Солнечные теплицы

метки: Теплица, Конструкция, Солнечный, Солнце, Температура, Излучение, Воздух, Необходимо

В основном мы используем традиционные энергоресурсы, такие, как нефть, уголь, природный газ. При этом наносится колоссальный ущерб экологии нашего общего дома под названием ЗЕМЛЯ. Сотни тысяч баррелей нефти сливаются в океан, миллионы тонн окиси углерода выбрасываются в атмосферу, четыре сотни АЭС вырабатывают десятки тонн радиоактивных отходов. Но дело не только в этом — запасы этих традиционных источников далеко не бесконечны. Поэтому их относят к невозобновляемым источникам энергии. Например, в год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется за 2 млн. лет. В связи с этим последнее время большое внимание уделяется так называемым возобновляемым источникам энергии, таким, как энергия ветра, солнца, прилива и т.д. В этом ряду солнечная энергетика занимает не последнее место. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. Конечно, скептики могут заявить, что солнечная энергия в связи с ее цикличностью (день-ночь ) и особенно сезонностью для многих районов достаточно экзотична. И это в известной степени верно. Максимальные значения скорости ветра наблюдаются в осенне-зимний период, когда поступление солнечной энергии уменьшается, а летом отсутствие ветра вполне компенсируется солнечной энергией. Производство солнечных элементов в мире сегодня превышает 500 МВт ежегодно. Если в использовании солнечной энергии в промышленных масштабах еще много проблем, то в повседневный быт многих и многих миллионов людей гелиосистемы вошли прочно и навсегда.

Теплицы — биолого-теплотехнические устройства, и они могут быть весьма существенно усовершенствованы, если их превратить в солнечные теплицы. Солнечная энергия в обычной теплице используется главным образом для процесса фотосинтеза, при котором растения поглощают и аккумулируют до 10% энергии падающего солнечного излучения. При этом из диоксида углерода и воды под действием солнечного света образуются углеводы и молекулярный кислород. Из молекул углеводов образуются органические вещества, необходимые для жизни и роста растений.

В обычных теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива. При создании солнечной теплицы, прежде всего, нужно позаботиться о существенном снижении теплопотерь за счет применения теплоизоляции. Кроме того, необходимо обеспечить улавливание максимально возможного количества солнечной энергии и аккумулирование избыточной теплоты. Ну а теперь подробнее.

Использование энергии ветра

... образом, энергию ветра можно рассматривать как солнечную энергию, преобразованную в механическую. Задачей данного реферата является донесение информации о ветроэнергетике: её истории, достоинствах и недостатках, перспективах использования ... в этих странах оценена в 20%. Основные характеристики ветра -- скорость и его направление. Эти характеристики являются крайне переменчивыми и зависят от многих ...

Как обеспечить максимальное улавливание солнечных лучей? (пример- теплица из стекла)

Через окна южной стороны в солнечную погоду в теплицу проникает значительное количество солнечной энергии. Стекло свободно пропускает коротковолновое световое излучение.

Схема распределения солнечного теплового потока. Разрез через стекло.

Количество солнечной энергии, поступающее через обращенное на юг окно в средний солнечный день, зимой больше, чем в средний солнечный день летом. Это объясняется рядом причин:

• Несмотря на то, что продолжительность светового дня летом больше, чем зимой, количество часов возможного освещения солнцем окна, выходящего на юг, зимой больше, чем летом. Например, на 35° с.ш. 21 июня продолжительность солнечной инсоляции может составлять 14 ч. Однако солнце появляется с северо-востока после 8 ч 30 мин и уходит на северо-запад после 15 ч 30 мин; таким образом, непосредственное прямое освещение Солнцем обращенной на юг стены длится всего лишь 7 ч. Однако 21 декабря Солнце освещает южную стену полные 10 ч, т.е. все время, пока оно находится над горизонтом.
• Плотность потока солнечной радиации на плоскости, перпендикулярной солнечным лучам, летом и зимой примерно одинакова. Потери энергии солнечной радиации при прохождении лучей через атмосферу компенсируются тем, что зимой Солнце ближе к Земле, чем летом.
• Поскольку зимой Солнце находится ниже над горизонтом, его лучи направлены в окна под более прямыми углами, чем летом, когда Солнце находится на большей высоте. На 35° с.ш. а средний зимний час на 1 м² окна может поступить в 1,5 раза больше энергии, чем летом.
• Излучение зимнего неба (из-за рассеивающего эффекта атмосферы) в 2 раза превышает излучение летнего неба.
• Чем ближе к прямому углу угол падения солнечных лучей на окно, тем выше общий коэффициент пропускания. Зимой этот коэффициент выше, чем летом.
• При правильном затенении окно можно закрыть от большей части прямого летнего солнечного излучения.

Естественное освещение

Недостаток естественного освещения проявляется в зимние и весенние месяцы, когда солнце стоит низко в небе.

В летние месяцы тень от деревьев, ограды, дачных построек – минимальна

В январе дерево, ограда или строение отбрасывают тень приблизительно в три раза длиннее своей высоты. В апреле тот же предмет или постройка дают тень гораздо короче: чуть больше их собственной высоты. Тень продолжает укорачиваться вплоть до середины лета.

Рисунок слева показывает длину тени, отбрасываемой оградой или стеной дачного строения разной высоты в апреле и сентябре.

Закаливание воздухом, водой и солнцем

... свежем воздухе, причем не только летом, но и зимой. Ежедневная прогулка во все времена года не только в солнечную, но ... систематически подвергался. А потому разностороннее закаливание подразумевает воздействие на организм воздухом, водой, солнцем, раздражение холодом и теплом. Тот ... ощущаете прилив сил и жизненной энергии, значит, вы выбрали правильный режим закаливания. При появлении каких-либо жалоб ...

Длина тени, отбрасываемая оградой или стеной дачного строения разной высоты в декабре и январе.

Для создания подсветки внутри теплицы или парника можно устроить светоотражающие экраны. Их нужно расположить таким образом, чтобы лицевая сторона их была направлена к окну. В качестве подобных светоотражателей можно использовать зеркало или лист оцинкованного железа.

Устройство теплицы

При конструировании теплицы следует сделать так, что бы боковые стенки теплицы были вертикальными, так как наклонные — непрактичны, они не дадут выращивать высокорослые растения.

Удобной является трапециевидная форма теплицы, с глухой задней стеной (наиболее высокой), плоской наклонной крышей и вертикальными стенками. Она позволит использовать плоские материалы (стекло, поликарбонат и др.), проста по конструкции, легко делится на секции перегородкой. Сама теплица может быть увеличена в размерах или уменьшена при необходимости.

Примеры:

• с наклонными светопрозрачными стенками;
• с цилиндрическими светопрозрачными стенками;

в — с наклонной крышей и вертикальной передней прозрачной стенкой;

с наклонной передней прозрачной стенкой;

• с теплоизолированной передней стенкой

1 — светопрозрачная изоляция; 2 — прозрачная крыша; 3 — теплоизолированная стенка.

Угол наклона южной остекленной поверхности к горизонту зависит от широты местности и для средней полосы России может приниматься равным 50…60°, при этом угол наклона крыши 20…35°. Оптимальное отношение площади поверхности грунта к площади светопрозрачной поверхности составляет 1:1,5. При этом обеспечивается оптимальный энергетический баланс, т.е. разность между улавливаемой солнечной энергией и теплопотерями.

Сторона, обращенная на север, может быть непрозрачной. Ее надо сделать утепленной, а изнутри теплицы оклеить алюминиевой фольгой. Тем самым она значительно утеплится, и в освещении практически не потеряем.

Для круглогодичного использования теплицу нужно разместить так, чтобы остекленная поверхность располагался с севера на юг, с отклонением к западу на 16-20°, а угол наклона стеклянной кровли соответствовал 27-28°.

Сохранение температурного режима теплицы на основе энергии, получаемой от солнца.

В то время когда солнечные лучи не попадают на теплицу, температура воздуха в ней постепенно понижается . Это может пагубно повлиять на, допустим, растущие там растения . Для решения этой проблемы можно использовать воду. Так как теплопроводность воды меньше чем теплопроводность воздуха, то нагревание будет проходить по-разному. Для воды понадобится больше времени для повышения температуры, чем для воздуха и соответственно для понижения. И именно это свойство может нам пригодиться. Создадим некую систему. В теплице поставим канистру с водой так, чтобы она находилась в середине теплицы (рис.1).

Рис.1

Получая солнечную энергию днем, вода будет нагреваться. Днем температура воздуха будет больше чем температура воды (из-за разности теплообмена) , это так же приводит к повышению температуры воды за счет теплообмена с воздухом(Рис. 2).

Но ночью солнечная энергия не оказывает воздействия на систему. Температура воздуха будет понижаться из-за неполной тепловой изоляции (добиться полной тепловой изоляции невозможно или же крайне трудно).В тот момент когда температура воздуха становится ниже чем температура воды, вода отдает свою энергию воздуху и за счет конвекции теплый воздух будет распространятся по теплице(Рис. 3).

Рис. 2

Рис. 3

Выбор материалов для теплицы.

Сотовый поликарбонат (ячеичтый)

Устойчивость к ультрафиолетовому излучению сотового поликарбоната.

Панели сотового поликарбоната обладают повышенной прочностью. Они способны противостоять неблагоприятным внешним условиям, в особенности ультрафиолетовому излучению. Поликарбонатные панели обладают наружным покрытием, защищающим от ультрафиолетового излучения, что позволяет в течение длительного времени сохранять их оптические свойства, несмотря на интенсивное облучение ультрафиолетовыми лучами. Панели непроницаемы для всех длин волн короче 385 нанометров, что позволяет ограничить отрицательное влияние ультрафиолетового излучения.

Использование солнечной энергии в теплице, Технология., Принципиальная схема., Техническая характеристика

Площадь гелиотеплицы, м2: 1000-2000

Объем суточного аккумулятора на 1 м3: 80- 100

площади, л воды (кг булыжника): 300-400

Температура нагрева почвы за счет солнечной энергии, °С: 40-50

Эффективность., Область применения.

1-кровля,

2-шторы с селективным покрытием,

3-двойное светопрозрачное ограждение,

4-северная массивная стена,

5-поглотитель,

6- шампиньонница,

7-аккумулятор,

8 — массивные стены шампиньонницы и аккумулятора

Способность к пропусканию и рассеиванию света сотового поликарбоната.

Светопропускание панели сотового поликарбоната — 80%, причем преобладающая часть световых лучей проходит в рассеянном виде. Солнечные лучи, падающие на лист сотового поликарбоната практически не имеют своего направления по отношению к его плоскости. Отклонение лучей и изменение их направления ничтожно малы. В результате солнечные лучи попадают только на верхнюю часть растений, тогда как их нижняя часть остается в тени.

Полная освещенность растений очень важна, её отсутствие приводит к заболеваниям растений и к их увяданию. У панелей ячеистой конструкции сотового поликарбоната рассеивание света значительно выше. Солнечные лучи оседают на верхних и нижних листах и на ребрах сотового поликарбоната и выходят из панелей в разных направлениях. Лучи, проходящие через панель сотового поликарбоната под разными углами, попадают на стены и другие поверхности, отражаются от них и доходят до всех элементов растений.

Стойкость к ударным воздействиям сотового поликарбоната.

Панели сотового поликарбоната прошли тестовые испытания на удар и отвечают требованиям следующих стандартов: DIN 53443, BS 2782, ASTM D5628-95. Приводимые ниже результаты получены в результате теста с применением гири с пятимиллиметровым круглым наконечником.

Толщина панели	6 мм	8 мм	10 мм	16 мм
Вес, г/кв.м.	1300	1500	1700	2700
Прочность при ударе, Дж	2,10	2,16	2,32	2,80

Экономия энергии.

Панели сотового поликарбоната дают существенную экономию энергии по сравнению со стеклянными, фиберглассовыми и акриловыми панелями аналогичной толщины. Воздух, содержащийся в пространстве между ребрами жесткости внутри панелей, является прекрасным теплоизолятором и позволяет экономить до 50 % энергии, расходуемой на отопление зимой, либо охлаждение летом.

Напомню что одна из сторон нашей теплицы черная, она будет с внутренней стороны завешена полотном чёрного брезента, который будет нагреваться под действием на него солнечного света.

В любое время суток брезент можно перевесить с одной части теплицы на другую т.к полотно держится на подвесе в верхней части теплицы и плотно закрепляется фиксаторами у основания стенок.

В данном случае чёрный брезент является очень удобным материалом т.к. он пропускает свет всего на 1,5 – 2 %, а остальное он поглощает тем самым преобразуя солнечную энергию в тепловую. Плотность брезента составляет от 300 до 600 г/м, может быть и выше. Он не пропускает влагу и хорошо задерживает тепло.

Графики замера температуры в теплице в дневной и ночной период

Солнце как источник энергии

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/konstruktsii-teplits/

Угол падения света. Количество солнечной лучистой энергии, поступающей в теплицу, зависит не только от направления солнечных лучей и площади светопропускающей поверхности, но также и от угла наклона прозрачных для солнечного света стекол теплицы относительно падающих лучей. Существенное значение имеет также степень чистоты стекол: загрязненные стекла снижают интенсивность проникающего сквозь них излучения до 30%. Максимальное количество солнечной лучистой энергии проходит сквозь оконное стекло теплицы в том случае, когда оно расположено перпендикулярно солнечным лучам. Кроме того, любое стекло снижает интенсивность солнечного излучения примерно на 10%. Из анализа данных рис. 46 следует, что угол падения солнечных лучей является не очень существенным фактором. Только при отклонении угла падения лучей от оптимального направления прохождения света сквозь стекло (0 °) больше чем на 50 ° начинает ощутимо снижаться количество солнечной лучистой энергии, попадающей в теплицу. Необходимо также принять во внимание влияние отклонения угла падения этих лучей в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Рис. 46. Влияние ориентации по сторонам горизонта на количество солнечного излучения, проникающего в теплицу с одинарным (1), двойным (2) и тройным (3) остеклением.

Ориентацию светопроемов теплицы необходимо проверить, прежде всего, применительно к осеннему или весеннему периоду, когда углы падения солнечных лучей довольно малы. Лучше всего проводить замеры в конце февраля, например 21 февраля, когда высоты солнца составляют 11 ° (в 9 ч утра) и 19 ° (в 12 ч дня).

Практически это означает, что все углы падения солнечных лучей в пределах от 90 до 60 ° приемлемы для условий Финляндии.

Количество солнечной энергии, попадающее в теплицу

В определенные дни поступающее через стекла теплицы количество солнечной энергии можно вычислить с помощью зависимостей «atk» по известным программам или с помощью солнечной карты или карты солнечного излучения.

Выбор формы теплицы определяют следующие основные факторы:

• ориентация теплицы относительно сторон горизонта;
• затененность, создаваемая окружающей средой;
• основное эксплуатационное назначение теплицы;
• возможность соединения теплицы с жилым зданием таким образом, чтобы образовалось единое гармоничное архитектурное целое.

Наиболее характерным для использования теплицы является период с марта до сентября, когда солнце светит наиболее жарко, начиная с высоты около 30 ° (с 21 марта по 23 сентября).

Некоторые экономичные формы теплиц.

Как было сказано выше, из теплицы должна быть видна примерно половина южного небосвода либо солнечный свет, попадающий в теплицу под углом 45 °, должен доходить до нижнего края ее задней стенки. Торцовые стены должны быть полностью или частично прозрачными, если теплица ориентирована на юг или отклонение or этого направления незначительно. При соблюдении указанных условий обеспечивается наилучшая и наиболее равномерная освещенность теплицы.

Полезную площадь пола теплицы можно увеличить, сделав южную застекленную стенку наклонной, в результате чего образуется хорошо освещенный участок пола.

В тех случаях, когда окружающие дом постройки и деревья создают сильную затененность или дом имеет преимущественную ориентацию на север, одну из торцовых стен можно сделать наглухо закрытой, поскольку солнечный свет все равно поступает в теплицу лишь в ничтожной степени. Для обеспечения достаточного солнечного освещения целесообразно сделать прозрачной всю крышу или ее часть, а также оборудовать заднюю стенку светоотражающей поверхностью или закрасить ее белой краской. Такие же меры можно принять в тех случаях, когда теплицу стремятся сделать заглубленной, в жилой дом, чтобы увеличить ее площадь. Если невозможно построить теплицу продолговатой формы, а также при необходимости обеспечить попадание солнечного света в жилые комнаты через теплицу крыша последней должна быть частично или полностью прозрачной.

Наиболее выгодными в отношении освещенности являются части теплицы, расположенные непосредственно у южных окон, поэтому целесообразно устраивать длинные, но не слишком глубокие теплицы. Глубина зависит и от высоты — чем больше высота теплицы, тем на большую глубину проникает солнечный свет. Рекомендуется выбирать глубину теплицы в пределах от 2 до 5 м.

Разумеется, изложенные здесь правила и способы конструктивного решения теплиц могут быть только ориентировочными. Если теплица предназначена для выращивания растений, то выбор светового проема, размер которого равен 50% поверхности ограждения теплицы, является приемлемым. Это позволяет использовать теплицу как застекленную веранду, особенно в тех случаях, когда позади теплицы имеются жилые комнаты, в которые солнечный свет проникает полностью или частично.

В длинной, обращенной на юг теплице равномерное освещение не столь важно, как в небольшой теплице, где предназначенная для выращивания растений площадь мала и нужно использовать каждый уголок. В глубоких теплицах важно проверить, насколько глубоко проникают солнечные лучи, а для узких теплиц это не столь существенно.

Если в теплице используется какая-либо масса для накапливания солнечной энергии (водоемы, камни, мешки с солью и т. д.), то обязательное условие «полезной работы» таких масс заключается в том, чтобы в теплицу попало солнечное излучение, особенно в холодное время года, с 9 до 15 ч. Все это можно учесть при проектировании, если пользоваться солнечными картами.

Создание запасов аккумулированной тепловой энергии.

Наиболее существенными факторами, обусловливающими теплопотери теплицы, являются следующие:

• большая площадь покрытия, главным образом направленного на юг и изготовленного из стекла или прозрачной пластмассы, для которого коэффициент теплопроводности К в ночное время и в пасмурную погоду оказывается в 10—20 раз меньше, чем для теплоизолированной сплошной стены или наружной крыши;
• большие потребности в воздухообмене вследствие использования большой площади стеклянного покрытия, эффективно накапливающего солнечную энергию.

Проблемы частично связаны одна с другой, поэтому желательно найти способы их одновременного решения. Теплобаланс направленных на юг двухслойных окон в отопительный сезон для губернии Этеля-Суоми (Южная Финляндия) является отрицательным. Это означает, что количество солнечной лучистой энергии, поступающей через окна, будет больше, чем количество тепла, выходящего через них наружу. Если бы конструкция теплицы была герметичной и избыточное тепло можно было полностью собирать в запас, то теплица оставалась бы теплой в течение всего периода роста растений, начиная с середины марта и вплоть до последних чисел октября. На практике это все же невозможно, поскольку, во-первых, нельзя добиться полной герметичности конструкций теплицы и, во-вторых, воздух необходимо менять, чтобы обеспечить получение растениями двуокиси углерода, а для снижения влажности теплицу приходится проветривать.

Уменьшение площади поверхности прозрачного покрытия. Поскольку прозрачное покрытие по своим теплоизоляционным характеристикам является наиболее слабым элементом ограждения теплицы, площадь его поверхности стремятся уменьшить там, где это менее важно в отношении прохождения солнечного света. Это нетрудно сделать, так как теплицу возводят всегда как пристройку к жилому дому или другому зданию, например к хлеву, поэтому теплица оказывается защищенной и получает какое-то количество тепла от этой постройки. Заглубляя часть теплицы в жилой дом или выполняя одну или обе торцовые стены в виде сплошных теплоизоляционных стен, можно обеспечить с двух или даже с трех сторон почти полную защиту. Вследствие этого значительно снижаются теплопотери. Крышу также можно в зависимости от формы и прежде всего глубины теплицы сделать частично или полностью закрытой. В процессе проектирования глухих и прозрачных частей здания весьма важно помнить о факторах, обеспечивающих, поступление достаточного количества солнечного света в теплицу, а также ее достаточную освещенность.

Повышение теплоизолирующей способности прозрачного покрытия. Теплоизолирующую способность прозрачного покрытия теплицы можно повысить двумя способами:

• усовершенствовать конструкцию окон с тем, чтобы улучшить теплоизолирующую способность и герметичность наличников, рам и в особенности оконных стекол;
• закрывать окна на ночь теплоизолирующими материалами.

Улучшение изоляции окон. Для изготовления прозрачного ограждения теплиц можно использовать стекло или пластмассу. Вместо традиционных конструктивных решений с одним стеклом рекомендуется применять двойные стеклянные или пластмассовые и другие покрытия, теплоизолирующая способность которых значительно выше. Правда, такие изделия, относящиеся к типу теплоизолирующих стекол, отличаются высокой стоимостью и скорее всего по этой причине в некоторых местах приходится использовать ограждения с одним слоем стекла, экспериментальный дом в Лайхиа, жилой дом в Ювяскюля).

Накопленный опыт свидетельствует о том, что герметическая оконная. конструкция с одним слоем стекла дает меньше теплопотерь, чем неплотная конструкция с двумя слоями стекол. Однако основная проблема оконной конструкции с одним стеклом связана не с теплопотерями, а с влиянием конденсации водяных паров на внутренней поверхности, в результате чего окно становится непрозрачным, возникают нагрузки, особенно на нижние части деревянных рам, а зимой наблюдается оледенение окна. Если теплица занимает всю южную наружную стену здания, то заледеневшие окна теплицы придают ему довольно неприглядный вид. Оледенение окон может происходить и в окнах с двумя слоями стекол, однако это встречается значительно реже и, как правило, льдом покрывается только часть окна.

Подвижные теплоизолирующие средства. С помощью подвижных теплоизолирующих средств можно существенно улучшить теплоизолирующие характеристики окон. В качестве таких средств можно использовать теплоизолирующие шторки, занавески, ставни или шарики из полиэфирной пластмассы. Эти теплоизолирующие средства применяют для конструкции стены между квартирой и теплицей, когда необходимо улучшить тепловой режим в жилой комнате, или же в окнах теплицы с внутренней или наружной стороны либо в промежутке между стеклами, когда нужно обеспечить выигрыш в тепловом балансе непосредственно для теплицы.

Подвижные теплоизолирующие средства можно реализовать тремя путями: в виде жестких ставен и дверей, в виде свободно перемещающихся шторок, войлочных покрывал, занавесок, роликовых перекрытий, а также в виде шариков из пенопласта или подобных материалов.

Жесткие ставни и двери лучше всего подходят для относительно небольших проемов. Наиболее удобно открывать их по принципу скольжения (сдвига), поскольку в этом случае для них требуется меньше всего места и они меньше всего видны. Герметичность таких конструкций является критерием их функциональности, в противном случае их теплоизолирующая способность не будет использована. Внешние ставни, как правило, неудобны, так как они сложны в эксплуатации, а также из-за климатических условий.

Уступают по теплоизолирующей способности, но более удобны гибкие конструктивные средства типа покрывал, жалюзи, планочных штор или откатных экранов. Они функционируют в качестве дополнительного теплоизолирующего материала и, кроме того, создают тень. Если обеспечить герметичность этих средств, особенно снизу и по сторонам, и осуществить стыки внахлест, то их теплоизолирующее действие будет соответствовать применению окна с дополнительным слоем стекла.

Указанные покрытия можно оборудовать также с наружной стороны, однако и в этом случае их эксплуатация в климатических условиях Финляндии будет затруднительной. Авторы рекомендуют использовать внутренние конструктивные решения ввиду доступности и простоты их использования, несмотря на то, что с помощью внешних конструктивных теплоизолирующих решений можно добиться более высоких результатов по теплоизоляции.

В США на рынки сбыта поступила система, в которой в качестве теплоизолирующего материала используются полиуретановые (стираксовые) шарики. Эти шарики с помощью воздуха подаются в промежуток между двумя стеклами, которые вставлены в оконные рамы в стене, на ночь или в облачную холодную погоду. Система полностью автоматизирована, и потребитель сам может решить, когда теплоизоляция важнее, чем солнечный свет, для теплицы и всей квартиры. При применении данного решения теплоизолирующая способность стены с окном несколько улучшается. Недостатком рассмотренной системы является ее высокая стоимость.

Теплоизоляция цокольной части теплицы. Теплопотери через пол теплицы оказались намного меньшими, чем через внешнее ограждение. Это обусловлено тем, что температура грунта выше, чем температура наружного воздуха. Например, в Южной Финляндии на глубине 2 м температура грунта в январе равна +4 °С. Температура грунта под теплицей еще выше, и если выполнить тщательную теплоизоляцию цокольной части, то грунт под теплицей начинает выполнять функции долговременного теплоаккумулятора.

Данное решение имеет как преимущества, так и недостатки. Способность теплицы аккумулировать теплоту возрастает, однако теплота, передаваясь грунту под теплицей, возвращается от него Весьма медленно. Рассматривая ежесуточные колебания температуры, когда теплоаккумулирующая масса пола изолирована от грунта, можно в период отопительного сезона для условий Финляндии найти более благоприятное решение. В этом случае толщина слоя такой массы должна быть в пределах 20 см для бетона в тех местах, куда попадают солнечные лучи в течение наибольшей части светового дня. Изоляцию, например листом стиракса толщиной 10 см, размещают на уплотненном песке, который в то же время будет служить основанием для размещения теплоаккумулирующей массы.

В обоих случаях необходимой предпосылкой является все же хорошая теплоизоляция цокольной части теплицы и проведение противомерзлотных мероприятий при создании неглубоких фундаментов.

Уменьшение охлаждающего воздействия ветра. Ветер оказывает сильное охлаждающее действие на теплицу, поскольку он создает разности давлений, которые увеличивают теплопотери, а также интенсифицирует теплопередачу от ограждения теплицы путем конвекции.

Охлаждающее воздействие ветра зависит от его скорости. Чем больше скорость ветра, тем больше будут разность давлений и теплоперенос с поверхностей зданий, что особенно заметно для стеклянного покрытия. Поэтому теплицу необходимо защищать от ветра. С северной стороны, откуда дуют наиболее холодные ветры, теплица защищена жилым домом. Для защиты от ветров других направлений можно использовать посадки деревьев и низкие конструкции (изгороди, решетчатые навесы — «перголы»), задерживающие ветер, при этом необходимо, чтобы они не препятствовали прохождению солнечного света в теплицу.

Конструкции и материалы

В этой главе авторы стремились дать читателю практические рекомендации по строительству теплицы, а также по выбору и приобретению строительных материалов. Это нелегкая задача, поскольку приведенные в этой книге рекомендации не могут решить все вопросы, касающиеся строительства теплицы. Существует множество разнообразных типов теплиц, отличающихся друг от друга по форме, размерам, функциональному действию и внешнему виду. Жилые дома также различны и имеют различные условия для строительства в них теплиц.

Здесь будут рассмотрены два простых типа теплиц. Один из них применим как для новых, так и для старых небольших домов, находящихся в благоприятных климатических условиях. Второй тип можно использовать для новых и особенно старых многоэтажных зданий, в которых лоджии легко превращаются в теплицы, если их оборудовать стеклянной стеной-В данной книге рассмотрены способы реализации проектов устройства теплиц с учетом вида грунта, строительных материалов и т. д. Ряд рекомендаций рассчитан не на профессиональных строителей, а на широкий круг лиц, которые выполняют строительные работы самостоятельно, своими руками.

Теплица должна отвечать многим требованиям, предъявляемым к жилым зданиям. Например, ее каркас должен выдерживать собственную тяжесть и массу снега, а также нагрузки, создаваемые под воздействием ветра. Фундамент теплицы должен быть сооружен соответствующим образом, а его внешний вид должен гармонировать с обликом жилого дома. Кроме того, теплица должна отвечать ряду рассмотренных в настоящей книге функциональных требований.

Теплица сравнительно невелика по своим размерам и довольно проста по конструкции. Однако она представляет собой ответственную часть здания, поскольку к ней предъявляются особые требования, например в отношении температуры и влажности. Во избежание возможных ошибок авторы рекомендуют при проектировании и строительстве теплицы прибегать к помощи квалифицированных специалистов.

Прежде всего, необходимо тщательно провести подготовительные работы. Для этого нужно изучить исходные климатические данные, исследовать особенности грунта, а также оценить возможности соединения теплицы с жилым домом. Целесообразно также выяснить назначение этой теплицы, которое может быть многоцелевым. При проектировании следует сопоставить различные альтернативные варианты и выбрать лучший из них. Необходимо составить подробный план осуществления проекта, подготовить список необходимых материалов с указанием их стоимости и т. д. К строительным работам следует приступать только после того, как владелец сможет построить теплицу в своем воображении.

Здесь будут рассмотрены два простых типа теплиц. Один из них применим как для новых, так и для старых небольших домов, находящихся в благоприятных климатических условиях. Второй тип можно использовать для новых и особенно старых многоэтажных зданий, в которых лоджии легко превращаются в теплицы, если их оборудовать стеклянной стеной-В данной книге рассмотрены способы реализации проектов устройства теплиц с учетом вида грунта, строительных материалов и т. д. Ряд рекомендаций рассчитан не на профессиональных строителей, а на широкий круг лиц, которые выполняют строительные работы самостоятельно, своими руками.

Теплица должна отвечать многим требованиям, предъявляемым к жилым зданиям. Например, ее каркас должен выдерживать собственную тяжесть и массу снега, а также нагрузки, создаваемые под воздействием ветра. Фундамент теплицы должен быть сооружен соответствующим образом, а его внешний вид должен гармонировать с обликом жилого дома. Кроме того, теплица должна отвечать ряду рассмотренных в настоящей книге функциональных требований.

Теплица сравнительно невелика по своим размерам и довольно проста по конструкции. Однако она представляет собой ответственную часть здания, поскольку к ней предъявляются особые требования, например в отношении температуры и влажности. Во избежание возможных ошибок авторы рекомендуют при проектировании и строительстве теплицы прибегать к помощи квалифицированных специалистов.

Прежде всего, необходимо тщательно провести подготовительные работы. Для этого нужно изучить исходные климатические данные, исследовать особенности грунта, а также оценить возможности соединения теплицы с жилым домом. Целесообразно также выяснить назначение этой теплицы, которое может быть многоцелевым. При проектировании следует сопоставить различные альтернативные варианты и выбрать лучший из них. Необходимо составить подробный план осуществления проекта, подготовить список необходимых материалов с указанием их стоимости и т. д. К строительным работам следует приступать только после того, как владелец сможет построить теплицу в своем воображении.

Многоцелевое назначение теплицы

Застекленная веранда.

Теплица соединенная с индивидуальным жилым домом, может оказаться наиболее подходящим помещением для отдыха. Она пригодна для использования на протяжении почти всего года, пока светит солнце или длится теплый пасмурный день, а также в ночное время после солнечного дня. В теплице создается своеобразная климатическая зона, промежуточная между наружным воздухом и воздухом отапливаемых помещений. Через теплицу квартира открывается наружу, благодаря чему предоставляется возможность общения с природой, в то же время теплица защищает жилой дом от охлаждающих ветров. Поэтому ее используют также в качестве защитной зоны. Создаваемый в теплице, микроклимат обеспечивает благоприятные условия, как для человека, так и для растений.

Полученный в северных странах опыт показал, что длительность использования теплицы в течение года достигает 8—9 месяцев, начиная с февраля и до октября включительно. Конечно, температура воздуха в теплице меняется довольно существенно в различные месяцы и даже в течение одного и того же дня в зависимости от температуры наружного воздуха, ветра и, прежде всего, от наличия или отсутствия солнечного излучения. В ясный февральский день температура воздуха в теплице может подниматься до 20 °С, в то время как в пасмурную погоду она может колебаться около нуля. Летом необходимо обеспечить возможность проветривания теплицы, поскольку она служит эффективным накопителем солнечного излучения и в закрытом помещении температура воздуха легко поднимается до 40—50 °С.

Во время отопительного сезона температура внутреннего воздуха в теплице всегда выше температуры наружного воздуха. Разность этих температур возрастает с понижением температуры наружного воздуха (см. на рис. 6 область, соответствующую периоду декабрь — январь), в особенности в солнечные дни, например в феврале и марте.

Рис. 6. Сравнение колебаний внутренней и наружной температуры в теплице.

Вo многих отношениях теплица служит аналогично традиционной застекленной веранде и обеспечивает реализацию тех же эксплуатационных возможностей. Еще несколько десятилетий тому назад застекленную веранду устраивали как во многих индивидуальных домах, так и в больших зданиях коллективного пользования. Такая застекленная веранда, часто имеющая красивые узорчатые окна; обычно украшала весь дом. Остается только догадываться о причинах, по которым застекленная веранда почти полностью исчезла в домах, построенных, начиная с 1950-х годов. Может быть, ее сочли бесполезной и устаревшей частью здания, поскольку начали применять усовершенствованные способы отопления помещений. Стоимость жидкого топлива, расходуемого на отопление, была весьма низкой, а использование центрального отопления оказалось очень удобным для населения.

Изменившаяся энергетическая обстановка и тревожные сигналы о возрастающем загрязнении окружающей атмосферы заставили людей задуматься над проблемой энергообеспечения и заняться не только разработкой новых, но и переоценкой старых конструктивных решений. Так снова пришли к застекленной веранде, которая признана целесообразной для практического использования.

В результате применения усовершенствованных способов теплоизоляции и герметизации в настоящее время стало возможным сооружение теплиц, которые отличаются более благоприятными условиями для отдыха человека по сравнению с застекленными верандами. Пребывание в таких теплицах можно уподобить условиям нахождения человека на открытом воздухе. В теплице лучше, чем на застекленной веранде, удерживается тепло, несмотря на то, что площадь ее застекленной поверхности больше, чем у традиционной веранды. Вечером после солнечного дня в теплице можно ужинать, пить кофе и т. п. даже в прохладную и ветреную погоду.

Уже на этапе проектирования теплицы необходимо предусмотреть рациональное использование пространства для осуществления различных функций. Для выращивания растений необходимо иметь соответствующий рабочий инвентарь, сапоги и рабочую одежду, для которых целесообразно отвести место в самой теплице или рядом с нею.

Накопитель солнечного излучения

Теплица оборудуется большим светопропускающим покрытием, преимущественно ориентированным на юг. В зависимости от конструктивного решения теплицы и теплоаккумулирующей способности расположенной за ней квартиры большую часть попадающего в теплицу солнечного излучения можно использовать для нужд человека и растений. В этом отношении теплица напоминает плоский солнечный накопитель, о чем позднее будет сказано более подробно. Основное различие заключается в том, что под покрытием теплицы находится помещение, которое пригодно как для использования в качестве жилой комнаты, так и для выращивания растений и утилизации тепла солнечных лучей. При правильном проектировании она представляет собой весьма эффективный накопитель тепловой энергии, поскольку более половины поступающего солнечного излучения в период отопительного сезона можно использовать для дополнительного обогрева жилых комнат. В северных странах удается получать таким путем больше тепловой энергии, чем с помощью самых лучших солнечных накопителей.

Солнечная теплица для растений

В дневное время накопление солнечной энергии в теплице происходит примерно так же, как в традиционной оранжерее. Небольшая часть этой энергии расходуется в виде естественного света для растений, а основная часть — в виде тепловой энергии для поддержания условий, необходимых для роста растений.

В солнечный день все же можно утилизировать только часть падающего излучения. В оранжерее или обычной теплице для растений часть солнечного излучения расходуется на создание избыточной теплоты в тех случаях, когда общее количество поступающей лучистой энергии больше, чем теплопотери через наружную оболочку теплицы (после того, как в ней будет достигнута соответствующая температура воздуха).

Уменьшения теплопотерь достигают использованием более совершенных конструктивных решений теплоизоляции, а также путем применения необходимой арматуры и размещения светопропускающих конструкций главным образом в южном направлении. Дополнительно осуществляется передача тепловой энергии (которая не требуется в теплице в дневное время) либо в отапливаемые жилые комнаты, либо для нагрева массивных объектов. Возникающее при этом, особенно в период отопительного сезона, избыточное тепло не требуется выводить наружу. Другими словами, можно весьма эффективно утилизировать солнечное излучение, в результате чего существенно уменьшаются потребности в дополнительном отоплении.

Большей частью в теплицах, где растения выращиваются только для домашних нужд, единственным источником теплоты служит солнечная энергия, к которой добавляется небольшой теплоперенос из жилых комнат (в период отопительного сезона).

Как правило, здесь неприменяются устройства и системы для регулирования температуры и влажности воздуха. Несмотря на это, в теплице можно обеспечить благоприятные условия для роста растений, если учитывать и соответственно использовать микроклиматические зоны, возникшие в пространстве теплицы. В соответствии с процессами, протекающими в природе, в теплице существенно меняются световой и тепловой режимы, в особенности по вертикальному градиенту теплицы, а также и по ее глубине в зависимости от формы и конструкции. Эти изменения необходимо учитывать при выборе растений и места их посадки.

Существует мнение о высокой влажности и загрязненности теплиц, что неблагоприятно отражается на жилых помещениях. Однако дело обстоит совсем не так! Хорошо ухоженное и соответствующим образом проветриваемое пространство теплицы радует глаз человека. Там свежий воздух, наполненный ароматами. Грунт для выращивания растений состоит главным образом из торфа и является практически чистым, а правильно приготовленный компост не имеет запаха. Насекомые обычно не проникают из теплицы в жилые комнаты. На основании полученного в Финляндии опыта можно указать лишь один отрицательный фактор: высокая влажность воздуха в теплице, особенно в летнее время, в связи с чем, необходимо предотвратить переход влаги из теплицы в жилые комнаты. Однако это наблюдается главным образом вне отопительного сезона.

Углы падения солнечных лучей и интенсивность излучения

Высота солнца существенно влияет на приход солнечной радиации. Когда угол падения солнечных лучей мал, то лучи должны проходить путь сквозь толщу атмосферы. Солнечное излучение частично поглощается, часть лучей отражается от частиц, взвешенных в воздухе, и достигает земной поверхности в виде рассеянного излучения.

Высота солнца непрерывно изменяется по мере перехода от зимы к лету, как и при» смене суток. Наибольшее значение этот угол достигает в 12 ч 00 мин (солнечное время).

Принято говорить, что в этот момент времени солнце находится в зените. В полдень интенсивность излучения также достигает максимального значения. Минимальные значения интенсивности излучения достигаются утром и вечером, когда солнце расположено низко над горизонтом, а также зимой. Правда, зимой на землю падает несколько больше прямого солнечного света. Это обусловлено тем, что абсолютная влажность зимнего воздуха ниже и поэтому он меньше поглощает солнечное излучение.

Солнце восходит в 6 ч 00 мин на востоке и незначительно освещает восточную фасадную стену (только в виде излучения, отраженного атмосферой).

С увеличением угла падения солнечных лучей быстро возрастает интенсивность солнечной радиации, падающей на поверхность фасадной стены. Примерно в 8 ч интенсивность солнечной радиации составляет уже около 500 Вт/м², а максимального значения, равного примерно 700 Вт/м², она достигает на южной фасадной стене здания немногим ранее полудня.

При вращении земного шара вокруг своей оси за одни сутки, т. е. при видимом движении солнца вокруг земного шара, меняется угол падения солнечных лучей не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. Этот угол в горизонтальной плоскости называется азимутальным углом. Он показывает, на сколько градусов угол падения солнечных лучей отклоняется от северного направления, если полный круг составляет 360 °. Вертикальный и горизонтальный углы связаны между собой так, что при изменении времен года всегда два раза в год угол высоты расположения солнца на небосводе оказывается одинаковым при одних и тех же значениях азимутального угла.

Траектории Солнца при его видимом движении вокруг земного шара зимой и летом в дни весеннего и осеннего равноденствия. Проектируя эти траектории на горизонтальную плоскость, получают плоскостное изображение, с помощью которого обеспечивается возможность точно описать положение солнца на небосводе, если смотреть с какой-то определенной точки на земном шаре. Такая карта солнечной траектории называется солнечной диаграммой или просто солнечной картой. Поскольку траектория солнца изменяется при перемещении с юга (от экватора) на север, то для каждой широты существует своя характерная солнечная карта.

Отражение солнечного излучения от поверхности земли

Зимой на вертикальные поверхности, например, на фасадные стены зданий, может отражаться от земной поверхности значительное количество дополнительного солнечного излучения. Из общего количества солнечной энергии, падающей на горизонтальную поверхность земли, до 50—80% в зависимости от чистоты снега отражается от снежного покрова. Неровная поверхность земли, оставшаяся под снежным покровом растительность и т. д. рассеивают большую часть солнечного излучения. Это означает, что только примерно половина излучения, падающего на горизонтальную поверхность, отражается и попадает на поверхность фасадной стены. Можно вычислить, что в результате отражения возрастает вероятность использования солнечного излучения примерно на 25%. Такой выигрыш имеет существенное значение, особенно в начале весны, когда угол высоты расположения солнца на небосводе быстро увеличивается и соответственно на поверхность земли будет падать и отражаться от нее большее количество солнечных лучей.

Снег является естественной теплоизоляцией; 30 см снега соответствует слою минеральной ваты толщиной 5 см. Весной снег оттаивает сначала с южной стороны, и поэтому возрастает площадь поверхности, через которую солнечный свет проникает в теплицу (если оттаивает изморозь на стекле).

Бывший директор Научно-исследовательского института метеорологии профессор Росси разработал интересный вариант строительства теплицы в Лапландии. В этом решении оптимально использованы климатические условия Лапландии как в отношении накопления солнечной энергии (на отопление), так и с точки зрения защиты теплицы от ветра и теплопотерь.

Южная половина небосвода

Хороший метод определения периода инсоляции теплицы заключается в следующем: необходимо представить, что вы стоите в этой теплице и смотрите по часовой стрелке с востока на запад и от горизонта вверх. Тем самым вы как будто находитесь в центре небосвода и теплицы, и впереди открывается вид на южную половину неба. Начиная с осени и вплоть до весны солнце восходит и заходит по такой полукуполообразной зоне. В любой день указанного периода оно перемещается вдоль поверхности этой зоны и его видно (в безоблачную погоду) с утра до вечера. В условиях Финляндии солнце никогда не светит прямо сверху вниз, как это наблюдается в южных странах недалеко от экватора (±23,5 ° северной и южной широты).

Однако вследствие рассеяния солнечного излучения, например в облачный день, свет приходит в помещение теплицы со всех сторон, даже непосредственно сверху (рис. 43).

Необходимо, чтобы растения ежедневно в течение как можно более длительного времени подвергались солнечному освещению, поскольку реакция фотосинтеза не происходит, если освещенность будет слишком низкой. Большинству растений требуется минимальная освещенность солнечным светом от 2000 до 3000 лк с тем, чтобы обеспечивались удовлетворительные условия их роста.

Рис. 42. Вид на южную половину небосвода из теплицы при отсутствии преград.

Рис. 43. Вид из теплицы на южную половину небосвода.

Даже в том случае, когда часть стен и потолка создают преграду, открывается 50% южной половины небосвода.

В середине зимы такие значения освещенности достигаются на открытом воздухе только в полдень примерно в течение 1 ч, а зачастую из-за толстого слоя облаков даже это исключается. Только в феврале (октябре) достигаются желаемые усредненные уровни освещенности в течение достаточно длительного времени (примерно с 9 до 15 ч).

Для выращивания растений освещенность является более важным фактором, чем температура, поэтому путем соответствующего размещения и придания формы такой теплице необходимо гарантировать, чтобы сама теплица и особенно растения получили достаточное количество световой энергии. Солнечные лучи должны проникать сквозь 1—2 слоя стеклянного или полиэтиленового покрытия, поэтому интенсивность солнечного света, попадающего в помещение теплицы, уменьшается примерно на 30%. В окружающей среде также нередко имеются здания и растения, которые создают тень и тем самым уменьшают полезную освещенность, создаваемую солнечным светом.

Существуют две причины, по которым теплицы не рекомендуется возводить полностью из прозрачных материалов: во-первых, в солнечные дни в такой теплице может накопиться слишком много лучистой энергии, в результате чего температура поднимается там до недопустимого уровня; во-вторых, светопропускающие материалы отличаются плохими теплоизоляционными свойствами, в связи с чем могут возникнуть большие теплопотери.

Для получения удовлетворительного конечного результата необходимо оптимизировать ряд факторов, например ориентацию теплицы, размер застекленной площади оболочки теплицы, ее форму и тепло-аккумулирующую способность, а также свести к минимуму затененность теплицы окружающей средой в холодное время года.

Этот процесс весьма сложен и требует помощи ЭВМ. На основе проведения автоматической обработки информации «atk» и учета практического опыта можно сформулировать «правило большого пальца» (т. е. лучшее решение), согласно которому площадь свето-пропускающего покрытия теплицы должна быть такой, чтобы открывалась половина небосвода.

Если теплица используется в основном как бытовое помещение, то площадь светопропускающего покрытия можно несколько уменьшить. В этом случае важно достигнуть благоприятной температуры, т. е. уменьшения теплопотерь, так как теплицу стремятся использовать осенью и весной вечерами, когда солнце уже за горизонтом. В этом случае небольшие участки для выращивания растений можно организовать в хорошо освещеннных местах.

Микроклимат теплицы

Если теплица не отвечает своему назначению, т. е. непригодна для выращивания растений и не может служить в качестве комнаты для отдыха, то причиной этого может быть неудовлетворительный микроклимат в ней. Автор исходит в данном случае из того, что теплица была соответствующим образом запроектирована и построена. Однако даже при высоком уровне мастерства строителей теплицы в ней не будут достигнуты идеальные усдовия для пребывания человека или выращивания растений, если теплица имеет неправильную ориентацию по сторонам горизонта или расположена в тени, если в ней не обеспечена герметичность конструкций (ветер может продувать ее насквозь и из нее будет уходить тепло) или не предусмотрена достаточная вентиляция и искусственное затенение (при высокой температуре).

Характер микроклимата теплицы

Если закрыть помещение теплицы пленкой или стеклом, то это может оказать следующее влияние на ее микроклимат:

• внутренняя температура, как правило, будет выше, чем наружная (при инсоляции даже слишком высокая);
• температура грунта поднимается в достаточной мере, часто даже до слишком высоких значений, при которых прекращается прорастание семян некоторых растений. Грунт в теплице не промерзает;
• количество освещения, поступающего в теплицу, почти наполовину меньше, чем под открытым небом;
• количество солнечного света, проникающего в теплицу, зависит от вида материала покрытия;
• какое-то количество освещения в некоторых областях оптического спектра Солнца не проходит сквозь материал покрытия;
• влияние ветра устраняется почти полностью, что существенно повышает комфорт для человека и только частично — для растений;
• воздухообмен уменьшается, растениям может не хватать углекислого газа (СО₂ );
• могут появиться различные запахи;
• теплица предохраняет от естественных дождей, и получение влаги растениями полностью зависит от человека, который ухаживает за ними;
• затрудняется доступ полезных насекомых к растениям, поскольку они могут проникать в теплицу только через двери, вентиляционные люки или форточки;
• проникание насекомых-вредителей в теплицу также затруднено, если же они все-таки попадают в помещение, то начинают размножаться в благоприятных условиях теплицы, что на некоторых людей производит весьма удручающее впечатление;
• в теплице влажность выше, чем это необходимо для растений, поскольку при длительной влажности наблюдаются образование плесени и рост грибов;
• в не отапливаемой теплице избыточная влажность, как правило, не создает дополнительных затруднений для людей;
• при инсоляции, как правило, в теплице создаются благоприятные условия для пребывания людей;
• благодаря наличию растений воздух в теплице содержит больше кислорода, чем в квартире.

Большая часть перечисленных явлений взаимосвязаны между собой: например, снижение высоты солнца после полудня приводит к уменьшению количества солнечного освещения и тем самым обусловливает понижение температуры, а также повышение влажности и уменьшение воздухообмена.

Человек, ухаживающий за теплицей, может лишь частично регулировать ее сложный и динамично изменяющийся микроклимат. Он должен научиться обнаруживать эти изменения и прогнозировать их, однако это не означает, что он должен все свое время находиться там. Существуют простые автоматические устройства, с помощью которых можно регулировать микроклимат в теплице.

Вентиляция

Для регулирования микроклимата теплицы или оранжереи, прежде всего, необходима организация систем вентиляции.

Традиционные вентиляционные окна имеют некоторые недостатки. Для достижения необходимого воздухообмена в теплице должна быть предусмотрена возможность открывать почти половину площади ее крыши, или 1/4—1/3 часть всей застекленной поверхности.

Необходимо иметь как стационарные, так и перемещающиеся окна. Каждое вентиляционное окно должно быть оборудовано петлями и крючком, а также уплотнительными шнурами, которые, однако, быстро изнашиваются в условиях непрерывной эксплуатации вентиляционных окон. Для уменьшения времени эксплуатации открывающихся частей окон их можно присоединить к механическим устройствам с электродвигателями. Однако такие устройства отличаются высокой стоимостью и быстро выходят из строя.

Уменьшения потребности в вентиляции можно добиться путем накопления избыточной теплоты в теплоаккумулирующей массе, использования устройств для затенения и создания душевых и тумановоспроизводящих устройств.

Удовлетворить потребность в двуокиси углерода (углекислом газе) можно следующими способами:

• за счет выделений из грунта с компостом или из органического грунта, заложенного в парниковые ящики. Этого оказывается достаточно, если непрерывно поддерживать активность растительной основы;
• в результате процессов брожения. Если в теплице будет пониженная температура, которая препятствует протеканию процессов брожения, то двуокись углерода можно подавать из сосуда полиэтиленовым шлангом через водяной запор (СО₂ тяжелее воздуха).

  Таким путем можно получить двуокись углерода, как правило, даже в большем количестве, чем это требуется;

• в результате пребывания в теплице людей, которые выдыхают двуокись углерода, вследствие чего увеличивается ее содержание в воздухе.

Одна из задач системы вентиляции состоит в снижении уровня запахов, гнилостных образований и плесени. Это имеет большое значение в условиях влажной, дождливой осени, когда нужно быстро проветривать помещение теплицы. Рост плесени все же можно свести к минимуму путем регулирования процессов выращивания и защиты растений.

Из-за стремления экономить энергию режим проветривания теплицы часто нарушается. Ниже рассмотрены два автоматических устройства, с помощью которых облегчается вентиляция теплиц.

Автоматический открыватель двери и вентиляционного люка

Автоматический открыватель двери или вентиляционных люков, так называемый «дверной насос», представляет собой самооткрывающееся устройство, не потребляющее электроэнергии. Небольшие модели являются маломощными. Сильный ветер или слишком тяжелые дверь или вентиляционный люк могут затруднить их функционирование. При этом необходимо предотвратить возможность защемления двери или вентиляционного люка.

Принцип действия этих устройств прост. Специальный сорт воска расширяется с повышением температуры, в результате чего открывается дверь или рама. При понижении температуры происходит сокращение объема воска, и пружинный рычаг возвращается в исходное положение. В некоторых имеющихся в продаже типах таких устройств вместо воска используется газ.

При применении подобного устройства следует помнить, что оно реагирует только на изменение температуры, но не на какие-либо примеси в воздухе или плесень в теплице!

Самофункционирующая вентиляционная труба

Вентиляционная труба засасывает воздух через теплицу. Требуется оборудовать отверстие для подачи воздуха, несмотря на то, что протечки воздуха в конструкциях теплицы достаточны для этого, если учесть небольшую потребность в воздухообмене.

Принцип действия заключается в том, что при попадании солнечных лучей на вентиляционную трубу температура воздуха внутри трубы повышается до величины, значительно превышающей температуру воздуха непосредственно в теплице. Чем больше светит солнце, тем более теплым становится воздух в вентиляционной трубе и тем более сильной будет тяга в ней.

Даже если прямые солнечные лучи не попадают на трубу, обычный «эффект дымовой трубы» обеспечивает возникновение тяги из-за наличия разности давлений воздуха и воздействия ветров. Такую вентиляционную трубу с успехом применяли в оранжерее парка Пуйстола в Хельсинки. Размеры этой вентиляционной трубы составляют 0,5 × 0,5 × 4 м. Площадь поверхности стекол всех окон достигает 25 м, а площадь пола оранжереи равна 30 м². В этой оранжерее используются также большие теплоаккумулирующие массы и жалюзи для создания тени.

Температура воздуха в оранжерее никогда не поднималась выше 4 °С даже в самый жаркий период. Описанная выше вентиляционная труба оказалась более эффективной, чем электровентилятор на 140 Вт. В оранжерее помимо вентиляционной трубы не имеется никаких вентиляционных люков, не считая двери с другого торца теплицы.

Такую же вентиляционную трубу, оборудованную в теплице, можно использовать для проветривания жилых помещений. Охлаждение этих помещений путем проветривания зависит от температуры поступающего воздуха. Если температура воздуха превышает 30 °С, то рекомендуется использовать также другие способы охлаждения помещений, в первую очередь — искусственное затенение, образование искусственного тумана путем распыления воды, а также разбрызгивание холодной воды.

Угол падения света. Количество солнечной лучистой энергии, поступающей в теплицу, зависит не только от направления солнечных лучей и площади светопропускающей поверхности, но также и от угла наклона прозрачных для солнечного света стекол теплицы относительно падающих лучей. Существенное значение имеет также степень чистоты стекол: загрязненные стекла снижают интенсивность проникающего сквозь них излучения до 30%. Максимальное количество солнечной лучистой энергии проходит сквозь оконное стекло теплицы в том случае, когда оно расположено перпендикулярно солнечным лучам. Кроме того, любое стекло снижает интенсивность солнечного излучения примерно на 10%. Из анализа данных рис. 46 следует, что угол падения солнечных лучей является не очень существенным фактором. Только при отклонении угла падения лучей от оптимального направления прохождения света сквозь стекло (0 °) больше чем на 50 ° начинает ощутимо снижаться количество солнечной лучистой энергии, попадающей в теплицу. Необходимо также принять во внимание влияние отклонения угла падения этих лучей в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Рис. 46. Влияние ориентации по сторонам горизонта на количество солнечного излучения, проникающего в теплицу с одинарным (1), двойным (2) и тройным (3) остеклением.

Ориентацию светопроемов теплицы необходимо проверить, прежде всего, применительно к осеннему или весеннему периоду, когда углы падения солнечных лучей довольно малы. Лучше всего проводить замеры в конце февраля, например 21 февраля, когда высоты солнца составляют 11 ° (в 9 ч утра) и 19 ° (в 12 ч дня).

Практически это означает, что все углы падения солнечных лучей в пределах от 90 до 60 ° приемлемы для условий Финляндии.

Вывод

Теплицы отличаются друг от друга как по временному периоду эксплуатации (при этом они делятся на весенне-летние и круглогодичные), так и по внешнему виду. Конструкция теплицы зависит не только от возможностей и фантазии, как можно было бы подумать, но и от того, какие именно растения вы собираетесь выращивать. Некоторые теплицы подходят оптимально для конкретных сортов растений, другие имеют более широкий диапазон использования.

Список, использованной литературы.

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/konstruktsii-teplits/

http://www.websadovod.ru/features/greenhouse_3.asp

http://delaem.com.ua/klimetfaktor/

http://gardenweb.ru/vidy-obogreva-teplits

Калифорнийская электростанция «Million Solar Roofs» суммарной мощностью 3 ГВт 15.12.2005

Геополитика солнца. Частный Корреспондент. chaskor.ru (22 ноября 2008).

Конкретный А. Гранит науки. Часть 3. «Золотые мозги»

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS)

Top 10: Ten Largest Solar PV Companies 29 Июнь 2010 г.

Compiled by Earth Policy Institute from European Photovoltaic Industry Association (EPIA), Global Market Outlook for Photovoltaics Until 2013 (Brussels: April 2009), p. 13; EPIA, Global Market Outlook for Photovoltaics Until 2014 (Brussels: May 2010), pp. 5, 10-21.

¹

Paul Gipe

Paul Gipe

http://www.ecobusinesslinks.com/solar_panels.htm Free solar panel price survey

Tracking the Sun. The Installed Cost of Photovoltaics in the U.S. from 1998—2007

Цатурян А.И., Александрян К.В. Использование солнечной энергии в теплицах//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1986. №1. С.7. и др.