Стандартными материалами для строительства теплиц являются стекло и поликарбонат. Они не препятствуют свету и солнечной радиации и чем больше площадь остекления, тем лучше теплица будет прогреваться днем. Но холодная теплица без теплоизоляции быстро теряет все тепло в ночное время. Суточные колебания температуры могут доходить до 20-30 градусов, что губительно сказывается на растениях. Поэтому основной проблемой теплиц является сохранение тепла. Теплые теплицы с монтажом отопления довольно затратны. Более рационально использовать самодельные аккумуляторы, которые позволят сохранить избыток тепла от дневного солнечного света. Несмотря на некоторые затраты на их обустройство, в перспективе такие системы многократно окупятся за счет долгосрочной экономии
Как и вообще в строительстве, еще при проектировании теплицы нужно минимизировать требования к нагреву и охлаждения за счет размера конструкции. Также желательно сделать ее воздухонепроницаемой и изолированной, и ориентировать остекление на юг.
Можно, конечно, построить теплицу из бетона или камня, но это существенно увеличить стоимость строительства. Более простой вариант — сооружение приподнятых грядок, а для сглаживания температурных колебаний в теплице можно использовать в качестве радиатора любое вещество, сохраняющее тепловую энергию. В этом плане преимущество имеет вода: ее теплоемкость выше, чем у других материалов «под рукой», к тому же теплоаккумуляторы из твердых материалов будут занимать больший объем при такой же, как у воды, энергоемкости. При этом вода работает как кондиционер в плане охлаждения: поглощение солнечного тепла приводит, соответственно, к понижению температуры. А ночью этот избыток тепла возвращается обратно, поддерживая необходимый уровень температуры в теплице. Для этого используют обычные 200-литровые бочки. Их устанавливают так, чтобы они находились под прямыми лучами солнца. Наиболее нежные растения — например, контейнеры с рассадой или теплолюбивые культуры — ставят прямо на бочки или рядом с ними.
Более технологичным вариантом является монтаж воздушных теплообменников, проходящих через аккумулятор тепла. Конфигураций устройства системы много, но все они работают по единому принципу. Трубы укладывают на глубину от полуметра до метра. Днем насыщенный влагой нагретый воздух циркулирует в трубах принудительно, в результате работы вентилятора, а ночью температура опускается и водяной пар конденсируется.
Смена агрегатного состояния вещества в термодинамике называется фазовым переходом и сопровождается выделением тепла. За счет этого почва нагревается. Вентиляторы вновь «гонят» воздух и температура в теплице поднимается. В принципе, на теплообмене «земля-воздух» уже давно разработаны разные системы отопления.
3D-модель подземного теплообменника под землей.
Они очень эффективны: к примеру, в теплице 3 Х 5 метров при глубине чуть больше метра находится около 22 кубометра почвы. Соответствующий подземный теплообменник в этом случае будет эффективнее 16 бочек на 200 литров (по 8 бочек в ряд) примерно в два раза, да еще и место для бочек надо найти. Принудительная вентиляция способствует интенсивности теплообмена, исключая при этом образование холодных «карманов» за счет равномерного распределения теплого и холодного воздуха. Кроме того, термостат включает и выключает вентилятор при определенных заданных температурах. То есть вентилятор начнет закачивать теплый воздух в почву, когда температура в теплице достигнет заданного уровня, и вытянет его обратно, когда она опустится ниже требуемых значений. Таким образом, подземный теплообменник дает возможность контроля и регулировки температуры.
Материал батареи может быть разным. Иногда пространство под теплицей засыпают гравием или камнями вместо почвы. В уже существующей теплице "термоапгрейд" можно сделать с помощью батареи над землей. Перед теплицей сооружают изолированный аккумулятор из грунта или камней. Система работает так же, отличается только расположением аккумулятора.
В случае, если требуется дополнительное отопление, то можно из подручных материалов сделать высокоэффективную систему отопления, работающую на дешевом топливе. К таким относится модифицированная дровяная печь - ракетно-массовый обогреватель с изолированной камерой сгорания, где топливо сгорает при высоких температурах с высоким КПД и без продуктов неполного сгорания.
Горячий воздух не выходит прямотоком из дымохода, как это делается в стандартной дровяной печи, а сначала нагревает кирпич или камень, которые удерживают тепло, и медленно излучают его обратно в теплицу в течение длительного периода времени, даже после того, как печка прогорела. В ракетном обогревателе также используется двойная камера сгорания, что делает его гораздо более эффективным, чем стандартная дровяная печь — за пару часов горения небольшого количества дров можно нагреть теплицу на всю ночь.
Другой распространенной тепличной системой является обычная компостная куча, тепло от которой получается в результате жизнедеятельности аэробных бактерий, разрушающих органику.
Здесь также используется теплообмен: в компосте, где температура может поддерживаться на уровне 35-50 градусов, прокладывают трубки с циркулирующей по ним водой, ведущие в теплицу. Это наиболее хлопотный способ из рассмотренных: компост сделать несложно, но необходимо периодически «обновлять» его по мере деятельности бактерий и следить за составом и консистенцией, чтобы в нем поддерживалась высокая температура.
Выбор подходящего варианта из предложенных выше зависит от конкретных запросов — какую площадь нужно обогревать и до какой степени?