В настоящее время теплицы используются для выращивания овощных культур как в летний, так и зимний периоды года. Обеспечение населения в течение всего года свежими овощами в России осуществляется их выращиванием в теплый период года в открытом грунте, а в переходный и зимний периоды года - в теплицах.
Удельные потери теплоты в культивационных сооружениях равны 100...200 Вт/м3, расходы на обогрев сооружения составляют 50 % себестоимости продукции, поэтому в теплицах особенно большое значение имеет изыскание возможностей экономии теплоты [1], [2].
Экономия теплоты может быть достигнута уменьшением теплопотерь и рациональным устройством и регулированием систем отопления.
Принято, что для томата и огурца наиболее благоприятна температура листа 22…23 °С. При температуре 35 °С ткани листа начинают погибать. Допустимые технологические параметры микроклимата для огурцов и томатов приведены в таблице 1.
Использование типовых зимних теплиц в теплый период года для выращивания овощей затруднено из-за перегрева воздуха в объеме сооружения. Интенсивность солнечной радиации повышает температуру внутреннего воздуха в объеме теплицы tв до 50…55 °C, вызывает перегрев и иссушение растений. По этой причине потери урожая в этот период могут достигать более 50 % и иногда заканчиваются гибелью растений.
Таблица 1
Параметры микроклимата для огурцов и томатов
Параметры |
Огурцы |
Томаты |
|||
До плодоношения |
В период плодоношения |
До плодоношения |
В период плодоношения |
||
Температура воздуха, °С: в солнечный день в пасмурный ночью |
22 …24 20 …22 17…18 |
24…26 22 … 24 18 … 20 |
20…22 18…22 15…16 |
22…26 20…26 17…18 |
|
Влажность воздуха, % |
75 …80 |
80…85 |
60…65 |
||
Температура почвы, °С |
22…24 |
>18 |
|||
Температура листьев, °Св, |
22 …23 |
22…23 |
Для определения кратности воздухообменов в теплице при естественной вентиляции необходимы следующие исходные данные: tн,tв,скорость ветра vн, влагосодержание dв, площадь поверхности листьев растений Fр, суммарную солнечную радиацию в теплице и вне ее.
В наше время нашел свое применение следующий метод использования зимних теплиц в тёплый период года, разработанный в ННГАСУ. Зимние теплицы представляют собой комплекс сооружений (ангарных или блочных теплиц), направленных на выращивание овощей и зелени в холодный период года. Чаще всего данный вид сооружений оснащен системами воздушного и водяного отопления. Теплицы также позволяют осуществлять выращивание и в тёплый период года при котором, стоит задача по недопущению превышения температуры внутреннего воздуха в теплице больше 26…28 °С. Для этого теплицы оснащают системами обеспечения параметров микроклимата (вытяжная система вентиляции и система водоаэрозольного охлаждения воздуха), которые предотвращают перегрев растений и позволяют регулировать параметры микроклимата в наиболее жаркие периоды летнего сезона.
В зимний период возникают проблемы по обеспечению параметров микроклимата во избежании понижении температуры внутреннего воздуха.
Регулирование параметров микроклимата зимой происходит с помощью водяных и воздушных систем отопления. Водяные системы отопления представляют собой цокольную, шатровую, надпочвенную, подпочвенную и контурную. Схема системы отопления представлены на рисунке 1 [1].
Рис.1 – Схема водовоздушного обогрева теплицы
1– воздуховоды системы воздушного отопления;
2–трубопроводы системы водяного отопления.
Воздушная система состоит из перфорированных полиэтиленовых труб, укладываемым в надпочвенной зоне или подвешенным под лотками по которым воздух с температурой 60…70 °С подают в рабочий объем.
На основе вышеизложенного возникает проблема использования зимних теплиц как комплекса для выращивания овощей в течение года.
Согласно статистическим данным можно сделать вывод, что в зимнее время в Российской Федерации цена на овощи разнятся с ценами в летний период в 2 - 4 раза. Данные приведены в таблице 2 [3]. Особенно остро данная проблема распространена в северных регионах страны. Нехватка свежих овощей приводит к другой немаловажной проблеме — продовольственная безопасность.
Таблица 2
Средние цены на огурца свежие в течение года
Средние потребительские цены на огурцы свежие, кг, Сибирский федеральный округ |
||||||
2011 |
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
|
январь |
139,97 |
148,25 |
134,65 |
140,6 |
191,01 |
199,52 |
февраль |
155,99 |
155,4 |
179,52 |
162,67 |
203,63 |
211,17 |
март |
125,07 |
139,49 |
142,3 |
141,87 |
181,86 |
171,77 |
апрель |
123,33 |
130,25 |
120,59 |
134 |
158,07 |
135,1 |
май |
90,58 |
101,08 |
102,07 |
100,9 |
140,09 |
120,11 |
июнь |
51,92 |
69,95 |
74,32 |
78,1 |
86,68 |
105,96 |
июль |
32,33 |
38,27 |
52,76 |
55,44 |
51,54 |
56,92 |
август |
27,62 |
28,65 |
35,01 |
38,07 |
43,08 |
40,49 |
сентябрь |
33,02 |
39,59 |
43,52 |
61,02 |
51,79 |
|
октябрь |
71,61 |
80,76 |
82,83 |
91,65 |
86,63 |
|
ноябрь |
103,9 |
95,52 |
109,07 |
108,32 |
132,97 |
|
декабрь |
130,34 |
118,02 |
130 |
170,76 |
192,44 |
Таким образом, сделан вывод, что основной проблемой перевода теплиц в круглогодичный цикл эксплуатации является создание малоэнергоемких систем поддержания параметров микроклимата (в т.ч. комплексной системы снятия перегрева с использованием водоаэрозольного охлаждения), позволяющей достичь значения коэффициентов обеспеченности допустимых параметров микроклимата Кобгод =1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Бодров В.И. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2008. – 623 с.
Бодров, В.И. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий / В.И. Бодров, А.Г. Егиазаров, Е.С. Козлов. – Н.Новгород: Изд-во НГАСА, 1995 – 130 с.
Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.gks.ru/
Пособие по проектированию теплиц и парников: (к СНиП 2.10.04-85)/ Гипронисельпром. – М.: Стройиздат, 1988. – 72 с.
Малышев Н.А. Воздушный режим теплиц в теплый период года/ Н.А. Малышев. Конференция магистрантов. Сборник статей. Кафедра отопления и вентиляции.- Н. Новгород: ННГАСУ, 2016.