Расчет системы отопления культивационных сооружений
Обновлено: 05.07.2024
Тепловой баланс культивационных сооружений
Оптимальную температуру воздуха и почвы для растений в сооружениях защищенного грунта создают с помощью системы отопления. Правильный расчет и конструирование системы отопления невозможны без учета всех тепловых воздействий на сооружение. Необходимо также принимать во внимание все тепловые потоки при прогнозировании расхода теплоты для поддержания заданной температуры. Алгебраическая сумма всех тепловых потоков сооружения составляет его тепловой баланс. В статическом режиме, то есть в периоды, когда температуры внутри и снаружи сооружения постоянны, тепловой баланс равен нулю. В этом случае приходные составляющие тепловых потоков равны расходным, в результате чего наблюдается равновесие температур. При переходных или динамических режимах соотношение между притоком и расходом тепловой энергии изменяется и температура в сооружении будет повышаться или понижаться в зависимости от этого отношения. Тепловые потоки, действующие на воздушное пространство со
оружения, показаны на рисунке 26.
Расходные составляющие: 1) теплопотери через ограждение (Q0гр); 2) тепло- потери в результате вентиляции и инфильтрации воздуха через щели (QKm и £)инф).
Приходные составляющие: 1) тепловой поток проникающей солнечной радиации (Qcp); 2) теплоотдача отопительного оборудования
(CU
Знакопеременные составляющие: 1) теплообмен с почвой (±Qn); 2) теплообмен с растениями за счет конденсации или испарения влаги (±QpacT).
При отсутствии растений теплота солнечной радиации и лучистая составляющая системы отопления воспринимаются в основном почвой, частично аккумулируются в ней, а остальная часть излучается в воздушное пространство сооружения. Часть этой теплоты расходуется на испарение почвенной влаги.
При наличии растений солнечная радиация почти полностью поглощается или расходуется большей частью на испарение влаги с поверхности листьев. В результате этого растения регулируют свою температуру и существенным образом влияют на температуру воздуха в сооружении. При тепловых расчетах культивационных сооружений пренебрежение влиянием растений может привести к значительным погрешностям. Однако для упрощения практические расчеты ведут по более простой схеме с использованием обобщающих коэффициентов.
Виды технического обогрева защищенного грунта
Водяной обогрев. Это самый распространенный и эффективный способ обогрева культивационных сооружений. Теплоноситель — горячая вода, полученная в котельной, отбросные воды промышленных предприятий и тепловых электростанций, а также геотермальные воды.
Наиболее перспективный и экономичный путь развития защищенного грунта заключается в утилизации промышленных тепловых отходов и использовании термальных вод в районах, имеющих их источники.
Теплую воду (30. 70°С), получаемую в результате производственного процесса на заводах и тепловых электростанциях, приходится специально охлаждать в градирнях или брызгальных бассейнах для того, чтобы ее можно было снова использовать. Огромное количество тепловой энергии, которая могла бы пойти на обогрев сооружений защищенного грунта, теряется при этом безвозвратно.
На конденсационных тепловых и атомных электростанциях около 50. 55% тепла уносится охлаждающей водой конденсаторов турбин. По данным института «Теплоэлектропроект», только в европейской части России эти электростанции сбрасывают около 2,1*10в9 ГДж тепла в год, что эквивалентно сжиганию более 70 млн. т условного топлива. Значительным источником бросового тепла являются также металлургические и нефтеперерабатывающие заводы, предприятия химической промышленности.
Советский Союз обладает большими ресурсами геотермальных вод, аккумулирующих в себе практически неисчерпаемые запасы тепловой энергии. Крупные термальные источники сосредоточены на Дальнем Востоке, особенно в Камчатской и Магаданской областях, в районах Байкала, Западной Сибири, на юге Средней Азии и на Кавказе.
Для теплоснабжения сооружений защищенного грунта экономически целесообразно использовать те источники, мощность которых не менее 2,9. 3,5 кВт, а температура воды при выходе на поверхность земли не ниже 40°С. При повышенной минерализации воды (более 2 г/л) необходимо применять систему отопления с водоводяным теплообменником во избежание большого засорения и даже возможной закупорки труб солями, выпадающими из воды в твердый осадок.
Отопление теплиц
Расчет системы отопления культивационных сооружений
1. Определение необходимой мощности системы отопления
- рассматривается период минимального прихода тепла извне, то есть экстремальные условия.
- ночной период
- самые холодные сутки года
- Т возд.мин. 15 о С
- Т почв.мин. 18 о С
Q сист.отоп. = Q огр. + Q инф. +/- Q почв.
Q инф. – потери тепла за счет вентиляции через различные щели и т.д.
На обогрев почвы затрачивается около 5% всего тепла, поэтому в дальнейших расчетах для простоты Q почв. опускается.
Q сист.отоп. = Q огр. + Q инф.
Q огр. = kт х S огр(Твн – Тнар)
kт – коэффициент теплопередачи (Вт/м2 град)
kинф =1,25 (коэффициент инфильтрации)
(Твн – Тнар) – так называемая дельта Т, разность температур внутри и снаружи теплицы (оС)
Q сист.отоп. = kинф х kт х S огр(Твн – Тнар)
Значения коэффициента теплопередачи
Вид ограждения
Стекло с металлическими шпросами
Два слоя стекла с металлическими шпросами
Одинарное пленочное покрытие (сухая пленка)
Одинарное пленочное покрытие (конденсат на пленке)
Двухслойное пленочное покрытие (сухая пленка)
Двухслойное пленочное покрытие(конденсат на пленке)
1) Расчет теплопотерь остекленной теплицы площадью (S) 1000 м2 (проект 810-24), Т вн. = 18оС, Т нар.=3оС
S огр. = kогр х Sинвентарная
kогр = 1,5 (для блочных теплиц)
kт = 6,4 (табличные данные)
(МГ : для нетиповых теплиц следует сразу рассчитывать площадь поверхности теплицы, как сумму всех поверхностей, и не заморачиваться с коэффициентом ограждения.)
Q огр. + Q инф.= 144 х 1,25 = 180 кВт
Q огр. + Q инф.=168 кВт
(МГ: то есть, чем ниже коэффициент ограждения( больше блочная теплица), тем меньше теплопотери)
2) Расчет необходимого Q сист.отоп. стеклянного ограждения блочной теплицы для условий Москвы, Т расч = -31оС
Q сист.отоп. = kинф х kт х S огр х (Твн – Тнар)
Q сист.отоп. = 1,25 х 6,4 х 1,5 х 1000 х (15- (-31)) = 552 кВт
Q сист.отоп. = 515,2 кВт
3) Насколько загружена система отопления (то есть должна снижаться температура воды)?
180 : 552 х 100 = 32,6%
2. Выбор типа системы отопления
Для отопления теплиц применяются:
- Трубная система отопления
- Воздушно-калориферная
- Комбинированная 50% : 50 %
Трубы отдают часть тепла в виде излучения, а часть конвективно.
В типовом проекте 810-82 заложена комбинированная система.
При использовании калориферов расход металла снижается в 4-5 раз.
Совмещенный обогрев совмещается с элементами конструкции теплицы. Совмещено – комбинированный обогрев применялся в теплицах Овощной опытной станции им. В.И.Эдельштейна, но в современных комбинатах, построенных по типовым проектам, уже не применяется.
Коэффициент теплопередачи – количество тепла, передаваемое через единицу поверхности в единицу времени при разности температур в 1 градус.
Продолжение примера расчетов
Расчет трубной системы отопления заключается в определении диаметра труб и их длины.
4) пример расчета трубной системы при температуре входящей воды 90оС, выходящей из теплицы 75оС
k т.тр. – коэффициент теплопередачи труб. Для гладких труб k т.тр. = 12 Вт/м2 х град
S отоп. – площадь поверхности труб
552 000 = 12 х S отоп. х (82,5 – 15)
S отоп = 552000 : (12 х 67,5) = 681,48 м2
180 000 = 12 х 681 х (Х – 18)
(Х – 18) = 180 000 : (12 х 681)
Перепад температур должен быть в пределах 20…25оС, то есть около 50/30, чтобы при t н = 3оС в теплице было +18оС.
5) Расчет системы отопления для типового проекта 810-99 (kогр = 1,22) для условий Москвы (tмин = -31оС)
Q сист.отоп. = 1,25 х 6,4 х 10 000 х 1,22 х (15 –(-31)) = 4489,6 кВт/га
Для всего шестигектарника (МГ: в данном случае не учитываются теплопотери соединительного коридора)
Q огр.= 1,22 х 60 000 х 6,4 х 46 = 21,55 мВт
Q инф. = 0,25 х 1,22 х 60 000 х 6,4 х 46 = 5,38 мВт
Q сист.отоп. = 21,55 + 5,38 = 26,93 мВт
Теплопотери через цоколь
k т для бетона 2 Вт/м2 х град
высота цоколя 0,30 м
размеры гектарной теплицы 75 х 141 м, сторона, прилегающая к коридору, не учитывается
S цок = 0,3(75 + 141 + 141) = 107,1 м2
Q цок. = k т. х S цок х (tвн – t н) = 2 х 107,1 х 46 х 6 = 59119 Вт = 0,06 мВт
3. Расчет элементов системы отопления
Расчет теплопотерь через почву (по методике для теплиц без почвенного обогрева).
Теплопотери через почву меньше всего в центре проекции теплицы и возрастают по направлению к периметру. Вся площадь теплицы условно делится на 4 зоны (см. рисунок) с шагом 2 м.
При этом значения коэффициентов теплопередачи для каждой зоны следующие:
Площадь каждой зоны в данном случае следующая:
S 1 = 141 х 2 х 2 + (71-4) х 2 х 2 = 832 м2
S 2 = (141-4) х 2 х 2 +(71 –8) х 2 х 2 = 800 м2
S 3 = (141-8) х 2х 2 + (71-12) х 2 х 2 = 768 м2
S 4 = 10000 – 832 – 800-768 = 7600 м2
Q почв. 1 = 0,465 х 832 х 46 = 17,8 кВт
Q почв. 2 = 0,232 х 800 х 46 = 8,5 кВт
Q почв. 3 = 0,116 х 768 х 46 = 4,1 кВт
Q почв. 4 = 0,07 х 7600 х 46 = 2,4 кВт
Q почв. = 17,8 + 8,5 + 4,1 + 2,4 = 32,8 кВт = 0,032 мВт/га
Q почв. сум = 0,032 х 6 = 0,2 мВт
Виды теплопотерь, мВт
значение
% от общего
Трубная система отопления
Какова должна быть поверхность системы обогрева?
Q общ. = k т х S (tср – tн)
S = Q общ./ k т х (tср – tн)
k т = 12 Вт/м2 х град
Q общ.= Q потерь = 27,19 мВт = 27 190 000 Вт
Вода от котельной 95/70 оС
Сколько км труб необходимо для 6-гектарного блока?
2 дм труба имеет поверхность 1 м = 0,18 м2
33 568 : 0,18 = 186 488 м = 186,5 км
1 пог м = 4,5 кг металла
Расположение труб отопления
50% труб располагаются в зоне растений
3 системы: надпочвенный, боковой, кровельный (МГ: как уже говорилось, сегодня различают еще и подпочвеный, и вегетационный (ростовая труба))
Боковой и кровельный обогрев жестко присоединены к магистрали, надпочвенный (М.Г.: и ростовые трубы) подсоединен с помощью гибких шлангов. Диаметр магистральной трубы 219 мм внешний и 200 мм внутренний.
Конвекторы и оребренные трубы (МГ: оребренные трубы очень трудно мыть и дезинфицировать)
Чем выше параметры теплоносителя, тем больше отдача тепла и меньше расходы металла. Применяются пластиковые и стеклянные трубы. (МГ: я видела стеклянные трубы в производстве, главный недостаток – тракторист, не вписавшийся в поворот, вдребезги разносит всю систему. Починить трудно.)
Подпочвенный обогрев
От стоек теплицы отступают 400 мм, потом шаг раскладки труб подпочвенного обогрева 800 мм. На стандартную секцию шириной 6,4 м (Антрацит) укладывают 8 труб. Для обогрева почвы нельзя использовать металлопластиковые трубы.
В ангарных теплицах применяют контурный обогрев. Подпочвенный обогрев не нужен только в теплицах с водонаполненной кровлей (МГ: в производство такая конструкция не пошла, но одно время испытывалась на Овощной станции ТСХА), так как вода излучает тепло и не дает выхолаживаться почве.
Распределение труб в теплице.
В целом 45 км /га, 6 труб боковое отопление (2592 м, отдельный стояк), регистры (калачи) длиной 36/ 72 м.
Надпочвенный обогрев 12 672 м
Подкровельный обогрев 45 – 12,6 – 2,5 = 29,9 км
При пролете длиной 75 м получается 1359 м на пролет (22 пролета в стандартной Антрацитовской теплице) или 18 труб.
Это создает значительное затенение, поэтому по 2 трубы с кровли (4 с пролета), то есть 6,6 км, добавили вниз к стойкам для надпочвенного обогрева.
Вверху осталось 14 труб.
Распределение труб по системам отопления
Оцените эту тему
Автор: Гость admin,
17 ноября 2013 в Отопление и электроснабжение теплиц
Похожие публикации
16-17 ноября в Саранске состоялся семинар на тему «Энергетическая эффективность тепличных комплексов. Технические решения по обеспечению микроклимата в теплицах». Организатором совещания выступила Ассоциация «Теплицы России» при поддержке Минсельхоза России. В нем приняли участие руководители и ведущие специалисты тепличных предприятий, отечественных и зарубежных фирм, работающих в области защищенного грунта, сообщает ИА «Светич» со ссылкой на региональный минсельхозпрод.
Общая площадь республиканских теплиц для круглогодичного производства продукции защищенного грунта по итогам 10 месяцев 2017 года составила более 39 га, из которых овощи занимают 27,25 га, цветы – 12 га. Объем производства овощей защищенного грунта на тепличных предприятиях составил 15,554 тыс. тонн.
Также к участникам семинара с приветственным словом обратился начальник отдела по картофелеводству, овощеводству и плодоводству Минсельхоза России Артем Коровин.
О состоянии и перспективах развития защищенного грунта России выступила генеральный директор Ассоциации «Теплицы России» Наталия Рогова.
Об опыте работы ГУП РМ «Тепличное» (г. Саранск) поведал директор ГУП РМ «Тепличное» Александр Живаев.
С докладами выступили руководители и главные специалисты инженерных служб тепличных предприятий, отечественных и зарубежных компаний.
В рамках мероприятия участники семинара посетили тепличное предприятие ГУП РМ «Тепличное» и завод по производству светильников для теплиц ООО «Рефлакс». Ссылка на источник
К 2019 году колымские фермеры планируют обеспечить регион свежими огурцами и помидорами почти на 100%. В магаданской области планируют открыть два крупных тепличных комплекса. Об этом рассказали на заседании общественно-консультативного совета Магаданского УФАС Росси.
В «Тепличном» готовят «почву» под будущий урожай зимой. Сейчас занимаются ремонтом конструкций и укладывают новую плёнку на крышу. А в двадцати километрах отсюда, в Солнечном, магаданская компания «Агро Инвест» собирается построить новый комплекс.
На территории в 5 гектаров планируют выращивать огурцы, помидоры и зелень. Около 3 тысяч тонн ежегодно. Стоимость проекта около двух млрд.руб. Но у аграриев возникли проблемы, энергетические.
А именно со строительством подстанции и подведением электричества. Без уточнения сроков электрификации, фермерам не дают кредит в банке. Этот вопрос обсудили первым на заседании общественно-консультативного совета Магаданского УФАС Росси.
Сергей Висящев, министр сельского хозяйства, рыболовства и продовольствия Магаданской области:
Мы должны были в 2017 году получить первые огурцы. Но в связи с тем, что «Магаданэнерго» сказало, что не раньше 2019 года им подключение электричества не сделает, то это всё остановилось.
Как пояснили в региональном Минсельхозе, смету проекта пришлось увеличить на 80 млн. руб. Фермеры будут строить свою подстанцию. А первый урожай овощей планируют собрать в 2018 году. Также в разработке проект «Агропарка «Магаданский» в посёлке Стекольный.
С его грядок планируют собирать тысячу тонн овощей. На совете отметили, что с открытием двух новых хозяйств к 2019 году Колыма будет обеспечена своими огурцами и помидорами на 90%. Говорили на совете и о тарифах на электроэнергию для оптовых потребителей.
Инна Варфоломеева, руководитель Департамента цен и тарифов Магаданской области:
Заявление со стороны региона, в адрес Федеральной антимонопольной службы было направленно с не повышением. Мы все-таки за то, что необходимо сохранить действующий тариф 2016 года и на 2017 год.
Гос Дума в первом чтении уже приняла законопроект о выравнивании энерготарифов на Дальнем Востоке. Согласно документу, это должно произойти за 2-3 года. Тарифы на Колыме снизятся на 34% по сравнению с нынешними.
Василий Задорожный, руководитель Магаданского УФАС России:
В планах государственной Думы в декабре этого года рассмотреть законопроект, о том, чтобы он стал уже законом, а не законопроектом. Чтобы на Дальнем Востоке был среднероссийский тариф, который поручен президентом его ввести на Дальнем Востоке.
Следующие заседание совета планируют провести в феврале. На нем подведут итоги работы в 2016 году.
Виды технического обогрева защищенного грунта
Водяной обогрев. Это самый распространенный и эффективный способ обогрева культивационных сооружений. Теплоноситель — горячая вода, полученная в котельной, отбросные воды промышленных предприятий и тепловых электростанций, а также геотермальные воды.
Наиболее перспективный и экономичный путь развития защищенного грунта заключается в утилизации промышленных тепловых отходов и использовании термальных вод в районах, имеющих их источники.
Теплую воду (30. 70°С), получаемую в результате производственного процесса на заводах и тепловых электростанциях, приходится специально охлаждать в градирнях или брызгальных бассейнах для того, чтобы ее можно было снова использовать. Огромное количество тепловой энергии, которая могла бы пойти на обогрев сооружений защищенного грунта, теряется при этом безвозвратно.
На конденсационных тепловых и атомных электростанциях около 50. 55% тепла уносится охлаждающей водой конденсаторов турбин. По данным института «Теплоэлектропроект», только в европейской части России эти электростанции сбрасывают около 2,1*10в9 ГДж тепла в год, что эквивалентно сжиганию более 70 млн. т условного топлива. Значительным источником бросового тепла являются также металлургические и нефтеперерабатывающие заводы, предприятия химической промышленности.
Советский Союз обладает большими ресурсами геотермальных вод, аккумулирующих в себе практически неисчерпаемые запасы тепловой энергии. Крупные термальные источники сосредоточены на Дальнем Востоке, особенно в Камчатской и Магаданской областях, в районах Байкала, Западной Сибири, на юге Средней Азии и на Кавказе.
Для теплоснабжения сооружений защищенного грунта экономически целесообразно использовать те источники, мощность которых не менее 2,9. 3,5 кВт, а температура воды при выходе на поверхность земли не ниже 40°С. При повышенной минерализации воды (более 2 г/л) необходимо применять систему отопления с водоводяным теплообменником во избежание большого засорения и даже возможной закупорки труб солями, выпадающими из воды в твердый осадок.
В Грузинском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства разработана схема обогрева парников термальными водами с применением такого теплообменника. Непосредственный обогрев парников осуществляется пресной водой, выполняющей роль вторичного теплоносителя (рис. 86). Высокотермальная вода (70. 90°С) поступает в теплообменник и нагревает пресную воду до 35. 30°С. Па выходе из теплообменника температура термальной воды 37°С, что позволяет использовать ее в бальнеологических целях для лечебных ванн.
Затраты на отопление культивационного сооружения зависят от количества тепла, расходуемого на 1 м2 его инвентарной площади, и стоимости единицы тепла. Расход тепла на обогрев теплиц и парников определяется их теплотехническими характеристиками и качеством эксплуатации систем отопления и вентиляции. Стоимость единицы тепла зависит от вида источника технического обогрева.
При отоплении культивационных сооружений тепловыми отходами промышленности и термальными водами достигается большой экономический эффект. Отпадает необходимость в строительстве котельной, что дает экономию в размере около 30 тыс. руб. на каждые 1000 м2 инвентарной площади защищенного грунта. исключаются расходы па топливо, водоснабжение котельной, обслуживание и ремонт котельных агрегатов, высвобождается большое количество обслуживающего персонала для работы в сфере материального производства.
Годовую экономию условного топлива (т/год) при использовании тепловых отходов в виде горячей воды определяют по формуле
Для транспортировки теплоносителя от промышленного предприятия, электростанции или термального источника до теплично-парникового хозяйства необходимо соорудить тепловую сеть и насосную станцию. С целью сокращения протяженности сети крупные тепличные комбинаты, способные полностью потребить тепловые отходы промышленности, следует строить ближе к городу.
Капиталовложения (руб.) в тепловую сеть, состоящую из n участков с различными диаметрами di (м), имеющих разную длину li (м), определяют по формуле
Постоянные коэффициенты а и b зависят от конструкции сети и влажности грунта. Так, для бесканальной прокладки в сухом грунте принимают а=2 руб/м, b=100 руб/м2; для подземной прокладки в непроходных железобетонных каналах при сухом грунте а=0, b=140 руб/м2, при мокром — а=10 руб/м, b=150 pуб/м2.
Годовые эксплуатационные расходы (руб/год) по тепловой сети исчисляют в долях ее начальной стоимости:
Опыт эксплуатации теплично-парниковых хозяйств, использующих тепловые отходы промышленности, показывает, что средняя экономия по капиталовложениям с учетом стоимости насосных станций по сравнению с теплоснабжением от собственных котельных составляет 67%. Себестоимость продукции снижается при этом в среднем на 46%, а в осенне-зимних условиях — на 75. 85%.
Весьма эффективно также использовать для обогрева теплиц и парников термальные воды. Стоимость тепловой энергии уменьшается в 5. 7 раз по сравнению с применением традиционных видов топлива. Так, Пара-тунский теплично-парниковый комбинат на термальных водах (близ г. Петропавловска-Камчатского) полезной площадью 60 тыс. м2 выпускает товарной продукции на сумму более 2 млн. руб. Годовая экономия условного топлива на комбинате составляет 6500 т.
В качестве нагревательных приборов водяного отопления культивационных сооружений в зависимости от температуры теплоносителя используют стеклянные, пластмассовые или стальные трубы с антикоррозионным покрытием. Применение стальных труб в системах подпочвенного обогрева не допускается.
Для отопления воздушною пространства в грунтовых теплицах нагревательные трубы размешают под остекленной кровлей и вдоль цоколей (рис. 87), а в стеллажных, кроме того, и под стеллажами с рассадой (рис. 88). В парниках трубы прокладывают вдоль парубней (рис. 89).
Для климатических районов с низкой расчетной температурой наружного воздуха большое число обогревательных труб, требующихся для компенсации потерь через ограждения теплицы, будет занимать немалую полезную площадь и давать значительное затенение растений. Это устраняют, применяя так называемую совмещенную систему отопления, в которой отопительные трубы выполняют также роль несущих конструкций теплицы.
Водяное отопление может быть с естественной и принудительной циркуляцией. Ранее указывалось, что естественная циркуляция происходит за счет разных плотностей охлажденной и горячей воды. Для лучшей циркуляции отопительные трубы должны быть большого диаметра (не менее 100 мм) и располагаться выше генератора тепла. При естественной циркуляции водяное отопление не дает равномерного распределения тепла по всей площади теплицы, регулирование затруднительно, и поэтому такой способ используется только в теплицах с небольшой площадью.
Принудительная циркуляция, создаваемая насосами, дает более равномерный обогрев культивационного сооружения и требует меньшего расхода отопительных труб. Кроме того, система водяного отопления с насосной циркуляцией легче регулируется.
Комбинированное отопление. Для обогрева теплиц широко применяется комбинированное отопление, представляющее собой сочетание водяного отопления с воздушно-калориферным. В этом случае общая поверхность нагревательных труб водяного отопления получается меньше, так как расчет ведут на более высокую наружную температуру (например, вместо lп=-25° С берут tн=15°С). Вся пиковая нагрузка покрывается за счет дополнительного калориферного обогрева, который, к тому же, улучшает условия воздухообмена и легко регулируется, создавая оптимальный температурно-влажностный режим.
Тогда формула (130) может быть записана в следующем виде:
Расход воздуха (м3/ч) через начальное сечение трубы
Диаметр трубы (м) определяют по формуле
Относительную величину боковых отверстий f, то есть суммарную площадь боковых отверстий, отнесенную к поперечному сечению трубы, находят по графику (рис, 91, кривая 1) в зависимости от безразмерного параметра n, который вычисляют по формуле
Число боковых отверстий m в трубе подсчитывают, по формуле
Газовый обогрев. Этот вид обогрева характеризуется высокой экономичностью по сравнению с водяным отоплением за счет меньшего расхода топлива и простоты конструкции системы (отпадает необходимость в котельной. тепловых сетях и значительно сокращается расход труб внутри отапливаемых помещений). Вместе с тем газовая система отопления малоинерционная, может быть легко автоматизирована. Все это делает газовый обогрев весьма перспективным видом технического обогрева культивационных сооружений.
Газ, не содержащий сернистых соединений, можно сжигать непосредственно в теплице при помощи газовых горелок или огневых газовых калориферов. Выделяющаяся при горении углекислота используется растениями для фотосинтеза, что увеличивает их урожайность. Комплексное использование продуктов сгорания газа существенно повышает к. п. д. отопительной установки. Как показали опыты Киевской овощной фабрики, урожайность огурцов и помидоров в теплицах, оборудованных газовым обогревом, увеличивается на 50% по сравнению с урожайностью этих овощей в теплицах с водяным отоплением.
Газовый обогрев — новая форма обогрева защищенного грунта, пока еще применяемая только отдельными специализированными хозяйствами. Непосредственное сжигание газа в теплицах с пленочным покрытием — основной вид обогрева в совхозе «Минская овощная фабрика», в тепличном хозяйстве «Ухта» Коми.
Система обогрева па основе непосредственного сжигания газа в теплице при помощи атмосферных горелок показана на рисунке 92. Горелки 6 установлены на высоте 0,4. 0,5 м от поверхности грунта на газопроводах 2, смонтированных вдоль продольных стен теплицы. Для защиты обслуживающего персонала от пламени горелки снабжены предохранительными металлическими сетками. Перед каждой горелкой расположены два крана: регулировочный 4 и крап 5 для отключения газа. Давление газа в системе контролируется U-образным водяным манометром 3, одно из колен которого соединено с трубкой выведенной наружу. При внезапном повышении давления газа вода выбрасывается из манометра, а газ выходит в атмосферу.
Вследствие того что горелки смонтированы на значительном расстоянии друг от друга (6 м), боковые ограждения теплицы не имеют сплошной тепловой защиты от проникновения холодного наружного воздуха, и поэтому не все растения получают необходимый обогрев. Устранение этого недостатка путем увеличения числа горелок нерационально, так как при этом затрудняется их безопасная эксплуатация, усложняется система автоматического регулирования микроклимата в культивационном помещении, а содержание углекислого газа может превзойти допустимую норму (0,6%).
Системы обогрева непосредственным сжиганием газа в теплицах при помощи атмосферных горелок применимы в климатических районах с расчетной температурой наружного воздуха не ниже — 20° С.
Обогрев теплиц горелками инфракрасного излучения позволяет поддерживать на необходимом уровне температуру почвы и растений без нагрева до такой же температуры всего объема теплицы.
В совхозе «Тепличный» Старобешевского района Донецкой области теплицы обогреваются газовыми горелками ГИИВ-1, установленными по 7. 8 штук па каждые 100 м2 защищенного грунта. Продукты горения отсасываются от горелок дымососом, после чего поступают на обогрев почвы. Часть охлажденных продуктов сгорания возвращается в теплицу для углекислотной подкормки растений, остальные выбрасываются наружу.
Более целесообразно газовое отопление при помощи специальных газовых отопительных агрегатов с подачей смеси продуктов горения газа и воздуха в теплицу через распределительные каналы. Эти же установки могут использоваться в режиме вентиляционных для охлаждения воздуха теплицы в летнее время.
Научно-исследовательским институтом овощного хозяйства разработана контактно-газовая система обогрева, в которой источником тепла служат два комбинированных отопительно-вентиляционных агрегата конструкции Мосгазпроект — НИИОХ, размещенных в торцовых частях теплицы. Схема такого агрегата показана на рисунке 93. Газ сгорает в трех инжекционных горелках 1 и насадке 2 из теплостойкой керамики, обладающей каталитическими свойствами. Под действием разрежения, создаваемого вентилятором 6 и естественной тягой, продукты сгорания проходят вверх через водяной теплообменник 3, отдавая ему часть своего тепла. Вода, нагретая в теплообменнике, используется для обогрева грунта через полиэтиленовые трубы, уложенные на глубине 0,4 м, полива и подкормки растений и увлажнения воздуха в теплице. Продукты сгорания с пониженной температурой поступают в камеру 7, где смешиваются с рециркулируемым (из теплицы) иди свежим атмосферным воздухом. Газовоздушная смесь при температуре 50. 60°С под напором вентилятора 6 равномерно распределяется по теплице через полиэтиленовые трубы с отверстиями.
Исследованиями, проведенными НИИОХ, доказано, что пленочные теплицы с контактно-газовым обогревом в условиях центральных областей европейской части России могут функционировать всю зиму. Перспективно также использование контактно-газового отопления и для остекленных зимних теплиц.
Расчет системы отопления теплиц
Расчет системы отопления культивационных сооружений
1. Определение необходимой мощности системы отопления
- рассматривается период минимального прихода тепла извне, то есть экстремальные условия.
- ночной период
- самые холодные сутки года
- Т возд.мин. 15оС
- Т почв.мин. 18оС
Q сист.отоп. = Q огр. + Q инф. +/- Q почв.
Q инф. – потери тепла за счет вентиляции через различные щели и т.д.
На обогрев почвы затрачивается около 5% всего тепла, поэтому в дальнейших расчетах для простоты Q почв. опускается.
Q сист.отоп. = Q огр. + Q инф.
Q огр. = kт х S огр(Твн – Тнар)
kт – коэффициент теплопередачи (Вт/м2 град)
kинф =1,25 (коэффициент инфильтрации)
(Твн – Тнар) – так называемая дельта Т, разность температур внутри и снаружи теплицы (оС)
Q сист.отоп. = kинф х kт х S огр(Твн – Тнар)
Значения коэффициента теплопередачи
Стекло с металлическими шпросами
2 слоя стекла с металлическими шпросами
Одинарное пленочное покрытие (сухая пленка)
Одинарное пленочное покрытие (конденсат на пленке)
Двухслойное пленочное покрытие (сухая пленка)
Двухслойное пленочное покрытие(конденсат на пленке)
1) Расчет теплопотерь остекленной теплицы площадью (S) 1000 м2 (проект 810-24), Т вн. = 18оС, Т нар.=3оС
S огр. = kогр х Sинвентарная
kогр = 1,5 (для блочных теплиц)
kт = 6,4 (табличные данные)
(МГ : для нетиповых теплиц следует сразу рассчитывать площадь поверхности теплицы, как сумму всех поверхностей, и не заморачиваться с коэффициентом ограждения.)
Q огр. + Q инф.= 144 х 1,25 = 180 кВт
Q огр. + Q инф.=168 кВт
(МГ: то есть, чем ниже коэффициент ограждения( больше блочная теплица), тем меньше теплопотери)
2) Расчет необходимого Q сист.отоп. стеклянного ограждения блочной теплицы для условий Москвы, Т расч = -31оС
Q сист.отоп. = 1,25 х 6,4 х 1,5 х 1000 х (15- (-31)) = 552 кВт
Q сист.отоп. = 515,2 кВт
3) Насколько загружена система отопления (то есть должна снижаться температура воды)?
180 : 552 х 100 = 32,6%
2. Выбор типа системы отопления
Для отопления теплиц применяются:
- Трубная система отопления
- Воздушно-калориферная
- Комбинированная 50% : 50 %
Трубы отдают часть тепла в виде излучения, а часть конвективно.
В типовом проекте 810-82 заложена комбинированная система.
При использовании калориферов расход металла снижается в 4-5 раз.
Совмещенный обогрев совмещается с элементами конструкции теплицы. Совмещено – комбинированный обогрев применялся в теплицах Овощной опытной станции им. В.И.Эдельштейна, но в современных комбинатах, построенных по типовым проектам, уже не применяется.
Коэффициент теплопередачи – количество тепла, передаваемое через единицу поверхности в единицу времени при разности температур в 1 градус.
Продолжение примера расчетов
Расчет трубной системы отопления заключается в определении диаметра труб и их длины.
4) пример расчета трубной системы при температуре входящей воды 90оС, выходящей из теплицы 75оС
k т.тр. – коэффициент теплопередачи труб. Для гладких труб k т.тр. = 12 Вт/м2 х град
S отоп. – площадь поверхности труб
552 000 = 12 х S отоп. х (82,5 – 15)
S отоп = 552000 : (12 х 67,5) = 681,48 м2
(Х – 18) = 180 000 : (12 х 681)
Перепад температур должен быть в пределах 20…25оС, то есть около 50/30, чтобы при t н = 3оС в теплице было +18оС.
5) Расчет системы отопления для типового проекта 810-99 (kогр = 1,22) для условий Москвы (tмин = -31оС)
Q сист.отоп. = 1,25 х 6,4 х 10 000 х 1,22 х (15 –(-31)) = 4489,6 кВт/га
Для всего шестигектарника (МГ: в данном случае не учитываются теплопотери соединительного коридора)
Q огр.= 1,22 х 60 000 х 6,4 х 46 = 21,55 мВт
Q инф. = 0,25 х 1,22 х 60 000 х 6,4 х 46 = 5,38 мВт
Q сист.отоп. = 21,55 + 5,38 = 26,93 мВт
Теплопотери через цоколь
k т для бетона 2 Вт/м2 х град
высота цоколя 0,30 м
размеры гектарной теплицы 75 х 141 м, сторона, прилегающая к коридору, не учитывается
S цок = 0,3(75 + 141 + 141) = 107,1 м2
Q цок. = k т. х S цок х (tвн – t н) = 2 х 107,1 х 46 х 6 = 59119 Вт = 0,06 мВт
3. Расчет элементов системы отопления
Расчет теплопотерь через почву (по методике для теплиц без почвенного обогрева).
Теплопотери через почву меньше всего в центре проекции теплицы и возрастают по направлению к периметру. Вся площадь теплицы условно делится на 4 зоны (см. рисунок) с шагом 2 м
При этом значения коэффициентов теплопередачи для каждой зоны следующие:
Площадь каждой зоны в данном случае следующая:
S 1 = 141 х 2 х 2 + (71-4) х 2 х 2 = 832 м2
S 2 = (141-4) х 2 х 2 +(71 –8) х 2 х 2 = 800 м2
S 3 = (141-8) х 2х 2 + (71-12) х 2 х 2 = 768 м2
S 4 = 10000 – 832 – 800-768 = 7600 м2
Q почв. 1 = 0,465 х 832 х 46 = 17,8 кВт
Q почв. 2 = 0,232 х 800 х 46 = 8,5 кВт
Q почв. 3 = 0,116 х 768 х 46 = 4,1 кВт
Q почв. 4 = 0,07 х 7600 х 46 = 2,4 кВт
Q почв. = 17,8 + 8,5 + 4,1 + 2,4 = 32,8 кВт = 0,032 мВт/га
Q почв. сум = 0,032 х 6 = 0,2 мВт
Виды теплопотерь, мВт
Трубная система отопления
Какова должна быть поверхность системы обогрева?
Q общ. = k т х S (tср – tн)
S = Q общ./ k т х (tср – tн)
k т = 12 Вт/м2 х град
Q общ.= Q потерь = 27,19 мВт = 27 190 000 Вт
Вода от котельной 95/70 оС
Сколько км труб необходимо для 6-гектарного блока?
2 дм труба имеет поверхность 1 м = 0,18 м2
33 568 : 0,18 = 186 488 м = 186,5 км
1 пог м = 4,5 кг металла
Расположение труб отопления
50% труб располагаются в зоне растений
3 системы: надпочвенный, боковой, кровельный (МГ: как уже говорилось, сегодня различают еще и подпочвеный, и вегетационный (ростовая труба))
Боковой и кровельный обогрев жестко присоединены к магистрали, надпочвенный (М.Г.: и ростовые трубы) подсоединен с помощью гибких шлангов. Диаметр магистральной трубы 219 мм внешний и 200 мм внутренний.
Конвекторы и оребренные трубы (МГ: оребренные трубы очень трудно мыть и дезинфицировать)
Чем выше параметры теплоносителя, тем больше отдача тепла и меньше расходы металла. Применяются пластиковые и стеклянные трубы. (МГ: я видела стеклянные трубы в производстве, главный недостаток – тракторист, не вписавшийся в поворот, вдребезги разносит всю систему. Починить трудно.)
Подпочвенный обогрев
От стоек теплицы отступают 400 мм, потом шаг раскладки труб подпочвенного обогрева 800 мм. На стандартную секцию шириной 6,4 м (Антрацит) укладывают 8 труб. Для обогрева почвы нельзя использовать металлопластиковые трубы.
В ангарных теплицах применяют контурный обогрев. Подпочвенный обогрев не нужен только в теплицах с водонаполненной кровлей (МГ: в производство такая конструкция не пошла, но одно время испытывалась на Овощной станции ТСХА), так как вода излучает тепло и не дает выхолаживаться почве.
Распределение труб в теплице.
В целом 45 км /га, 6 труб боковое отопление (2592 м, отдельный стояк), регистры (калачи) длиной 36/ 72 м.
Надпочвенный обогрев 12 672 м
Подкровельный обогрев 45 – 12,6 – 2,5 = 29,9 км
При пролете длиной 75 м получается 1359 м на пролет (22 пролета в стандартной Антрацитовской теплице) или 18 труб.
Это создает значительное затенение, поэтому по 2 трубы с кровли (4 с пролета), то есть 6,6 км, добавили вниз к стойкам для надпочвенного обогрева.
Учебные материалы по энергетике теплиц - от классических к новым
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Похожий контент
16-17 ноября в Саранске состоялся семинар на тему «Энергетическая эффективность тепличных комплексов. Технические решения по обеспечению микроклимата в теплицах». Организатором совещания выступила Ассоциация «Теплицы России» при поддержке Минсельхоза России. В нем приняли участие руководители и ведущие специалисты тепличных предприятий, отечественных и зарубежных фирм, работающих в области защищенного грунта, сообщает ИА «Светич» со ссылкой на региональный минсельхозпрод.
Генеральный директор Ассоциации «Теплицы России» Наталья Рогова поприветствовала участников семинара и предоставила слово первому заместителю председателя правительства – министру сельского хозяйства и продовольствия Республики Мордовия Владимиру Сидорову. Он рассказал о развитии агропромышленного комплекса Республики Мордовия. В своем выступлении глава агарного ведомства остановился на теме развития тепличной отрасли в республике. В Мордовии активно поддерживается развитие тепличного овощеводства, ведущее предприятие ГУП РМ «Тепличное» - крупнейший поставщик овощей и зеленых культур в регионе.
Общая площадь республиканских теплиц для круглогодичного производства продукции защищенного грунта по итогам 10 месяцев 2017 года составила более 39 га, из которых овощи занимают 27,25 га, цветы – 12 га. Объем производства овощей защищенного грунта на тепличных предприятиях составил 15,554 тыс. тонн.
Также к участникам семинара с приветственным словом обратился начальник отдела по картофелеводству, овощеводству и плодоводству Минсельхоза России Артем Коровин.
О состоянии и перспективах развития защищенного грунта России выступила генеральный директор Ассоциации «Теплицы России» Наталия Рогова.
Об опыте работы ГУП РМ «Тепличное» (г. Саранск) поведал директор ГУП РМ «Тепличное» Александр Живаев.
С докладами выступили руководители и главные специалисты инженерных служб тепличных предприятий, отечественных и зарубежных компаний.
В рамках мероприятия участники семинара посетили тепличное предприятие ГУП РМ «Тепличное» и завод по производству светильников для теплиц ООО «Рефлакс». Ссылка на источник
Теплоснабжение сооружений защищённого грунта 1.Типы культивационных сооружений, их конструкции и характеристики. 2. Виды обогрева культивационных сооружений. - презентация
Презентация на тему: " Теплоснабжение сооружений защищённого грунта 1.Типы культивационных сооружений, их конструкции и характеристики. 2. Виды обогрева культивационных сооружений." — Транскрипт:
1 Теплоснабжение сооружений защищённого грунта 1.Типы культивационных сооружений, их конструкции и характеристики. 2. Виды обогрева культивационных сооружений. 3. Системы обогрева в сооружениях защищённого грунта. 4. Тепловой расчёт культивационных сооружений. 5. Регулирование микроклимата в культивационном сооружении.
2 Культивационное сооружение – это земельные участки, имеющие укрытия, в которых создан микроклимат, необходимый для всесезонного выращивания растений. К ним относятся: Утепленный грунт; Парники; Теплицы.
3 Утеплённый грунт – это небольшой участок земли шириной 1-1.2м и высотой 0,4-0,7м. закрытый пленной и предназначенный для выращивания рассады с последующей высадкой в грунт. Эти укрытия могут быть стационарными и переносными. Обогрев таких сооружений осуществляется солнечной радиацией, а при наличии промышленных отработавших вод используется водяное отопление.
4 40 см 70 см Утеплённый грунт
5 Парник – это закрытый плёнкой или стеклом участок земли, который выполнен в виде траншеи, облицованной деревянным или железобетонным коробом. Траншея заполняется смесью земли с перегноем. Парники предназначены для выращивания рассады и получение ранних овощей. Для обогрева парников используются солнечная радиация, биотопливо, горячая вода. Парники бывают одно-и двухскатные.
6 Преимущества: простота изготовления, дешевизна конструкции. Недостатки: сложность механизации работ, неудобство работы обслуживающего персонала. Парник
7 Теплицы – представляют собой помещение с прозрачными стенами и крышами. Теплицы позволяют без нарушения целостности ограждения выполнить все необходимые агротехнические мероприятия, а также использовать средства механизации по работе почвы, уходу за растениями и уборке урожая. Площадь типовых теплиц для выращивания рассады равна 1,3 или 6 га., для выращивания овощей на грунте – 6, 12, 24, 30 и 60 га.
8 Схемы теплиц Фонарные Промежуточные опоры Односкатные
10 Высотная конвейерная теплица Ц епной транспортёр 2. Л отки с растениями 3. О стеклённый металлический каркас
11 Преимущества: - полезная площадь теплицы о много раз превышает строительную; - вертикальное расположение остеклённых стенок позволяет использовать солнечную радиацию в зимнее время при низком стоянии солнца. - снижается расход теплоты на технический обогрев; - можно строить на непригодных землях; - улучшены условия труда обслуживающего персонала.
12 Коэффициент ограждения где - общая площадь поверхности, ограждения, - инвентарная площадь теплового сооружения
13 Тепловой баланс культивационного сооружения где Ф от - тепловая мощность системы отопления, Вт; Ф сол.рад - тепловой поток от солнечной радиации, Вт; Ф поч - тепловой поток, поступающий от почвы, Вт; Ф огр - тепловой поток, теряемый наружу через ограждения сооружения, Вт; Ф в - поток теплоты, теряемый сооружением вследствие воздухообмена, Вт.
14 Тепловой расчет выполняют для ночных часов и самых холодных суток года где Ф от - тепловая мощность системы отопления, Вт; Ф сол.рад - тепловой поток солнечной радиации, Вт; Ф поч - тепловой поток, поступающий от почвы, Вт; Ф огр - тепловой поток, теряемый наружу через ограждения сооружения, Вт; Ф в - поток теплоты, теряемый сооружением вследствие воздухообмена, Вт.
15 Тепловой расчет выполняют для ночных часов и самых холодных суток года где k - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м 2 К; F инв - инвентарная площадь сооружения, м 2 ; t в, t н - расчетная температура внутреннего и наружного воздуха, ºС; k огр - коэффициент ограждения теплиц и парников; k инф - коэффициент инфильтрации 1,2 – 1,3.
16 Водяная система обогрева теплиц Система подпочечного обогрева t вх = 45º C, t вых =30º С Пристенная система обогрева t вх =45º C, t вых =30º С Шатровая система обогрева t вх =9 5º C, t вых =7 0º С Цокольная система обогрева t вх = º C, t вых =7 0º С (Водяной пар) 40 см Система надпочечного обогрева 17 Воздушная система обогрева теплиц t = º C t = 40 º C 2м 0,4 см
Читайте также: