Обогрев теплиц

На обогрев каждого гектара теплиц расходуется в среднем 1500 т условного топлива за сезон. В структуре себестоимости овощей, выращенных в зимних теплицах, затраты на обогрев составляют 35...40 %. Поэтому при выборе способов обогрева для конкретных условий необходимо в первую очередь учитывать экономичность, простоту и удобство эксплуатации защищенного грунта. В защищенном грунте применяют солнечный, биологический и технический обогрев.

Солнечный обогрев. Основан на использовании солнечной радиации. Сущность солнечного обогрева заключается в разной способности светопрозрачных материалов пропускать видимую (коротковолновую) и инфракрасную (длинноволновую) части солнечного спектра. Видимая часть спектра, проникая через покрытие парников или теплиц, попадает на растения и почву, превращаясь в инфракрасную.

Инфракрасные лучи почти не проходят через стекло, поэтому температура в солнечные дни в остекленных сооружениях может быть на 10...12 "С выше, чем в открытом грунте.

Поливинилхлоридная пленка пропускает инфракрасные лучи на 10 %, полиамидная — на 40 %, полиэтиленовая — на 80 %. Сооружения из полиэтиленовой пленки быстро теряют тепло.

Достоинством солнечного обогрева является доступность его во всех зонах.

На севере и в средней зоне России за счет солнечного обогрева экономится около 20 % топлива, в южной — 30 % и более. Этот вид обогрева широко используют в сочетании с биологическим, водяным и калориферным.

Среди недостатков такого способа обогрева можно назвать ограниченный период применения в течение года, неустойчивый тепловой режим (возможны заморозки весной и перегревы летом).

Биологический обогрев. Осуществляется за счет тепла, выделяемого при разложении органического вещества микроорганизмами. В качестве биотоплива используют навоз различных животных, городской мусор, отходы кожевенных предприятий — отдубину, опилки и др.

Конский навоз считается лучшим видом биотоплива. Он содержит 65...75 % воды, около 0,6 % азота (рН 8...9). Через 7...9 дней после закладки биотоплива температура в парниках повышается до 60...72 °С. Через неделю температура понижается до 33...38 °С и на этом уровне поддерживается в течение 70...90 дней. Конский навоз используют в смеси с коровьим или свиным.

Коровий навоз более плотный, содержит 75...80 % воды, беден азотом (0,4 %), рН 6...7, разгорается медленно. Максимальная температура через 12...20 дней 40...52 °С, но уже через 7...15 дней она снижается до 28 °С, затем постепенно до 12...20 °С и держится около двух месяцев. Добавление к коровьему навозу рыхлящих материалов (опилок, соломенной резки), овечьего или конского навоза улучшает его качество. На коровьем навозе быстро появляются пластинчатые грибы, поэтому при его использовании в качестве биотоплива необходимо сверху посыпать известь (пушонку) из расчета 0,3...0,4 кг/кв.м.

Почти такими же качествами характеризуется свиной навоз.

Городской мусор (бытовые отходы) содержит 35...60 % воды, рН 7...9. При его использовании на 10...12-й день после перебивки (рыхления) температура достигает 60...65 °С, затем снижается до 36...48 °С и на этом уровне держится около 80 дней. В Москве и Санкт-Петербурге работают заводы по переработке городского мусора, которые выпускают биотопливо, по показателям не уступающее конскому навозу. В пленочных теплицах в качестве биотоплива используют соломенные тюки.

Биотопливо заготавливают в течение зимы, укладывают в штабеля шириной 6...8 м, высотой 1,5...2,0 м, произвольной длины. Потребность в биотопливе зависит от его свойств и типа культивационного помещения. На одно рамо-место раннего парника требуется 1,5 куб.м, или 0,6...0,7 т, навоза; для средних парников - на 15...20 % меньше; для пленочных теплиц — 0,2...0,3 т/кв.м.

За 10...12 дней до загрузки в помещения биотопливо перебивают, что способствует его горению. При температуре 45...50 °С его загружают в культивационные сооружения.

Положительные качества биологического обогрева: общедоступность, не требуется дорогостоящее оборудование на обогрев. Недостаток — трудно регулировать тепловой режим.

Технический обогрев. Применяют водяной, воздушный, газовый и электрический обогрев.

Водяной обогрев наиболее распространен при обогреве воздуха и почвы в теплицах. В качестве теплоносителя используют горячую воду температурой от 30 до 130 °С (30...35 °С в утепленном грунте, 40...60 °С в парниках, весенних теплицах, 65... 130 °С в зимних теплицах), получаемую от ТЭЦ, собственных котельных, отходов промышленных предприятий. Для обогрева применяют также геотермальные воды. Распределение воды осуществляется с помощью гладких стальных или пластмассовых труб.

Водяной обогрев имеет высокие агроэксплуатационные и экономические показатели — ровный и легко регулируемый режим, низкую трудоемкость, высокий коэффициент использования тепла (65...70 %), не опасен для людей и растений.

Воздушный обогрев в защищенном грунте применяют в качестве дополнительного или аварийного. При этом теплоносителем служит нагретый воздух. Во всех действующих типовых проектах пленочных теплиц предусмотрена система воздушного обогрева от теплогенераторов ТГ-150, ТГ-2,5Т и отопительно-вентиляционных агрегатов АПВ-200, ОБА-150 и др.

Недостаток: большие эксплуатационные затраты.

Газовый обогрев осуществляют за счет непосредственного сжигания природного газа в горелках или теплогенераторах, установленных в теплицах. Несмотря на простоту его устройства, газовый обогрев применяют ограниченно.

Электрический обогрев применяют для обогрева почвы и воздуха в культивационных сооружениях. Для этого используют электродные котлы, электрокалориферы, электродные и элементные нагреватели.

Электродные котлы для обогрева тепличных комбинатов эффективны в районах строительства крупных гидроэлектростанций и в других районах, где имеется дешевая электроэнергия.

В теплицах и парниках широкое распространение получил обогрев грунта нагревательными элементами из стальной проволоки диаметром 3 мм, изолированной полиэтиленовой оболочкой (ПОСХВ, ПОСХВТ, ПОСХП), с укладкой их в слой песка под слоем грунта. Этот вид элементарного обогрева с проводом ПОСХП предусмотрен в парниках (ТП 810-61) и в пленочной рассадной теплице (ТП 810-91), с проводом ПОСХВТ — в пленочной теплице (ТП 810-94).

Экономия энергии при использовании защищенного грунта. Важнейшая задача, которую предстоит решить в тепличном производстве, — это экономия энергии, особенно тепла.

Дешевыми источниками тепла для защищенного грунта являются тепловые отходы промышленных предприятий, электростанций и газокомпрессорных станций. Тепло, получаемое от этих источников, гораздо дешевле, чем тепло собственной котельной.

Например, в хозяйствах агропромышленного комбината «Москва», получающих тепло Московского нефтеперерабатывающего завода, годовые затраты на обогрев в 2...3 раза ниже, чем в хозяйствах, теплоснабжение которых ведется от собственных котельных. При утилизации тепловых отходов промышленности себестоимость продукции снижается на 20 %, а расход топлива сокращается в 6 раз.

Важное значение имеет размещение культивационных сооружений. Строительство тепличных комбинатов в южных районах России позволяет не только получать овощи в зимний период благодаря достаточной солнечной радиации, но и производить их при меньшем по сравнению с центральными районами расходе топлива.

Большой экономии тепла можно добиться при изменении структуры соотношения площадей зимних и пленочных теплиц (в пользу последних) и замене парников пленочными теплицами. Экономия теплопотерь значительно возрастает при улучшении герметизации теплиц. Например, применение двойного пленочного ограждения позволяет снизить затраты топлива на 25...30 % при некотором снижении светопрозрачности. Для этих целей используют также системы автоматического регулирования температурного режима.