Den definitiva guiden till design av underjordiska växthus: Ett globalt perspektiv

I en tid av ökande miljöproblem och en växande global befolkning är sökandet efter hållbara och effektiva metoder för matproduktion mer kritiskt än någonsin. En innovativ lösning som vinner mark över hela världen är det underjordiska växthuset, ofta kallat Walipini. Denna guide ger en omfattande översikt över design, konstruktion, fördelar och globala tillämpningar av underjordiska växthus, och erbjuder värdefulla insikter för alla som är intresserade av hållbart jordbruk och livsmedelssäkerhet.

Vad är ett underjordiskt växthus (Walipini)?

Ett underjordiskt växthus, eller Walipini (Aymara för "varm plats"), är en struktur som är byggd helt eller delvis under marknivå. Denna design utnyttjar jordens naturliga isolerande egenskaper för att upprätthålla en stabil temperatur året runt, vilket gör den idealisk för att odla grödor i regioner med extrema klimat.

De grundläggande principerna bakom driften av ett underjordiskt växthus är:

• Passiv solvärme: Växthuset är orienterat för att maximera solexponeringen, särskilt under vintermånaderna. Sydvända designer (på norra halvklotet) är vanliga.
• Geotermisk värme: Jordens temperatur förblir relativt konstant några meter under ytan. Denna geotermiska energi hjälper till att reglera växthusets temperatur, vilket ger värme på vintern och svalka på sommaren.
• Isolering: Den omgivande jorden fungerar som en naturlig isolator, vilket minskar värmeförlusten på vintern och värmeökningen på sommaren.

Fördelar med underjordiska växthus

Underjordiska växthus erbjuder en mängd fördelar jämfört med traditionella växthus ovan jord, särskilt i utmanande klimat.

1. Året-runt-produktion av mat

Den stabila temperaturmiljön möjliggör odling året runt, även i regioner med hårda vintrar eller stekande somrar. Detta kan avsevärt förbättra livsmedelssäkerheten och minska beroendet av importerade produkter.

Exempel: I de högt belägna regionerna i Anderna i Sydamerika, där Walipini har sitt ursprung, är odlingssäsongerna vanligtvis korta och oförutsägbara. Underjordiska växthus har gjort det möjligt för samhällen att odla färska grönsaker och frukter året runt, vilket förbättrar näringsintaget och försörjningsmöjligheterna.

2. Minskade energikostnader

Genom att använda passiv sol- och geotermisk energi minskar underjordiska växthus avsevärt behovet av artificiell uppvärmning och kylning. Detta leder till lägre energiräkningar och ett mindre koldioxidavtryck.

3. Skydd mot extremt väder

Den jordtäckta designen ger skydd mot starka vindar, tung snö, hagel och extrema temperaturväxlingar, vilket skyddar grödor från skador och förluster. Den är också mer motståndskraftig mot extrema väderhändelser som orkaner och tornados.

Exempel: I orkanbenägna områden, som Karibien, kan ett underjordiskt växthus erbjuda en säker och skyddad miljö för matodling, även under svåra stormar.

4. Vattenbesparing

Den slutna miljön hjälper till att minska vattenförlusten genom avdunstning, vilket gör underjordiska växthus mer vatteneffektiva än traditionella trädgårdar eller växthus. Kondens kan också samlas upp och återanvändas.

5. Skadedjurs- och sjukdomskontroll

Den kontrollerade miljön i ett underjordiskt växthus kan hjälpa till att minimera problem med skadedjur och sjukdomar, vilket minskar behovet av kemiska bekämpningsmedel och herbicider.

6. Förlängd odlingssäsong

Det stabila klimatet förlänger odlingssäsongen, vilket möjliggör odling av grödor som annars inte skulle vara möjliga i det lokala klimatet. Du kan också starta plantor tidigare för utplantering i frilandsträdgårdar.

7. Förbättrad skördekvalitet

Den kontrollerade miljön kan leda till förbättrad skördekvalitet, med bättre avkastning, smak och näringsvärde.

Viktiga designöverväganden för underjordiska växthus

Att designa ett effektivt underjordiskt växthus kräver noggrant övervägande av flera faktorer.

1. Platsval

Att välja rätt plats är avgörande för att maximera fördelarna med ett underjordiskt växthus.

• Solljusexponering: Platsen bör få rikligt med solljus, särskilt under vintermånaderna. En sydsluttning (på norra halvklotet) är idealisk.
• Jordtyp: Väldränerad jord är avgörande för att förhindra vattenmättnad. Genomför ett jordprov för att bestämma jordens sammansättning och dräneringsegenskaper.
• Vattentillgång: Tillgång till en pålitlig vattenkälla är nödvändig för bevattning. Överväg regnvatteninsamling som ett hållbart alternativ.
• Tillgänglighet: Platsen bör vara lättillgänglig för byggnation och underhåll.
• Lokala bestämmelser: Kontrollera lokala byggnormer och regler innan du påbörjar bygget.

2. Växthusets dimensioner och form

Växthusets dimensioner och form beror på tillgängligt utrymme, budget och avsedd användning. En rektangulär form är generellt den mest effektiva för att maximera utrymme och solexponering.

Växthusets djup är också ett viktigt övervägande. Ett djup på 6-8 fot (1,8-2,4 meter) rekommenderas vanligtvis för att dra nytta av jordens isolerande egenskaper.

3. Glasningsmaterial

Valet av glasningsmaterial påverkar mängden ljus som kommer in i växthuset och mängden värme som behålls. Vanliga glasningsmaterial inkluderar:

• Polykarbonat: Hållbart, lätt och ger bra isolering.
• Glas: Ger utmärkt ljusgenomsläpp och lång livslängd men är dyrare och tyngre än polykarbonat.
• Polyetenfilm: Ett kostnadseffektivt alternativ, men mindre hållbart och ger sämre isolering än polykarbonat eller glas.

4. Ventilation

Korrekt ventilation är avgörande för att förhindra överhettning och bibehålla luftkvaliteten. Ventilationssystem kan vara passiva eller aktiva.

• Passiv ventilation: Förlitar sig på naturligt luftflöde genom ventiler och dörrar. Ventiler bör placeras både uppe och nere i växthuset för att främja luftcirkulation.
• Aktiv ventilation: Använder fläktar för att cirkulera luften. Detta är särskilt viktigt i varmare klimat.

5. Isolering

Ytterligare isolering kan läggas till på växthusets väggar och tak för att ytterligare minska värmeförlusten. Vanliga isoleringsmaterial inkluderar:

• Skumskiva: Ger utmärkt isolering och är relativt enkel att installera.
• Jordvall: Att lägga jord mot växthusets ytterväggar ger ytterligare isolering.
• Halmbalar: Ett naturligt och hållbart isoleringsalternativ.

6. Dränering

Korrekt dränering är avgörande för att förhindra vattenmättnad. Installera dräneringssystem runt växthusets omkrets för att leda bort vatten från strukturen.

7. Belysning

I regioner med begränsat solljus kan kompletterande belysning vara nödvändig för att säkerställa optimal växttillväxt. LED-växtlampor är ett energieffektivt alternativ.

8. Värme- och kylsystem

Även om underjordiska växthus är utformade för att minimera behovet av artificiell uppvärmning och kylning, kan kompletterande system krävas i extrema klimat. Alternativen inkluderar:

• Geotermisk värme/kyla: Använder jordens konstanta temperatur för att värma eller kyla växthuset.
• Solvattenvärmare: Använder solenergi för att värma vatten, som sedan kan cirkuleras genom växthuset.
• Vedspisar: Ett billigt uppvärmningsalternativ, men kräver en pålitlig bränslekälla.
• Evaporativa kylare: Använder avdunstning för att kyla luften. Effektiva i torra klimat.

Byggprocess

The construction of an underground greenhouse can be a significant undertaking, but it is a rewarding project for those seeking a sustainable food production solution. Here’s a general overview of the construction process:

1. Planering och design: Utveckla en detaljerad plan som inkluderar växthusets dimensioner, orientering och material. Rådfråga experter vid behov.
2. Grävning: Gräv ut platsen till önskat djup. Se till att det finns ordentlig lutning för dränering.
3. Grund: Bygg en solid grund med betong eller andra hållbara material.
4. Väggar: Bygg väggarna med betongblock, trä eller andra lämpliga material.
5. Takstruktur: Bygg takstrukturen för att bära glasningsmaterialet.
6. Glasning: Installera glasningsmaterialet och se till att det är tätt för att förhindra värmeförlust.
7. Ventilation: Installera ventilationssystem.
8. Isolering: Lägg till isolering på väggar och tak.
9. Dränering: Installera dräneringssystem.
10. Invändig färdigställning: Lägg till odlingsbäddar, gångar och andra invändiga funktioner.
11. Installationer: Anslut vatten och el (vid behov).

Globala exempel och fallstudier

Underjordiska växthus används i olika regioner runt om i världen för att hantera livsmedelssäkerhetsutmaningar och främja hållbart jordbruk.

1. Anderna, Sydamerika

Walipini har sitt ursprung i de högt belägna regionerna i Anderna i Sydamerika. Ursprungsbefolkningar har använt dessa strukturer i århundraden för att odla grödor i det hårda klimatet. De utgör en avgörande källa till färska produkter under de långa vintermånaderna.

2. Kalla klimat: Nordamerika och Europa

I Nordamerika och Europa blir underjordiska växthus allt populärare i regioner med kalla vintrar. De gör det möjligt för trädgårdsodlare och bönder att förlänga odlingssäsongen och producera mat året runt, vilket minskar beroendet av importerade produkter och främjar lokala livsmedelssystem.

Exempel: I Kanada och Skandinavien, där vintertemperaturerna kan vara extremt låga, möjliggör underjordiska växthus odling av grönsaker och örter som annars skulle vara omöjliga.

3. Torra regioner: Mellanöstern och Afrika

I torra regioner i Mellanöstern och Afrika kan underjordiska växthus hjälpa till att spara vatten och skapa en stabilare odlingsmiljö. Den slutna miljön minskar vattenförlusten genom avdunstning, vilket gör dem idealiska för områden med vattenbrist.

Exempel: I vissa delar av Mellanöstern pågår projekt för att använda underjordiska växthus i kombination med avsaltningsanläggningar för att skapa hållbara system för matproduktion.

4. Ö-nationer

Ö-nationer, som ofta är sårbara för extrema väderhändelser och har begränsad odlingsbar mark, kan ha stor nytta av underjordiska växthus. De ger en skyddad miljö för matodling, även under stormar, och kan bidra till att förbättra livsmedelssäkerheten.

Exempel: Flera karibiska öar undersöker användningen av underjordiska växthus för att öka den lokala matproduktionen och minska beroendet av importerad mat, som ofta är dyr och sårbar för störningar.

Utmaningar och överväganden

Även om underjordiska växthus erbjuder många fördelar, finns det också några utmaningar och överväganden att ha i åtanke.

• Byggkostnader: Att bygga ett underjordiskt växthus kan vara dyrare än att bygga ett traditionellt växthus ovan jord, på grund av det gräv- och byggarbete som krävs.
• Fuktighetskontroll: Att hantera fuktighetsnivåerna kan vara en utmaning i underjordiska växthus. Korrekt ventilation och avfuktningssystem kan vara nödvändiga.
• Tillgänglighet: Tillgången till växthuset kan vara svårare, särskilt för personer med rörelsehinder.
• Vattenmättnad: Dålig dränering kan leda till vattenmättnad, vilket kan skada växter och skapa en ohälsosam miljö.
• Radon: I vissa områden kan radongas vara ett problem i underjordiska strukturer. Radontestning och saneringsåtgärder kan vara nödvändiga.
• Bygglov: Beroende på din plats kan bygglov krävas för underjordiska växthus.

Underhåll och drift

Korrekt underhåll och drift är avgörande för att säkerställa den långsiktiga framgången för ett underjordiskt växthus.

• Regelbundna inspektioner: Inspektera regelbundet växthuset för tecken på skador eller slitage.
• Ventilationshantering: Justera ventilationssystemen vid behov för att bibehålla optimala temperatur- och fuktighetsnivåer.
• Bevattning: Vattna växterna regelbundet, men undvik övervattning.
• Skadedjurs- och sjukdomskontroll: Övervaka växterna för skadedjur och sjukdomar, och vidta lämpliga åtgärder.
• Jordhantering: Förbättra jorden regelbundet med kompost eller annat organiskt material för att bibehålla fertiliteten.
• Rengöring: Håll växthuset rent och fritt från skräp.

Slutsats

Underjordiska växthus erbjuder en hållbar och motståndskraftig lösning för matproduktion i ett brett spektrum av klimat. Genom att utnyttja jordens naturresurser kan dessa strukturer ge tillgång till färska produkter året runt, minska energikostnaderna och förbättra livsmedelssäkerheten. Även om det finns utmaningar att beakta, gör fördelarna med underjordiska växthus dem till ett värdefullt verktyg för att skapa ett mer hållbart och rättvist livsmedelssystem över hela världen. I takt med att klimatförändringarna fortsätter att påverka vår planet kommer det att vara avgörande att anamma innovativa tekniker som det underjordiska växthuset för att säkerställa livsmedelssäkerhet och bygga en mer motståndskraftig framtid. Med noggrann planering, design och konstruktion kan vem som helst bygga och driva ett underjordiskt växthus för att odla sin egen mat, stödja sitt samhälle och bidra till en mer hållbar värld. Detta tillvägagångssätt överensstämmer med globala hållbarhetsmål och främjar klimatsmarta jordbruksmetoder.

Resurser

• Böcker:
  • "The Earth Sheltered Solar Greenhouse Book" av Mike Oehler
  • "The Winter Harvest Handbook: Year Round Vegetable Production Using Deep Organic Techniques and Unheated Greenhouses" av Eliot Coleman
• Webbplatser:
  • ATTRA (National Sustainable Agriculture Information Service): https://attra.ncat.org/
  • Lokala rådgivningstjänster