СПОСОБЫ ОБОГРЕВА ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

В практике защищенный грунт обогревают за счет солнечного излучения, биологического топлива (биотоплива), горячей водой или паром от котельных, отходами теплоты промышленных предприятий, а также электронагревательными установками.

Солнечный обогрев используют в сооружениях защищенного грунта наряду с другими дополнительными видами обогрева.

Солнечные лучи, проникая через светопрозрачные ограждения, нагревают почву, воздух, растения. Нагретые тела испускают инфракрасные тепловые излучения, которые через светопрозрачные ограждения обратно практически не проникают. Поэтому внутри сооружений происходит накопление теплоты. Однако при солнечном обогреве сильно колеблются значения суточной температуры: днем она повышается, а ночью резко снижается. Солнечный обогрев в утепленном грунте и парниках широко распространен в южных районах, а также на Крайнем Севере в период полярного дня.

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

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

Зимние теплицы обогревают водой температурой 70...90 °С, парники — 50...70 °С, утепленный грунт — 40 ^оС.

Для водяного обогрева почвы в парниках на глубине 60...65 см в песчаной подушке укладывают асбоцементные трубы диаметром 50... 100 мм, а для обогрева воздуха вдоль стен под рамами прокладывают металлические трубы диаметром 50 мм с уклоном 0,003. Циркуляцию горячей воды создают принудительно при помощи электронасоса.

В блочных теплицах трубы для циркуляции горячей воды укладывают внутри и по поверхности почвы, а также вдоль стен и под стеклянной кровлей (рис. 7.1).

Основные потребители теплоты в защищенном грунте — системы обогрева воздуха и почвы в теплице. Еще примерно 14 % ее суммарного количества расходуется на обогрев коридора и служебных помещений, нагрев поливной воды и т. д. Суммарная мощность систем обогрева зимних теплиц в средней полосе России составляет около 7 МВт на 1 га.

Важнейшая характеристика теплицы — конструкция системы обогрева. В большинстве зимних теплиц применяют трубный водяной обогрев с использованием гладкотрубных регистров, размещение которых в теплицах разного типа показано на рисунке 7.1.

1 — кровельных; 2— подлотковых; 3 — шатровых; -/—надпочвенных; 5—подпочвенных; б—калориферного

Основа системы обогрева — регистры обогрева шатра, лотков и кровли, требующие почти 80 % суммарной мощности системы. Остальной обогрев обеспечивается надпочвенными 4 (14 %) и подпочвенными 5(6 %) регистрами.

Высокую экономическую эффективность обогрева защищенного грунта дает использование отходов теплоты промышленных предприятий. Так, в себестоимости тепличных овощей около 60 % затрат приходится на стоимость обогрева. В то же время, используя теплоту, получаемую только от тепловых электростанций, можно обогревать около 120 тыс. га теплиц, т. е. на порядок больше имеющихся площадей теплиц. Построены теплицы, которые обогреваются низкотемпературными тепловыми отходами промышленных предприятий или геотермальными водами. Они позволяют снизить себестоимость продукции на 5... 10 % и сократить расход топлива в 3... 10 раз.

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

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

Средняя удельная мощность нагревательных элементов в теплицах для южных зон должна составлять 150...180 Вт/м², а для остальных зон 180...200 Вт/м².

Оголенные проволочные нагревательные элементы выполняют из стальной оцинкованной проволоки диаметром З...4мм, которую укладывают в теплоаккумулирующем слое песка петлями под обогреваемой почвой и закрепляют на натяжных планках в торцах обогреваемого участка. При этом используют сниженное напряжение питания элементов (12...50 В) от специальных понижающих трансформаторов.

Электропромышленность выпускает специальные нагревательные провода ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ (провод обогревательный сельскохозяйственный с изоляцией соответственно из поливинил-хлорида, полиэтилена или поливинилхлоридного пластика). Длительно допустимая температура нагрева изоляции не должна превышать 90 ^оС, что соответствует удельной мощности 8...11 Вт на 1 м длины провода. Провода заливают теплоаккумулирующим слоем, состоящим из цементно-песочной смеси (1 : 10), а сверху насыпают слой почвы. Провод подключают к напряжению 380/220 В.

Асфальтобетонные нагревательные элементы выполняют в виде плит толщиной 6...7 см на все дно площади парников. В плиту закладывают зигзагом стальную оцинкованную проволоку диаметром 2...3 мм, которую подключают к напряжению 380/220 В.

Электродный способ обогрева заключается в том, что в почву закладывают металлические электроды и при их помощи через почву пропускают ток, нагревающий ее. Однако этот способ не используют в практике из-за большого расхода металла (8...9 кг на 1 кВт установленной мощности обогрева), непостоянства сопротивления почвы и большой неравномерности распределения температуры по площади почвы. Как правило, установленная мощность 1 м длины электронагревателя для парника составляет 100...230 Вт, а для пленочной весенней теплицы — 100...120 Вт.