. Vidaus apdaila: Įrenkite lysves, takelius ir kitus vidaus elementus.
11. Komunalinės paslaugos: Prijunkite vandenį ir elektrą (jei reikia).

Pasauliniai pavyzdžiai ir atvejo analizės

Požeminiai šiltnamiai naudojami įvairiuose pasaulio regionuose siekiant spręsti maisto saugumo iššūkius ir skatinti tvarią žemdirbystę.

1. Andų kalnai, Pietų Amerika

Walipini kilo iš aukštai esančių Andų kalnų regionų Pietų Amerikoje. Vietinės bendruomenės šimtmečius naudojo šiuos statinius augalams auginti atšiauriame klimate. Jie suteikia gyvybiškai svarbų šviežių produktų šaltinį ilgais žiemos mėnesiais.

2. Šalto klimato zonos: Šiaurės Amerika ir Europa

Šiaurės Amerikoje ir Europoje požeminiai šiltnamiai populiarėja regionuose su šaltomis žiemomis. Jie leidžia sodininkams ir ūkininkams prailginti auginimo sezoną ir gaminti maistą ištisus metus, mažinant priklausomybę nuo importuojamų produktų ir skatinant vietines maisto sistemas.

Pavyzdys: Kanadoje ir Skandinavijoje, kur žiemos temperatūra gali būti itin žema, požeminiai šiltnamiai leidžia auginti daržoves ir žoleles, kurių kitu atveju būtų neįmanoma.

3. Sausringi regionai: Artimieji Rytai ir Afrika

Sausringuose Artimųjų Rytų ir Afrikos regionuose požeminiai šiltnamiai gali padėti tausoti vandenį ir sukurti stabilesnę auginimo aplinką. Uždara aplinka sumažina vandens nuostolius dėl garavimo, todėl jie idealiai tinka vietovėms, kuriose trūksta vandens.

Pavyzdys: Kai kuriose Artimųjų Rytų dalyse vykdomi projektai, kuriuose požeminiai šiltnamiai naudojami kartu su gėlinimo įrenginiais siekiant sukurti tvarias maisto gamybos sistemas.

4. Salų valstybės

Salų valstybės, kurios dažnai yra pažeidžiamos dėl ekstremalių oro reiškinių ir turi ribotą ariamos žemės plotą, gali gauti didelės naudos iš požeminių šiltnamių. Jie suteikia apsaugotą aplinką maisto auginimui, net ir audrų metu, ir gali padėti pagerinti maisto saugumą.

Pavyzdys: Keletas Karibų salų tiria požeminių šiltnamių naudojimo galimybes siekiant padidinti vietinę maisto gamybą ir sumažinti priklausomybę nuo importuojamo maisto, kuris dažnai yra brangus ir jautrus tiekimo sutrikimams.

Iššūkiai ir svarstymai

Nors požeminiai šiltnamiai siūlo daugybę privalumų, yra ir tam tikrų iššūkių bei svarstymų, kuriuos reikia turėti omenyje.

• Statybos kaštai: Požeminio šiltnamio statyba gali būti brangesnė nei tradicinio antžeminio šiltnamio dėl kasimo ir statybos darbų.
• Drėgmės kontrolė: Drėgmės lygio valdymas gali būti iššūkis požeminiuose šiltnamiuose. Gali prireikti tinkamų vėdinimo ir drėgmės surinkimo sistemų.
• Prieinamumas: Patekimas į šiltnamį gali būti sudėtingesnis, ypač žmonėms su judėjimo negalia.
• Užmirkimas: Prastas drenažas gali sukelti užmirkimą, kuris gali pakenkti augalams ir sukurti nesveiką aplinką.
• Radonas: Kai kuriose vietovėse radono dujos gali kelti susirūpinimą požeminiuose statiniuose. Gali prireikti atlikti radono tyrimus ir imtis mažinimo priemonių.
• Leidimai: Priklausomai nuo jūsų vietovės, požeminiams šiltnamiams gali prireikti statybos leidimų.

Priežiūra ir eksploatacija

Tinkama priežiūra ir eksploatacija yra būtinos norint užtikrinti ilgalaikę požeminio šiltnamio sėkmę.

• Reguliarūs patikrinimai: Reguliariai tikrinkite šiltnamį dėl bet kokių pažeidimo ar nusidėvėjimo požymių.
• Vėdinimo valdymas: Pagal poreikį reguliuokite vėdinimo sistemas, kad palaikytumėte optimalų temperatūros ir drėgmės lygį.
• Laistymas: Reguliariai laistykite augalus, tačiau venkite perlaistymo.
• Kenkėjų ir ligų kontrolė: Stebėkite augalus dėl kenkėjų ir ligų ir imkitės atitinkamų veiksmų.
• Dirvožemio valdymas: Reguliariai gerinkite dirvožemį kompostu ar kitomis organinėmis medžiagomis, kad išlaikytumėte derlingumą.
• Valymas: Laikykite šiltnamį švarų ir be šiukšlių.

Išvada

Požeminiai šiltnamiai siūlo tvarų ir atsparų maisto gamybos sprendimą įvairaus klimato sąlygomis. Išnaudodami natūralius žemės išteklius, šie statiniai gali suteikti prieigą prie šviežių produktų ištisus metus, sumažinti energijos sąnaudas ir pagerinti maisto saugumą. Nors yra iššūkių, kuriuos reikia apsvarstyti, požeminių šiltnamių privalumai paverčia juos vertingu įrankiu kuriant tvaresnę ir teisingesnę maisto sistemą visame pasaulyje. Klimato kaitai ir toliau veikiant mūsų planetą, novatoriškų technologijų, tokių kaip požeminis šiltnamis, diegimas bus labai svarbus siekiant užtikrinti maisto saugumą ir kurti atsparesnę ateitį. Kruopščiai planuojant, projektuojant ir statant, kiekvienas gali pasistatyti ir eksploatuoti požeminį šiltnamį, kad augintų savo maistą, palaikytų savo bendruomenę ir prisidėtų prie tvaresnio pasaulio. Šis požiūris atitinka pasaulinius tvarumo tikslus ir skatina klimatui palankios žemdirbystės praktikas.

Ištekliai

• Knygos:
  • "The Earth Sheltered Solar Greenhouse Book" by Mike Oehler
  • "The Winter Harvest Handbook: Year Round Vegetable Production Using Deep Organic Techniques and Unheated Greenhouses" by Eliot Coleman
• Svetainės:
  • ATTRA (National Sustainable Agriculture Information Service): https://attra.ncat.org/
  • Local Cooperative Extension Services