old.unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2016/Rezumat...old.unitbv.ro

Universitatea TRANSILVANIA din Braov

Facultatea de Alimentaie i Turism Departamentul: Ingineria i Managementul Alimentaiei i

Turismului

Ing. BADIU I. Eduard Ctlin

TEZA DE DOCTORAT

CERCETRI PRIVIND SOLICITRILE MECANICE ALE SERELOR PENTRU LEGUME I FLORI AMPLASATE PE

ACOPERIURILE CLDIRILOR

RESEARCH REGARDING THE MECHANICAL SOLICITATIONS OF GREENHOUSES FOR VEGETABLES AND FLOWERS LOCATED ON

ROOFTOPS

Rezumatul tezei de doctotorat Summary of PhD Thesis

Conductor tiinific:

Prof. univ. dr. ing. BRTUCU Gheorghe

Braov 2016

MINISTERUL EDUCAIEI NAIONALE I CERCETRII TIINIFICE UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

BRAOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

Ctre _________________________________________

V aducem la cunotin c n ziua de vineri,25.11.2016, ora 9:00 n sala RP6 (amfiteatru corp R) la

Facultatea de Alimentaie i Turism, va avea loc susinerea public a tezei de doctorat intitulat Cercetri

privind solicitrile mecanice ale serelor pentru legume i flori amplasate pe acoperiurile cldirilor,

elaborat de domnul ing. BADIU I. Eduard Ctlin n vederea obinerii titlului tiinific de Doctor n domeniul fundamental tiine Inginereti, domeniul Inginerie Mecanic, cu urmtoarea comisie, numit

prin ordinul Rectorului Universitii Transilvania din Braov, nr. 4510/07.02.2016

PREEDINTE: Prof. univ .dr. ing. Carol CSATLOS DECAN Facultatea de Alimentaie i Turism

Universitatea Transilvania din Braov

CONDUCTOR Prof.univ.dr.ing. Gheorghe BRTUCU TIINIFIC: Universitatea Transilvania din Braov

REFERENI: Prof. univ. dr. ing. . Adrian MITROI Universitatea de tiine Agronomice i

Medicin Veterinar Bucureti

Prof. univ. dr. ing. Gheorghe VOICU Universitatea Politehnica din Bucureti

Prof. univ. dr. arh. Teofil MIHILESCU Universitatea Transilvania din Braov

n acest scop v trimitem alturat rezumatul tezei de doctorat i v invitm s luai parte la edina public de susinere a tezei de doctorat. n cazul n care dorii s facei aprecieri sau observaii asupra coninutului lucrrii, v rugm s le transmitei pe adresa Departamentului de Doctorat al Universitii.

Cercetri privind solicitrile mecanice ale serelor pentru legume i flori amplasate pe acoperiurile cldirilor _______________________________________________________________________________________________

Autor: Ing.Badiu E.C. Conductor tiinific: Prof. univ. dr. ing. Brtucu Gh. 1

CUPRINS

Pag. rezumat

Pag.

tez Prefa .. 3 1

1. Importana, obiectivele i programul de cercetare ale lucrrii de doctorat.....

5

9

1.1. Importana lucrrii de doctorat .. 5 9 1.2. Obiectivele lucrrii de doctorat ... 7 11 1.3. Programul general de cercetare n lucrare ...... 7 11

2. Aspecte actuale privind apariia i evoluia conceptelor de ora verde, acoperi verde i ser pe acoperi .

9

13

2.1. Conceptul de ora verde i relaiile sale cu urbanizarea i nclzirea global ... 9 13 2.2. Apariia i evoluia acoperiurilor verzi ..... 10 15 2.3. Apariia i evoluia serelor pe acoperiurile cldirilor 13 20

3. Stadiul act. i tend. n dom. constr. i echip. ser. ampl. pe sol i pe acop. cld. 16 25 3.1. Stadiul actual i tendine n construcia de sere amplasate pe acop. cldirilor 16 25 3.2. Partic. ale tehnol. de cultiv. a plantelor n serele ampl. pe acoperiurile cldirilor 21 41 3.3. Stadiul actual i tendine privind materialele folosite la construcia serelor 23 44 3.4. Instalaii i echipamente specifice cultivrii plantelor n sere .... 26 47

4. Metode de calcul i monitorizare a structurilor de rezisten ale serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor

31 59

4.1.Solicitrile mecanice la care sunt expuse serele amplasate pe acoperiurile cldirilor i factorii care le provoac

31 59

4.2. Particulariti ale calculului i proiectrii serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor la utilizarea SR EN 1991-1-4:2006 (Codului CR 1-1-4/2012)

36

66

4.3. Utilizarea studiilor de fiabilitate previzional la calculul i proiectarea serelor amplasate pe acoperiuri

49

81

4.4. Calculul solicitrilor serelor amplasate pe acoperiuri prin sim prin metode num. 55 91 4.5. Cerc. teor. priv. adap.. unui dom geo. la cer. un. sere ampl. pe acop. cld. 58 95 4.6. Determinarea solicitrilor mecanice la care sunt expuse serele amplasate pe

acoperiuri prin cercetri experim. n tunelul aerodin. i utilizarea teoriei similitudinii

51

98 4.7. Monitorizarea i verificarea strii serelor de pe acoperiuri 70 109 5. Cercetarea solicitrilor structurilor de rezisten ale serelor amplasate pe

acoperiurile cldirilor prin simulare cu Metoda Lattice Boltzmann (LBM)

74

119

5.1. Principiul metodei i modul de aplicare 74 119 5.2. Aciuni specifice etapei de pre-procesare 76 121 5.3. Calculul prin simulare numeric cu metoda LBM a forelor i momentelor

pe care vntul le exercit asupra serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor 79 123

5.4 Aciuni specifice etapei de post-procesare 90 161 6. Cercetri experimentale comparative privind solicitrile pe care le exercit curenii de aer din zona de lucru a unui tunel aerodinamic asupra

101 177

6.1. Obiectivele cercetrilor experimentale ... 101 177 6.2. Obiectele cercetrilor experimentale .. 102 177 6.3. Metodica cercetrii experimentale .................. 104 184 6.4. Echipamentele i aparatura folosite la cercetarea experimental ... 104 184 6.5. Desfurarea cercetrilor experimentale . 108 188 6.6. Prezentarea, analiza i interpretarea rezultatelor cercetrilor experimentale 111 191

7. Concluzii finale .... 124 219 7.1. Concluzii generale ...... 124 219

7.2. Concluzii privind cercetrile teoretice i experimentale 126 220 7.3. Contribuii personale .. 134 229 7.4. Direcii viitoare de cercetare ....... 135 230

Bibliografie ...... 137 231

Anexe 143 237



CONTENT Pag.

Abstact

Pag.

Thesis

Preface ................................................................................................................................. 3 1 1. Importance, objectives and research program in doctoral (PhD) thesis 5 9

1.1. The importance of doctoral (PhD) thesis .................. 5 9

1.2. The objectives of doctoral (PhD) thesis ... 7 11

1.3. General programme for research work . 7 11

2. Current issues regarding development and evolution of the green city, green roof and

rooftop greenhouse concepts ....................................................................................................

9

13

2.1. Green city concepts and its relations with urbanism and global warming ....... 9 13 2.2. The emergence and evolution of green roofs ... 10 15

2.3. The emergence and evolution of rooftop greenhouses . 13 20

3. Current status and trends in construction and equipment for greenhouses placed on

the ground and buildings rooftops .

16

25 3.1. Curent status and trends in construction of greenhouses placed on buildings rooftops .. 16 25

3.2. Specifics of technologies for plant cultivation in rooftop greenhouses .... 21 41

3.3. Current status and trends in the materials used in the construction of greenhouses 23 44 3.4. Specific installation and equipment for cultivation of plants-crops in greenhouses 26 47

4. Methods for calculating and monitoring the resistance of greenhouse structures

placed on buildings rooftops .

31

59 4.1Mechanical requirements to which greenhouses are located on the roofs of buildings and

the factors that cause them

31

59

4.2. Particularities of the calculation and design of greenhouses located on the roofs

of buildings using SR EN 1991-1-4: 2006 (CR Code 1-1-4 / 2012)

36

66

4.3. Using predictive reliability studies to the calculus and design of greenhouses located .. 49 81

4.4. Calculation of mechanical demands of the rooftop greenhouse by simulation . 55 91 4.5. Theoretical research on adapting a geodesic house to the requirements of a greenhouse

located on the roofs of buildings

58 95

46. Determination of the mechanical stresses on which the greenhouses are exposed by experimental investigations in the aerodynamic tunnel and the use of similarity theory.

61 98

4.7. Monitoring and verification of the status of greenhouses on roofs 70 109

5. Investigation of Strain Structure Resistance Requirements on the Roofs of Buildings

by Simulation with Lattice Boltzmann Method (LBM)

74

119 5.1. Method principle and method of application 74 119

5.2. Actions specific to the pre-processing stage 76 121

5.3. Conducting theoretical researches by simulation with the LBM method 79 123 5.4. Actions specific to the post-processing stage 90 160

6. Comparative experimental research on the demands of aerodynamic tunnels on

greenhouse models of different forms

101

175 6.1. The objectives of experimental research .. 101

6.2. The objects of experimental research 102

6.3. The methodology of experimental research ................. 104

6.4. Equipment and apparatus used in experimental research ..................... 104 6.5. Development of the experimental research .. 108

6.6. Submission, analysis and interpretation of the results of the experimental research and comparison with the theoretical research results .

111

7. Final conclusions ... 124

7.1. General conclusions 124

7.2. Conclusions regarding theoretical and experimental research ... 126 7.3. Personal contributions . 134

7.4. Directions for future research . 135

References ... 137

Annexes ... 143



Prefa Privind retrospectiv, secolul al XX-lea i nceputul secolului al XXI-lea se caracterizeaz printr-o

dezvoltare fr precedent a tiinei i tehnologiei, prin nceputul cuceririi cosmosului, prin dispariia colonialismului oficial etc. Pe de alt parte, nu se pot uita cele mai mari conflagraii mondiale, globalizarea economic, dar i apariia unor fenomene ngrijortoare pentru perspectiva vieii pe pmnt. Este vorba de procese de dezvoltare nesustenabil, ncepute printr-o poluare complex i devastatoare, din care au derivat modificri climatice vizibile, pentru care vrful de lance l reprezint fenomenul de nclzire global, creterea exploziv a populaiei n rile n curs de dezvoltare, urbanizarea necontrolat etc. Contient de urmrile periculoase ale acestor fenomene, o parte tot mai important a populaiei Terrei caut soluii de dezvoltare pe baza crora mediul nconjurtor s fie protejat, astfel nct i generaiile viitoare s se bucure de condiii normale de via.

n acest cadru se nscriu i cercetrile efectuate n aceast tez de doctorat, n care, pornind de la analiza stadiului actual al realizrilor din domeniul conservrii mediului din marile aglomerri urbane referitoare la dezvoltarea spaiilor verzi (parcuri, acoperiuri verzi i sere pe acoperiuri), se abordeaz o problem tehnic de mare interes, respectiv cercetarea solicitrilor mecanice la care sunt expuse serele pentru legume i flori amplasate pe acoperiurile cldirilor. Standardele i normele europene i romneti de proiectare i construcie se refer la serele de pe sol sau la construcii cu acoperiuri asemntoare acestora, care sunt expuse aciunii vntului i altor intemperii. ntre un acoperi normal de cldire i o ser amplasat n poziia acoperiului exist unele asemnri, dar i deosebiri semnificative.

De asemenea, n lucrare se insist n permanen asupra ideii c nu se poate proiecta o ser amplasabil pe un acoperi dac nu se cunosc toate detaliile referitoare la asemnrile i deosebirile fa de serele de pe sol.

Lucrarea de doctorat este redactat pe 233 pagini, fiind structurat pe 7 capitole i ilustrat prin intermediul a 260 figuri i grafice, 63tabele, 79 relaii de calcul, 2 anexe i o list bibliografic cu 151 titluri.

n capitolul 1, intitulat Importana, obiectivele i programul de cercetare ale lucrrii de doctorat se realizeaz o scurt sintez a aspectelor care se vor prezenta n capitolele urmtoare, din care rezult c tema tezei de doctorat este de actualitate i c sunt necesare i utile asemenea studii i cercetri. Se precizeaz faptul c obiectivul principal al lucrrii de doctorat l constituie stabilirea prin simulare teoretic prin metode numerice i prin cercetri experimentale comparative, n condiii identice, n zona de lucru a unui tunel aerodinamic, a solicitrilor mecanice pe care vntul care sufl cu diferite viteze le exercit asupra serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor, ale cror forme i dimensiuni s-au stabilit de ctre arhitecii urbaniti i de horticultori, cu luarea n considerare i a cerinelor plantelor cultivate fa de factorii de vegetaie pe care trebuie s-i asigure asemenea sere. . Pentru atingerea obiectivului principal s-a considerat necesar s se parcurg i s se rezolve mai multe obiective subsidiare. Tot n cadrul acestui capitol se prezint grafic o metodic general de cercetare, pe baza creia s se ndeplineasc obiectivul principal al lucrrii.

Capitolul 2, intitulat Aspecte actuale privind apariia i evoluia conceptelor de ora verde, acoperi verde i ser pe acoperi, aduce n discuie modul cum societatea uman ncearc s corecteze propriile greeli, prin protecia spaiilor verzi, reglementarea nverzirii cldirilor i amplasarea de sere pe acoperiurile unor cldiri din orae. Se evideniaz faptul c formele serelor de pe acoperiuri trebuie s respecte deciziile arhitecilor urbaniti, ceeace necesit cunotine specifice despre solicitrile la care sunt supuse acestea de vnt i intemperii.

n capitolul 3, intitulat Stadiul actual i tendine n domeniul construciei i echiprii serelor amplasate pe sol i pe acoperiurile cldirilor sunt prezentate aspectele pe care trebuie s le cunoasc proiectaii i fabricanii de sere amplasabile pe acoperiuri despre cerinele plantelor fa de factorii de mediu, care au condus la consacrarea pe sol a unor forme de sere asupra crora s-au realizat studii i standardizri, s-au fabricat echipamente i instalaii de tot felul i n care se cultiv



o gam larg de legume i flori. Se remarc faptul c n serele de pe acoperiuri cultivarea pantelor se face preponderent n sistem hidroponic, iar materialele folosite la construcia acestora sunt parial diferite de cele folosite la serele de pe sol.

n capitolul 4, intitulat Metode de calcul i monitorizare a structurilor de rezisten ale serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor se realizeaz o sintez asupra modului n care vntul solicit cl[dirile cu care interacioneaz i se definesc factorii de influen (presiuni, fore, coeficieni de rezisten aerodinamic), insistndu-se asupra necesitii respectrii indicaiilor Codului CR-1-1-4/2016, prin care se pun la dispoziia proiectanilor datele necesare calculelor cldirilor cu acoperiuri de forme diferite. Se fac precizri asupra modului de utilitare a studiilor de fiabilitate previzional, a cercetrilor teoretice cu metode numerice i a cercetrilor experimentale n tunelul aerodinamic, asociate cu elemente de teorie a similitudinii, n vederea cunoaterii ct mai aprofundate a modului n care sunt solicitate serele amplasate pe acoperiuri. Se recomand monitorizarea influenei vntului asupra acestor sere prin folosirea accelerometrelor sau a sistemului RTK-GPS, dar i prin prelucrarea i utilizarea datelor obinute n urma efecturii lucrrilor de mentenan preventiv.

n capitolul 5, intitulat Cercetarea solicitrilor structurilor de rezisten ale serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor prin simulare cu Metoda Lattice Boltzmann (LBM) se prezint la nceput principiul metodei de calcul numeric, obiectivul cercetrilor i cele cinci forme de sere , cu acoperiurile cu dou sau patru pante, pentru care se vor determina forele de mpingere i coficienii de rezisten aerodinamic generate de ctre aciunea vntului, care se deplaseaz pe direciile frontal i lateral fa de serele respective. Vitezele de referin[ au avut valorile de 10, 15, 20, 25 i 27,5 m/s. Rezultatele permit comparaii ntre comportamentele celor cinci modele la aciunea curenilor de aer.

Capitolul 6, intitulat Cercetri experimentale comparative privind solicitrile pe care le exercit curenii de aer ]n yona de lucru a unui tunel aerodinamic asupra unor modele de sere de forme diferite are ca obiectiv principal msurarea, n aceleai condiii de expunere, n zona de lucru a unui tunel aerodinamic a presiunilor/depresiunilor i forelor de mpingere care se exercit pe suprafeele frontale, laterale i pe acoperiurile unor machete de sere amplasabile pe acoperiurile cldirilor, la aciunea frontal i lateral a vntului, care sufl cu viteze diferite. n acest scop s-au realizat cinci machete de sere, cu suprafeele bazelor i nlimile egale, dar cu acoperiurile cu dou sau patru pante, cu unghiuri de nclinare diferite. Presiunile s-au msurat simultan n 16 orificii practicate pe pereii verticali frontali i laterali precum i pe pantele acoperiurilor, evideniindu-se valorile presiunilor/depresiunilor pe suprafeele respective. Pentru msurarea forelor de mpingere s-a realizat un dispozitiv suplimentar care s-a ataat machetelor, astfel nct s se poat utiliza tijele etalonate din dotarea tunelului aerodinamic. Din compararea ntre ele a rezultatelor cercetrilor experimentale fcute asupra celor cinci forme de machete se evideniaz avantajele i dezavantajele fiecreia dintreformele considerate.

n capitolul 7, intitulat Concluzii finale se face o sintez a concluziilor cu care se ncheie fiecare capitol din lucrare, grupate n concluzii generale i concluzii privind cercetrile teoretice i experimentale. Se evideniaz contribuiile personale ale autorului i se fac propuneri privind direciile de continuare n viitor a cercetrilor la aceast tem.

*

Lucrarea a fost realizat sub ndrumarea tiinific a domnului prof. univ .dr. ing. Gheorghe BRTUCU, cruia i adresez mulumiri pentru sprijinul, ncrederea i nalta competen cu care m-a ndrumat pe tot parcursul programului de pregtire i de elaborare a tezei de doctorat.

Adresez, de asemenea, mulumiri cadrelor didactice din cadrul Facultii de Alimentaie i Turism de la Universitatea Transilvania din Braov, pentru atenia acordat n activitatea de pregtire i susinere a examenelor i referatelor la doctorat. Nu n ultimul rnd, mulumesc familiei mele pentru sprijinul moral i afectiv, pentru grija i nelegerea de care au dat dovad pe tot parcursul elaborrii acestei teze de doctorat.

Braov, iulie 2016 Eduard Ctlin BADIU



1. IMPORTANA, OBIECTIVELE I PROGRAMUL DE CERCETARE ALE LUCRRII DE DOCTORAT

1.1.Importana lucrrii de doctorat

Industrializarea masiv din ultimul secol, precum i necesitile unei populaii tot mai numeroase au contribuit decisiv la apariia i dezvoltarea unor fenomene deosebite, printre care i efectul de ser, considerat drept cauza principal a modificrilor climatice contemporane, n special a procesului de nclzire global. Noiunea de nclzire global s-a format i cristalizat n cadrul unui concept mai larg, care privete dezvoltarea durabil, aprut la mijlocul secolului al XX-lea, la care au aderat rapid o mulime de organizaii guvernamentale i neguvernamentale, precum i personaliti marcante ale mediului tiinific, cultural, economic i social din toat lumea, care ntr-o prim etap au tras semnale de alarm asupra cauzelor i efectelor nclzirii globale, dup care s-a trecut la propuneri i msuri concrete, pe baza crora s se diminueze acest proces i s se dea o ans la o existen normal i generaiilor viitoare.

Alturi de hotrrile majore referitoare la reducerea emisiunilor de gaze cu efect de ser, la nlocuirea parial a consumurilor energetice din surse neregenerabile cu energii provenite din surse curate (regenerabile i nepoluante), la stoparea defririlor necontrolate a pdurilor etc., au aprut i iniiative mai puin spectaculoase, dar relevante sub aspectul mbuntirii mediului n care triesc locuitorii planetei, n special a celor din marile aglomerri urbane. Trebuie precizat c aceti locuitori sunt expui att efectelor proceselor specifice schimbrilor climatice generale, dar i polurilor de tot felul, care se manifest n zonele urbane.

Iniiativa referitoare la nverzirea oraelor se nscrie n rndul acestor ludabile contribuii pe care locuitorii marilor orae o pot aduce la diminuarea efectelor nclzirii globale, aceasta presupunnd, pe lng conservarea i eventuala extindere a spaiilor verzi din zonele urbane, meninerea cureniei acestora la standardele vieii contemporane, managementul eficient al deeurilor, reducerea polurii fonice etc. De mare interes se bucur n momentul de fa aciunile referitoare la nverzirea cldirilor, n sensul cultivrii pe acoperiurile i terasele acestora a unor plante i arbuti ornamentali, care s confere locuitorilor oraelor un mediu de via mai prietenos i s reduc din cantitile de gaze cu efect de ser emise n aceste aglomerri urbane. Pe aceast tem numeroase ri europene, SUA i Japonia au legiferat norme precise de protecie a spaiilor verzi existente i de cretere a acestora prin asigurarea nc din fazele de proiectare i construcie a unor cldiri prevzute cu acoperiuri vegetale.

Realizarea de acoperiuri verzi a mobilizat un numr impresionant de specialiti n horticultur, arhitectur peisagistic, agronomie, geologie, hidro i termoizolaii etc., care au fcut ca aceast iniiativ s aduc numeroase avantaje respectivelor cldiri i s diminueze pn la eliminare riscurile unor disfunciuni generate de factorii climatici. Marele dezavantaj al acoperiurilor verzi din oraele aflate n zonele temperate const n faptul c 45 luni din fiecare an acestea nu sunt active, adic vegetaia nu poate exista din cauza temperaturilor sczute.

Acest dezavantaj poate fi eliminat dac n locul acoperiurilor verzi deschise, se vor amplasa pe acoperiuri spaii protejate de tipul serelor existente la nivelul solului. Literatura de specialitate semnaleaz cu frecven mrit apariia unor asemenea sere, n care funciile ecologice i recreative sunt completate n mare msur cu elemente de natur economic, prin cultivarea de legume sau flori destinate pieei. Se remarc multitudinea de forme constructive i faptul c problemele serelor de pe acoperiurile cldirilor sunt de o asemenea complexitate, nct ele formeaz obiectul cercetrilor din marile universiti din Europa, SUA i Japonia. Dac serele amplasate pe sol au deja cteva forme consacrate, dintre care fabricanii i aleg modelele, n cazul serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor situaia este mult diferit, n sensul c formele sunt impuse de arhitecii



urbaniti, nivelul solicitrilor provocate de vnturi este diferit, iar presiunile specifice cu care acestea apas pe acoperiuri au limite severe.

Cele mai multe dintre aceste cercetri se refer la materialele de construcie, soiurile de plante cultivabile sau la modul n care se pot asigura factorii de vegetaie ai plantelor n serele respective. Mai puin se abordeaz aspectele referitoare la solicitrile mecanice la care sunt supuse aceste sere din partea intemperiilor, n special a vntului. Folosirea codurilor de proiectare general a acoperiurilor cldirilor este obligatorie, dar poate fi nesatisfctoare n situaia n care la amplasarea unei sere pe un acoperi existent trebuie s se aib n vedere i restriciile constructive ale serelor de pe sol, care sunt diferite de cele ale acoperiurilor clasice.

Proiectarea unei sere care s fie amplasat pe un acoperi presupune cunoaterea aprofundat a tuturor cerinelor (restriciilor) impuse serelor de pe sol pentru asigurarea factorilor de mediu ai plantele cultivate, a formelor constructive i a echipamentelor pentru reglarea i controlul climatizrii, iluminatului, compoziiei atmosferei etc. De interes este i faptul c n serele de pe sol majoritatea lucrrilor sunt mecanizate, n timp ce n serele de pe acoperiuri acestea trebuie automatizate. De asemenea, in serele de pe sol suportul principal pentru creterea sistemului radicular al plantelor este solul natural, iar n cele de pe acoperiuri cultivarea plantelor se face practic numai n sistem hidroponic.

Amploarea deosebit pe care a cunoscut-o construcia de sere n Uniunea European a obligat comisia de specialitate a acestei organizaii s adopte mai multe standarde i regulamente referitoare la tipizarea dimensional a unor forme consacrate, cu avantaje importante pentru tipizarea dimensional a tuturor echipamentelor i instalaiilor care deservesc serele de pe sol.. n Romnia se poate folosi la aprecierea solicitrilor exercitate de vnt asupra construciilor, inclusiv a celor cu sere pe acoperiuri a Codului de proiectare. Evaluarea aciunii vntului asupra construciilor, indicativ CR 1-1-4/2012, pus n concordan cu legislaia european din domeniu.

Prevznd posibilitatea apariiei n activitatea practic a unor situaii atipice, de genul construciilor cu sere pe acoperiuri, n normativul specificat se precizeaz la capitolul 1.4. Proiectarea asistat de ncercri urmtorul aspect:

1. Pentru evaluarea aciunii vntului asupra construciei i a rspunsului acesteia se pot utiliza i rezultate ale ncercrilor n tunelul aerodinamic i/sau ale metodelor numerice, utiliznd modele adecvate ale construciei i ale aciunii vntului.

Pornind de la aceast precizare , n aceast lucrare de doctorat se cerceteaz cinci forme (modele) de sere amplasabile pe acoperiurile cldirilor, care au suprafeele bazelor i nlimile identice, dar care se deosebesc prin numrul de pante ale acoperiurilor i prin unghiurile pantelor respective, care confer modelelor volume i suprafee diferite ale suprastructurilor. Modelele de sere au acoperiurile cu dou sau cu patru pante, de forme asemntoare celor exemplificate ca modele de calcul specificate n CR.1-1-4/2012, iar unghiurile de nclinare ale acestora se ncadreaz ntre cele nscrise n documentul respectiv.

Pentru aceste forme de sere s-au determinat prin simulare prin metoda Lattice Boltzmann (LBM), forele de mpingere i coeficienii de rezisten aerodinamic pe care le exercit vntul care sufl cu viteze de 10, 15, 20, 25 i 27,5 m/s din direciile frontal i lateral. Pentru cele cinci forme de sere au fost realizate machete corespunztoare, care au fost introduse n zona de lucru a unui tunel aerodinamic i supuse aciunii curentului de aer n condiii identice cu cele avute n vedere la simularea teoretic i cu respectarea cerinelor Codului de proiectare CR.1-1-4/2012.

Deoarece caracteristicile dimensionale ale tunelului aerodinamic disponibil pentru cercetrile experimentale nu au permis determinri cantitative sigure ale presiunilor i forelor de mpingere pe machetele celor cinci forme de sere, realizate la scara 1:20 (machetele mai mici ar fi denaturat

rezultatele), cercetrile experimentale au avut numai un caracter comparativ (calitativ). Machetele au fost plasate n zona de lucru a tunelului aerodinamic i supuse cercetrilor experimentale n aceleai condiii de experimentare, adic la viteze ale curentului de aer i direcii ale acestuia fa de poziiile machetelor similare celor utilizate la simulrile teoretice. S-au msurat presiunile pe



pereii verticali frontali i laterali i pe pantele acoperiurilor, precum i forele de mpingere exercitate de curenii de aer aspra machetelor din direciile frontale i laterale.

n lucrare nu se face un model de calcul propriu-zis al structurii de rezisten a unei sere, considerndu-se c aceasta este o activitate de specialitate a inginerilor din domeniul construciilor civile, ci se completeaz literatura de specialitate cu date suplimentare, utile proiectanilor respectivi.

1.2. Obiectivele lucrrii de doctorat

Obiectivul principal al lucrrii de doctorat l constituie stabilirea prin simulare teoretic prin metode numerice i prin cercetri experimentale comparative, n condiii identice, n zona de lucru a unui tunel aerodinamic, a solicitrilor mecanice pe care vntul care sufl cu diferite viteze le exercit asupra serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor, ale cror forme i dimensiuni s-au stabilit de ctre arhitecii urbaniti i de horticultori, cu luarea n considerare i a cerinelor plantelor cultivate fa de factorii de vegetaie pe care trebuie s-i asigure asemenea sere. Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenial i rezolvarea unor obiective subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind:

stabilirea unui program de cercetare complex, prin care s se pun la dispoziia proiectanilor i fabricanilor de spaii protejate amplasate pe acoperiurile cldirilor a unor metode de cercetare teoretic i experimental i a unor date care s conduc la completarea cunotinelor din acest domeniu;

realizarea unui studiu privind evoluia conceptului de ora verde i a efectelor acestuia, la nivel global i asupra populaiei din marile aglomerri urbane, cu evidenierea contribuiei zonelor verzi de pe sol, a acoperiurilor verzi , inclusiv a serelor de pe acoperiurile cldirilor, la reducerea efectelor polurii sub toate formele i la creterea confortului fizic i psihic al populaiei;

analiza cerinelor plantelor cultivabile n serele amplasate pe acoperiurile cldirilor, referitoare la factorii de vegetaie specifici, astfel nct acestea s fie compatibile cu formele i dimensiunile serelor i cu materialele utilizate la construcia acestora;

studiul asemnrilor i deosebirilor dintre elementele de construcie i instalaiile de iluminare, climatizare, irigare etc. ale serelor amplasate pe sol i pe acoperiurile cldirilor i precizarea particularitilor de care trebuie s se in seama la proiectarea i dotarea celor din urm;

analiza legislaiei romneti i europene, dar i a celor mai reprezentative rezultate la nivel mondial referitoare la calculul i proiectarea serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor, expuse aciunii vntului;

simularea prin metode numerice (Metoda Lettice boltzmann) a solicitrilor la care sunt expuse cinci modele de sere, cu suprafeele bazelor i nlimi identice, dar cu numere de pante diferite i cu unghiuri de nclinare a pantelor acoperiurilor diferite, la aciunea frontal i lateral a vntului care sufl cu viteze diferite;

cercetarea experimental comparativ n zona de lucru a unui tunel aerodinamic, n aceleai condiii de lucru, a presiunilor i forelor de mpingere pe care le exercit curentul de aer care se deplaseaz cu viteze diferite asupra prilor frontale, laterale i acoperiurilor unor machete de sere, identice cu cele studiate teoretic prin simulare numeric;

analiza, interpretarea i compararea rezultatelor cercetrilor teoretice i experimentale i stabilirea unor concluzii referitoare la solicitrile mecanice pe care le exercit aciunea vntului asupra serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor.

1.3. Programul general de cercetare n lucrare

Pentru rezolvarea complet a obiectivului principal i a obiectivelor subsidiare specificate, a fost necesar ntocmirea unui program complex de studiu i cercetare a crui schem simplificat se prezint n figura 1.1.



Fig. 1.1. Programul general de cercetare n lucrarea de doctorat

Analiza importanei conceptului de ora verde i rolul su n diminuarea efectelor negative ale nclzirii globale

asupra populaiei urbane

Analiza stadiului actual al realizrilor n domeniul acoperiurilor verzi i al serelor amplasate pe

acoperiurile cldirilor

Analiza cerinelor plantelor cultivate n serele amplasate pe acoperiurile cldirilor,referitoare la factorii de

vegetaie pe care trebuie s-i asigure serele

Analiza standardelor i normelor europene i romneti referitoare la condiiile impuse la calculul i proiectarea

serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor

Analiza i interpretarea rezultatelor i stabilirea concluziilor rezultate n urma cercetrilor teoretice i

experimentale

Concluzii finale

Analiza stadiului actual n domeniul principiilor i metodelor de calcul i monitorizare a solicitrilor serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor

Cercetarea experimental comparativ, n aceleai condiii, n zona de lucru a unui tunel aerodinamic a

comportrii serelor la aciunea unui cerent de aer

Cercetarea teoretic prin simulare prin Metoda Lattice Boltzmann a comportrii serelor de forme diferite

amplasate pe acoperiurile cldirilor la aciunea vntului



2. ASPECTE ACTUALE PRIVIND APARIIA I EVOLUIA CONCEPTELOR DE ORA VERDE, ACOPERI VERDE I SER PE

ACOPERI

2.1. Conceptul de ora verde i relaiile sale cu urbanizarea i nclzirea global

Noiunea de ora verde este tot mai des vehiculat n contextul accenturii efectului de ser si a

creterii continue a gradului de poluare pe ntreaga planet. ntr-un ora verde se regsesc trsturile care fac viaa urban mai sntoas, mai plcut i mai prietenoas cu ecosistemele nconjurtoare. Oraele verzi folosesc pe scar larg energiile regenerabile, gzduiesc multe uniti economice care utilizeaz tehnologii nepoluante, promoveaz un mod de via sntos i au adoptat att reguli de protecie a mediului, ct i strategii inovatoare pentru a promova noi preocupri ecologice [5].

Urbanizarea mai puin controlat realizat n ultimele decenii , mai ales n rile n curs de dezvoltare, dar i n cele din Europa de Est i din unele regiuni dezvoltate ale lumii, s-a fcut de multe ori prin nclcarea unor norme urbanistice de baz, cum ar fi cea referitoare la asigurarea unor suprafee verzi sau cu ap, capabile s reduc din efectele negative pe care aglomerrile urbane le provoac mediului ambiant. Toate organizaiile mondiale, continentale, zonale sau statale au adoptat recomandri, directive sau legi prin care locuitorii oraelor s beneficieze de condiii decente de trai, din punct de vedere al mediului ambiant.

n Romnia, Constituia stipuleaz n articolul 35 dreptul oricrei persoane la un mediu nconjurtor sntos i echilibrat ecologic. n acest context, Legea nr. 24/2007 [105], privind reglementarea i administrarea spaiilor verzi din zonele urbane stabilete c Statul recunoate dreptul fiecrei persoane fizice la un mediu sntos, accesul liber pentru recreere n spaiile verzi proprietate public, dreptul de a contribui la amenajarea spaiilor verzi, la crearea aliniamentelor de arbori i arbuti, n condiiile respectrii prevederilor legale n vigoare (art. 6). n aceeai lege, spaiile verzi urbane sunt definite ca o reea mozaicat sau un sistem de ecosisteme seminaturale, al crui specific este determinat de vegetaie (lemnoas, arborescent, arbustiv, floricol i erbacee) i cuprind parcuri, scuaruri, aliniamente plantate sau terenuri libere, neproductive din intravilan (art. 6) [129]. Cele mai importante sunt parcurile, datorit suprafeei i dotrilor de care dispun, dar i funciilor pe care le ndeplinesc.

De mare importan sunt instituiile statului care trebuie s aplice regulile referitoare la asigurarea legislaiei respective sau s verifice i s semnaleze situaiile n care drepturile cetenilor sunt nclcate. Se evideniaz n acest sens Institutul de Cercetare a Calitii Vieii dar i unele ONG-uri cu preocupri ecologiste, care aduc n atenia opiniei publice numeroase situaii incorecte.

n cele 337 aezri urbane din Romnia, unde triete 55,2% din populaie, ca urmare a tendinei permanente de extindere a spaiului construit, n special n ultimele dou decenii, s-a nregistrat, de cele mai multe ori, o diminuare a suprafeei spaiilor verzi [138]. Astfel, dac ntre anii 1980-1990 suprafaa spaiilor verzi urbane din Romnia a crescut de la 169,62 la 220,81 km2, respectiv cu 30%, ulterior, aceasta a nregistrat un trend descendent pn n 2006, cnd s-a produs un uor reviriment, ajungnd la 202, 69 km2 Datorit acestei situaii, s-a ajuns ca suprafaa medie a spaiului verde urban n Romnia s fie astzi de numai 18 m2/locuitor, n timp ce, n Europa, aceasta este frecvent de 25 m2/locuitor. Avnd n vedere c Norma Organizaiei Mondiale a Sntii este de 50 m2/locuitor, iar standardele Uniunii Europene sunt de 26 m2/locuitor, rezult c populaia oraelor din Romnia nu dispune, n multe cazuri, de necesarul minim de spaii verzi (Bucuretiul deine doar o suprafa medie de 9,67 m2/locuitor).



n ultima vreme numeroi ageni sociali se implic n ofensiva creterii, prin diverse mijloace, a suprafeelor verzi urbane, n foarte multe ri ale lumii. Este vorba despre aa-numita gheril verde, care este foarte activ i i propune crearea de spaii verzi ct mai largi i ct mai numeroase, n special n zonele urbane cele mai aglomerate din Japonia, Statele Unite, Marea Britanie, Germania,

Canada, Australia .a. [117]. Conceptul de gheril verde (guerrilla gardening) a fost lansat de Liz Christy mpreun cu grupul su Green Guerrilla, n anul 1973, prin iniiativa de a transforma, ntr-o adevrat grdin, o zon ntins din Bowery Houston New York. Grupul respectiv a reuit s fac de nerecunoscut un uria teren viran din ora, transformndu-l ntr-o splendid grdin, pe baz de voluntariat [139].

n paralel cu curarea chimic i fizic a atmosferei, vegetaia realizeaz i o epurare bacteriologic a acesteia, distrugnd o bun parte din microorganisme prin procesul de degajare a oxigenului i ozonului, ndeosebi de ctre conifere, i nu numai [129]. Vegetaia are un rol vital i n moderarea climatului urban. Studiile climatologice susin c, n apropierea pdurilor, temperatura medie a aerului, n zilele de var, este cu 23,5C mai sczut fa de zonele libere neplantate din orae, i cu 1214C mai sczut dect temperatura construciilor i ariilor betonate i asfaltate. Vegetaia bogat contribuie la creterea umiditii relative cu 7...14% n parcuri i pduri, cu efect benefic asupra zonelor limitrofe [4]. Un alt beneficiu adus de vegetaie l constituie atenuarea polurii fonice. Spaiile verzi, n special cele compacte, constituie adevrate bariere pentru zgomote, contribuind semnificativ la reducerea nivelului acestora, n perioada de vegetaie.

Populaia urban din Romnia nu poate ignora la nesfrit faptul c n oraele lor pot fi ntlnite numeroase spaii intravilane, de diverse mrimi, abandonate (aflate n litigiu sau n proprietatea nu se tie cui), nu rareori avnd rolul de depozit pentru gunoaie [138].

Din prezentarea anterioar se constat c oraul verde nseamn mai mult dect existena unei suprafee verzi minime raportat la numrul de locuitori. La aceasta trebuie s se adauge o multitudine de aspecte prin intermediul crora mediul urban s fie tot mai prietenos cu locuitorii si. Oraul verde reprezint o contribuie semnificativ la diminuarea procesului de nclzire global prin absorbia sau filtrarea de ctre vegetaie a gazelor cu efect de ser i reducerea temperaturii n exces pe care o degaj oraul modern.

2.2. Apariia i evoluia acoperiurilor verzi

O component important a conceptului de ora verde se refer la cultivarea de plante pe acoperiurile i n balcoanele cldirilor din marile orae, menite s mbunteasc calitatea aerului i s confere un aspect mai uman acestor orae [95]. Printre preocuprile care suscit un interes tot mai crescut se afl i crearea de acoperiuri verzi, respectiv cldiri pe care s se poat cultiva gazon, flori, legume sau arbuti, dezvoltndu-se chiar i adevrate spaii ecologice. Prin cultivarea florilor sau legumelor pe acoperiurile i terasele cldirilor se red naturii o parte din suprafaa de care a fost lipsit prin construcia respectivelor imobile, se completeaz i evideniaz arhitectura acestora i se confer marilor aglomerri urbane un aspect mai prietenos. O denumire sugestiv pentru cldirile nverzite, este i aceea de ferm vertical (vertical farm) [33] sau acoperi vegetal(vegetated roof) [81]. De fapt, acestui aspect i sunt dedicate o mulime de cercetri i realizri, care se evideniaz n lucrare.

Istoria evoluiei ideilor referitoare la acoperiurile verzi (VR) i transpunerea lor n practic l consider ca promotor pe arhitectul peisagist german Hans Luz, care a realizat n anii 19601970 primele acoperiuri pe care se cultivau plante n perioada cald a anului. Aceleai idei au fost promovate n perioada respectiv la Universitatea Hohenhaim din Stuttgart, Germania, cea mai veche universitate cu profil horticol din lume. n anul 1975 s-a nfiinat Societatea German de Cercetare, Dezvoltare i Construcii Peisagistice FLL (non profit), iar n Marea Britanie s-a fondat n anul 1990 Asociaia Profesionitilor n Acoperiuri Verzi-FBB. De asemenea, n anul 1997 a luat



fiin Federaia European a Acoperiurilor Verzi-EFB, iar n acelai an s-a nfiinat n Canada organizaia Acoperiuri Verzi pentru Sntatea Oraelor [81].

n legislaia german din acest domeniu se abordeaz pentru prima dat aspecte precise prin care se promoveaz construirea acoperiurilor verzi, ca elemente ale proteciei naturii la nivel federal. Se pun la dispoziie codurile de construcie ale cldirilor cu asemenea acoperiuri, ncadrarea lor n peisajul citadin etc.

Pereii i acoperiurile verzi reprezint un concept nou in Romnia, lor alturndu-li-se i grdinile verticale[83]. De exemplu, o companie care se ocup cu servicii de amenajare grdini i case i care i desfoar activitatea n domeniul peisagistic, a realizat un studiu de caz, propunnd un proiect care vizeaz mbrcarea blocurilor i a cldirilor cu perei i acoperiuri verzi [118]. n viitorul cartier Militari, dup implementarea proiectului se estimeaz urmtoarele: chiar dac traficul nu se va fluidiza, mcar prezena unor acoperiuri i perei verzi va reduce semnificativ poluarea i va purifica aerul; praful rmas va fi 75,593,5 g praf/m2 anual; poluarea fonic medie ar ajunge la 55 dB; spaiul verde/cap de locuitor va fi de circa 24 m2.

Fig.2.1.Acoperiuri verzi ale unor blocuri din Bucureti-proiect [96]

Datorit avantajelor majore pe care acoperiurile verzi le aduc locuitorilor din centrele urbane i nu numai, oamenii devin din ce n ce mai interesai de prezena lor n viaa de zi cu zi.

Conform cercetrilor efectuate de Penn State Center for Green Roof Research al Pennsylvania State University din SUA [128], avantajele montrii unui acoperi ecologic sunt evidente, fapt remarcat i n figura 2.2.

Fig. 2.2. Variaia de temperatur a suprafeei unui acoperistandard, comparativ cu cea a unui

unui acoperi verde [128]

Variaia temperaturii mediului ambiant Variaia de temperatur a unui acoperi standard

Variaia de temperatur la suprafaa unui acoperi verde



O soluie utilizat tot mai frecvent n ultimul timp const n amplasarea pe acoperiurile cldirilor vechi i noi a unor spaii n care se cultiv flori, legume sau arbuti ornamentali, prin care aspectul de protecie a mediului ambiant s aib i un efect economic sau de relaxare pentru locatarii acelor cldiri.

n figura 2.3 este prezentat un exemplu de amenajare pentru cultivarea plantelor de mici

dimensiuni pe acoperiul St. Luke's International Hospital din Akashi, Tokyo (foto: Ian Muttoo on Flick) [113], iar n figura 2.4 se prezint un acoperi de 120 m2 din Shaoxing, provincia Zhejiang, China, unde s-a cultivat cu succes orez [108].

Fig. 2.3. Acoperiul ecologic al St. Luke's International Hospital, Akashi, Japonia [113]

Fig. 2.4: Cultivarea orezului pe un acoperi din Shaoxing, provincia Zhejiang, China [108]

n aceste cazuri trebuie alese plante a cror dinamic s se potriveasc unui astfel de proiect, care s fie viabile timp ndelungat i care s poat fi uor nlocuite cu altele similare [95].

n ntreaga lume s-au imaginat i multe proiecte futuriste, un exemplu semnificativ fiind prezentat in figura 2.5. [149].

Fig.2.5: Proiect futurist de construcie eco [149].

Cltorii pot admira acoperiul verde al aeroportului din Amsterdam (Olanda), unde arhitecii peisagiti au reuit s realizeze un mediu ambiental util i plcut (fig.2.6) [119].

Fig. 2.6. Acoperiul verde al aeroportului din Amsterdam [119].



Din cele prezentate rezult c nfiinarea unui acoperi verde (ecologic) prezint o serie de avantaje, dintre care se pot enumera:

reinerea apei pluviale, deoarece prentmpin scurgerea rapid a apei cu pn la 75%; reducerea consumului energetic n spaiul de sub acoperi, att n anotimpul rece, ct i vara,

acionnd ca un adevrat izolator termic; protecia hidroizolaiei fa de radiaiile ultraviolete, precum i de ciclurile nghe-dezghe,

extinzndu-i astfel durata de via; mbuntirea calitii aerului din mediul urban, deoarece plantele filtreaz aerul i absorb

dioxidul de carbon;

folosind acoperiurile verzi n proiecte de agricultur urban se poate crea i un sistem alimentar local pentru comunitate;

mbuntirea aspectului estetic i obinerea unor spaii cu destinaii recreative etc. Trebuie reinut c realizarea unui acoperi verde este o aciune de mare complexitate. Aa cum

remarca Mary Ann Uhlmann n capitolul 5 al lucrrii [81], la un asemenea proiect trebuie s participe: botaniti; horticultori specializai n mediul ambiant (pentru selecia i ntreinerea plantelor), n tiine horticole aplicate i n cercetarea academic horticol; agronomi cunosctori ai interaciunilor dintre plante i sol, precum i ai tehnologiilor agricole; specialiti n tiina solului; geologi; ecologiti; arhiteci peisagiti; ingineri specialiti n construcii civile, termo i hidro izolaii, instalaii de irigare i de climatizare etc.

Compania japonez SUNTORY HOLDINGS LIMITED a inventat un tip artificial de sol, mult mai poros, mai solid i mai uor dect pmntul, care poate fi aplicat pe acoperiurile i zidurile cldirilor pentru a planta vegetaie i a remprospta astfel temperatura n marile orae.

Acoperiurile ecologice pot reduce costurile de nclzire sau condiionare a aerului din locuine cu pan la 26%, asigurnd o izolare termic optim la nivelul ntregului an, potrivit studiilor realizate de productorul de aditivi i materiale de construcii Sika Romnia. Un alt avantaj al acestui tip de nvelitori este reprezentat de capacitatea plantelor din care este alctuit de a absorbi poluarea din atmosfer i de a diminua cantitatea emisiilor de gaze cu efect de ser. In prezent, gradul de promovare i implementare a acoperiurilor verzi este n cretere la nivel mondial. Actualmente, n Germania, 10% din totalul acoperiurilor sunt ecologice, iar in Elveia normele legislative impun ca orice nvelitoare nou-construit cu o suprafa mai mare de 500 m2 s fie realizat utiliznd un astfel de sistem [108].

2.3. Apariia i evoluia serelor pe acoperiurile cldirilor

Realizarea unui numr tot mai mare de acoperiuri i terase verzi este o aciune de mare interes practic, la care ader un numr tot mai mare de localiti urbane, organisme,organizaii i ceteni, convini de rolul i importana acestui demers. Reglementrile din acest domeniu devin tot mai coerente, ceea ce ofer sperane de mbuntire a condiiilor de via din marile orae i de reducere a ritmului de cretere a nclzirii globale. Totui, n zonele temperate acoperiurile sunt cu adevrat verzi circa 6-8 luni pe an, n restul timpului efectele acestora fiind mult diminuate. O mbuntire a acestei situaii o reprezint amplasarea de spaii protejate pe acoperiuri, n care plantele s poat fi cultivate pe tot parcursul anului [4].

Pn nu demult considerat o utopie, ideea nfiinrii unor sere pe acoperiurile blocurilor de locuine, ale ntreprinderilor sau instituiilor de tot felul, prinde tot mai mult teren, aceast amenajare nefiind numai o oaz de linite, ci i un mod prin care se poate reduce poluarea, nivelul de zgomot, cantitatea de praf si dioxid de carbon din atmosfer etc. [9].Nu trebuie neglijat nici aspectul economic pe care l poate oferi o asemenea ser.



Unul din marii productori mondiali de sere este compania nord american Nexus Corporation. Aceasta produce de peste 10 ani, printre altele i sere destinate amplasrii pe acoperiuri (fig.2.7) [133].

Fig.2.7. Tipuri de sere produse de Nexus Corporation SUA [133]

Un astfel de proiect, prezentat in figura 2.8, a fost realizat pentru Florida State University.

Fig. 2.8 Sere amplasate pe acoperiul cldirii Florida State University [133]

n urma cererilor s-au mai amplasat sere i pe alte construcii cum ar fi Arkansas State University, University of California, Centralia Community College etc..

Materialul folosit pentru structura de rezisten este aluminiul extrudat, iar pentru acoperire s-a utilizat sticla acrilic [52].

Cultivarea plantelor n sere se realizeaz preponderent n sistem hidroponic. In figura 2.9 este prezentat o cultur nfiinat ntr-o ser pe acoperi la Gotham Greens-

Greenpoint, New York, SUA.

Fig.2.9: Sera construit pe acoperi din Gotham Greens-Greenpoint, New York, SUA. [120]

Un alt exemplu de ser amplasat pe acoperi este prezentat n figura 2.10. Aceasta se afl pe acoperiul unui depozit din Montreal, Canada, are o suprafa total de 3.000 m2 i n ea se cultiv n regim hidroponic, roii, vinete, morcovi, rucola, precum i alte plante i legume [131].

n contextul importanei cultivrii plantelor n sere amplasate pe acoperiuri, semnificativ este faptul c, cel puin deocamdat, preul pltit pe chiria acoperiului este modic.



Fig.2. 10. Sera n Montreal, Canada(Lufa Farms) [131] O ser construit din policarbonat pe structura ultrauoar, situat pe acoperiul unei parcri

(garaj) din Tucson, SUA, se poate vedea n figura 2.11.

Fig. 2.11: Sera in Tucson, Arizona [147] Compania UrbanFarmers AG din Elveia a lansat n 2013 o ser pilot (UF001 LokDepot), cu o

suprafa de 250 m2, plasat pe acoperiul unui depozit din Basel (fig.2.12) [150] .Aceasta a fost realizat n scop comercial, putnd produce pn la 5 t de legume pe an i a fost testat de compania elveian mpreun cu o echip de la University of Applied Sciences (ZHAW), n scopul verificrii funcionalitii, robusteii i calitii procesului de producie.

Fig.2.12. Ferma UF001 LokDepot din Basel, Elveia [150] Un model de microferm futurist, destinat amplasrii pe acoperi (Globe/ Hedron),

proiectat de arhitectul italian Antonio Scarponi mpreun cu UrbanFarmers, va fi realizat pe structur din bambus i va fi comercializat n viitorul apropiat. Aceast ser, prezentat n figura 2.13, poate asigura necesarul de plante i legume proaspete pentru 4 familii de 4 persoane, pe tot parcursul anului [103].

Fig. 2.13. Ferma Globe/ Hedron[103]



3. STADIUL ACTUAL I TENDINE N DOMENIUL CONSTRUCIEI I ECHIPRII SERELOR AMPLASATE PE SOL I PE ACOPERIURILE

CLDIRILOR

3.1. Stadiul actual i tendine n construcia de sere amplasate pe acoperiurile cldirilor

Spaiile protejate pentru cultivarea plantelor amplasate pe sol sunt construcii complexe, la a cror proiectare i realizare practic trebuie s se in seama de numeroi factori dependeni de cerinele i caracteristicile plantelor, de condiiile locale de clim, de materialele de construcie disponibile, de sursele i echipamentele cele mai economice de nclzire, irigaii, ventilaie etc. Cu toate acestea, se constat c practica a validat cu precdere cteva forme i dimensiuni de sere amplasate pe sol, care satisfac att cerinele plantelor cultivate referitoare la factorii de vegetaie, dar sunt i competitive sub aspect economic.

Consultnd realizrile practice de spaii protejate amplasate pe acoperiurile cldirilor se constat c acestea sunt de o mare diversitate de forme i dimensiuni. Aceast situaie poate fi considerat normal dac servete ca experiment pentru extinderea ulterioar a iniiativei. Dac se dorete o nmulire semnificativ a serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor este nevoie ca pe lng specialitii precizai n capitolul 2.2 referitor la nfiinarea acoperiurilor verzi, s fie consultai i implicai i alii, precum: arhitecii urbaniti, care s precizeze formele i dimensiunile acceptabile ale construciilor respective; inginerii specialiti n construcii civile, care s aleag materialele cele mai potrivite i s dimensioneze corect construciile; fabricanii de asemenea construcii, adaptate la funcionarea lor pe acoperiuri; fabricanii de echipamente pentru nclzire, ventilaie, irigaii, ntreinerea culturilor etc., adaptate acestor tipuri de spaii protejate[14]

Rezult c cei care i propun s contribuie la transpunerea n practic a conceptului de ora verde prin amplasarea de spaii protejate pe acoperiurile cldirilor trebuie s cunoasc mai nti toate aspectele caracteristice unor asemenea construcii amplasate pe sol, s stabileasc asemnrile i deosebirile dintre ele i apoi s treac la proiectarea, realizarea i echiparea corect a acestora.

Sarcina principal a spaiilor protejate este de a facilita crearea i pstrarea condiiilor optime pentru cultivarea plantelor, independent sau cu o dependen controlat fa de condiiile climaterice exterioare [20]. Aceste condiii optime se caracterizeaz printr-un set de factori i parametri fizici legai de natura i cerinele plantelor cultivate in interior. Prin optim se nelege cea mai favorabil combinaie a microclimatului din punctul de vedere al cantitii de energie natural, radiaiei infraroii, temperaturii aerului i umiditii relative, temperaturii solului i coninutul su de ap, concentraiei de CO2, micrii aerului etc. [34].

Cultivarea intensiv a plantelor horticole n interiorul spaiilor protejate este posibil deoarece construcia este acoperit cu un nveli transparent radiaiilor solare. Radiaiile solare de unde scurte ptrund n interiorul spaiilor prin nveli, ajung pe suprafaa plantelor sau pe sol, de unde se reflect sub form de unde lungi [22]. Undele lungi, infraroii, nu reuesc s ptrund prin nveli i se reflect ctre interiorul spaiului protejat, nclzind aerul din interior. Acest fenomen este efectul de ser.

Clasificarea spaiilor protejate se realizeaz dup mai multe criterii, precum: tipul i materialul nveliului; materialele de construcie folosite; activitatea care se desfoar n spaiile protejate; regimul de cldur; gradul de mobilitate; tipul constructiv; caracteristicile materialului n care sunt amplasate rdcinile plantelor.

n funcie de tipul i materialul nveliului spaiile protejate pot fi: rsadnie; solarii i sere.



Rsadniele sunt adposturi n care se creeaz condiii artificiale corespunztoare cerinelor plantelor n primele etape de via, adic atunci cnd n spaiului neprotejat acest lucru nu este posibil. In acest fel se asigur producerea n cmp a plantelor, mai ales a legumelor timpurii.

Solariile sunt construcii cu nveli din material plastic (folie transparent), n care se creeaz condiiile de vegetaie artificiale, corespunztoare cerinelor de mediu ale plantelor, n tot timpul anului. Ocup suprafee mari, sunt concepute ca uniti specializate cu caracter industrial [85].

Serele sunt construcii cu nveli, acoperi i perei din sticl sau combinaii de sticl cu alte materiale transparente, n care se creeaz condiiile artificiale de vegetaie, corespunztoare cerinelor de mediu ale plantelor, n tot timpul anului. Aceste spaii ocup suprafee mari, sunt concepute ca uniti specializate cu caracter industrial, n care se pune accent deosebit pe mecanizarea sau automatizarea lucrrilor.

Construcia serelor. Sera este o construcie special n care factorii de mediu sunt reglai n funcie de cerinele plantelor. Principala sarcin a mediului termic creat n interiorul serei este de a pune la dispoziia plantelor suficient cldur i lumin pentru a menine i promova procesele

optime de via, dar i de a le proteja mpotriva ngheului sau a supranclzirii [44]. n continuare se vor face scurte precizri referitoare la serele bloc i la serele individuale reci,

denumite i sere solar. Serele bloc sunt pn n prezent construciile cele mai importante pentru cultivarea plantelor

protejate. Sunt construite pentru o perioad mai lung, trebuie s asigure rezisten mare la vnt, la zpad i s ofere posibilitatea utilizrii mijloacelor mecanice.

O ser bloc este format prin asamblarea de tronsoane realizate sub form de schelet [50], din profile metalice standardizate, zincate i acoperite cu sticl.

Fig.3.1. Elementele constructive ale serelor bloc .[46]

Principalele elemente constructive ale serelor bloc sunt prezentate n figura 3.1. [46]

Fundaia 1, din beton armat i stlpii de susinere 4, confecionai din oel sunt elementele de susinere. Pe zidul de frontispiciu 2 este montat ua glisant 11. Peretele lateral 3 este rigidizat cu ajutorul fermelor 10. Fermele sunt confecionate din metal, leag stlpii i confer rigiditate i echilibru scheletului. Longeroanele 8 sunt grinzi de susinere confecionate din oel. Unghiul de nclinare al pantelor acoperiului variaz ntre 26...35. Coama 5 a acoperiului asigur prinderea geamurilor la partea superioar i este executat din profile de oel T. nlimea coamei variaz de la 1,8...3,5...5,4 m. Blocurile sunt legate prin jgheaburile 6 din tabl zincat, pentru scurgerea apei pluviale i susinerea structurilor 7, din metal, profil T, pe care se fixeaz geamurile 12.

Deschiderea, respectiv distana dintre stlpi variaz de la 3,2 m la 6,4 m sau ali multipli ntregi: 9,6 m, 12,8 m i chiar mai mare.

Cele mai cunoscute sere bloc pe plan internaional sunt serele Venlo, construite n Olanda. Tronsoanele lor au deschiderea de 3,2 m i multipli ntregi ai acesteia, adic de 6,4 m i 12,8 m.

Deschiderea tronsoanelor se mrete n vederea obinerii unui spaiu interior majorat, la 1m2 suprafa cel puin 3 m3 spaiu aerian interior. Cu creterea deschiderii se mrete nlimea



peretelui lateral, 3...4...5 m i nlimea jgheabului, Studiile efectuate au scos n eviden faptul c cel mai mic consum de metal i cu cost redus l reprezint sera cu deschiderea de 3,2 m. [50].

Serele solar. Sera solar sau sera rece este o combinaie ntre ser i solar, care a aprut n urma crizei energetice. Este realizat pe un singur tronson de 60...75m, cu limea de 6m i nlimea de 3,59m.

Nu este prevzut cu instalaie de nclzire, captndu-se doar energia solar. Ua glisant de 2,4 m permite intrarea agregatelor pentru executarea mecanizat a lucrrilor solului. Se construiesc grupate n bloc, cu drumuri de acces i instalaii de ap pentru udare, de obicei cu furtun de irigare.

Fig.3.4. Sere solar aezate n bloc .[46]

Comparativ cu serele bloc, serele simple prezint i avantajul c asigur condiii mai bune de lumin, n special n timpul iernii cnd acest factor este deficitar, fiind folosite adeseori ca sere nmulitor. Avnd o suprafa mai mare de contact cu exteriorul i un volum mai redus de aer n interior, aceste sere au pierderi mult mai mari de cldur, se degradeaz mai intens, iar consumul de metal pentru schelet este mai mare fa de serele bloc[2], [3]

n figura 3.4. se prezint sere solar aezate n bloc, cu drumuri de acces i spaii ntre construcii.

Indiferent dac plantele se afl pe sol, pe acoperiurile cldirilor sau n spaii protejate amenajate pe aceste acoperiuri, pentru a exista ele au nevoie de o serie de condiii, cunoscute sub denumirea de factori de vegetaie sau factori de mediu.

Prin factori de vegetaie se neleg acele elemente care particip direct la fenomenele care se desfoar n plante (respiraia, fotosinteza, transpiraia, absorbia elementelor nutritive i transportul lor) i care sunt indispensabile vieii acestora. Acestea sunt: lumina, cldura, apa, aerul i elementele nutritive. Dintre ali factori care influeneaz pozitiv creterea i dezvoltarea plantelor se mai pot reine electricitatea i radioactivitatea[21].

Practica i cercetarea agricol au stabilit c factorii de vegetaie nu acioneaz izolat, ci mpreun, influenndu-se reciproc [29].

Raporturile existente ntre factorii de vegetaie se pot formula astfel: pentru creterea i dezvoltarea lor, plantele au nevoie de prezena simultan a factorilor de

vegetaie, astfel nct nici unul dintre acetia nu poate fi nlocuit prin altul; toi factorii de vegetaie au importan egal, egalitate care se refer la rolul lor fiziologic,

calitativ, n sensul c dac unul dintre factori lipsete, viaa plantelor nu este posibil, chiar dac ceilali factori sunt n cantiti suficiente. Din punct de vedere cantitativ factorii de vegetaie nu sunt egali, pentru c, de exemplu, plantele consum mai mult azot dect cupru, mai mult ap dect substane nutritive etc.

Lumina ca factor de vegetaie al plantelor[21]. Ca factor de vegetaie lumina condiioneaz desfurarea proceselor de fotosintez, diferenierea organelor de fructificare, nflorirea i fructificarea, formarea unor esuturi care asigur rezistena mecanic a plantelor, acumularea unor substane n plante (zahr, amidon, proteine, grsimi etc.).

n acelai timp, pe faze de vegetaie, fiecare plant are pretenii diferite fa de intensitatea luminii i compoziia spectral a acesteia.



Compoziia spectral a luminii are importan asupra sintezei anumitor substane. Astfel, radiaiile roii i galbene contribuie la sinteza hidrailor de carbon, cele albastre la sinteza proteinelor, cele roii stimuleaz germinaia. Radiaiile infraroii favorizeaz transportul substanelor nutritive i apei, iar cele ultraviolete sunt duntoare.

Insuficiena luminii diminueaz vigurozitatea, plantele devin alungite, etiolate, fr rezisten la cdere, iar seminele rmn mici i de slab calitate. Pentru dezvoltarea normal a plantelor este necesar o intensitate luminoas de 800012000 luci.

O situaie deosebit o au plantele din spaiile protejate, pentru care este necesar o dirijare i o reglare a luminii i unde se pot folosi i surse artificiale[121]. Suplimentarea luminii naturale cu lumin artificial se practic la culturile intensive de legume i flori, iar n ultima vreme mai ales n hidroponic.

Cldura ca factor de vegetaie al plantelor [21]. Cldura condiioneaz desfurarea tuturor proceselor fiziologice care au loc n organismul plantelor. Cerinele plantelor fa de cldur sunt diferite, n funcie de baza lor ereditar i evoluia ulterioar pe glob, manifestndu-se diferit n timpul perioadei de vegetaie, precum i de la un organ al plantei la altul. De asemenea, pentru fiecare specie exist o amplitudine a temperaturilor minime i maxime, ntre care sinteza se desfoar normal (de exemplu, floarea soarelui germineaz la minimum 3..50C, optim 12180C, iar cea maxim este de 30..320C.

Pentru majoritatea plantelor de cultur intervalul optim pentru fotosintez este de 22300C, la 35

0C scade brusc, iar la 500C nceteaz complet. n acelai timp, procesele fiziologice din plante se pot ntrerupe la anumite temperaturi minime, numite praguri biologice.

Cerinele plantelor fa de cldur, pe ntreaga perioad de vegetaie, se pot exprima prin intermediul constantei termice sau suma temperaturilor mai mari de 50C (considerat prag biologic pentru majoritatea plantelor), necesare pentru parcurgerea perioadei de vegetaie. Aceasta prezint variaii foarte mari (130050000C), n funcie de specie, gradul de precocitate al soiului sau hibridului etc.(grul de toamn 200023000C, cartoful 130030000C etc.).

Temperaturile prea sczute sau prea ridicate pot determina distrugerea plantelor. Dac temperaturile scad treptat sunt mai bine suportate de plante, pentru c ele i mresc rezistena la ger prin clire,.fenomen nsoit de acumularea zahrului n celule. Dup parcurgerea acestei etape, cerealele de toamn pot rezista pn la -20-25oC. Periculoase sunt temperaturile sczute care apar primvara trziu, care pot distruge organele florale sexuale, cu implicaii grave asupra produciei. De asemenea, temperaturile prea ridicate determin formarea unui numr redus de spiculee la gru, sterilizeaz sau mpiedic fecundarea la fasole i porumb, blocheaz creterea tuberculilor la cartof etc.

Apa ca factor de vegetaie al plantelor. [21]. n viaa plantelor apa este un factor de vegetaie de importan major, ea participnd la desfurarea tuturor proceselor biochimice i fiziologice ale acestora. Rolul apei poate fi apreciat mai bine dac se au n vedere funciile multiple pe care le ndeplinete:

dizolv i transport srurile minerale; prin transpiraie asigur meninerea constant a temperaturii plantelor; mpreun cu CO2 constituie materia prim pentru desfurarea fotosintezei; menine turgescena (rigiditatea) normal a celulelor i prin aceasta capacitatea de a-i pstra

poziia dreapt i rezistena mecanic. Cerinele plantelor fa de ap difer cu specia, soiul (hibridul) i cu faza de vegetaie. Aceste

cerine se exprim prin consumul total de ap pe un hectar (evapotranspiraia) ntr-o perioad de vegetaie, iar eficiena ei prin cantitatea de ap consumat pentru sinteza unui gram de biomas uscat (coeficientul de transpiraie). n timpul vegetaiei preteniile plantei fa de ap sunt diferite: mai mici imediat dup rsrire i la maturitate i mult mai mari n fazele de cretere intens (coeficientul de transpiraie atinge valori de 350700 i chiar mai mult).

n anumite faze cum sunt: mpierea, nspicarea, formarea bobului la cereale, nflorirea i umplerea boabelor la leguminoasele pentru boabe, fecundaia i formarea boabelor la porumb,



formarea i creterea tuberculilor la cartof, ngroarea rdcinilor la sfecla de zahr etc., se manifest cerinele cele mai mari pentru aprovizionarea cu ap, motiv pentru care se numesc faze critice. n aceste momente solul trebuie s fie bine aprovizionat cu ap, deficitul completndu-se prin irigare [97].

Aerul ca factor de vegetaie al plantelor [21]. Plantele au nevoie de un regim favorabil de aer n vederea respiraiei, att pentru prile aeriene, ct i pentru cele subterane.

Fiecare component al aerului prezint o mare importan pentru viaa plantelor: oxigenul este necesar n procesul de respiraie, CO2 n fotosintez, dizolvarea i eliberarea substanelor nutritive din sol etc. Este foarte important ca n sol s se asigure concentraiile optime ale acestor componente, deoarece valorile mai mici (de 18% la oxigen) sau mai mari (de 1% la CO2) duc la frnarea creterii i activitii rdcinilor i influeneaz desfurarea activitii microorganismelor. [7]

Azotul, aflat n proporii destul de mari n atmosfer, nu poate fi folosit direct, aa cum se prezint n aer, ci cu ajutorul unor bacterii fixatoare de azot, pentru care trebuie create condiii optime de desfurare a activitii, trece n sol i l mbogete n forme uor asimilabile.

n sere i solarii se poate face, cu adevrat o dirijare tiinific a aerului, unde se procedeaz la mbogirea lui cu CO2 pn la un coninut de 0,30,5%, intensificndu-se n acest fel asimilaia clorofilian i realizndu-se sporuri de producie de 20100%.

Substanele nutritive ca factor de vegetaie al plantelor [21].. Cunoaterea rolului elementelor nutritive pentru viaa plantelor, a surselor acestora, constituie aspecte de baz n stabilirea parametrilor optimi de fertilizare (dozele, metodele, mijloacele de aplicare). n afara carbonului,

oxigenului i hidrogenului, care pot fi luate din aer i ap, celelalte substane nutritive se extrag din sol. Fiecare element nutritiv are funcii precise n viaa plantelor , mai importante fiind: azotul, fosforul, potasiul, calciul i microelementele.

Dirijarea regimului nutritiv al plantelor cuprinde msuri referitoare la asigurarea elementelor nutritive necesare,punerea lor la dispoziia plantelor i mpiedicarea pierderii acestora prin levigare sau printr-o activitate microbiologic necorespunztoare. n acest sens se impun: executarea la timp i n condiii corespunztoare a tuturor lucrrilor solului, mbuntirea nsuirilor fizice, fizico-chimice i biologice ale acestuia, folosirea raional a ngrmintelor i amendamentelor, evacuarea excesului de ap, distrugerea buruienilor etc.

n spaiile protejate evoluia factorilor de mediu este diferit fa de evoluia factorilor de mediu n spaiu neprotejat. Cldura, lumina, aerul, apa si substanele nutritive sunt factori indispensabili ai creterii si dezvoltrii plantelor cultivate [13], [14].

Pentru asigurarea dezvoltrii plantelor cultivate n aceste construcii se intervine n dirijarea temperaturii, umiditii, coninutului de CO2 al aerului, intensitii luminii. Factorii eseniali ai evoluiei plantelor se afl n strns legtur ntre ei, schimbarea unuia atrgnd dup sine si schimbarea celorlali.

Tendina actual cea mai evident referitoare la cultivarea legumelor i florilor n spaiile protejate este de a se renuna la culturile intercalate i de a se cultiva ntr-un ciclu de vegetaie o singur specie sau gen de plant. Prin aceasta se pot automatiza operaiile de asigurare a luminii, temperaturii, umiditii, substanelor nutritive, coninutului de CO2, combaterea bolilor i duntorilor etc., indiferent de condiiile climatice exterioare, perioada calendaristic din an sau faza de vegetaie a plantei. De asemenea, aceast tendin este susinut mult, n special n cazul serelor de pe acoperiuri, i de practicarea cultivrii unor plante perene n sistem hidroponic.

Cele mai importante legume cultivate n spaiile protejate n Romnia sunt [12]: plante legumicole din familia solanacee, de la care se consum fructele: tomatele, ardeiul,

ptlgele vinete; plante legumicole din familia cucurbitacee: castraveii, pepenele galben, dovlecelul comun; plante din grupa verzei: varza alb, conopida, broccoli, gulia; plante de la care se consum rdcinile tuberizate: ridichea de lun, morcovul; plante de la care se consum frunzele: salata, spanacul, ptrunjelul pentru frunze, mrarul;



plante din grupa cepei: ceapa comun sub form de ceap verde; plante floricole de o mare diversitate.

Plantele floricole se cultiv tot mai mult n Romnia, n sere clasice sau n variantele hidroponice, rezultatele economice ndemnnd un numr n continu cretere de agricultori s se preocupe de acest domeniu (fig. 3.10) [114]. De asemenea, aceste plante sunt cultivate cu mare

succes n serele amplasate pe acoperiurile cldirilor.

Fig. 3.10. Interiorul unei sere pentru flori[114]

n ceea ce privete substratul de cultur, udatul, fertilizarea, dar i aclimatizarea, plantele floricole nu au cerine diferite comparativ cu plantele legumicole. La speciile sensibile la boli datorate ciupercilor se recomand utilizarea turbei ca substrat de nrdcinare. Dac se recomand nsmnarea ntr-o ldi pus pe pervazul geamului se subnelege i asigurarea unei temperaturi de minim 1820C. Florile se pot cultiva n solul serei, n ghivece sau jardiniere cu pmnt sau n varianta hidroponic, n vase de forme i mrimi adecvate dimensiunilor specifice florii n cauz.

n principiu se recomand cultivarea n sere a unor specii floricole cu perioada de producie ntins pe un numr ct mai mare de ani i dirijarea factorilor de mediu n aa fel nct recolta de baz s se obin n anumite perioade din lunile reci, cnd cererea mare de flori poate fi satisfcut numai din culturile realizate n spaiile protejate.

3.2. Particulariti ale tehnologiilor de cultivare a plantelor n serele amplasate pe acoperiurile cldirilor

Deosebirile principale dintre tehnologiile de cultur n spaii protejate ale florilor i legumelor

se refer la folosirea pe scar larg a ghivecelor pentru flori, cu pmnt sau n varianta hidroponic.

Culturi floricole n ghivece i jardiniere.[137] n floricultur cultura plantelor la ghivece poate avea caracter temporar (pentru plantele anuale sau perene semirustice, la care se urmrete devansarea perioadei de vegetaie pentru grbirea nfloritului) sau permanent (la speciile folosite pentru decorarea interioarelor). Se cultiv n ghivece specii decorative prin flori (Cyclamen, Cineraria, Primula, Sinningia, Gerbera) precum i specii decorative prin frunze (Peperomia, Aucuba, Dracaena (fig. 3.16).

La alegerea ghivecelor, forma i volumul vasului prezint o importan deosebit, deoarece capacitatea de reinere a apei depinde de raportul ntre nlimea i diametrul lui. Astfel, ghivecele de form tronconic au o capacitate mai redus de reinere a apei dect cele cilindrice, n timp ce ghivecele de form rotund rein cel mai bine apa.



Fig. 3.16. Cultivarea florilor n ghivece [124]

O coroan prea mare poate dezechilibra ghiveciul, iar un volum redus de substrat necesit udri mai frecvente. n ceea ce privete materialul din care este confecionat ghiveciul, mai ales la plantele valorificate la ghiveci, cel mai adesea se folosete plasticul. Plasticul este un material ieftin i rezistent ns ofer mai puin stabilitate plantelor viguroase. Lutul ca i material folosit la confecionarea ghivecelor este mai greu i fragil dect plasticul ns ofer stabilitate mai mare. Deoarece este poros permite pierdea apei iar substratul de cultur trebuie udat mai des.

Jardinierele au de regul form rectangular, sunt confecionate din plastic, lemn sau ceramic i se folosesc pentru cultura plantelor care decoreaz pervazul, balconul (mucate, begonii etc.).

Courile i ghivecele suspendate se folosesc pentru cultura plantelor curgtoare (Petunia, Lobelia, Begonia pendula, ferigi). Sunt confecionate din srm, plas sau din materiale biodegradabile i necesit vas pentru scurgerea apei la baza lor.

Culturi legumicole i floricole n sistem hidroponic. Cultivarea legumelor i florilor fr a le planta n pmnt se numete cultura hidroponic. Chiar din denumire se nelege c plantele legumele sau florile - sunt cultivate n apa n care au

fost dizolvate substane nutritive (fig. 3.17) [126].

Fig.3.17. Sisteme hidroponice de cultivare a legumelor[126]

Totui, aceasta este numai una din multele metode utilizate. Toate celelalte metode pot fi grupate

sub denumirea de culturi "fr pmnt", n aceast categorie fiind incluse culturile n nisip sau pietri i cele care folosesc ali nlocuitori ai pmntului, cum ar fi rumeguul, talaul sau vermiculita (substane minerale). Producia comerciala a legumelor i florilor folosind tehnicile hidroponice este foarte complicat i trebuie pornit numai de cultivatori competeni n domeniu.

La cultivarea legumelor i florilor n "ap", plantele au rdcinile scufundate ntr-o soluie nutritiv, iar tulpina i frunzele sunt suspendate deasupra. In acest sistem, elementele principale de care trebuie s se in cont sunt: achiziionarea unui vas potrivit; suspensia plantelor deasupra apei; achiziionarea soluiei nutritive; aeraia corespunztoare a soluiei.

o Substane nutritive pentru cultura hidroponic. In ceea ce privete acest subiect,trebuie precizat c nu exist o substan nutritiv ideal [98]. Orice soluie care conine elementele nutritive eseniale este potrivit. Sursele i cantitile n care trebuie s se gseasc aceti nutrieni variaz de la o soluie la alta, La scar mic, soluia nutritiv poate fi amestecat n vase mici i adugat atunci cnd e nevoie. Este necesar i ajustarea gradului de aciditate sau alcalinitate al soluiei



(msurat n pH), pentru a o menine n limitele adecvate culturii plantelor, adic ntre 6,06,5. Aceasta nseamn c soluia trebuie testat cu o hrtie special; dac e nevoie, pentru scderea nivelului de pH se adaug acid sulfuric, iar pentru ridicarea acestuia se adaug material alcalin (hidroxid de sulf).

NTF (Nutrient Flow Technique [115]. NFT este o un sistem pentru culturile hidroponice care utilizeaz o serie de tuburi de plastic n care sunt bgate rdcinile plantelor i prin care circul substana nutritiv. Pentru acest sistem se folosesc cel mai des dou tipuri de tuburi:

film de polietilen, negru, mpturit i lipit n aa fel nct s formeze un canal de 15..20 cm diametru;

eava din PVC cu diametrul de 10..15 cm; In ambele cazuri, gurile pentru plante trebuie spaiate la distante potrivite de-a lungul tuburilor. Scurgerea substanei nutritive poate fi continua sau intermitenta, de la un rezervor.

Automatizarea administrrii substanelor nutritive la culturile hidroponice. Att n serele clasice, ct mai ales n cele n care plantele se cultiv n varianta hidroponic, un

numr tot mai mare de lucrri trec din faza de mecanizare n cea de automatizare. Aceast dezvoltare este avantajoas n serele de tip monocultur i mult mai dificil sau chiar imposibil pentru serele mixte [99]. Pe baza unui program complex, care ine seama de necesitile unei plante referitoare la factorii de mediu, pe toat durata de vegetaie a acesteia, unul sau mai multe computere supravegheaz n permanen caracteristicile mediului din interiorul i din exteriorul serei, pe baza crora comand regimurile de lucru ale sistemelor de reglare a temperaturii, ventilaiei , umiditii aerului i solului, coninutului de CO2 etc. De exemplu, n serele n care se practic varianta hidroponic sunt asigurate rezervoare cu ap i rezervoare cu diverse substane nutritive, din care computerul comand formarea soluiei nutritive pe baza reetei memorate pentru momentul respectiv i trimiterea acesteia ctre rdcinile plantelor n cantitile i la intervalele prestabilite.

Aceast automatizare se poate realiza numai dac sera a fost proiectat i construit pentru a fi nzestrat cu echipamente comandabile prin computer. De asemenea, pentru situaii extreme este necesar o surs suplimentar de alimentare cu ap i un grup electrogen, care s furnizeze energia electric pn la restabilirea situaiei normale.

3.3. Stadiul actual i tendine privind materialele folosite la construcia serelor

Materiale folosite pe suprafeele de contact cu planeele cldirilor.

Fig. 3.18. Materiale produse de firma Carlisle SynTec. SUA ca substrat pentru plantele cultivate pe

acoperiurile cldirilor [134]



Posibilitatea de a dezvolta culturi de direct pe suprafaa acoperiurilor cldirilor este acum realizabil datorit apariiei n ultimul timp a unei game largi de noi materiale, denumite inteligente[6]. Cultivarea plantelor n serele de pe acoperiuri se poate face pe infrastructuri adecvate cu cerinele i caracteristicile morfo-fiziologice ale diverselor specii Astfel, infrastructurile de mic adncime pot fi utilizate la cultivarea gazonului, cele de adncime medie sunt potrivite pentru cultivarea de flori, iar cele de adncime profund, pentru arbuti i copaci. Astfel de structuri, comercializate de compania Carlisle SYNTEC din SUA sunt exemplificate n figura 3.18

[134].

Un astfel de acoperi reduce influena factorilor climatici (vnt, ploaie, soare), este un izolator de sunet bun i, nu n ultimul rnd, este o modalitate de a utiliza acest spaiu pentru recreere i relaxare.

Un alt exemplu de amenajare pentru cultivarea plantelor de mici dimensiuni pe acoperiul cldirilor este prezentat in figura 3.19. Acest sistem este un concept al firmei PAUL BAUDER GMBH & Co. KG din Stuttgart, Germania, aceasta fiind totodat i productorul principal de sisteme de acoperi din Europa, cu o vechime de peste 150 de ani n domeniu [100].

Fig.3.19. Materiale produse de firma PAUL BAUDER GMBH & Co. KG din Stuttgart, Germania ca substrat pentru plantele cultivate pe acoperiurile cldirilor [100]

Acest acoperi verde este alctuit dintr-un strat 1 de sol i plante, aezat pe un strat de acoperire rezistent la strpungere, format dintr-o membran bituminoas 2, aditivat cu elastomeri, avnd o inserie de armare dintr-un voal de poliester 3 i o suprafa acoperit cu ardezie verde 4. Sub aceste straturi se afl dou straturi termoizolatoare, respectiv o membran hidroizolatoare 5 i o plac termoizolatoare nclinat 6. Bariera de vapori 7 este fixat de structura portant 9 printr-un strat de grund 8 .

Materiale folosite pentru structura de rezisten a serelor. Materialele cele mai des folosite n construcia serelor sunt:

metalul: are profil mic, care are efect de umbrire sczut, este rezistent, se poate monta i demonta uor (fig.3.20). n scopul de a realiza structura de rezisten a serelor situate pe acoperiuri este folosit n principal aluminiul, datorit greutii reduse, rezistenei mecanice bun i rezistenei ridicat la coroziune. Un exemplu de utilizare a profilelor din aluminiu extrudat pentru conectarea a dou panouri din policarbonat, cu garnitur de cauciuc pentru etanare este prezentat n figura 3.19 [116].



lemnul: are rezisten sczut, deci necesit profil mare, care are umbr mai pronunat; este folosit tot mai puin;

betonul: este folosit pentru construirea fundaiei i aleilor;

Fig. 3.20. Profile de aluminiu utilizate pentru structura de rezisten a serei de pe acoperi [116]

De exemplu, la o ser bloc fundaia, care se realizeaz din beton armat i stlpii, confecionai din oel, sunt elementele de susinere. Pe zidul de frontispiciu este montat ua glisant. Peretele lateral este rigidizat cu ajutorul fermelor. Fermele sunt confecionate din metal, leag stlpii i confer rigiditate i echilibru scheletului. Longeroanele sunt grinzi de susinere confecionate din oel. Unghiul de nclinare al pantelor acoperiului variaz ntre 25...35. Coama acoperiului asigur prinderea geamurilor la partea superioar i este executat din profile de oel T. nlimea coamei variaz de la 1,8...3,5...5,4 m. Blocurile sunt legate prin jgheaburile din tabl zincat, pentru scurgerea apei pluviale i susinerea structurilor din metal, profil T, pe care se fixeaz geamurile .

Materiale transparente folosite pentru nchiderea pereilor laterali i acoperiurilor serelor amplasate pe acoperiurile cldirilor.Materialelor utilizate pentru nchiderea pereilor laterali i a acoperiurilor spaiilor protejate, inclusiv a celor amplasate pe acoperiurile cldirilor, trebuie s satisfac o serie de cerine impuse de necesitatea asigurrii factorilor de mediu ai plantelor cultivate dar i de cerinele de urbanism i de solicitrile mecanice exercitate de vnt, zpad, ploi, cutremure etc.

Cele mai importante cerine impuse materialelor respective se refer la: s fie ct mai transparente, respectiv s lase fluxul luminos din exterior s ptrund

nestingherit n spaiul de cultur al plantelor aflate n interiorul spaiilor respective, s prezinte rezisten ct mai mare la solicitrile mecanice exercitate de vnt, zpad, ploi,

cutremure etc.;

s aib masa specific minim, pentru a nu suprasolicita structura de rezisten a serelor sau solariilor, mai ales n cazul n care acestea sunt amplasate pe acoperiurile cldirilor;

s se poat monta i demonta rapid i fr deteriorri; s evite accidentarea personalului de deservire, dar i protejarea plantelor n situaia

producerii unor fenomene naturale extreme sau a unor accidente nedorite;

s-i pstreze transparena i celelalte caracteristici pe o perioad de exploatare ct mai ndelungat;

s fie accesibile din punct de vedere al raportului fiabilitate/pre etc. Materialele care ndeplinesc n proporii acceptabile aceste cerine i care se utilizeaz pentru

nchiderea

Documents

old.unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2016/Rezumat...old.unitbv.ro