IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Системы отопления теплиц должны удовлетворять следующим ос­новным требованиям, вытекающим из особенностей микроклимата, технологического режима, ограждающих конструкций.

Основные теплотехнические требования: обеспечивать требуе­мые температуры воздуха в рабочем объеме, листьев растений, кор­необитаемого слоя почвы; локализовывать холодные потоки возду­ха в пристенной зоне; обеспечивать снеготаяние на кровле.

1. Вспомогательные требования: способствовать борьбе с пере­гревом в весенне-летний период; не ухудшать светового режима и не снижать фотосинтеза; уменьшать инфильтрацию через наружные ограждения; создавать требуемую подвижность воздуха,

2. Требования к управляемости системой: подавать в сооруже­ние необходимое количество теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха, интенсивности солнечной радиации, снегопада и отсутствия снега на кровле; обладать малой инерционностью.

3. Конструктивные требования: не мешать технологическому процессу; не занимать полезную площадь.

4. Эксплуатационно - экономические требования: надежность в эксплуатации; индустриальность; экономичность в расходе металла и электроэнергии; минимальные приведенные затраты; долговеч­ность; небольшие затраты, на заработную плату обслуживающему персоналу.

Также следует отметить, что системы отопления теплиц в нашей стране проектируются с учетом требований СП, СНиП, пособий к СНиП, типовых проектных решений и др.

Отопление теплицы осуществляется зональными водяными системами (цокольной, шатровой, надпочвенной, подпочвенной, контурной) и одной воздушной.

(1)

Рисунок 1. - Система отопления теплицы

1-цокольный обогрев; 2-шатровый обогрев; 3-лотковый обогрев;

4-надпочвенный обогрев; 5-подпочвенный обогрев; 6-контурный обогрев.

В теплицах системы отопления могут быть с различными вида­ми теплоносителя – водой, воздухом, паром, газом. Наиболее распространенным в настоящее время является водя­ной обогрев. При устройстве водяного отопления для обогрева раз­личных зон следует предусматривать несколько систем:

— шатрового обогрева – для обеспечения снеготаяния и поддер­жания требуемого температурного режима в верхней зоне;

— цокольного обогрева – для локализации холодных потоков в пристенной зоне;

— контурного подпочвенного обогрева – для предотвращения про­мерзания почвы в пристенной зоне;

— основного подпочвенного обогрева – для создания требуемого температурного режима в корнеобитаемом слое почвы;

— надпочвенного обогрева – для обеспечения равномерности тем­ператур в надпочвенной зоне.

Температура теплоносителя для шатрового, цокольного и надпочвенного обогрева t_г=95°С, t_о= 70°С; для подпочвенного t_г= 45°С, t_о= 30°С. Для кон­турного подпочвенного отопления возможно использование высоко­температурного теплоносителя с t_г= 130…150°С, t_о = 70°С.

Нагревательные приборы всех систем, кроме основной подпочвен­ной – стальные гладкие трубы или регистры из них.

Типовые решения систем отопления из гладкотрубных регистров представлены в т.п. теплиц 810-98. Для основного подпочвенного обогрева могут использоваться асбестоцементные или пластмассовые трубы.

Температурный режим теплиц в холодный и переходный периоды года определяется соотношением теплопоступлений и теплопотерь сооружения и зависит от принятого культурооборота.

Мощность системы отопления в культивационных сооружениях определяется из уравнения теплового баланса:

(2)

Основные потери теплоты в теплицах происходят через наружные ограждения: стены и скаты. Тепловой поток через вертикальные ограждения различен в своих значениях в зависимости от высоты. В нижней части, где расположены отопительные приборы цокольного обогрева, он выше, поэтому потери теплоты через стены надо рассчитывать по зонам.

Температура боковых ограждений в пределах высоты нагревательных приборов больше, чем в верхней зоне на 5…15°С в зависимости от вида нагревательного прибора, расстояния до ограждения, температуры теплоносителя и наружного воздуха, скорости ветра.

Вертикальное ограждение в пределах высоты нагревательного прибора получает теплоту в результате конвекции от воздуха, омывающего стену за нагревательным прибором, и в результате излучения труб цокольного обогрева.

Теплопотери через кровлю задаются из условия обеспе­чения снеготаяния, а теплопотери через грунт рассчитываются по зонам или принимаются в процентах от теплопотерь через ограждения (=15...20%).

Количество теплоты, необходимой на нагрев инфильтрующегося воз­духа, равно:

, (3)

где –расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч.

Удельные потери теплоты в культивационных сооружениях рав­ны 100...200 Вт/м³, расходы на обог­рев сооружения составляют 50 % се­бестоимости продукции, поэтому в теплицах особенно большое значе­ние имеет изыскание возможностей экономии теплоты.

Экономия теплоты может быть достигнута уменьшением теплопотерь и рациональным устройством и регулированием систем отопления.

Для снижения теплопотерь следует увеличивать сопротивление теплопередаче отдельных участков наружных ограждений. Дополнительную теплоизоляцию обычно устраивают в нижней части стен, максимально до уровня лотка. Наиболее простым решением можно считать установку между трубами цокольного обогрева и наружными ограждениями экрана из полиэтилено­вой пленки. Основным термическим сопротив­лением в этом случае яв­ляется сопротивление воздушной прослойки между пленкой и ограж­дением. По высоте экра­на, равной 20 % всей вы­соты ограждения, эконо­мия теплоты составляет до 5...8%. Экраном могут служить листы какого-либо теплоизоляционного материала, например стиропора, закрытые со стороны, обращенной в теплицу, полиэтиленовой пленкой.Та­кая теплозащита при толщине стиропора 1 см дает экономию теплоты в размере до 30 %. Эффективным является также устройство экрана из плен­ки с покрытием из алюминиевой фольги, позволяющее уменьшить теплопотери на 20...30 %. В почве по контуру теплицы следует делать теплоизо­ляционный пояс.

Рисунок 2 – Теплоизоляция

ограждений теплицы:

1 – воздушная прослойка;

2 – стиропор 10…22 мм;

3 – пленка; 4 – теплоизоляционный пояс по контуру теплицы.

 

Системы шатрового обогрева сле­дует рассчитывать на два режима рабо­ты: на максимальную нагрузку в перио­ды снегопадов и на рабочую, обеспечи­вающую только требуемый температур­ный режим в верхней зоне. Изменение теплоотдачи труб возможно путем из­менения расхода теплоносителя или его температуры. Можно устраивать две от­дельные системы шатрового обогрева, но на это потребуется дополнитель­ный расход труб.

Потери теплоты через грунт Q_гр, Вт, входящие в формулу теплового баланса теплицы в холодный период года, в культивационном сооружении отличаются от рассчитанных по традиционному способу по зонам. Расчет потерь теплоты через грунт по зонам дает завышенные на 15…17 % значения, которые не соответствуют действительному распределению потерь теплоты по площади сооружения. Известно, что в средней полосе России удельные потери теплоты через грунт в зимней блочной теплице составляют 6…8 Вт/м².

Мощность зональных систем отопления регулируется в зависимости от многих факторов, например, в зависимости от высоты растений и периода года. Для низких растений достаточно прогревать зону высотой до 0,5 м от поверхности грунта, затем постепенно по мере роста растений увеличивать высоту обогреваемой зоны. За счет отопления лишь части пространства в ранние периоды развития растений можно достичь существенной экономии теплоты. Теплопотери теплиц в дневное и ночное время суток различны.

Поэтому требуемую мощность системы отопления следует определять для каждого периода и принимать большую из полученных величин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Свод правил СП 60.13330.2012 "СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" (утв. приказом Министерства регионального развития РФ от 30 июня 2012 г. N 279).

2. Пособие по проектированию теплиц и парников: (к СНиП 2.10.04-85)/ Гипронисельпром. – М.: Стройиздат, 1988. – 72 с.

3. Бодров В.И. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2008. – 623 с.

4. Бодров, В.И. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий / В.И. Бодров, А.Г. Егиазаров, Е.С. Козлов. – Н.Новгород: Изд-во НГАСА, 1995 – 130 с.

5. Малышев Н.А. Воздушный режим теплиц в теплый период года/ Н.А. Малышев. Конференция магистрантов. Сборник статей. Кафедра отопления и вентиляции.- Н. Новгород: ННГАСУ, 2016.

6. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.gks.ru/

Код для цитирования: Скопировать