VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время существуют три основных типа культивационных сооружений для выращивания овощ­ных культур: парники, укрытия, теплицы. Парники и укрытия относятся к исторически наиболее ранним фор­мам.

Теплицы — наиболее сложный и совершенный вид культивационных сооружений. Они оснащены разнооб­разным технологическим оборудованием и системами обеспечения микроклимата и обслуживаются людьми и машинами, находящимися внутри их. Теплицы могут быть ангарными и блочными. Основными производственными культурами в России в тепли­цах являются огурцы и томаты. Часть площади отводит­ся под зеленые посевные, выращиваемые и выгоночные культуры — лук, салат, редис, петрушку, и др.

Круглогодичное обеспечение населения свежими овощами в Российской Федерации осуществляется их выращиванием в теплый период года в открытом грунте, а в осенний, зимний и весенний периоды года - в теплицах. Современные тепличные комплексы представляют собой сложные инженерные сооружения, оснащенные, как правило, генераторами теплоты, системами тепло - и воздухораспределения с автоматическим поддержанием заданных параметров внутреннего воздуха.

Использование типовых зимних теплиц в теплый период года для выращивания овощей затруднено из-за перегрева воздуха в них, вследствие повышенной интенсивности солнечной радиации. Лучистая энергия солнца повышает температуру внутреннего воздуха t_в до 50…55 °C, вызывает перегрев и иссушение растений. Потери урожая в этот период могут достигать 50…80 %, а иногда заканчиваются гибелью растений.

Предупредить перегрев можно экранированием. Экраны могут быть внутренние и наружные, общезатеняющие и селективные. Различные шторы, тенты, применяемые в качестве наружных затенений, быстро изнашиваются и эксплуатируются не более одного – полутора сезонов; эта система затемнения должна быть снабжена высокоточной системой автоматики для установки и снятия штор. Возможно применение распыления водного аэрозоля форсунками над кровлей теплиц, но эффект снижения теплоты от солнечной радиации составляет лишь 4 %.

Такие параметры как, температура, относительная влажность, концентра­ция углекислоты должны быть обеспечены в пределах всего рабочего объема, т. е. части общего объема, занятой растениями (от поверхно­сти почвы до верхнего уровня растений). Высота рабочего объема переменна. По мере роста растений она увеличивается до 2,5 м. Изменяется и степень заполненности рабочего объема биомассой, поэтому аэродинамическое сопротивление прохожде­нию воздуха через этот объем и общая площадь поверхности расте­ний, участвующая в тепломассообмене, не являются постоянными.

Большое значение в теплицах имеет подвижность воздуха, пос­кольку она способствует равномерному распределению параметров воздуха в рабочем объеме, а также определяет интенсивность про­цессов теплообмена и испарения на поверхностях листьев растений, почвы, ограждений. Рекомендуемая подвижность воздуха в тепли­цах составляет 0,5…1 м/с.

Лист — основной фотосинтезирующий орган растения. Его температура является показателем «теплового комфорта» выращива­емой культуры. Оптимальные сочетания значений параметров мик­роклимата следует определять теплофизическим расчетом при усло­вии обеспечения баланса теплоты на поверхности листа и по рекоменда­циям технологических норм. Наряду с этим одну из важнейших ролей формирования микроклимата в теплицах является климат региона, в котором происходит выращивание овощей.

Наружные климатические условия (t_н, v_н, роза ветров) определяют воздухообмен в теплице. Температура и плотность воздуха снаружи и внутри обычно неодинаковы, в результате чего гравитационное давление снаружи и внутри оказываются разными, что и определяет зоны инфильтрации и эксфильтрации по высоте сооружения. Аэрация оказывает существенное влияние на формирование тепловлажностного режима теплицы.

Все параметры микроклимата в теплицах взаимосвязаны, поэто­му следует обеспечивать не только требуемые значения отдельных характеристик, но и оптимальные их сочетания. При этом темпера­тура, относительная влажность и подвижность воздуха, температура поверхностей почвы и ограждений должны быть такими, чтобы тем­пература на поверхности листа соответствовала нормируемой вели­чине.

Проблемы принятия решений при проектировании, эксплуатации и управлении параметрами микроклимата теплиц, то есть выбор одного из возможных альтернативных вариантов, является сложной ввиду многообразия факторов (строительных, теплофизических, технологических, экономических и т.п.), влияющих на этот выбор.

Выполнение требований позволит разработать методики расчета систем кондиционирования микроклимата теплиц в теплый период года для различных климатических районов страны. Они представляют собой поочередное и совместное использование способов снятия перегрева поверхности растений.

Наиболее простым способом устранения перегрева в культивационных сооружениях является устройство аэрации. Естественный обмен воздуха происходит за счет двух факторов: разности гравитационных давлений наружного и внутреннего воздуха и ветрового давления.

Для увеличения естественного воздухообмена применяются системы активизации аэрации: устройство специальных элементов или фрамуг в вертикальных ограждениях в дополнение к дверным проемам и технологическим воротам. В блочных теплицах, в зависимости от компоновки, применяются различные решения систем активной аэрации.

Наибольшее снижение температуры листьев растений происходит при увлажнении приточного воздуха водой. Применение этого способа снятия перегрева ограничено повышением энергетических затрат, при этом способе в сооружении могут образовываться холодные потоки воздуха.

Системы механической вентиляции, имеющие экономически и технически целесообразную производительность, не обеспечивают удовлетворительного снижения температуры воздуха в теплицах (охлаждающий эффект не превышает 2…3 °C). Для увеличения интенсивности охлаждения системы принудительной вентиляции должны работать в совокупности с другими системами снятия перегрева.

Наиболее благоприятным способом создания эффективного режима является применение систем кондиционирования воздуха, но оно связано с большими эксплуатационными затратами. Поэтому они применяются только в экспериментальных теплицах и климатических камерах.

Кондиционирование микроклимата с самостоятельно или совместно работающими отдельными элементами системы или их последовательным ступенчатым включением в зависимости от интенсивности солнечной радиации в течение года (или теплого периода) и суток обеспечивают допустимую интенсивность фотосинтеза растений в теплицах в теплый период года при высокой рентабельности производства.

Код для цитирования: Скопировать