РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМ В ТЕПЛИЦАХ

Температура воздуха, °С

Овощи

во время появления всходов

во время выращивания

в период плодо- в период ношения закалки растения

пасмурно

солнечно

ТАБЛИЦА 15.17 КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ К

Конструкция ограждения

Значения К

Вт/(м К) ккалДч • м °С)

Стекло с металлическими 6,4 щпросами

Два стекла, разделенных воз- 3,3

душным промежутком, с

металлическими шпросами

Стекло с деревянными щцро- 5,8

сами

Пленочное укрытие:

одинарное 10,0

двухслойное 5,8

5,5 2,8

8,6 5,0

Мощность системы отопления Q следует рассчитывать по максимальному перепаду наружной и внутренней температуры воздуха с учетом начала периода эксплуатации и принятого культурооборота в теплице. В качестве температуры наружного воздуха t„ принимается температура холодных суток расчетного месяца.

К системам отопления теплиц предъявляются следующие основные требования:

1) технологические-обеспечение требуемых температур воздуха в рабочем объеме, листьев растений, корнеобитаемого слоя почвы, локализация холодных конвективных потоков в пристенной зоне, обеспечение снеготаяния на кровле и стока талой воды;

2) вспомогательные - предотвращение перегрева в весенне-летний период, сохранение требуемого светового режима и фотосинтеза

Рис. 15.4. Расчетная схема теплового баланса теплицы

б,р-теплотасолнечной радиации; Q%,„, ботр, бпогл, бэтрТепло-та солнечной радиации, поступившая в теплицу, отраженная от покрытия, поглощенная покрытием, отраженная грунтом; Qf, -теплота, поглощенная грунтом; б *р-тепло га, отдаваемая грунтом; би.гр. бл.гр - конвективная и лучистая теплота с поверхности грунта; Q,c„ р-теплота испарения с поверхности грунта;

6S> бюид-конвективная, лучистая и теплота конденсации на внутренней поверхности ограждения; 6J. QJ-конвективная и лучистая теплота наружной поверхности; Q,„-теплопотери через грунт; Q,, - конвективная и лучистая теплота нагревательных приборов системы обогрева воздущиого пространства; бо.гр-теплота системы обогрева грунта; б, Q",p-теплота естественных и искусственных воздушных струй; б" -теплота наружной струи; т, т,, тр-температура наружной, внутренней поверхности ограждения и поверхности грунта; в. гр-температура наружного, внутреннего воздуха, грунта

Рис. 15.5. Системы обогрева теплицы

/-цокольный; 2-шатровый; 3 лотковый; 4-надпочвенный; 5-подпочвенный; б-контурный

растений, поддержание требуемой подвижности воздуха;

3) требования к управляемости системой -подача в сооружение необходимого количества теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха, интенсивности солнечной радиации, снегопада и отсутствия снега на кровле, малая инертность;

4) конструктивные-не мешать технологическому процессу, не занимать полезную площадь;

5) эксплуатационно-экономические - надежность в эксплуатации, индустриальность, экономичность по расходу металла и электроэнергии; долговечность.

В теплицах системы отопления могут быть с различными видами теплоносителей-водой, воздухом, паром, горячими газами. Наибольшее распространение получил водяной обогрев.

При устройстве систем водяного обогрева для экономичного обеспечения заданных температурных условий при любом режиме работы теплицы ее следует оборудовать несколькими независимыми системами (рис 15.5);

а) шатрового обогрева-для обеспечения снеготаяния и поддержания температурного режима в верхней зоне,

б) цокольного обогрева-для локализации холодных потоков в пристенной зоне,

в) контурного подпочвенного обогрева-для предотвращения промерзания почвы в пристенной зоне;

г) основного подпочвенного обогрева-для создания требуемого температурного режима в корнеобитаемом слое;

д) надпочвенного обогрева-для обеспечения равномерности температур в надпочвенной зоне.

В системах отопления шатрового, цокольного и надпочвенного обогрева температура теплоносителя = 95°С, = 70°С; основного подпочвенного обогрева = 45°С, = 30°С; контурного подпочвенного обогрева - = 130-150°С, Го = 70°С.

Нагревательные приборы всех систем (кроме основной подпочвенной) - стальные гладкие трубы (возможны конвекторные трубы). Для основной подпочвенной системы следует использовать асбестоцементные или пластмассовые трубы.

ГЛАВА 16. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

16.1. Классификация солнечных систем горячего водоснабжения и отопления

Солнечная радиация-практически неисчерпаемый и экологически чистый источник энергии. Мощность потока солнечной энергии у верхней границы атмосферы равна 1,7 10"* кВт, а на поверхности Земли-1,2-10 кВт. Общее годовое количество поступающей на Землю солнечной энергии составляет 1,05 10 кВт ч, в том числе на поверхность суши приходится 2 ЮкВтч. Без ущерба для экологической среды может быть использовано до 1,5% всей поступающей солнечной энергии.

Среднесуточная интенсивность потока солнечного излучения равна 210-250 Вт/м[18-21,2 МДж/(м • сут)] в тропических зонах и пустынях, 130-210 Вт/м [(10,8-18 МДжДмсут)] в центральной части СССР и 80-130 Вт/м [7,2-10,8 МДжДм-сут)] на Севере СССР, а

максимальная величина достигает 1000 Вт/м. Число часов солнечного сияния в год в республиках Средней Азии составляет 2700-3035, в Закавказье 2130-2520, на Украине и в Молдавии 2000-2080. Количество солнечной энергии, поступающей за год на 1 м горизонтальной поверхности, в Ашхабаде равно 1720 кВт • ч, в Одессе 1345 кВт ч, в Москве 1015 кВт ч. С помощью гелиотехнических устройств может быть полезно использовано 10-50% этой энергии.

Гелиосистемы теплоснабжения рекомендуется применять в основном в южных районах РСФСР, Украины, Казахстана, в Закавказье, Молдавии и Средней Азии при соответствующем технико-экономическом обосновании:

1) при сезонном теплоснабжении или при режиме теплопотребления с максимальными нагрузками в летний период;

2) при высокой себестоимости тепловой энергии, отпускаемой традиционным источником теплоты;

ГОРЯЧАЯ ВОДА

Рис. 16.1. Пр

иальиые схемы солнечных водонагреватель-

ных установок с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией теплоносителя

/-коллектор солнечной энергии; 2-бак-аккумулятор горячей воды; i-насос; 4-смесительный вентиль

3) при ВЫСОКИХ среднегодовых значениях интенсивности поступающей солнечной радиации и большом количестве солнечных дней;

4) при наличии площадей для размещения КСЭ, отсутствии затенения КСЭ с ограждающими конструкциями здания;

5) при повышенных требованиях к чистоте окружающей воздушной среды;

6) с целью экономии топливно-энергетических ресурсов.

Солнечные системы горячего водоснабжения (ССГВ). Существуют два основных типа ССГВ: с естественной (рис. 16.1, а) и принудительной (рис. 16.1,) циркуляцией теплоносителя. Если в контуре коллектора солнечной энергии и в баке-аккумуляторе теплоты используется вода, то ССГВ выполняется по одноконтурной схеме. Для предотвращения замерзания теплоносителя в контуре КСЭ может использоваться антифриз, при этом теплота от антифриза к воде передается с помощью теплообменника, и ССГВ выполняется по двухконтурной схеме (рис. 16.2, а и б). ССГВ первого типа обычно используются для небольших потребителей, при этом бак-аккумулятор теплоты должен быть установлен выше КСЭ. Для крупных потребителей горячей воды для циркуляции теплоносителя требуется насос (рис. 16.2, б).

Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения. Различают активные и пассивные системы солнечного отопления (ССО). Характерным признаком активных ССО является наличие коллектора солнечной энергии (КСЭ), аккумулятора теплоты, дополнительного (резервного) источника энергии (ДИЭ), теплообменников (в двухкон-турных схемах), насосов или вентиляторов, соединительных трубопроводов или воздуховодов и системы регулирования.

ХОЛОДНАЯ ВОДА

Рис. 16.2. Двухконтурные схемы солнечных водонагревательных установок с естественной (а) и принудительной (б) циркуляцией теплоносителя

/коллектор солнечной энергии, 2-аккумулятор тепла, i-теплообменник; 4-резервный (дополнительный) источник энергии; J-насос; б-предохранительный клапан

В пассивных системах роль КСЭ и аккумулятора теплоты выполняют ограждающие конструкции здания, а движение нагретого солнечной энергией воздуха осуществляется, как правило, путем естественной конвекции. пассивных системах обеспечивается прямое улавливание стенами и полом здания солнечной энергии, поступающей через окна большой площади, расположенные в южной стене, ее аккумулирование теплоаккумулирующей массой (стены, пол, емкости с водой и т. п.), либо улавливание солнечной энергии в пристроенной к южной стене здания теплице и передача теплоты внутрь помещений и т.д. Для снижения теплопотерь здания в ночное время на свегопрозрачных поверхностях предусматривают тепловую изоляцию (щиты, ставни и т.п.).

Применение пассивных ССО экономически целесообразно в районах с достаточно высоким уровнем инсоляции, большим числом часов солнечного сияния и умеренной температурой наружного воздуха. Наиболее эффективной является пассивная ССО с тепло-аккумулирующей бетонной стеной темного цвета, которая расположена с южной стороны, имеет остекленную наружную поверхность и отверстия для циркуляции воздуха на уровне пола и потолка (рис. 16.3). КПД этой системы может достигать 40%. При применении пассивных ССО здания должны иметь улучшенную тепловую изоляцию и удовлетворять требованиям сохранения энергии.

В настоящее время, как правило, используются активные гелиосистемы. В зависимости от вида теплоносителя в контуре КСЭ различают жидкостные и воздушные системы. Теплоносителем в КСЭ может быть жидкость