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Desde al menos los tiempos de los antiguos romanos, los seres humanos han reconocido el valor de lo que ahora se conoce como agricultura de ambiente controlado, que permite a los agricultores cultivar plantas durante todo el año en lugar de hacerlo de forma estacional. Aunque se inventaron hace cientos de años, los invernaderos siguen siendo el medio más popular de la agricultura de ambiente controlado en la actualidad, y las innovaciones en tecnología y diseño han mejorado tanto la belleza como la eficacia de esta tipología. A continuación, exploraremos en detalle la historia y la estructura del invernadero, así como varios ejemplos de diseño innovador y experimental de invernaderos.

En el siglo I de nuestra era, Plinio el Viejo documentó que el emperador Tiberio estaba tan apegado a los pepinos, que sus jardineros fabricaron un sistema artificial que les permitía cultivar esta hortaliza durante todo el año. Este sistema, antecesor del invernadero moderno, consistía en marcos o casetas para pepinos acristalados con tela aceitada o mica. Invenciones similares se producirían en todo el mundo: el primer invernadero con calefacción documentado se inventó en Corea en la década de 1450, utilizando un sistema de calefacción en el suelo para complementar la estructura aislante del invernadero. A lo largo del siglo XVII se experimentó en Europa con el tamaño y el diseño de los invernaderos, siendo el de Versalles un ejemplo impresionante. En el siglo XIX, los invernaderos se convirtieron gradualmente en un fenómeno más común y no en un dominio exclusivo de los ricos: se extendieron a las universidades con la popularización del campo de la botánica y, en 1851, la Gran Exposición se celebró en lo que era esencialmente un gran invernadero.

En su forma más general, el invernadero es una estructura hecha de un material transparente como vidrio, plástico o fibra de vidrio. El armazón suele ser de aluminio, acero o madera, y consta de vigas, postes laterales y columnas, y a veces correas para un soporte adicional. El material transparente permite que la radiación solar atraviese el techo y las paredes, creando una temperatura más cálida y constante que la del entorno.

Sin embargo, el efecto natural de la estructura transparente suele complementarse con otros equipos diseñados para la ventilación, la calefacción, la refrigeración y la iluminación, especialmente en los invernaderos de tamaño comercial o industrial. Cuando la temperatura exterior es demasiado fría, por ejemplo en climas con inviernos crudos, la calefacción artificial puede complementar el calor de la radiación solar. Sin embargo, como la estructura transparente es naturalmente menos aislante, el coste y la huella medioambiental de la calefacción por gas natural o por horno eléctrico pueden ser elevados. La calefacción pasiva es una solución natural: la energía solar, el calor residual del ganado e incluso la calefacción geotérmica pueden proporcionar una calefacción suplementaria adecuada en la mayoría de las situaciones.

En la otra cara de la moneda, los invernaderos pueden tener a menudo problemas de sobrecalentamiento, especialmente cuando el entorno es inusualmente cálido. Los invernaderos pueden enfriarse simplemente abriendo las ventanas incorporadas, lo que puede hacerse de forma manual o automática mediante controladores electrónicos. La ventilación también ayuda a mantener el invernadero a una temperatura óptima, dejando salir el aire más caliente cerca del techo del invernadero e introduciendo el aire más frío cerca del suelo. Esta circulación también proporciona dióxido de carbono fresco para la fotosíntesis y la restauración de las plantas, a la vez que evita la acumulación de patógenos vegetales.

Por último, algunos invernaderos utilizan luces de cultivo por la noche para aumentar la cantidad de luz que reciben las plantas, lo que les permite crecer más sanas y, potencialmente, producir más cosecha. Los diferentes sistemas de riego, desde el riego manual con una manguera o una lata hasta los sistemas automáticos, como la estera capilar o el riego por goteo, también pueden afectar al crecimiento y al rendimiento de las plantas. El tipo y la calidad de cada uno de estos sistemas artificiales variará en función de la escala de la operación del invernadero, la ubicación y el clima del entorno, y las especies de plantas que se cultiven.

Aunque los invernaderos suelen estar hechos de material transparente y un marco estructural, la forma del propio invernadero puede variar drásticamente. Uno de los diseños más estándar es simplemente el invernadero de un solo hastial: una estructura rectangular con un techo transparente a dos aguas. La forma se asemeja a una casa sencilla, una conexión utilizada por RicharDavidArchitekti en su diseño para un invernadero familiar en Horice. Otro diseño estándar es el Quonset independiente, un invernadero largo y semicilíndrico que se popularizó después de la Segunda Guerra Mundial. El Palacio de Cristal se construyó con esta forma; hoy, el JAjaus de beSTe arkitektura agentzia bat es un ejemplo más moderno. En el caso de las estructuras de invernaderos más comerciales, es muy común el estilo de canalón conectado. Esta tipología, que consiste en colocar dos o más invernaderos uno al lado del otro, conectados por una pared común, es útil para las operaciones a gran escala y se impuso en las décadas de 1980 y 1990. Sin embargo, el inconveniente de este método es la reducida relación entre la superficie del suelo y la superficie de la pared exterior, que puede limitar la eficacia de la calefacción por radiación solar. El invernadero como vivienda de BIAS Architects es un ejemplo de este estilo de construcción.

Un estilo menos común pero estéticamente agradable es el invernadero de cúpula geodésica, popularizado en el siglo XX. Entre los ejemplos históricos importantes se encuentran el Proyecto Edén de Cornualles y el Climatron del Jardín Botánico de Missouri. Más recientemente, el Dome of Visions de Kristoffer Tejlgaard y Benny Jepsen, así como uno de los invernaderos del Penghu Qingwan Cactus Park, están construidos con forma de cúpula geodésica; otros invernaderos del parque de cactus también experimentan con la forma y el diseño mediante armazones y cubiertas.

El invernadero ha recorrido un largo camino desde que los romanos construyeron por primera vez estructuras de mica para los pepinos del emperador Tiberio. Hoy en día, los invernaderos se complementan con sistemas artificiales automatizados, pueden adoptar cualquier número de formas y tamaños diferentes, e incluso pueden servir para múltiples usos, como la Casa de la Naturaleza Uppgrenna de Tailor Made arkitekter, un invernadero spa y edificio de conferencias. Con sus propiedades de calefacción natural, el estilo de construcción del invernadero puede ser una opción ecológica para cualquier programa en el clima adecuado.