Ing. BADIU I. Eduard C · 2018-06-02 · 4.2. ParticularităŃi ... Principiul metodei şi modul de aplicare 74 119 5.2. AcŃiuni specifice etapei de pre-procesare 76 121 5.3. Calculul

Universitatea TRANSILVANIA din Braşov

Facultatea de AlimentaŃie şi Turism Departamentul: Ingineria şi Managementul AlimentaŃiei şi

Turismului

Ing. BADIU I. Eduard Cătălin

TEZA DE DOCTORAT

CERCETĂRI PRIVIND SOLICITĂRILE MECANICE ALE SERELOR PENTRU LEGUME ŞI FLORI AMPLASATE PE

ACOPERIŞURILE CLĂDIRILOR

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

ROOFTOPS

Rezumatul tezei de doctotorat Summary of PhD Thesis

Conducător ştiinŃific:

Prof. univ. dr. ing. BRĂTUCU Gheorghe

Braşov 2016

MINISTERUL EDUCAłIEI NAłIONALE ŞI CERCETĂRII ŞTIINłIFICE UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

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

RECTORAT

Către _________________________________________

Vă aducem la cunoştinŃă că în ziua de vineri,25.11.2016, ora 9:00 în sala RP6 (amfiteatru corp R) la

Facultatea de AlimentaŃie şi Turism, va avea loc susŃinerea publică a tezei de doctorat intitulată Cercetări

privind solicitările mecanice ale serelor pentru legume şi flori amplasate pe acoperişurile clădirilor,

elaborată de domnul ing. BADIU I. Eduard Cătălin în vederea obŃinerii titlului ştiinŃific de Doctor în domeniul fundamental ŞtiinŃe Inginereşti, domeniul Inginerie Mecanică, cu următoarea comisie, numită

prin ordinul Rectorului UniversităŃii „Transilvania” din Braşov, nr. 4510/07.02.2016

PREŞEDINTE: Prof. univ .dr. ing. Carol CSATLOS DECAN – Facultatea de AlimentaŃie şi Turism

Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR Prof.univ.dr.ing. Gheorghe BRĂTUCU ŞTIINłIFIC: Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENłI: Prof. univ. dr. ing. . Adrian MITROI Universitatea de ŞtiinŃe Agronomice şi

Medicină Veterinară Bucureşti

Prof. univ. dr. ing. Gheorghe VOICU Universitatea „Politehnica” din Bucureşti

Prof. univ. dr. arh. Teofil MIHĂILESCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

În acest scop vă trimitem alăturat rezumatul tezei de doctorat şi vă invităm să luaŃi parte la şedinŃa publică de susŃinere a tezei de doctorat. În cazul în care doriŃi să faceŃi aprecieri sau observaŃii asupra conŃinutului lucrării, vă rugăm să le transmiteŃi pe adresa Departamentului de Doctorat al UniversităŃii.

Cercetări privind solicitările mecanice ale serelor pentru legume şi flori amplasate pe acoperişurile clădirilor _______________________________________________________________________________________________

Autor: Ing.Badiu E.C. Conducător ştiinŃific: Prof. univ. dr. ing. Brătucu Gh. 1

CUPRINS

Pag. rezumat

Pag.

teză PrefaŃă …………………………………………………………………………….. 3 1

1. ImportanŃa, obiectivele şi programul de cercetare ale lucrării de doctorat……………………………………………………………………………….....

5

9

1.1. ImportanŃa lucrării de doctorat ………………………………………………..… 5 9 1.2. Obiectivele lucrării de doctorat …………………………………………………... 7 11 1.3. Programul general de cercetare în lucrare ………………………...……………... 7 11

2. Aspecte actuale privind apariŃia şi evoluŃia conceptelor de oraş verde, acoperiş verde şi seră pe acoperiş ……………………………………………………………….

9

13

2.1. Conceptul de oraş verde şi relaŃiile sale cu urbanizarea şi încălzirea globală ………... 9 13 2.2. ApariŃia şi evoluŃia acoperişurilor verzi ……...………………………………….. 10 15 2.3. ApariŃia şi evoluŃia serelor pe acoperişurile clădirilor …………………………… 13 20

3. Stadiul act. şi tend. în dom. constr. şi echip. ser. ampl. pe sol şi pe acop. clăd. 16 25 3.1. Stadiul actual şi tendinŃe în construcŃia de sere amplasate pe acop. clădirilor 16 25 3.2. Partic. ale tehnol. de cultiv. a plantelor în serele ampl. pe acoperişurile clădirilor 21 41 3.3. Stadiul actual şi tendinŃe privind materialele folosite la construcŃia serelor ………… 23 44 3.4. InstalaŃii şi echipamente specifice cultivării plantelor în sere …….……………... 26 47

4. Metode de calcul şi monitorizare a structurilor de rezistenŃă ale serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor

31 59

4.1.Solicitările mecanice la care sunt expuse serele amplasate pe acoperişurile clădirilor şi factorii care le provoacă

31 59

4.2. ParticularităŃi ale calculului şi proiectării serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor la utilizarea SR EN 1991-1-4:2006 (Codului CR 1-1-4/2012)

36

66

4.3. Utilizarea studiilor de fiabilitate previzională la calculul şi proiectarea serelor amplasate pe acoperişuri

49

81

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

acoperişuri prin cercetări experim. în tunelul aerodin. şi utilizarea teoriei similitudinii

51

98 4.7. Monitorizarea şi verificarea stării serelor de pe acoperişuri 70 109 5. Cercetarea solicitărilor structurilor de rezistenŃă ale serelor amplasate pe

acoperişurile clădirilor prin simulare cu Metoda Lattice Boltzmann (LBM)

74

119

5.1. Principiul metodei şi modul de aplicare 74 119 5.2. AcŃiuni specifice etapei de pre-procesare 76 121 5.3. Calculul prin simulare numerică cu metoda LBM a forŃelor şi momentelor

pe care vântul le exercită asupra serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor 79 123

5.4 AcŃiuni specifice etapei de post-procesare 90 161 6. Cercetări experimentale comparative privind solicitările pe care le exercită curenŃii de aer din zona de lucru a unui tunel aerodinamic asupra

101 177

6.1. Obiectivele cercetărilor experimentale …………………………………………... 101 177 6.2. Obiectele cercetărilor experimentale …………………………………………….. 102 177 6.3. Metodica cercetării experimentale …………………………………….................. 104 184 6.4. Echipamentele şi aparatura folosite la cercetarea experimentală ………………... 104 184 6.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale …………………………………………. 108 188 6.6. Prezentarea, analiza şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale 111 191

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

7.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale ………………………… 126 220 7.3. ContribuŃii personale ….…………………………………………………………. 134 229 7.4. DirecŃii 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



PrefaŃă Privind retrospectiv, secolul al XX-lea şi începutul secolului al XXI-lea se caracterizează printr-o

dezvoltare fără precedent a ştiinŃei şi tehnologiei, prin începutul cuceririi cosmosului, prin dispariŃia colonialismului oficial etc. Pe de altă parte, nu se pot uita cele mai mari conflagraŃii mondiale, globalizarea economică, dar şi apariŃia unor fenomene îngrijorătoare pentru perspectiva vieŃii pe pământ. Este vorba de procese de dezvoltare nesustenabilă, începute printr-o poluare complexă şi devastatoare, din care au derivat modificări climatice vizibile, pentru care vârful de lance îl reprezintă fenomenul de încălzire globală, creşterea explozivă a populaŃiei în Ńările în curs de dezvoltare, urbanizarea necontrolată etc. Conştientă de urmările periculoase ale acestor fenomene, o parte tot mai importantă a populaŃiei Terrei caută soluŃii de dezvoltare pe baza cărora mediul înconjurător să fie protejat, astfel încât şi generaŃiile viitoare să se bucure de condiŃii normale de viaŃă.

În acest cadru se înscriu şi cercetările efectuate în această teză de doctorat, în care, pornind de la analiza stadiului actual al realizărilor din domeniul conservării mediului din marile aglomerări urbane referitoare la dezvoltarea spaŃiilor verzi (parcuri, acoperişuri verzi şi sere pe acoperişuri), se abordează o problemă tehnică de mare interes, respectiv cercetarea solicitărilor mecanice la care sunt expuse serele pentru legume şi flori amplasate pe acoperişurile clădirilor. Standardele şi normele europene şi româneşti de proiectare şi construcŃie se referă la serele de pe sol sau la construcŃii cu acoperişuri asemănătoare acestora, care sunt expuse acŃiunii vântului şi altor intemperii. Între un acoperiş normal de clădire şi o seră amplasată în poziŃia acoperişului există unele asemănări, dar şi deosebiri semnificative.

De asemenea, în lucrare se insistă în permanenŃă asupra ideii că nu se poate proiecta o seră amplasabilă pe un acoperiş dacă nu se cunosc toate detaliile referitoare la asemănările şi deosebirile faŃă de serele de pe sol.

Lucrarea de doctorat este redactată pe 233 pagini, fiind structurată pe 7 capitole şi ilustrată prin intermediul a 260 figuri şi grafice, 63tabele, 79 relaŃii de calcul, 2 anexe şi o listă bibliografică cu 151 titluri.

În capitolul 1, intitulat „ImportanŃa, obiectivele şi programul de cercetare ale lucrării de doctorat” se realizează o scurtă sinteză a aspectelor care se vor prezenta în capitolele următoare, din care rezultă că tema tezei de doctorat este de actualitate şi că sunt necesare şi utile asemenea studii şi cercetări. Se precizează faptul că obiectivul principal al lucrării de doctorat îl constituie stabilirea prin simulare teoretică prin metode numerice şi prin cercetări experimentale comparative, în condiŃii identice, în zona de lucru a unui tunel aerodinamic, a solicitărilor mecanice pe care vântul care suflă cu diferite viteze le exercită asupra serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor, ale căror forme şi dimensiuni s-au stabilit de către arhitecŃii urbanişti şi de horticultori, cu luarea în considerare şi a cerinŃelor plantelor cultivate faŃă de factorii de vegetaŃie pe care trebuie să-i asigure asemenea sere. . Pentru atingerea obiectivului principal s-a considerat necesar să se parcurgă şi să se rezolve mai multe obiective subsidiare. Tot în cadrul acestui capitol se prezintă grafic o metodică generală de cercetare, pe baza căreia să se îndeplinească obiectivul principal al lucrării.

Capitolul 2, intitulat „Aspecte actuale privind apariŃia şi evoluŃia conceptelor de oraş verde, acoperiş verde şi seră pe acoperiş”, aduce în discuŃie modul cum societatea umană încearcă să corecteze propriile greşeli, prin protecŃia spaŃiilor verzi, reglementarea „înverzirii” clădirilor şi amplasarea de sere pe acoperişurile unor clădiri din oraşe. Se evidenŃiază faptul că formele serelor de pe acoperişuri trebuie să respecte deciziile arhitecŃilor urbanişti, ceeace necesită cunoştinŃe specifice despre solicitările la care sunt supuse acestea de vânt şi intemperii.

În capitolul 3, intitulat „Stadiul actual şi tendinŃe în domeniul construcŃiei şi echipării serelor amplasate pe sol şi pe acoperişurile clădirilor” sunt prezentate aspectele pe care trebuie să le cunoască proiectaŃii şi fabricanŃii de sere amplasabile pe acoperişuri despre cerinŃele plantelor faŃă de factorii de mediu, care au condus la consacrarea pe sol a unor forme de sere asupra cărora s-au realizat studii şi standardizări, s-au fabricat echipamente şi instalaŃii de tot felul şi în care se cultivă



o gamă largă de legume şi flori. Se remarcă faptul că în serele de pe acoperişuri cultivarea pantelor se face preponderent în sistem hidroponic, iar materialele folosite la construcŃia acestora sunt parŃial diferite de cele folosite la serele de pe sol.

În capitolul 4, intitulat „Metode de calcul şi monitorizare a structurilor de rezistenŃă ale serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor” se realizează o sinteză asupra modului în care vântul solicită cl[dirile cu care interacŃionează şi se definesc factorii de influenŃă (presiuni, forŃe, coeficienŃi de rezistenŃă aerodinamică), insistându-se asupra necesităŃii respectării indicaŃiilor Codului CR-1-1-4/2016, prin care se pun la dispoziŃia proiectanŃilor datele necesare calculelor clădirilor cu acoperişuri de forme diferite. Se fac precizări asupra modului de utilitare a studiilor de fiabilitate previzională, a cercetărilor teoretice cu metode numerice şi a cercetărilor experimentale în tunelul aerodinamic, asociate cu elemente de teorie a similitudinii, în vederea cunoaşterii cât mai aprofundate a modului în care sunt solicitate serele amplasate pe acoperişuri. Se recomandă monitorizarea influenŃei vântului asupra acestor sere prin folosirea accelerometrelor sau a sistemului RTK-GPS, dar şi prin prelucrarea şi utilizarea datelor obŃinute în urma efectuării lucrărilor de mentenanŃă preventivă.

În capitolul 5, intitulat „Cercetarea solicitărilor structurilor de rezistenŃă ale serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor prin simulare cu Metoda Lattice Boltzmann (LBM)” se prezintă la început principiul metodei de calcul numeric, obiectivul cercetărilor şi cele cinci forme de sere , cu acoperişurile cu două sau patru pante, pentru care se vor determina forŃele de împingere şi coficienŃii de rezistenŃă aerodinamică generate de către acŃiunea vântului, care se deplasează pe direcŃiile frontală şi laterală faŃă de serele respective. Vitezele de referin’[ au avut valorile de 10, 15, 20, 25 şi 27,5 m/s. Rezultatele permit comparaŃii între comportamentele celor cinci modele la acŃiunea curenŃilor de aer.

Capitolul 6, intitulat „Cercetări experimentale comparative privind solicitările pe care le exercită curenŃii de aer ]n yona de lucru a unui tunel aerodinamic asupra unor modele de sere de forme diferite” are ca obiectiv principal măsurarea, în aceleaşi condiŃii de expunere, în zona de lucru a unui tunel aerodinamic a presiunilor/depresiunilor şi forŃelor de împingere care se exercită pe suprafeŃele frontale, laterale şi pe acoperişurile unor machete de sere amplasabile pe acoperişurile clădirilor, la acŃiunea frontală şi laterală a vântului, care suflă cu viteze diferite. În acest scop s-au realizat cinci machete de sere, cu suprafeŃele bazelor şi înălŃimile egale, dar cu acoperişurile cu două sau patru pante, cu unghiuri de înclinare diferite. Presiunile s-au măsurat simultan în 16 orificii practicate pe pereŃii verticali frontali şi laterali precum şi pe pantele acoperişurilor, evidenŃiindu-se valorile presiunilor/depresiunilor pe suprafeŃele respective. Pentru măsurarea forŃelor de împingere s-a realizat un dispozitiv suplimentar care s-a ataşat machetelor, astfel încât să se poată utiliza tijele etalonate din dotarea tunelului aerodinamic. Din compararea între ele a rezultatelor cercetărilor experimentale făcute asupra celor cinci forme de machete se evidenŃiază avantajele şi dezavantajele fiecăreia dintreformele considerate.

În capitolul 7, intitulat „Concluzii finale” se face o sinteză a concluziilor cu care se încheie fiecare capitol din lucrare, grupate în concluzii generale şi concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale. Se evidenŃiază contribuŃiile personale ale autorului şi se fac propuneri privind direcŃiile de continuare în viitor a cercetărilor la această temă.

*

Lucrarea a fost realizată sub îndrumarea ştiinŃifică a domnului prof. univ .dr. ing. Gheorghe BRĂTUCU, căruia îi adresez mulŃumiri pentru sprijinul, încrederea şi înalta competenŃă cu care m-a îndrumat pe tot parcursul programului de pregătire şi de elaborare a tezei de doctorat.

Adresez, de asemenea, mulŃumiri cadrelor didactice din cadrul FacultăŃii de AlimentaŃie şi Turism de la Universitatea Transilvania din Braşov, pentru atenŃia acordată în activitatea de pregătire şi susŃinere a examenelor şi referatelor la doctorat. Nu în ultimul rând, mulŃumesc familiei mele pentru sprijinul moral şi afectiv, pentru grija şi înŃelegerea de care au dat dovadă pe tot parcursul elaborării acestei teze de doctorat.

Braşov, iulie 2016 Eduard Cătălin BADIU



1. IMPORTANłA, OBIECTIVELE ŞI PROGRAMUL DE CERCETARE ALE LUCRĂRII DE DOCTORAT

1.1.ImportanŃa lucrării de doctorat

Industrializarea masivă din ultimul secol, precum şi necesităŃile unei populaŃii tot mai numeroase au contribuit decisiv la apariŃia şi dezvoltarea unor fenomene deosebite, printre care şi efectul de seră, considerat drept cauza principală a modificărilor climatice contemporane, în special a procesului de încălzire globală. NoŃiunea de încălzire globală s-a format şi cristalizat în cadrul unui concept mai larg, care priveşte dezvoltarea durabilă, apărut la mijlocul secolului al XX-lea, la care au aderat rapid o mulŃime de organizaŃii guvernamentale şi neguvernamentale, precum şi personalităŃi marcante ale mediului ştiinŃific, cultural, economic şi social din toată lumea, care într-o primă etapă au tras semnale de alarmă asupra cauzelor şi efectelor încălzirii globale, după care s-a trecut la propuneri şi măsuri concrete, pe baza cărora să se diminueze acest proces şi să se dea o şansă la o existenŃă normală şi generaŃiilor viitoare.

Alături de hotărârile majore referitoare la reducerea emisiunilor de gaze cu efect de seră, la înlocuirea parŃială a consumurilor energetice din surse neregenerabile cu energii provenite din surse curate (regenerabile şi nepoluante), la stoparea defrişărilor necontrolate a pădurilor etc., au apărut şi iniŃiative mai puŃin spectaculoase, dar relevante sub aspectul îmbunătăŃirii mediului în care trăiesc locuitorii planetei, în special a celor din marile aglomerări urbane. Trebuie precizat că aceşti locuitori sunt expuşi atât efectelor proceselor specifice schimbărilor climatice generale, dar şi poluărilor de tot felul, care se manifestă în zonele urbane.

IniŃiativa referitoare la înverzirea oraşelor se înscrie în rândul acestor lăudabile contribuŃii pe care locuitorii marilor oraşe o pot aduce la diminuarea efectelor încălzirii globale, aceasta presupunând, pe lângă conservarea şi eventuala extindere a spaŃiilor verzi din zonele urbane, menŃinerea curăŃeniei acestora la standardele vieŃii contemporane, managementul eficient al deşeurilor, reducerea poluării fonice etc. De mare interes se bucură în momentul de faŃă acŃiunile referitoare la înverzirea clădirilor, în sensul cultivării pe acoperişurile şi terasele acestora a unor plante şi arbuşti ornamentali, care să confere locuitorilor oraşelor un mediu de viaŃă mai prietenos şi să reducă din cantităŃile de gaze cu efect de seră emise în aceste aglomerări urbane. Pe această temă numeroase Ńări europene, SUA şi Japonia au legiferat norme precise de protecŃie a spaŃiilor verzi existente şi de creştere a acestora prin asigurarea încă din fazele de proiectare şi construcŃie a unor clădiri prevăzute cu acoperişuri vegetale.

Realizarea de acoperişuri verzi a mobilizat un număr impresionant de specialişti în horticultură, arhitectură peisagistică, agronomie, geologie, hidro şi termoizolaŃii etc., care au făcut ca această iniŃiativă să aducă numeroase avantaje respectivelor clădiri şi să diminueze până la eliminare riscurile unor disfuncŃiuni generate de factorii climatici. Marele dezavantaj al acoperişurilor verzi din oraşele aflate în zonele temperate constă în faptul că 4…5 luni din fiecare an acestea nu sunt active, adică vegetaŃia nu poate exista din cauza temperaturilor scăzute.

Acest dezavantaj poate fi eliminat dacă în locul acoperişurilor verzi deschise, se vor amplasa pe acoperişuri spaŃii protejate de tipul serelor existente la nivelul solului. Literatura de specialitate semnalează cu frecvenŃă mărită apariŃia unor asemenea sere, în care funcŃiile ecologice şi recreative sunt completate în mare măsură cu elemente de natură economică, prin cultivarea de legume sau flori destinate pieŃei. Se remarcă multitudinea de forme constructive şi faptul că problemele serelor de pe acoperişurile clădirilor sunt de o asemenea complexitate, încât ele formează obiectul cercetărilor din marile universităŃi din Europa, SUA şi Japonia. Dacă serele amplasate pe sol au deja câteva forme consacrate, dintre care fabricanŃii îşi aleg modelele, în cazul serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor situaŃia este mult diferită, în sensul că formele sunt impuse de arhitecŃii



urbanişti, nivelul solicitărilor provocate de vânturi este diferit, iar presiunile specifice cu care acestea apasă pe acoperişuri au limite severe.

Cele mai multe dintre aceste cercetări se referă la materialele de construcŃie, soiurile de plante cultivabile sau la modul în care se pot asigura factorii de vegetaŃie ai plantelor în serele respective. Mai puŃin se abordează aspectele referitoare la solicitările mecanice la care sunt supuse aceste sere din partea intemperiilor, în special a vântului. Folosirea codurilor de proiectare generală a acoperişurilor clădirilor este obligatorie, dar poate fi nesatisfăcătoare în situaŃia în care la amplasarea unei sere pe un acoperiş existent trebuie să se aibă în vedere şi restricŃiile constructive ale serelor de pe sol, care sunt diferite de cele ale acoperişurilor clasice.

Proiectarea unei sere care să fie amplasată pe un acoperiş presupune cunoaşterea aprofundată a tuturor cerinŃelor (restricŃiilor) impuse serelor de pe sol pentru asigurarea factorilor de mediu ai plantele cultivate, a formelor constructive şi a echipamentelor pentru reglarea şi controlul climatizării, iluminatului, compoziŃiei atmosferei etc. De interes este şi faptul că în serele de pe sol majoritatea lucrărilor sunt mecanizate, în timp ce în serele de pe acoperişuri acestea trebuie automatizate. De asemenea, in serele de pe sol suportul principal pentru creşterea sistemului radicular al plantelor este solul natural, iar în cele de pe acoperişuri cultivarea plantelor se face practic numai în sistem hidroponic.

Amploarea deosebită pe care a cunoscut-o construcŃia de sere în Uniunea Europeană a obligat comisia de specialitate a acestei organizaŃii să adopte mai multe standarde şi regulamente referitoare la tipizarea dimensională a unor forme consacrate, cu avantaje importante pentru tipizarea dimensională a tuturor echipamentelor şi instalaŃiilor care deservesc serele de pe sol.. În România se poate folosi la aprecierea solicitărilor exercitate de vânt asupra construcŃiilor, inclusiv a celor cu sere pe acoperişuri a “Codului de proiectare. Evaluarea acŃiunii vântului asupra construcŃiilor”, indicativ CR 1-1-4/2012”, pus în concordanŃă cu legislaŃia europeană din domeniu.

Prevăzând posibilitatea apariŃiei în activitatea practică a unor situaŃii atipice, de genul construcŃiilor cu sere pe acoperişuri, în normativul specificat se precizează la capitolul „1.4. Proiectarea asistată de încercări” următorul aspect:

1. Pentru evaluarea acŃiunii vântului asupra construcŃiei şi a răspunsului acesteia se pot utiliza şi rezultate ale încercărilor în tunelul aerodinamic şi/sau ale metodelor numerice, utilizând modele adecvate ale construcŃiei şi ale acŃiunii vântului.

Pornind de la această precizare , în această lucrare de doctorat se cercetează cinci forme (modele) de sere amplasabile pe acoperişurile clădirilor, care au suprafeŃele bazelor şi înălŃimile identice, dar care se deosebesc prin numărul de pante ale acoperişurilor şi prin unghiurile pantelor respective, care conferă modelelor volume şi suprafeŃe diferite ale suprastructurilor. Modelele de sere au acoperişurile cu două sau cu patru pante, de forme asemănătoare celor exemplificate ca modele de calcul specificate în CR.1-1-4/2012, iar unghiurile de înclinare ale acestora se încadrează între cele înscrise în documentul respectiv.

Pentru aceste forme de sere s-au determinat prin simulare prin metoda Lattice Boltzmann (LBM), forŃele de împingere şi coeficienŃii de rezistenŃă aerodinamică pe care le exercită vântul care suflă cu viteze de 10, 15, 20, 25 şi 27,5 m/s din direcŃiile frontală şi laterală. Pentru cele cinci forme de sere au fost realizate machete corespunzătoare, care au fost introduse în zona de lucru a unui tunel aerodinamic şi supuse acŃiunii curentului de aer în condiŃii identice cu cele avute în vedere la simularea teoretică şi cu respectarea cerinŃelor Codului de proiectare CR.1-1-4/2012.

Deoarece caracteristicile dimensionale ale tunelului aerodinamic disponibil pentru cercetările experimentale nu au permis determinări cantitative sigure ale presiunilor şi forŃelor de împingere pe machetele celor cinci forme de sere, realizate la scara 1:20 (machetele mai mici ar fi denaturat

rezultatele), cercetările experimentale au avut numai un caracter comparativ (calitativ). Machetele au fost plasate în zona de lucru a tunelului aerodinamic şi supuse cercetărilor experimentale în aceleaşi condiŃii de experimentare, adică la viteze ale curentului de aer şi direcŃii ale acestuia faŃă de poziŃiile machetelor similare celor utilizate la simulările teoretice. S-au măsurat presiunile pe



pereŃii verticali frontali şi laterali şi pe pantele acoperişurilor, precum şi forŃele de împingere exercitate de curenŃii de aer aspra machetelor din direcŃiile frontale şi laterale.

În lucrare nu se face un model de calcul propriu-zis al structurii de rezistenŃă a unei sere, considerându-se că aceasta este o activitate de specialitate a inginerilor din domeniul construcŃiilor civile, ci se completează literatura de specialitate cu date suplimentare, utile proiectanŃilor respectivi.

1.2. Obiectivele lucrării de doctorat

Obiectivul principal al lucrării de doctorat îl constituie stabilirea prin simulare teoretică prin metode numerice şi prin cercetări experimentale comparative, în condiŃii identice, în zona de lucru a unui tunel aerodinamic, a solicitărilor mecanice pe care vântul care suflă cu diferite viteze le exercită asupra serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor, ale căror forme şi dimensiuni s-au stabilit de către arhitecŃii urbanişti şi de horticultori, cu luarea în considerare şi a cerinŃelor plantelor cultivate faŃă de factorii de vegetaŃie pe care trebuie să-i asigure asemenea sere. Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenŃială şi rezolvarea unor obiective subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind:

• stabilirea unui program de cercetare complex, prin care să se pună la dispoziŃia proiectanŃilor şi fabricanŃilor de spaŃii protejate amplasate pe acoperişurile clădirilor a unor metode de cercetare teoretică şi experimentală şi a unor date care să conducă la completarea cunoştinŃelor din acest domeniu;

• realizarea unui studiu privind evoluŃia conceptului de oraş verde şi a efectelor acestuia, la nivel global şi asupra populaŃiei din marile aglomerări urbane, cu evidenŃierea contribuŃiei zonelor verzi de pe sol, a acoperişurilor verzi , inclusiv a serelor de pe acoperişurile clădirilor, la reducerea efectelor poluării sub toate formele şi la creşterea confortului fizic şi psihic al populaŃiei;

• analiza cerinŃelor plantelor cultivabile în serele amplasate pe acoperişurile clădirilor, referitoare la factorii de vegetaŃie specifici, astfel încât acestea să fie compatibile cu formele şi dimensiunile serelor şi cu materialele utilizate la construcŃia acestora;

• studiul asemănărilor şi deosebirilor dintre elementele de construcŃie şi instalaŃiile de iluminare, climatizare, irigare etc. ale serelor amplasate pe sol şi pe acoperişurile clădirilor şi precizarea particularităŃilor de care trebuie să se Ńină seama la proiectarea şi dotarea celor din urmă;

• analiza legislaŃiei româneşti şi europene, dar şi a celor mai reprezentative rezultate la nivel mondial referitoare la calculul şi proiectarea serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor, expuse acŃiunii vântului;

• simularea prin metode numerice (Metoda Lettice boltzmann) a solicitărilor la care sunt expuse cinci modele de sere, cu suprafeŃele bazelor şi înălŃimi identice, dar cu numere de pante diferite şi cu unghiuri de înclinare a pantelor acoperişurilor diferite, la acŃiunea frontală şi laterală a vântului care suflă cu viteze diferite;

• cercetarea experimentală comparativă în zona de lucru a unui tunel aerodinamic, în aceleaşi condiŃii de lucru, a presiunilor şi forŃelor de împingere pe care le exercită curentul de aer care se deplasează cu viteze diferite asupra părŃilor frontale, laterale şi acoperişurilor unor machete de sere, identice cu cele studiate teoretic prin simulare numerică;

• analiza, interpretarea şi compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale şi stabilirea unor concluzii referitoare la solicitările mecanice pe care le exercită acŃiunea vântului asupra serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor.

1.3. Programul general de cercetare în lucrare

Pentru rezolvarea completă a obiectivului principal şi a obiectivelor subsidiare specificate, a fost necesară întocmirea unui program complex de studiu şi cercetare a cărui schemă simplificată se prezintă în figura 1.1.



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

Analiza importanŃei conceptului de oraş verde şi rolul său în diminuarea efectelor negative ale încălzirii globale

asupra populaŃiei urbane

Analiza stadiului actual al realizărilor în domeniul acoperişurilor verzi şi al serelor amplasate pe

acoperişurile clădirilor

Analiza cerinŃelor plantelor cultivate în serele amplasate pe acoperişurile clădirilor,referitoare la factorii de

vegetaŃie pe care trebuie să-i asigure serele

Analiza standardelor şi normelor europene şi româneşti referitoare la condiŃiile impuse la calculul şi proiectarea

serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor

Analiza şi interpretarea rezultatelor şi stabilirea concluziilor rezultate în urma cercetărilor teoretice şi

experimentale

Concluzii finale

Analiza stadiului actual în domeniul principiilor şi metodelor de calcul şi monitorizare a solicitărilor serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor

Cercetarea experimentală comparativă, în aceleaşi condiŃii, în zona de lucru a unui tunel aerodinamic a

comportării serelor la acŃiunea unui cerent de aer

Cercetarea teoretică prin simulare prin Metoda Lattice Boltzmann a comportării serelor de forme diferite

amplasate pe acoperişurile clădirilor la acŃiunea vântului



2. ASPECTE ACTUALE PRIVIND APARIłIA ŞI EVOLUłIA CONCEPTELOR DE ORAŞ VERDE, ACOPERIŞ VERDE ŞI SERĂ PE

ACOPERIŞ

2.1. Conceptul de „oraş verde” şi relaŃiile sale cu urbanizarea şi încălzirea globală

NoŃiunea de oraş verde este tot mai des vehiculată în contextul accentuării efectului de seră si a

creşterii continue a gradului de poluare pe întreaga planetă. Într-un oraş verde se regăsesc trăsăturile care fac viaŃa urbană mai sănătoasă, mai plăcută şi mai prietenoasă cu ecosistemele înconjurătoare. Oraşele verzi folosesc pe scară largă energiile regenerabile, găzduiesc multe unităŃi economice care utilizează tehnologii nepoluante, promovează un mod de viaŃă sănătos şi au adoptat atât reguli de protecŃie a mediului, cât şi strategii inovatoare pentru a promova noi preocupări ecologice [5].

Urbanizarea mai puŃin controlată realizată în ultimele decenii , mai ales în Ńările în curs de dezvoltare, dar şi în cele din Europa de Est şi din unele regiuni dezvoltate ale lumii, s-a făcut de multe ori prin încălcarea unor norme urbanistice de bază, cum ar fi cea referitoare la asigurarea unor suprafeŃe verzi sau cu apă, capabile să reducă din efectele negative pe care aglomerările urbane le provoacă mediului ambiant. Toate organizaŃiile mondiale, continentale, zonale sau statale au adoptat recomandări, directive sau legi prin care locuitorii oraşelor să beneficieze de condiŃii decente de trai, din punct de vedere al mediului ambiant.

În România, ConstituŃia stipulează în articolul 35 „dreptul oricărei persoane la un mediu înconjurător sănătos şi echilibrat ecologic”. În acest context, Legea nr. 24/2007 [105], privind reglementarea şi administrarea spaŃiilor verzi din zonele urbane stabileşte că „Statul recunoaşte dreptul fiecărei persoane fizice la un mediu sănătos, accesul liber pentru recreere în spaŃiile verzi proprietate publică, dreptul de a contribui la amenajarea spaŃiilor verzi, la crearea aliniamentelor de arbori şi arbuşti, în condiŃiile respectării prevederilor legale în vigoare” (art. 6). În aceeaşi lege, spaŃiile verzi urbane sunt definite ca o reŃea mozaicată sau un sistem de ecosisteme seminaturale, al cărui specific este determinat de vegetaŃie (lemnoasă, arborescentă, arbustivă, floricolă şi erbacee) şi cuprind parcuri, scuaruri, aliniamente plantate sau terenuri libere, neproductive din intravilan (art. 6) [129]. Cele mai importante sunt parcurile, datorită suprafeŃei şi dotărilor de care dispun, dar şi funcŃiilor pe care le îndeplinesc.

De mare importanŃă sunt instituŃiile statului care trebuie să aplice regulile referitoare la asigurarea legislaŃiei respective sau să verifice şi să semnaleze situaŃiile în care drepturile cetăŃenilor sunt încălcate. Se evidenŃiază în acest sens Institutul de Cercetare a CalităŃii VieŃii dar şi unele ONG-uri cu preocupări ecologiste, care aduc în atenŃia opiniei publice numeroase situaŃii incorecte.

În cele 337 aşezări urbane din România, unde trăieşte 55,2% din populaŃie, ca urmare a tendinŃei permanente de extindere a spaŃiului construit, în special în ultimele două decenii, s-a înregistrat, de cele mai multe ori, o diminuare a suprafeŃei spaŃiilor verzi [138]. Astfel, dacă între anii 1980-1990 suprafaŃa spaŃiilor verzi urbane din România a crescut de la 169,62 la 220,81 km2, respectiv cu 30%, ulterior, aceasta a înregistrat un trend descendent până în 2006, când s-a produs un uşor reviriment, ajungând la 202, 69 km2 Datorită acestei situaŃii, s-a ajuns ca suprafaŃa medie a spaŃiului verde urban în România să fie astăzi de numai 18 m2/locuitor, în timp ce, în Europa, aceasta este frecvent de 25 m2/locuitor. Având în vedere că Norma OrganizaŃiei Mondiale a SănătăŃii este de 50 m2/locuitor, iar standardele Uniunii Europene sunt de 26 m2/locuitor, rezultă că populaŃia oraşelor din România nu dispune, în multe cazuri, de necesarul minim de spaŃii verzi (Bucureştiul deŃine doar o suprafaŃă medie de 9,67 m2/locuitor).



În ultima vreme numeroşi agenŃi sociali se implică în ofensiva creşterii, prin diverse mijloace, a suprafeŃelor verzi urbane, în foarte multe Ńări ale lumii. Este vorba despre aşa-numita gherilă verde, care este foarte activă şi îşi propune crearea de spaŃii verzi cât mai largi şi cât mai numeroase, în special în zonele urbane cele mai aglomerate din Japonia, Statele Unite, Marea Britanie, Germania,

Canada, Australia ş.a. [117]. Conceptul de gherilă verde (guerrilla gardening) a fost lansat de Liz Christy împreună cu grupul său Green Guerrilla, în anul 1973, prin iniŃiativa de a transforma, într-o adevărată grădină, o zonă întinsă din Bowery Houston – New York. Grupul respectiv a reuşit să facă de nerecunoscut un uriaş teren viran din oraş, transformându-l într-o splendidă grădină, pe bază de voluntariat [139].

În paralel cu curăŃarea chimică şi fizică a atmosferei, vegetaŃia realizează şi o epurare bacteriologică a acesteia, distrugând o bună parte din microorganisme prin procesul de degajare a oxigenului şi ozonului, îndeosebi de către conifere, şi nu numai [129]. VegetaŃia are un rol vital şi în moderarea climatului urban. Studiile climatologice susŃin că, în apropierea pădurilor, temperatura medie a aerului, în zilele de vară, este cu 2…3,5°C mai scăzută faŃă de zonele libere neplantate din oraşe, şi cu 12…14°C mai scăzută decât temperatura construcŃiilor şi ariilor betonate şi asfaltate. VegetaŃia bogată contribuie la creşterea umidităŃii relative cu 7...14% în parcuri şi păduri, cu efect benefic asupra zonelor limitrofe [4]. Un alt beneficiu adus de vegetaŃie îl constituie atenuarea poluării fonice. SpaŃiile verzi, în special cele compacte, constituie adevărate bariere pentru zgomote, contribuind semnificativ la reducerea nivelului acestora, în perioada de vegetaŃie.

PopulaŃia urbană din România nu poate ignora la nesfârşit faptul că în oraşele lor pot fi întâlnite numeroase spaŃii intravilane, de diverse mărimi, abandonate (aflate în litigiu sau în proprietatea nu se ştie cui), nu rareori având rolul de depozit pentru gunoaie [138].

Din prezentarea anterioară se constată că „oraşul verde” înseamnă mai mult decât existenŃa unei suprafeŃe verzi minime raportată la numărul de locuitori. La aceasta trebuie să se adauge o multitudine de aspecte prin intermediul cărora mediul urban să fie tot mai prietenos cu locuitorii săi. Oraşul verde reprezintă o contribuŃie semnificativă la diminuarea procesului de încălzire globală prin absorbŃia sau filtrarea de către vegetaŃie a gazelor cu efect de seră şi reducerea temperaturii în exces pe care o degajă oraşul modern.

2.2. ApariŃia şi evoluŃia acoperişurilor verzi

O componentă importantă a conceptului de „oraş verde” se referă la cultivarea de plante pe acoperişurile şi în balcoanele clădirilor din marile oraşe, menite să îmbunătăŃească calitatea aerului şi să confere un aspect mai uman acestor oraşe [95]. Printre preocupările care suscită un interes tot mai crescut se află şi crearea de acoperişuri verzi, respectiv clădiri pe care să se poată cultiva gazon, flori, legume sau arbuşti, dezvoltându-se chiar şi adevărate spaŃii ecologice. Prin cultivarea florilor sau legumelor pe acoperişurile şi terasele clădirilor se redă naturii o parte din suprafaŃa de care a fost lipsită prin construcŃia respectivelor imobile, se completează şi evidenŃiază arhitectura acestora şi se conferă marilor aglomerări urbane un aspect mai prietenos. O denumire sugestivă pentru clădirile „înverzite”, este şi aceea de „fermă verticală” (vertical farm) [33] sau „acoperiş vegetal”(vegetated roof) [81]. De fapt, acestui aspect îi sunt dedicate o mulŃime de cercetări şi realizări, care se evidenŃiază în lucrare.

Istoria evoluŃiei ideilor referitoare la acoperişurile verzi (VR) şi transpunerea lor în practică îl consideră ca promotor pe arhitectul peisagist german Hans Luz, care a realizat în anii 1960…1970 primele acoperişuri pe care se cultivau plante în perioada caldă a anului. Aceleaşi idei au fost promovate în perioada respectivă la Universitatea Hohenhaim din Stuttgart, Germania, cea mai veche universitate cu profil horticol din lume. În anul 1975 s-a înfiinŃat Societatea Germană de Cercetare, Dezvoltare şi ConstrucŃii Peisagistice FLL (non profit), iar în Marea Britanie s-a fondat în anul 1990 AsociaŃia Profesioniştilor în Acoperişuri Verzi-FBB. De asemenea, în anul 1997 a luat



fiinŃă FederaŃia Europeană a Acoperişurilor Verzi-EFB, iar în acelaşi an s-a înfiinŃat în Canada organizaŃia Acoperişuri Verzi pentru Sănătatea Oraşelor [81].

În legislaŃia germană din acest domeniu se abordează pentru prima dată aspecte precise prin care se promovează construirea acoperişurilor verzi, ca elemente ale protecŃiei naturii la nivel federal. Se pun la dispoziŃie codurile de construcŃie ale clădirilor cu asemenea acoperişuri, încadrarea lor în peisajul citadin etc.

PereŃii şi acoperişurile verzi reprezintă un concept nou in România, lor alăturându-li-se şi grădinile verticale[83]. De exemplu, o companie care se ocupă cu servicii de amenajare grădini şi case şi care îşi desfăşoară activitatea în domeniul peisagistic, a realizat un studiu de caz, propunând un proiect care vizează îmbrăcarea blocurilor şi a clădirilor cu pereŃi şi acoperişuri verzi [118]. În viitorul cartier Militari, după implementarea proiectului se estimează următoarele: chiar dacă traficul nu se va fluidiza, măcar prezenŃa unor acoperişuri şi pereŃi verzi va reduce semnificativ poluarea şi va purifica aerul; praful rămas va fi 75,5…93,5 g praf/m2 anual; poluarea fonică medie ar ajunge la 55 dB; spaŃiul verde/cap de locuitor va fi de circa 24 m2.

Fig.2.1.Acoperişuri verzi ale unor blocuri din Bucureşti-proiect [96]

Datorită avantajelor majore pe care acoperişurile verzi le aduc locuitorilor din centrele urbane şi nu numai, oamenii devin din ce în ce mai interesaŃi de prezenŃa lor în viaŃa de zi cu zi.

Conform cercetărilor efectuate de Penn State Center for Green Roof Research al Pennsylvania State University din SUA [128], avantajele montării unui acoperiş ecologic sunt evidente, fapt remarcat şi în figura 2.2.

Fig. 2.2. VariaŃia de temperatură a suprafeŃei unui acoperişstandard, comparativ cu cea a unui

unui acoperiş verde [128]

VariaŃia temperaturii mediului ambiant VariaŃia de temperatură a unui acoperiş standard

VariaŃia de temperatură la suprafaŃa unui acoperiş verde



O soluŃie utilizată tot mai frecvent în ultimul timp constă în amplasarea pe acoperişurile clădirilor vechi şi noi a unor spaŃii în care se cultivă flori, legume sau arbuşti ornamentali, prin care aspectul de protecŃie a mediului ambiant să aibă şi un efect economic sau de relaxare pentru locatarii acelor clădiri.

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

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

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

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

În aceste cazuri trebuie alese plante a căror dinamică să se potrivească unui astfel de proiect, care să fie viabile timp îndelungat şi care să poată fi uşor înlocuite cu altele similare [95].

În întreaga lume s-au imaginat şi multe proiecte futuriste, un exemplu semnificativ fiind prezentat in figura 2.5. [149].

Fig.2.5: Proiect futurist de construcŃie “eco” [149].

Călătorii pot admira acoperişul verde al aeroportului din Amsterdam (Olanda), unde arhitecŃii peisagişti au reuşit să realizeze un mediu ambiental util şi plăcut (fig.2.6) [119].

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



Din cele prezentate rezultă că înfiinŃarea unui acoperiş verde (ecologic) prezintă o serie de avantaje, dintre care se pot enumera:

• reŃinerea apei pluviale, deoarece preîntâmpină scurgerea rapidă a apei cu până la 75%; • reducerea consumului energetic în spaŃiul de sub acoperiş, atât în anotimpul rece, cât şi vara,

acŃionând ca un adevărat izolator termic; • protecŃia hidroizolaŃiei faŃă de radiaŃiile ultraviolete, precum şi de ciclurile îngheŃ-dezgheŃ,

extinzându-i astfel durata de viaŃă; • îmbunătăŃirea calităŃii aerului din mediul urban, deoarece plantele filtrează aerul şi absorb

dioxidul de carbon;

• folosind acoperişurile verzi în proiecte de agricultură urbană se poate crea şi un sistem alimentar local pentru comunitate;

• îmbunătăŃirea aspectului estetic şi obŃinerea unor spaŃii cu destinaŃii recreative etc. Trebuie reŃinut că realizarea unui acoperiş verde este o acŃiune de mare complexitate. Aşa cum

remarca Mary Ann Uhlmann în capitolul 5 al lucrării [81], la un asemenea proiect trebuie să participe: botanişti; horticultori specializaŃi în mediul ambiant (pentru selecŃia şi întreŃinerea plantelor), în ştiinŃe horticole aplicate şi în cercetarea academică horticolă; agronomi cunoscători ai interacŃiunilor dintre plante şi sol, precum şi ai tehnologiilor agricole; specialişti în ştiinŃa solului; geologi; ecologişti; arhitecŃi peisagişti; ingineri specialişti în construcŃii civile, termo şi hidro izolaŃii, instalaŃii de irigare şi de climatizare etc.

Compania japoneză SUNTORY HOLDINGS LIMITED a inventat un tip artificial de sol, mult mai poros, mai solid şi mai uşor decât pământul, care poate fi aplicat pe acoperişurile şi zidurile clădirilor pentru a planta vegetaŃie şi a reîmprospăta astfel temperatura în marile oraşe.

Acoperişurile ecologice pot reduce costurile de încălzire sau condiŃionare a aerului din locuinŃe cu pană la 26%, asigurând o izolare termică optimă la nivelul întregului an, potrivit studiilor realizate de producătorul de aditivi şi materiale de construcŃii Sika România. Un alt avantaj al acestui tip de învelitori este reprezentat de capacitatea plantelor din care este alcătuit de a absorbi poluarea din atmosferă şi de a diminua cantitatea emisiilor de gaze cu efect de seră. In prezent, gradul de promovare şi implementare a acoperişurilor verzi este în creştere la nivel mondial. Actualmente, în Germania, 10% din totalul acoperişurilor sunt ecologice, iar in ElveŃia normele legislative impun ca orice învelitoare nou-construită cu o suprafaŃă mai mare de 500 m2 să fie realizată utilizând un astfel de sistem [108].

2.3. ApariŃia şi evoluŃia serelor pe acoperişurile clădirilor

Realizarea unui număr tot mai mare de acoperişuri şi terase verzi este o acŃiune de mare interes practic, la care aderă un număr tot mai mare de localităŃi urbane, organisme,organizaŃii şi cetăŃeni, convinşi de rolul şi importanŃa acestui demers. Reglementările din acest domeniu devin tot mai coerente, ceea ce oferă speranŃe de îmbunătăŃire a condiŃiilor de viaŃă din marile oraşe şi de reducere a ritmului de creştere a încălzirii globale. Totuşi, în zonele temperate acoperişurile sunt cu adevărat verzi circa 6-8 luni pe an, în restul timpului efectele acestora fiind mult diminuate. O îmbunătăŃire a acestei situaŃii o reprezintă amplasarea de spaŃii protejate pe acoperişuri, în care plantele să poată fi cultivate pe tot parcursul anului [4].

Până nu demult considerată o utopie, ideea înfiinŃării unor sere pe acoperişurile blocurilor de locuinŃe, ale întreprinderilor sau instituŃiilor de tot felul, prinde tot mai mult teren, această amenajare nefiind numai o oază de linişte, ci şi un mod prin care se poate reduce poluarea, nivelul de zgomot, cantitatea de praf si dioxid de carbon din atmosferă etc. [9].Nu trebuie neglijat nici aspectul economic pe care îl poate oferi o asemenea seră.



Unul din marii producători mondiali de sere este compania nord americană Nexus Corporation. Aceasta produce de peste 10 ani, printre altele şi sere destinate amplasării pe acoperişuri (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 acoperişul clădirii Florida State University [133]

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

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

Cultivarea plantelor în sere se realizează preponderent în sistem hidroponic. In figura 2.9 este prezentată o cultură înfiinŃată într-o seră pe acoperiş la Gotham Greens-

Greenpoint, New York, SUA.

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

Un alt exemplu de seră amplasată pe acoperiş este prezentat în figura 2.10. Aceasta se află pe acoperişul unui depozit din Montreal, Canada, are o suprafaŃă totală de 3.000 m2 şi în ea se cultivă în regim hidroponic, roşii, vinete, morcovi, rucola, precum şi alte plante şi legume [131].

În contextul importanŃei cultivării plantelor în sere amplasate pe acoperişuri, semnificativ este faptul că, cel puŃin deocamdată, preŃul plătit pe chiria acoperişului este modic.



Fig.2. 10. Sera în Montreal, Canada(Lufa Farms) [131] O seră construită din policarbonat pe structura ultrauşoară, situată pe acoperişul unei parcări

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

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

suprafaŃă de 250 m2, plasată pe acoperişul unui depozit din Basel (fig.2.12) [150] .Aceasta a fost realizată în scop comercial, putând produce până la 5 t de legume pe an şi a fost testată de compania elveŃiană împreună cu o echipă de la University of Applied Sciences (ZHAW), în scopul verificării funcŃionalităŃii, robusteŃii şi calităŃii procesului de producŃie.

Fig.2.12. Ferma UF001 LokDepot din Basel, ElveŃia [150] Un model de microfermă futuristă, destinată amplasării pe acoperiş (Globe/ Hedron),

proiectată de arhitectul italian Antonio Scarponi împreună cu UrbanFarmers, va fi realizată pe structură din bambus şi va fi comercializată în viitorul apropiat. Această seră, prezentată în figura 2.13, poate asigura necesarul de plante şi legume proaspete pentru 4 familii de 4 persoane, pe tot parcursul anului [103].

Fig. 2.13. Ferma Globe/ Hedron[103]



3. STADIUL ACTUAL ŞI TENDINłE ÎN DOMENIUL CONSTRUCłIEI ŞI ECHIPĂRII SERELOR AMPLASATE PE SOL ŞI PE ACOPERIŞURILE

CLĂDIRILOR

3.1. Stadiul actual şi tendinŃe în construcŃia de sere amplasate pe acoperişurile clădirilor

SpaŃiile protejate pentru cultivarea plantelor amplasate pe sol sunt construcŃii complexe, la a căror proiectare şi realizare practică trebuie să se Ńină seama de numeroşi factori dependenŃi de cerinŃele şi caracteristicile plantelor, de condiŃiile locale de climă, de materialele de construcŃie disponibile, de sursele şi echipamentele cele mai economice de încălzire, irigaŃii, ventilaŃie etc. Cu toate acestea, se constată că practica a validat cu precădere câteva forme şi dimensiuni de sere amplasate pe sol, care satisfac atât cerinŃele plantelor cultivate referitoare la factorii de vegetaŃie, dar sunt şi competitive sub aspect economic.

Consultând realizările practice de spaŃii protejate amplasate pe acoperişurile clădirilor se constată că acestea sunt de o mare diversitate de forme şi dimensiuni. Această situaŃie poate fi considerată normală dacă serveşte ca experiment pentru extinderea ulterioară a iniŃiativei. Dacă se doreşte o înmulŃire semnificativă a serelor amplasate pe acoperişurile clădirilor este nevoie ca pe lângă specialiştii precizaŃi în capitolul 2.2 referitor la înfiinŃarea acoperişurilor verzi, să fie consultaŃi şi implicaŃi şi alŃii, precum: arhitecŃii urbanişti, care să precizeze formele şi dimensiunile acceptabile ale construcŃiilor respective; inginerii specialişti în construcŃii civile, care să aleagă materialele cele mai potrivite şi să dimensioneze corect construcŃiile; fabricanŃii de asemenea construcŃii, adaptate la funcŃionarea lor pe acoperişuri; fabricanŃii de echipamente pentru încălzire, ventilaŃie, irigaŃii, întreŃinerea culturilor etc., adaptate acestor tipuri de spaŃii protejate[14]

Rezultă că cei care îşi propun să contribuie la transpunerea în practică a conceptului de oraş verde prin amplasarea de spaŃii protejate pe acoperişurile clădirilor trebuie să cunoască mai întâi toate aspectele caracteristice unor asemenea construcŃii amplasate pe sol, să stabilească asemănările şi deosebirile dintre ele şi apoi să treacă la proiectarea, realizarea şi echiparea corectă a acestora.

Sarcina principală a spaŃiilor protejate este de a facilita crearea şi păstrarea condiŃiilor optime pentru cultivarea plantelor, independent sau cu o dependenŃă controlată faŃă de condiŃiile climaterice exterioare [20]. Aceste „condiŃii optime” se caracterizează printr-un set de factori şi parametri fizici legaŃi de natura şi cerinŃele plantelor cultivate in interior. Prin optim se înŃelege cea mai favorabilă combinaŃie a microclimatului din punctul de vedere al cantităŃii de energie naturală, radiaŃiei infraroşii, temperaturii aerului şi umidităŃii relative, temperaturii solului şi conŃinutul său de apă, concentraŃiei de CO2, mişcării aerului etc. [34].

Cultivarea intensivă a plantelor horticole în interiorul spaŃiilor protejate este posibilă deoarece construcŃia este acoperită cu un înveliş transparent radiaŃiilor solare. RadiaŃiile solare de unde scurte pătrund în interiorul spaŃiilor prin înveliş, ajung pe suprafaŃa plantelor sau pe sol, de unde se reflectă sub formă de unde lungi [22]. Undele lungi, infraroşii, nu reuşesc să pătrundă prin înveliş şi se reflectă către interiorul spaŃiului protejat, încălzind aerul din interior. Acest fenomen este efectul de seră.

Clasificarea spaŃiilor protejate se realizează după mai multe criterii, precum: tipul şi materialul învelişului; materialele de construcŃie folosite; activitatea care se desfăşoară în spaŃiile protejate; regimul de căldură; gradul de mobilitate; tipul constructiv; caracteristicile materialului în care sunt amplasate rădăcinile plantelor.

În funcŃie de tipul şi materialul învelişului spaŃiile protejate pot fi: răsadniŃe; solarii şi sere.



RăsadniŃele sunt adăposturi în care se creează condiŃii artificiale corespunzătoare cerinŃelor plantelor în primele etape de viaŃă, adică atunci când în spaŃiului neprotejat acest lucru nu este posibil. In acest fel se asigură producerea în câmp a plantelor, mai ales a legumelor timpurii.

Solariile sunt construcŃii cu înveliş din material plastic (folie transparentă), în care se creează condiŃiile de vegetaŃie artificiale, corespunzătoare cerinŃelor de mediu ale plantelor, în tot timpul anului. Ocupă suprafeŃe mari, sunt concepute ca unităŃi specializate cu caracter industrial [85].

Serele sunt construcŃii cu înveliş, acoperiş şi pereŃi din sticlă sau combinaŃii de sticlă cu alte materiale transparente, în care se creează condiŃiile artificiale de vegetaŃie, corespunzătoare cerinŃelor de mediu ale plantelor, în tot timpul anului. Aceste spaŃii ocupă suprafeŃe mari, sunt concepute ca unităŃi specializate cu caracter industrial, în care se pune accent deosebit pe mecanizarea sau automatizarea lucrărilor.

ConstrucŃia serelor. Sera este o construcŃie specială în care factorii de mediu sunt reglaŃi în funcŃie de cerinŃele plantelor. Principala sarcină a mediului termic creat în interiorul serei este de a pune la dispoziŃia plantelor suficientă căldură şi lumină pentru a menŃine şi promova procesele

optime de viaŃă, dar şi de a le proteja împotriva îngheŃului sau a supraîncălzirii [44]. În continuare se vor face scurte precizări referitoare la serele bloc şi la serele individuale reci,

denumite şi sere solar. • Serele bloc sunt până în prezent construcŃiile cele mai importante pentru cultivarea plantelor

protejate. Sunt construite pentru o perioadă mai lungă, trebuie să asigure rezistenŃă mare la vânt, la zăpadă şi să ofere posibilitatea utilizării mijloacelor mecanice.

O seră bloc este formată prin asamblarea de tronsoane realizate sub formă de schelet [50], din profile metalice standardizate, zincate şi acoperite cu sticlă.

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

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

FundaŃia 1, din beton armat şi stâlpii de susŃinere 4, confecŃionaŃi din oŃel sunt elementele de susŃinere. Pe zidul de frontispiciu 2 este montată uşa glisantă 11. Peretele lateral 3 este rigidizat cu ajutorul fermelor 10. Fermele sunt confecŃionate din metal, leagă stâlpii şi conferă rigiditate şi echilibru scheletului. Longeroanele 8 sunt grinzi de susŃinere confecŃionate din oŃel. Unghiul de înclinare al pantelor acoperişului variază între 26...35º. Coama 5 a acoperişului asigură prinderea geamurilor la partea superioară şi este executată din profile de oŃel T. ÎnălŃimea coamei variază de la 1,8...3,5...5,4 m. Blocurile sunt legate prin jgheaburile 6 din tablă zincată, pentru scurgerea apei pluviale şi susŃinerea structurilor 7, din metal, profil T, pe care se fixează geamurile 12.

Deschiderea, respectiv distanŃa dintre stâlpi variază de la 3,2 m la 6,4 m sau alŃi multipli întregi: 9,6 m, 12,8 m şi chiar mai mare.

Cele mai cunoscute sere bloc pe plan internaŃional sunt serele Venlo, construite în Olanda. Tronsoanele lor au deschiderea de 3,2 m şi multipli întregi ai acesteia, adică de 6,4 m şi 12,8 m.

Deschiderea tronsoanelor se măreşte în vederea obŃinerii unui spaŃiu interior majorat, la 1m2 suprafaŃă cel puŃin 3 m3 spaŃiu aerian interior. Cu creşterea deschiderii se măreşte înălŃimea



peretelui lateral, 3...4...5 m şi înălŃimea jgheabului, Studiile efectuate au scos în evidenŃă faptul că cel mai mic consum de metal şi cu cost redus îl reprezintă sera cu deschiderea de 3,2 m. [50].

• Serele solar. Sera solar sau sera rece este o combinaŃie între seră şi solar, care a apărut în urma crizei energetice. Este realizată pe un singur tronson de 60...75m, cu lăŃimea de 6m şi înălŃimea de 3,59m.

Nu este prevăzută cu instalaŃie de încălzire, captându-se doar energia solară. Uşa glisantă de 2,4 m permite intrarea agregatelor pentru executarea mecanizată a lucrărilor solului. Se construiesc grupate în bloc, cu drumuri de acces şi instalaŃii de apă pentru udare, de obicei cu furtun de irigare.

Fig.3.4. Sere solar aşezate în bloc .[46]

Comparativ cu serele bloc, serele simple prezintă şi avantajul că asigură condiŃii mai bune de lumină, în special în timpul iernii când acest factor este deficitar, fiind folosite adeseori ca sere înmulŃitor. Având o suprafaŃă mai mare de contact cu exteriorul şi un volum mai redus de aer în interior, aceste sere au pierderi mult mai mari de căldură, se degradează mai intens, iar consumul de metal pentru schelet este mai mare faŃă de serele bloc[2], [3]

În figura 3.4. se prezintă sere solar aşezate în bloc, cu drumuri de acces şi spaŃii între construcŃii.

Indiferent dacă plantele se află pe sol, pe acoperişurile clădirilor sau în spaŃii protejate amenajate pe aceste acoperişuri, pentru a exista ele au nevoie de o serie de condiŃii, cunoscute sub denumirea de factori de vegetaŃie sau factori de mediu.

Prin factori de vegetaŃie se înŃeleg acele elemente care participă direct la fenomenele care se desfăşoară în plante (respiraŃia, fotosinteza, transpiraŃia, absorbŃia elementelor nutritive şi transportul lor) şi care sunt indispensabile vieŃii acestora. Acestea sunt: lumina, căldura, apa, aerul şi elementele nutritive. Dintre alŃi factori care influenŃează pozitiv creşterea şi dezvoltarea plantelor se mai pot reŃine electricitatea şi radioactivitatea[21].

Practica şi cercetarea agricolă au stabilit că factorii de vegetaŃie nu acŃionează izolat, ci împreună, influenŃându-se reciproc [29].

Raporturile existente între factorii de vegetaŃie se pot formula astfel: • pentru creşterea şi dezvoltarea lor, plantele au nevoie de prezenŃa simultană a factorilor de

vegetaŃie, astfel încât nici unul dintre aceştia nu poate fi înlocuit prin altul; • toŃi factorii de vegetaŃie au importanŃă egală, egalitate care se referă la rolul lor fiziologic,

calitativ, în sensul că dacă unul dintre factori lipseşte, viaŃa plantelor nu este posibilă, chiar dacă ceilalŃi factori sunt în cantităŃi suficiente. Din punct de vedere cantitativ factorii de vegetaŃie nu sunt egali, pentru că, de exemplu, plantele consumă mai mult azot decât cupru, mai multă apă decât substanŃe nutritive etc.

� Lumina ca factor de vegetaŃie al plantelor[21]. Ca factor de vegetaŃie lumina condiŃionează desfăşurarea proceselor de fotosinteză, diferenŃierea organelor de fructificare, înflorirea şi fructificarea, formarea unor Ńesuturi care asigură rezistenŃa mecanică a plantelor, acumularea unor substanŃe în plante (zahăr, amidon, proteine, grăsimi etc.).

În acelaşi timp, pe faze de vegetaŃie, fiecare plantă are pretenŃii diferite faŃă de intensitatea luminii şi compoziŃia spectrală a acesteia.



CompoziŃia spectrală a luminii are importanŃă asupra sintezei anumitor substanŃe. Astfel, radiaŃiile roşii şi galbene contribuie la sinteza hidraŃilor de carbon, cele albastre la sinteza proteinelor, cele roşii stimulează germinaŃia. RadiaŃiile infraroşii favorizează transportul substanŃelor nutritive şi apei, iar cele ultraviolete sunt dăunătoare.

InsuficienŃa luminii diminuează vigurozitatea, plantele devin alungite, etiolate, fără rezistenŃă la cădere, iar seminŃele rămân mici şi de slabă calitate. Pentru dezvoltarea normală a plantelor este necesară o intensitate luminoasă de 8000…12000 lucşi.

O situaŃie deosebită o au plantele din spaŃiile protejate, pentru care este necesară o dirijare şi o reglare a luminii şi unde se pot folosi şi surse artificiale[121]. Suplimentarea luminii naturale cu lumină artificială se practică la culturile intensive de legume şi flori, iar în ultima vreme mai ales în hidroponică.

� Căldura ca factor de vegetaŃie al plantelor [21]. Căldura condiŃionează desfăşurarea tuturor proceselor fiziologice care au loc în organismul plantelor. CerinŃele plantelor faŃă de căldură sunt diferite, în funcŃie de baza lor ereditară şi evoluŃia ulterioară pe glob, manifestându-se diferit în timpul perioadei de vegetaŃie, precum şi de la un organ al plantei la altul. De asemenea, pentru fiecare specie există o amplitudine a temperaturilor minime şi maxime, între care sinteza se desfăşoară normal (de exemplu, floarea soarelui germinează la minimum 3..50C, optim 12…180C, iar cea maximă este de 30..320C.

Pentru majoritatea plantelor de cultură intervalul optim pentru fotosinteză este de 22…300C, la 35

0C scade brusc, iar la 500C încetează complet. În acelaşi timp, procesele fiziologice din plante se pot întrerupe la anumite temperaturi minime, numite praguri biologice.

CerinŃele plantelor faŃă de căldură, pe întreaga perioadă de vegetaŃie, se pot exprima prin intermediul constantei termice sau suma temperaturilor mai mari de 50C (considerată prag biologic pentru majoritatea plantelor), necesare pentru parcurgerea perioadei de vegetaŃie. Aceasta prezintă variaŃii foarte mari (1300…50000C), în funcŃie de specie, gradul de precocitate al soiului sau hibridului etc.(grâul de toamnă 2000…23000C, cartoful 1300…30000C etc.).

Temperaturile prea scăzute sau prea ridicate pot determina distrugerea plantelor. Dacă temperaturile scad treptat sunt mai bine suportate de plante, pentru că ele îşi măresc rezistenŃa la ger prin călire,.fenomen însoŃit de acumularea zahărului în celule. După parcurgerea acestei etape, cerealele de toamnă pot rezista până la -20…-25oC. Periculoase sunt temperaturile scăzute care apar primăvara târziu, care pot distruge organele florale sexuale, cu implicaŃii grave asupra producŃiei. De asemenea, temperaturile prea ridicate determină formarea unui număr redus de spiculeŃe la grâu, sterilizează sau împiedică fecundarea la fasole şi porumb, blochează creşterea tuberculilor la cartof etc.

� Apa ca factor de vegetaŃie al plantelor. [21]. În viaŃa plantelor apa este un factor de vegetaŃie de importanŃă majoră, ea participând la desfăşurarea tuturor proceselor biochimice şi fiziologice ale acestora. Rolul apei poate fi apreciat mai bine dacă se au în vedere funcŃiile multiple pe care le îndeplineşte:

� dizolvă şi transportă sărurile minerale; � prin transpiraŃie asigură menŃinerea constantă a temperaturii plantelor; � împreună cu CO2 constituie materia primă pentru desfăşurarea fotosintezei; � menŃine turgescenŃa (rigiditatea) normală a celulelor şi prin aceasta capacitatea de a-şi păstra

poziŃia dreaptă şi rezistenŃa mecanică. CerinŃele plantelor faŃă de apă diferă cu specia, soiul (hibridul) şi cu faza de vegetaŃie. Aceste

cerinŃe se exprimă prin consumul total de apă pe un hectar (evapotranspiraŃia) într-o perioadă de vegetaŃie, iar eficienŃa ei prin cantitatea de apă consumată pentru sinteza unui gram de biomasă uscată (coeficientul de transpiraŃie). În timpul vegetaŃiei pretenŃiile plantei faŃă de apă sunt diferite: mai mici imediat după răsărire şi la maturitate şi mult mai mari în fazele de creştere intensă (coeficientul de transpiraŃie atinge valori de 350…700 şi chiar mai mult).

În anumite faze cum sunt: împăierea, înspicarea, formarea bobului la cereale, înflorirea şi umplerea boabelor la leguminoasele pentru boabe, fecundaŃia şi formarea boabelor la porumb,



formarea şi creşterea tuberculilor la cartof, îngroşarea rădăcinilor la sfecla de zahăr etc., se manifestă cerinŃele cele mai mari pentru aprovizionarea cu apă, motiv pentru care se numesc faze critice. În aceste momente solul trebuie să fie bine aprovizionat cu apă, deficitul completându-se prin irigare [97].

� Aerul ca factor de vegetaŃie al plantelor [21]. Plantele au nevoie de un regim favorabil de aer în vederea respiraŃiei, atât pentru părŃile aeriene, cât şi pentru cele subterane.

Fiecare component al aerului prezintă o mare importanŃă pentru viaŃa plantelor: oxigenul este necesar în procesul de respiraŃie, CO2 în fotosinteză, dizolvarea şi eliberarea substanŃelor nutritive din sol etc. Este foarte important ca în sol să se asigure concentraŃiile optime ale acestor componente, deoarece valorile mai mici (de 18% la oxigen) sau mai mari (de 1% la CO2) duc la frânarea creşterii şi activităŃii rădăcinilor şi influenŃează desfăşurarea activităŃii microorganismelor. [7]

Azotul, aflat în proporŃii destul de mari în atmosferă, nu poate fi folosit direct, aşa cum se prezintă în aer, ci cu ajutorul unor bacterii fixatoare de azot, pentru care trebuie create condiŃii optime de desfăşurare a activităŃii, trece în sol şi îl îmbogăŃeşte în forme uşor asimilabile.

În sere şi solarii se poate face, cu adevărat o dirijare ştiinŃifică a aerului, unde se procedează la îmbogăŃirea lui cu CO2 până la un conŃinut de 0,3…0,5%, intensificându-se în acest fel asimilaŃia clorofiliană şi realizându-se sporuri de producŃie de 20…100%.

SubstanŃele nutritive ca factor de vegetaŃie al plantelor [21].. Cunoaşterea rolului elementelor nutritive pentru viaŃa plantelor, a surselor acestora, constituie aspecte de bază în stabilirea parametrilor optimi de fertilizare (dozele, metodele, mijloacele de aplicare). În afara carbonului,

oxigenului şi hidrogenului, care pot fi luate din aer şi apă, celelalte substanŃe nutritive se extrag din sol. Fiecare element nutritiv are funcŃii precise în viaŃa plantelor , mai importante fiind: azotul, fosforul, potasiul, calciul şi microelementele.

Dirijarea regimului nutritiv al plantelor cuprinde măsuri referitoare la asigurarea elementelor nutritive necesare,punerea lor la dispoziŃia plantelor şi împiedicarea pierderii acestora prin levigare sau printr-o activitate microbiologică necorespunzătoare. În acest sens se impun: executarea la timp şi în condiŃii corespunzătoare a tuturor lucrărilor solului, îmbunătăŃirea însuşirilor fizice, fizico-chimice şi biologice ale acestuia, folosirea raŃională a îngrăşămintelor şi amendamentelor, evacuarea excesului de apă, distrugerea buruienilor etc.

În spaŃiile protejate evoluŃia factorilor de mediu este diferită faŃă de evoluŃia factorilor de mediu în spaŃiu neprotejat. Căldura, lumina, aerul, apa si substanŃele nutritive sunt factori indispensabili ai creşterii si dezvoltării plantelor cultivate [13], [14].

Pentru asigurarea dezvoltării plantelor cultivate în aceste construcŃii se intervine în dirijarea temperaturii, umidităŃii, conŃinutului de CO2 al aerului, intensităŃii luminii. Factorii esenŃiali ai evoluŃiei plantelor se află în strânsă legătură între ei, schimbarea unuia atrăgând după sine si schimbarea celorlalŃi.

TendinŃa actuală cea mai evidentă referitoare la cultivarea legumelor şi florilor în spaŃiile protejate este de a se renunŃa la culturile intercalate şi de a se cultiva într-un ciclu de vegetaŃie o singură specie sau gen de plantă. Prin aceasta se pot automatiza operaŃiile de asigurare a luminii, temperaturii, umidităŃii, substanŃelor nutritive, conŃinutului de CO2, combaterea bolilor şi dăunătorilor etc., indiferent de condiŃiile climatice exterioare, perioada calendaristică din an sau faza de vegetaŃie a plantei. De asemenea, această tendinŃă este susŃinută mult, în special în cazul serelor de pe acoperişuri, şi de practicarea cultivării unor plante perene în sistem hidroponic.

Cele mai importante legume cultivate în spaŃiile protejate în România sunt [12]: • plante legumicole din familia solanacee, de la care se consumă fructele: tomatele, ardeiul,

pătlăgele vinete; • plante legumicole din familia cucurbitacee: castraveŃii, pepenele galben, dovlecelul comun; • plante din grupa verzei: varza albă, conopida, broccoli, gulia; • plante de la care se consumă rădăcinile tuberizate: ridichea de lună, morcovul; • plante de la care se consumă frunzele: salata, spanacul, pătrunjelul pentru frunze, mărarul;



• plante din grupa cepei: ceapa comună sub formă de ceapă verde; • plante floricole de o mare diversitate.

Plantele floricole se cultivă tot mai mult în România, în sere clasice sau în variantele hidroponice, rezultatele economice îndemnând un număr în continuă creştere de agricultori să se preocupe de acest domeniu (fig. 3.10) [114]. De asemenea, aceste plante sunt cultivate cu mare

succes în serele amplasate pe acoperişurile clădirilor.

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

În ceea ce priveşte substratul de cultură, udatul, fertilizarea, dar şi aclimatizarea, plantele floricole nu au cerinŃe diferite comparativ cu plantele legumicole. La speciile sensibile la boli datorate ciupercilor se recomandă utilizarea turbei ca substrat de înrădăcinare. Dacă se recomandă însămânŃarea într-o lădiŃă pusă pe pervazul geamului se subînŃelege şi asigurarea unei temperaturi de minim 18…20ºC. Florile se pot cultiva în solul serei, în ghivece sau jardiniere cu pământ sau în varianta hidroponică, în vase de forme şi mărimi adecvate dimensiunilor specifice florii în cauză.

În principiu se recomandă cultivarea în sere a unor specii floricole cu perioada de producŃie întinsă pe un număr cât mai mare de ani şi dirijarea factorilor de mediu în aşa fel încât recolta de bază să se obŃină în anumite perioade din lunile reci, când cererea mare de flori poate fi satisfăcută numai din culturile realizate în spaŃiile protejate.

3.2. ParticularităŃi ale tehnologiilor de cultivare a plantelor în serele amplasate pe acoperişurile clădirilor

Deosebirile principale dintre tehnologiile de cultură în spaŃii protejate ale florilor şi legumelor

se referă la folosirea pe scară largă a ghivecelor pentru flori, cu pământ sau în varianta hidroponică.

� Culturi floricole în ghivece şi jardiniere.[137] În floricultură cultura plantelor la ghivece poate avea caracter temporar (pentru plantele anuale sau perene semirustice, la care se urmăreşte devansarea perioadei de vegetaŃie pentru grăbirea înfloritului) sau permanent (la speciile folosite pentru decorarea interioarelor). Se cultivă în ghivece specii decorative prin flori (Cyclamen, Cineraria, Primula, Sinningia, Gerbera) precum şi specii decorative prin frunze (Peperomia, Aucuba, Dracaena (fig. 3.16).

La alegerea ghivecelor, forma şi volumul vasului prezintă o importanŃă deosebită, deoarece capacitatea de reŃinere a apei depinde de raportul între înălŃimea şi diametrul lui. Astfel, ghivecele de formă tronconică au o capacitate mai redusă de reŃinere a apei decât cele cilindrice, în timp ce ghivecele de formă rotundă reŃin cel mai bine apa.



Fig. 3.16. Cultivarea florilor în ghivece [124]

O coroană prea mare poate dezechilibra ghiveciul, iar un volum redus de substrat necesită udări mai frecvente. În ceea ce priveşte materialul din care este confecŃionat ghiveciul, mai ales la plantele valorificate la ghiveci, cel mai adesea se foloseşte plasticul. Plasticul este un material ieftin şi rezistent însă oferă mai puŃină stabilitate plantelor viguroase. Lutul ca şi material folosit la confecŃionarea ghivecelor este mai greu şi fragil decât plasticul însă oferă stabilitate mai mare. Deoarece este poros permite pierdea apei iar substratul de cultură trebuie udat mai des.

Jardinierele au de regulă formă rectangulară, sunt confecŃionate din plastic, lemn sau ceramică şi se folosesc pentru cultura plantelor care decorează pervazul, balconul (muşcate, begonii etc.).

Coşurile şi ghivecele suspendate se folosesc pentru cultura plantelor curgătoare (Petunia, Lobelia, Begonia „pendula”, ferigi). Sunt confecŃionate din sârmă, plasă sau din materiale biodegradabile şi necesită vas pentru scurgerea apei la baza lor.

� Culturi legumicole şi floricole în sistem hidroponic. Cultivarea legumelor şi florilor fără a le planta în pământ se numeşte cultura hidroponică. Chiar din denumire se înŃelege că plantele – legumele sau florile - sunt cultivate în apa în care au

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

Fig.3.17. Sisteme hidroponice de cultivare a legumelor[1

Documents

Ing. BADIU I. Eduard C · 2018-06-02 · 4.2. ParticularităŃi ... Principiul metodei şi modul de aplicare 74 119 5.2. AcŃiuni specifice etapei de pre-procesare 76 121 5.3. Calculul