Технологические основы обогрева парников и теплиц

Важнейшим фактором, определяющим рост растений в теплице, является температура.

В природе существует равновесие между поступающей за счет солнечного излучения теплотой и ее потерей. В теплице это равновесие менее устойчиво, так как ограждение плохо пропускает назад длинноволновые солнечные лучи, отражаемые от внутренних элементов теплицы, вследствие чего происходит накопление теплоты. Такое явление называют парниковым эффектом. Равновесие, конечно, наступает. Однако важно, чтобы это произошло при той температуре, которая нужна растению. Следует также иметь в виду, что температура самого растения может значительно (иногда на.

5… 10 °С) отличаться от температуры окружающего воздуха.

Регламентации подлежит не только температура окружающего воздуха, но и скорость ее изменения, поскольку массивные части растений прогреваются медленнее и на них в момент прогрева может конденсироваться влага.

Задача системы управления микроклиматом состоит в обеспечении условий для максимальной интенсивности фотосинтеза, которая зависит от температуры, при высоких значениях которой дыхание (процесс обратный фотосинтезу) начинает превалировать над фотосинтезом. Оптимальное значение внутренней температуры зависит от вида растения и его развития.

Внутренняя температура должна возрастать при увеличении освещенности. Нарушение этого условия зимой, когда температура в теплице может быть высокой, а освещенность недостаточной, вызывает дефицит углеводов и истощение растений.

Состав и принцип построения систем автоматического управления (САУ) температурным режимом в теплице во многом определяются способом ее обогрева.

Сооружения защищенного грунта обогревают за счет солнечного излучения, биотоплива, горячей водой или паром от котельных, отходами теплоты промышленных предприятий, а также электронагревательными установками.

Солнечный обогрев используют наряду с другими дополнительными видами обогрева. Солнечные лучи, проникая через светопрозрачные ограждения, нагревают почву, воздух и растения. Нагретые тела испускают инфракрасные тепловые излучения, которые через светопрозрачные ограждения практически обратно не проникают. Однако солнечный обогрев определяет большие суточные колебания температуры: днем она повышается, а ночью резко снижается. Солнечный обогрев в утепленном грунте широко распространен в южных районах, а также на Крайнем Севере в период полярного дня.

Биологический обогрев осуществляют за счет теплоты, выделяемой органическими материалами в процессе их разложения микроорганизмами. В качестве биотоплива используют навоз, городские отбросы и органические отходы промышленных предприятий. После заправки защищенного грунта биотопливом температура его постепенно за одну—три недели повышается до 60…70°С, а затем снижается до 20…30 °С и держится на этом уровне в течение двух месяцев. Биологический обогрев наиболее удобен в парниках и небольших весенних теплицах, где постепенное снижение температуры биотоплива компенсируется увеличением солнечной радиации. Однако на заправку биотопливом требуются большие затраты труда, и в то же время практически невозможно управлять температурой его разложения.

Водяной обогрев — самый распространенный вид обогрева благодаря высоким эксплуатационным и экономическим показателям. Он характеризуется простотой устройства и низкой трудоемкостью, легкостью управления и безвредностью для растений и обслуживающего персонала, доступностью и высоким процентом использования теплоты (65…70%).

Для водяного обогрева почвы в парниках на глубине 60…65 см в песчаной подушке укладывают асбоцементные трубы диаметром.

50… 100 мм, а для обогрева воздуха прокладывают под рамами металлические трубы диаметром 50 мм с уклоном 3%. Циркуляцию горячей воды создают принудительно при помощи электронасоса.

В блочных теплицах трубы для циркуляции горячей воды укладывают как в почве, так и по ее поверхности, а также вдоль стен и под стеклянной кровлей. Зимние теплицы обогревают водой температурой 70…90 °С, а парники — 50…70 °С.

Воздушно-тепловой обогрев применяют в качестве дополнительного и особенно аварийного. При этом используют калориферные установки, которые обладают малой инерционностью, легко управляемы и быстро выравнивают температуру по всей площади теплицы. В этом случае источником теплоты является водяной, газовый или электрический калорифер, а теплоносителем — воздух теплицы, прогоняемый вентилятором через калорифер.

В некоторых теплицах воздух обогревают за счет непосредственного сжигания газа в теплице, с одновременным обогащением атмосферы углекислым газом. Несмотря на простоту этого метода отопления и высокий коэффициент использования теплоты, он не нашел широкого распространения из-за неравномерности распределения температуры и наличия в газах вредных для растений соединений.

Электрический обогрев используют в основном в парниках. Он бывает почвенный, воздушный и комбинированный. Для электрообогрева применяют трубчатые или оголенные проволочные нагревательные элементы, специальные нагревательные провода, асфальтобетонные, электродные и другие нагревательные элементы.

В качестве трубчатых нагревательных элементов используют оцинкованную проволоку диаметром 2,5…3 мм, протянутую внутри керамических или асбоцементных труб диаметром 75… 100 мм. Трубы прокладывают в слое песка на глубине не менее 200 мм от поверхности почвы на теплоизоляционной подложке из шлака и гравия.

Нагревательные элементы присоединяют к сети напряжением 380/220 В. Средняя мощность нагревательных элементов для южных зон должна составлять 150…180 Вт на 1 м² площади. Оголенные проволочные нагревательные элементы выполняют из стальной оцинкованной проволоки диаметром 3…4 мм, которую укладывают в теплоаккумулирующем слое песка петлями под обогреваемой почвой и закрепляют в натяжных планках в торцах обогреваемого участка. Для питания используют пониженное напряжение (12…50 В).

Промышленность выпускает Подогревательный оцинкованный сельскохозяйственный провод ПОСХП с полиэтиленовой изоляцией. Диаметр провода 1,1 мм, а вместе с изоляцией 3 мм. Провод ПОСХП заливают теплоаккумулирующим слоем, состоящим из цементно-песочной смеси (1: 10), а сверху насыпают слой почвы. Провод рассчитан на напряжение 380/220 В. Асфальтобетонные нагревательные элементы выполняют в виде плит толщиной.

6…7 см на все дно площади парников. В плиту закладывают зигзагом стальную оцинкованную проволоку диаметром 2…3 мм, рассчитанную на напряжение 380/220 В.