Заглубленные теплицы своими руками шотландского типа
Содержание
- Показываем плюсы и минусы заглубленной теплицы
- Особенности строительства углубленной теплицы
- Заглубленная теплица
- Эффективные энергосберегающие технологии подсветки
- Солнечная энергогенерация.
- Расчет эффективности от эксплуатации такой теплицы.
- Экотеплица
- Заглубленные теплицы своими руками шотландского типа
- Все плюсы и минусы заглубленной теплицы наизнанку
Предлагается к рассмотрению энергоэффективная теплица, имеющая систему обогрева для круглогодичного выращивания овощей и рассады на базе элементов солнечной энергетики.
Типовая теплица в Голландии
Тепличный комплекс в Голландии и в России – не сопоставимые технологии. Иногда из-за зимних условий и экономии при возведении теплицы такой комплекс полгода не работает.
Теплица зимой
Зима в России и дорогое энергоснабжение – реальные проблемы в развитии тепличных комплексов.
Эксплуатация тепличного хозяйства в регионах Нижней Волги: Саратовская, Астраханская, Волгоградская области, Республика Калмыкия — имеет ряд преимуществ: высокая среднегодовая температура, возможность летнего сезонного выращивания овощных культур в открытом грунте при выращивании зимой рассады в тепличных условиях, круглогодичная работа теплицы с учетом современных энергосберегающих технологий, развитая транспортная инфраструктура для доставки «зеленой продукции”, подготовленная профессиональная база, наличие гарантированного сбыта.
В развитии технологии современных тепличных комплексов намечена тенденция на снижение издержек производства за счет энергосбережения и применения новых технологий возведения ограждающих конструкций, применения энергетических гелиосистем, сочетающих получение тепловой и электрической энергии. При этом в таких решениях прослеживается комплексная система автономной энергогенерации, что позволяет располагать тепличные хозяйства практически везде, с привязкой к транспортным коммуникациям, производственным ресурсам, а не к энергетической инфраструктуре.
Поля из солнечных батарей – реальная основа солнечной энергетики для тепличного хозяйства.А эффективно эксплуатировать солнечные батареи для освещения теплиц и электропитания автоматики и насосов можно и зимой
Важно отметить, что вся электрическая энергосистема, состоящая из солнечных батарей, инверторов, аккумуляторов мощностью до 5 Квт обеспечивает автономную работу теплицы с установленной мощностью силовых электрических агрегатов и потребителей с пиковой мощностью в нагрузке до 3 Квт. Существующий запас мощности обеспечивает эффективную подзарядку аккумуляторов в дневное время для обеспечения гарантированной подсветки растений зимой в ночной период не менее 8 часов темного времени суток.
Проект таких тепличных комплексов с автономным производством энергии тепловой и электрической предусматривает применение солнечных коллекторов для производства тепловой энергии в составе энергетической гелиосистемы. Но при этом необходимо обеспечить эффективный тепло сберегающий контур из элементов ограждающих конструкций.
В отличии от существующих тепличных комплексов, строительство новых систем с применением энергоэффективных технологий, предусматривает устройство «теплого” фундамента по всему периметру теплицы. Такой фундамент имеет заглубление не менее чем на глубину промерзания в данном районе с устройством эффективной несущей стены с высоким сопротивлением теплопередачи. Как правило, использование технологии пенополистирольных опалубочных систем тут наиболее оправдано, с точки зрения паро-влаго-переноса, отсутствия точки росы внутри заглубленной стены, предотвращения развития грибковых колоний и высокой тепловой эффективности ограждающей конструкции. Только применение такого фундамента на 20% снижает общее среднегодовое энергопотребление.
- Шесть рядов пенополистирольных блоков каждый высотой 25 см. армированные прутками стальной и арматуры и залитые бетоном дают идеальную стену высотой 1500 мм, что обеспечивает оптимальную конструкцию несущего фундамента теплицы.
- Исключительный теплоизоляционный эффект 0,036 Вт/мК позволяет снизить затраты на обогрев внутреннего объема теплицы. Такой эффективный обогрев и использование менее дорогих отопительных систем на базе солнечных коллекторов позволяет значительно уменьшить издержки от эксплуатации теплиц в зимний период. Два слоя сплошного утеплителя из пенополистирола позволяют избежать тепловых разрывов и мостов, что типично для бетонных фундаментов теплиц, которые промерзают в зимний период эксплуатации.
- Эффективная глубина фундамента 1250 – 1500 мм. обеспечивает не только полную теплоизоляцию, но и возможность разместить в объеме фундамента тепловые гидроаккумуляторы, которые в течение 5 месяцев могут эффективно накапливать тепловую энергию полученную от солнечных коллекторов, и работать в течение 6 – 7 месяцев осеннее-зимнего периода, обеспечивая без затратную технологию обогрева теплицы.
Пример исполнения подземной части теплого фундамента теплицы
Еще одним фактором, определяющим гарантированное снижение энергозатрат, при эксплуатации тепличных комплексов является применение энергоэффективных конструкций световых проемов.
Ограждающие светопрозрачные конструкции с применением К стекла
Для этой цели могут применятся несущие с самонесущие «теплые” алюминиевые и ПВХ светоограждающие конструкции с «тепловыми” вставками, снижающими потери и специальные стекла I и K с многослойным металлизированным напылением .
Рассмотрим, как работает низкоэмиссионное стекло ограждающих конструкциях теплиц..
Чтобы понять, как работает низкоэмиссионное стекло, необходимо понимать значение термина «эмиссивитет».
Эмиссивитет – это мера способности какой-либо поверхности поглощать или терять тепло. Принято оценивать эмиссивитет по шкале от «0» до «1» (от 0 до 100%). Большое значение по шкале показывает, что поверхность — хороший эмитент тепла (теряет тепло быстро). Низкое значение по шкале показывает, что поверхность – плохой эмитент тепла (теряет тепло медленно).
Эмиссивитет поверхности обычного стекла = 0,9.
Эмиссивитет поверхности стекла с «твердым» покрытием = 0,17.
Данные коэффициенты показывают, что обычное стекло имеет высокий эмиссивитет 0,9 и поэтому является плохим изолятором, потому что быстро теряет тепло. Низкоэмиссионное стекло имеет эмиссивитет 0,17, очень низкое значение, оно теряет тепло медленно, поэтому является хорошим изолятором.
Возможно применение двух типов стекол, с равноценными параметрами К и I стекло.
Рассмотрим характеристики применения К – стекла.
— Это высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в течение его производства флоат методом.
В настоящее время на рынке России представлены в основном так называемое теплосберегающее К-стекло (с «твердым» однослойным низкоэмиссионным покрытием, имеющим излучательную способность Е ~ 0,1). Это стекло можно отнести к энергосберегающему стеклу первого поколения, которое позволяет уменьшить потери тепла по сравнению обычным стеклом ~ в 2 раза.
Многоступенчатое металлизированное покрытие методом пиролиза наносится на поверхность стекла, в момент, когда стекло все еще имеет очень высокую температуру (более 600С°). Так как стекло представляет собой вещество, молекулы кристаллической решетки которого при такой температуре сильно удалены друг от друга, то происходит проникновение молекул металлизированного покрытия вглубь кристаллической решетки стекла.
Покрытие как бы ламинируется слоем стекла, что делает его очень устойчивым, чрезвычайно механически прочным и постоянным. Такое покрытие принято называть «твердым».
Низкоэмиссионное покрытие К-стекла не помутнеет, не облетит и не разрушится с течением времени.
Технические характеристики:
- Хорошие теплоизолирующие свойства (К = 1,9 — 1,6)
- Отличная способность пропускания солнечной тепловой энергии (SF 70)
- Просто в обработке (как обычное флоат-стекло)
- При нанесения селективного покрытия не требует очистки края листа, обеспечивается требуемая адгезия.
- Неограниченный срок хранения
В качестве альтернативного решения может так же использоваться I – стекло.
— Это высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в условиях вакуума, методом катодного распыления в магнитном поле металлосодержащих соединений, обладающих заданными избирательными свойствами.
Такое стекло с «мягким» низкоэмиссионным многослойным покрытием, имеет излучательную способность Е ~ 0,04.
На стекло флоат наносится слой серебра, а в качестве вторичного покрытия – оксид титана. Данные пленки, нанесенные на стекло, носят название «мягких покрытий».
Существенным недостатком стекла является низкая химическая устойчивость покрытия. Это объясняется тем, что для реализации явления интерференции (с целью получения прозрачного покрытия) пленки (в данном случае серебро и оксид титана) наносят строго определенной толщины, в результате чего они имеют неплотную структуру и «прозрачны» для атмосферной влаги и воздуха, которые окисляют серебро. Покрытие теряет свои эмиссионные свойства. Отсюда и особые требования к I – стеклу. Хранение в герметичной упаковке и ограниченный срок монтажных работ в открытой среде. Вместе с тем в среде инертного газа материал покрытия на I – стекле защищен от окислительного воздействия кислорода воздуха и работоспособен вплоть до разгерметизации стеклопакета.
Технические характеристики:
- Отличные теплоизолирующие свойства (К = 1,3 — 1,1)
- Хорошая способность пропускания солнечной тепловой энергии (SF 62) на поверхность теплоприемника.
Описанные примеры эффективной теплоизоляции всего внутреннего пространства теплицы сделали возможным использование современных энергосберегающих технологий и применения энергетических гелиосистем, сочетающих получение тепловой и электрической энергии за счет энергии солнца. Этот опыт уже широко применяется при проектировании и строительстве европейскими агроинженерами. Однако отсутствие климатических условий с зимними температурами ниже 25 градусов и длительным периодом низких температур – более 100 дней в году – не позволяет нам применять решения по эксплуатации Европейских производителей тепличных комплексов для России без значительных доработок.
В зимний период система с СК может подключается к существующей системе отопления через теплообменник в баке – накопителе. Даже в осеннее-зимний период эксплуатация СК позволит за счет эффективной работы в течение солнечного дня обеспечить нагрев теплоносителя до 60 0С, тем самым существенно сократить затраты на обогрев рассады.
В случае применения полностью автономной системы солнечного обогрева с применением солнечных коллекторов, в систему интегрируют необходимое расчетное количество тепловых аккумуляторов – теплоизолированных емкостей из расчета накопления в летний период теплоносителя до температур 85-90С°, с его последующей рециркуляцией в системе обогрева в осеннее-зимний период.
Известно, для того, чтобы почва с рассадой получала достаточно тепла, при расчете необходимо заложить 75-100 Вт/м2 в зависимости от климатической зоны и сроков посадки. Однако мощность нагрева не должна превышать 100 Вт/м2, так как можно пересушить почву и корневую систему.
Оптимальная температура почвы для эффективного выращивания рассады должна составлять от 15 до 25С° для различных культур при посадке в обогреваемый грунт, и около 30С° для торфяных горшочков и грядок с рассадой.
Применяя систему терморегулирования температуры в заданных диапазонах на поверхности стеллажа можно обеспечить требуемый диапазон рабочих температур в теплице в пределах 1-20С°.
Пример использования СК для обогрева теплицПример использования СК для обогрева теплиц
Показываем плюсы и минусы заглубленной теплицы
Существует два типа утепленных помещений. В одном случае стены полностью заглубляют в земляной ров, а во втором — только часть, ведь в грунте находится только 60 см постройки. Для сооружения парника-термоса копают котлован размером в 2 глубины промерзания грунты. При этом учитывают залегание грунтовых вод, хотя агрономы-эксперты советуют обустраивать мощную дренажную систему.
В итоге подземная теплица для круглогодичного садоводства сможет:
- прослужить не один десяток лет;
- функционировать при любых погодных условиях;
- стать идеальным местом для выращивания зелени, овощей, рассады, а также цветов;
- сохранить богатый урожай в условиях короткого лета;
- обеспечить теплом растения без дополнительной установки отопительного оборудования.
Профессионалы рекомендуют покрывать заглубленную теплицу поликарбонатом. Материал отличается особой прочностью, гибкостью, долговечностью и теплоизоляцией.
В земляную постройку лучи ультрафиолета проникает через крышу. Поэтому земледельцу не нужно беспокоиться, что его урожай уничтожит палящее солнце. К тому же эта система выращивания культур позволяет экономить на поливе. Благодаря уникальному строению тепличного помещения земля прогревается умеренно, сохраняя в себе достаточное количество влаги, необходимой растениям. Все же плюсы и минусы заглубленной теплицы на этом не закончились. К негативным сторонам такого капитального проекта относятся значительные затраты, связанные со строительством парника-термоса.
Минусы подземной теплицы или финансы поют романсы
Сооружение тепличной конструкции приравнивается к строительству небольшого дома. Под ее фундамент вырывают очень глубокую траншею. В северных регионах или Сибири аграриям приходится погружать постройку на максимальную глубину, потому что земля в тех местах промерзает до 1,5-2,5 метров. Это, в свою очередь, связанно с еще большими расходами. Основной проблемой при строительстве теплицы в земле своими руками часто становятся грунтовые воды, которые не позволяют проникнуть в грунт так глубоко.
По теме:
Помимо того, дополнительные средства понадобятся в случае:
- укрепления стен при недостаточной плотности грунта;
- сооружения подходящей дренажной системы;
- возведения прочного несущего каркаса;
- установки отопительной системы, ведь суровые зимы северных широт безжалостны.
По всем правилам агротехники, углубленные теплицы оборудуют мощной системой вентилирования. Этой стандартной рекомендацией не стоит пренебрегать. В противном случае плесень и грибковые инфекции станут верными друзьями садовода и выращиваемых культур.
Все же при наличии нужного капитала земледельцу нужно вложить деньги в это стоящее дело. Если он все тщательно спланирует, то сможет даже запустить успешный бизнес и в итоге получить хорошую прибыль. Но как построить подземную теплицу, чтобы не понести ущерба. Для этого важно знать некоторые тонкости возведения парникового помещения.
Особенности строительства углубленной теплицы
По теме:
Выбор места для тепличной постройки служит определяющим фактором в этом деле. Агрономы предлагают найти подходящее место на возвышенности или на ровном участке, чтобы избежать затопления конструкции. Садоводы отмечают, что чем больших размеров будет теплица, тем стабильный микроклимат в ней поддерживается. По этой причине не стоит экономить на строительстве габаритной теплицы.
Вдобавок садоводу необходимо учитывать:
- Направление ветра. Воздушные массы создают сквозняк, из-за чего приходится затрачивать много средств на обогрев подземного здания.
- Рельеф. Многие аграрии возводят заглубленную теплицу своими руками на склонах холмов. Таким образом, они экономят на стенах, а также отоплении.
- Освещение. Вблизи постройки не должны расти деревья, которые своей тенью препятствуют проникновению солнечного света.
Расположение заглубленной теплицы. Идеальным местом станет широтное размещение конструкции — с восточной стороны на западную. Активность ультрафиолета в таком положении приходится на первую половину дня, когда интенсивность фотосинтеза самая максимальная.
Универсальным типом земляного парника является двускатная теплица со стенами из кирпича. Глубина заливки фундамента составляет 80 см при использовании ленточного основания. Стены возводят в один кирпич, промазывая все стыки гидроизоляционным раствором. Параллельно с этим их армируют вертикальными металлическими приспособлениями. Оптимальный угол наклона крыши составляет 25˚. Ее конструируют из стекла или поликарбоната. В таком парнике-термосе можно выращивать даже садовые культуры.
Габариты заглубленной теплицы. Высота надземной части составляет около 1 метра, а подземной — до 1,5-2 м в зависимости от местности. Оптимальная ширина постройки должна быть не более 5 метров.
Проект односкатной заглубленной теплицы
Постройки такого типа сооружают из деревянного каркаса, состоящего из 3 рядов стоек. Высота тепличного помещения определяется основанием, к которому она будет примыкать. Габариты внешней стороны конструкции варьируются от 160 до 180 см.
Каркас теплицы делают из трех видов материала:
- деревянных брусьев;
- профилированных труб;
- поливинилхлоридного профиля.
Для закладки фундамента также выбирают один из предложенных вариантов: брусья из лиственницы, раствор бетона или кирпичные блоки. В нижней и верхней части несущего каркаса формируют обвязку. Далее его укрепляют подкосами и укосами, которые устанавливают под стропилами и между стойками. Затем продумывают отверстия для окон (на крыше), а также дверей. Обшивку делают из поликарбоната (100 мм).
Чтобы избежать досадных ошибок, нужно правильно и точно изобразить чертеж парника-термоса.
В таком сложном процессе помощниками садоводу станут схемы и чертежи постройки. Точные размеры заглубленной односкатной или двускатной теплицы помогут земледельцу построить надежное и практичное здание, которым он будет пользоваться десятилетиями.
Заглубленная теплица
Теплица термос отлично выполняет свои функции даже при самых низких температурах, поэтому может использоваться в некоторых из северных регионов страны. Эта особенность была известна еще в Царской России, уже тогда под землей выращивались южные культуры.
Сегодня зимние теплицы термосы своими руками строятся владельцами приусадебных участков, решившими обратиться к опыту своих предшественников. Давайте рассмотрим, что это за парники, по какому принципу они работают и строятся.
Эффективные энергосберегающие технологии подсветки
В конце 18-го века английские и голландские ученые пришли к выводу, что растения питаются водой, воздухом, светом и в малой части почвой. Серия простых по современным меркам опытов привели их к понятию фотосинтеза — растения дышат. Световая фаза — «вдох», темновая — «выдох». Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служат преимущественно красные лучи спектра, на что указывает спектр активности фотобиологических процессов, где наиболее интенсивная полоса поглощения наблюдается в красной, и меньше – в сине-фиолетовой части.
На графике виден «провал» в области зеленой части спектра (500-600 нм), пик в сине-фиолетовой (400-500 нм) и желто-красной (600-750 нм) области. Причем, в процессе фотоморфогенеза (формообразования, «урожайности») сине-зеленая составляющая часть солнечной радиации не участвует. Забегая вперед, можно сказать, что этот факт используется в современном тепличном хозяйстве в полной мере, посредством применения в качестве дополнительного источника освещения натриевых ламп высокого давления, имеющих в спектре своего испускания подъем в области 550-700 нм.
В последнее время в России и за рубежом для подсветки тепличных растений используют экономичные светодиодные светильники, которые сочетают в себе преимущества как люминесцентных, так и натриевых ламп. Характер излучения светодиода во многом определяется составом люминофора, а светоотдача современных светодиодов достигает 130-150 лм/Вт. Поэтому, при конструировании светодиодного светильника в него можно заложить светодиоды с различным спектром — и обеспечить нужный спектральный состав общего светового потока, сохранив высокую светоотдачу. Такая избирательная подсветка растения уменьшает затраты на электроэнергию и повышает эффективность воздействия на него света.
Вид светодиодного энергосберегающего светильника для теплиц
Другое, не менее важное, преимущество комбинированного светодиодного светильника — возможность регулировать как интенсивность общего светового потока, так и изменения спектрального состава, за счет регулировки интенсивности излучения светодиодов в различных цветовых диапазонах. Это направление работы — важный шаг в применении светодиодных светильников для повышения энергоэффективности светодиодного освещения и увеличения товарного производства в тепличном хозяйстве. Стоимость такого светодиодного светильника на уровне 18.000 рублей.
Солнечная энергогенерация.
Схема среднегодовой солнечной радиации на территории России.
Из приведенной расчетной схемы активности солнечной радиации видно, что гарантированное эффективное применение в южной части районов нижней Волги, Калмыкии, Северо-Кавказских республик имеется возможность гарантированного получения среднегодовой солнечной радиации в пределах 5-6 кВт.*ч/м2 в день. При таком показатели становится экономически обосновано применение солнечных коллекторов и батарей для комплексного автономного энергоснабжения.
Типовая система солнечной электрогенерации и основные элементы системы
Стоимость электрической солнечной системы с применением солнечных батарей, аккумуляторов и инвертора ориентировочно можно подсчитать из условия, что 1 вт. произведенной мощности стоит 300 руб. по затратам на оборудование, монтаж и т.д. Для рассматриваемого проекта это означает, что система с мощностью до 5 Квт. может стоить в пределах 1. 500.000 рублей.
Ориентировочный расчет стоимости СМР:
- Расчетная схема для небольшой теплицы размерами: 8м.*20м., высота 3 м.
- Площадь теплицы по полу: 160 м2
- Объем внутренний общий: 460 м3
- Коэффициент использования площади при посадке рассады в горшки с учетом проходов: 0.80
- Расчетная площадь обогрева стеллажей: 130 м2
- Расчетная мощность для обогрева с учетом обеспечения мощности нагрева 100 Вт/м2: 16 Квт
- Ожидаемый съем тепловой энергии с СК СОЛКОЛ-2 в зимний период в течении 8 часов: 500 Вт
- Ожидаемый нагрев теплоносителя — до 60С°
- Расчетное количество коллекторов СОЛКОЛ-2: 32 шт.
- Стоимость коллекторов: 20 000 руб. х 32 шт. = 640 000 руб.
- Стоимость теплообменного бака, разводки, комплектующих, конструктивов и монтажа: 150 000 руб.
- Ориентировочная стоимость строительной части заглубленного теплоизолирующего
- фундамента 84 м2: 150 000 руб.
- Ориентировочная стоимость светоограждающих конструкций по периметру 168 м2: 840 000 руб.
Ориентировочная стоимость конструкций кровли с площадками под солнечные коллекторы и батареи, систему принудительной вентиляции и светопрозрачные конструкции и система водоотведения составит: до 1 000 000 руб.:
Итоговый расчет стоимости энергонезависимой теплицы:
- СМР в т. числе:
- Фундаменты: 150 000 руб.
- Каркас: 640 000 руб.
- Кровля: 1 000 000 руб.
- Остекление: 840 000 руб.
- Итого: 2 630 000 руб.
- Энергетическое и инженерное оборудование:
- Солнечная энергоустановка 1 500 000 руб.
- Солнечная тепловая установка 649 000 руб.
- Теплоаккумуляторы, насосы,
- трубопроводы, система терморегулирования и разводка 150 000 руб.
Итого: 2 299 000 руб.
Итоговая ориентировочная стоимость теплицы: 4 929 000 руб.
Средняя стоимость квадратного метра энергоэффективной теплицы определяется в пределах: 31.000 руб., в т. числе 16.500 руб./м2 по энергогенерации.
Суммарное производство энергии (среднегодовой показатель) по видам установленной мощности генерации: 5 Квт.час. – электроэнергия, 16 Квт. час – теплоэнергия = 21 Квт. час.
Стоимость произведенной энергии из сопоставления с электроэнергией по тарифу на начало 2011 года 6 руб./ кВт. в течение года эксплуатации составит 1 140000 руб. Фактический срок окупаемости энергоустановок по соотношению к существующей цене энергоносителей – 2 года.
Расчет эффективности от эксплуатации такой теплицы.
Учитывая круглогодичную эксплуатацию такой теплицы с режимом получения 4 урожаев в год с эффективной площади 130 кв.м. можем рассчитать средний урожай овощных культур из расчета 30 кг./м2. Суммарный годовой урожай может составить 15.600 кг. В зависимости от набора культур, из практического опыта эксплуатации тепличных комплексов известно, что средняя цена на продукцию салаты, зелень, овощи, может составить до 250 руб./кг. Тогда ожидаемый среднегодовой доход может составить 3.900.000. рублей.
Таким образом, срок окупаемости энергонезависимой теплицы, как одного технологического комплекса, может составить не более 2 лет, включая эксплуатационные расходы, проценты по кредитам, фонды потребления и налоговую нагрузку.
Выходит на финишную прямую дачный сезон. Самое время наслаждаться урожаем.
Наконец у земледельца наступает время отдыха. Я очень люблю эту передышку. Летом обычно не хватает времени насладиться красотой, я стараюсь запечатлеть ее всеми доступными чувствами – вот теперь можно посидеть, полистать летние впечатления. А еще, пока не лег снег, можно снять размеры какой-нибудь спорной территории, чтобы зимой порисовать, почертить, помечтать, обложившись красивыми журналами.
Я предлагаю, пока не наступило время серьезной подготовки к весенним садово-огородным работам, подумать о реконструкции вашей теплицы (сани готовим летом, телегу – зимой, закрома – в конце весны, теплицу – поздней осенью). Еще не скована земля морозами, и если у вас есть команда помощников, можно за неделю-другую усовершенствовать теплицу так, чтобы уже ранней весной почувствовать все преимущества. Если команды нет, можно детально разработать чертежи продумать все до мелочей, а команду собрать к весне, чтобы, как только растает, быстро сделать всю работу и успеть к высадке рассады.
Итак, теплица. Сооружение для создания искусственного микроклимата. Мы идем на существенные трудовые и материальные затраты для того, чтобы продлить сезон выращивания и потребления витаминной продукции. Сегодня мы поговорим о неотапливаемом сооружении (строго говоря, это – парник), поговорим о том, как с помощью несложных приемов и приспособлений сделать теплицу максимально эффективной.
Что такое неотапливаемая теплица? Это сооружение, которое позволяет получить и поддержать разницу температур внутри и вне ее. Разница температур получается за счет солнечных лучей, проникающих через прозрачное ограждение и нагревающих грунт внутри. Воздух, как прозрачная для лучей субстанция, нагревается вторично от грунта и других элементов. Воздух, как более подвижная среда, переносит тепло, перемещаясь вверх от нагретых поверхностей и сползая вниз по охлажденным. То же количество теплоты получает любая площадь, но нагреться ей вне теплицы мешает активное перемещение воздуха. Мы устраиваем для него ловушку, замкнув в прозрачную оболочку, и получаем, таким образом, аккумуляцию тепла (если свести передвижение воздушной массы к нулю, т. е. организовать вакуум, можно даже что-нибудь вскипятить:-), но это будет уже солнечный коллектор).
Работа теплицы состоит из трех, взаимосвязанных и уравновешивающих друг друга, процессов:
1 – нагрев за счет проникновения энергии солнечного света через прозрачную поверхность теплицы;
2 – аккумуляция теплоты. Грунт может служить хорошим аккумулятором, пока он не прикрыт листвой растений. Нагреваясь на небольшую разницу, толща грунта «впитывает» в себя большое количество тепла, не давая тем самым перегреваться пространству теплицы в дневное время, и начинает отдавать запасенное тепло, как только солнце перестает нагревать теплицу и температура воздуха снижается ниже температуры грунта;
3 – охлаждение за счет потерь тепла через стенки и вентиляцию.
Если процессы нагрева, аккумуляции тепла и охлаждения несбалансированны, мы получаем плохую теплицу – днем температура поднимается выше 40 градусов, а ночью остывает ниже допустимого минимума (рисунок 1).
За перераспределение тепла внутри теплицы отвечает циркуляция воздуха (рисунок 2), и на этот процесс мы можем оказывать влияние в нашу пользу. Так, например, укрывая дополнительно на ночь нетканым материалом посевы, мы препятствуем восходящему потоку нагретого грунтом воздуха и получаем стабилизацию температуры приземного слоя – это очень важно для ранних посевов в период весенних заморозков. Но, если нетканый материал оставить на день, мы исключаем почву из процесса нагрева и получаем «плохую» теплицу (рисунок 1а). Можно и «разогнать» процессы конвекции для усиления вентиляции в жаркое время (на этом ниже мы остановимся более подробно).
Рисунок 1 – Влияние добавки теплоаккумулирующей массы на температуру в теплице (данные для Хельсинки – солнечный день в апреле): а– без аккумулятора; б – с аккумулятором; в – интенсивность солнечного излучения. 1 – температура в теплице; 2 – наружная температура; 3 – температура аккумулятора. |
Общепринято верхнюю часть теплицы (купол) сооружать из прозрачных материалов. Это самая ответственная часть теплицы – через нее поступает максимальное количество тепла и через нее же наибольшее количество теряется. Материал должен обеспечивать достаточную светопропускающую способность (прозрачность) и, одновременно с этим, обладать высокими теплоизолирующими свойствами (не выпускать тепло). По пригодности для этих целей материалы можно расположить в следующем порядке: поликарбонат -> стекло -> пленка.
Поликарбонат немного уступает стеклу в прозрачности, зато значительно превосходит его по теплосберегающей способности. Легкий, удобный в монтировании, имеет все же один недостаток – способствует перегреву в жаркое время.
Пленка – недолговечный недорогой материал, уступает поликарбонату по теплоизолирующим свойствам, практически равен ему по прозрачности, легко монтируется.
Стекло – самый долговечный и самый прозрачный материал, зато его достаточно большой вес требует упрочнения конструкции, да и купол смонтировать из стекла не получится. И по теплоизоляционным свойствам стекло уступает поликарбонату. Вот если вы сможете раскошелиться на стеклопакет, хотя бы двухкамерный – это, конечно же, на века.
Допустим, купол теплицы готов. Оптимальное сочетание геометрических параметров и свойств материала позволяет нам заполучить в теплицу максимум света. Чтобы свет преобразовался в тепло, он должен нагреть грунт и другие материалы внутри теплицы. Они, нагретые, будут отдавать тепло в то время, когда солнечные лучи больше не проникают в объем теплицы. Значит, такие материалы должны обладать большой теплоемкостью (способностью аккумулировать большее количество тепла, нагреваясь на 1 градус). Объем почвы вполне справляется с этой задачей. Но еще лучше аккумулирует тепло вода. Если поместить в теплицу емкости с водой темного цвета достаточного объема, вы «погладите сразу двух зайчиков» :-): сгладите суточные колебания температуры (рис.1б) (прохладная емкость днем не даст воздуху перегреться, а ночью, отдавая тепло, согреет пространство внутри теплицы) и будете всегда иметь под рукой достаточное количество воды для полива нужной температуры. Чем больше объем воды, и чем равномернее размещены емкости, тем лучше. Не забудьте только оставить место для растений :-), и закрывайте емкости крышками, чтобы не повышать влажность воздуха.
Даже поместив закрытые бутылки из-под минералки, наполненные водой, в небольшом пленочном парнике на даче, вы меньше можете переживать, что ваши огурчики некому открыть жарким майским днем до вашего приезда в выходные (рисунок 2).
Рисунок 2 – пластиковые бутылки с водой служат аккумуляторами тепла
Рассмотрим значение геометрии теплицы. Ориентация теплицы должна обеспечивать попадание солнечных лучей в «нужное» время под углом, максимально приближенным к прямому к поверхности прозрачного покрытия. С углом понятно, а вот «нужное» время – это тот период, когда солнце греет, но не печет – т. е. до 11:30 и после 15 часов. Это примерно соответствует ориентации оси теплицы с севера на юг. Из этих соображений можно варьировать и форму покрытия. Купол обеспечивает вам возможность получать небольшую, но гарантированную часть солнечного света, независимо от угла стояния солнца над горизонтом. Односкатное же покрытие с южной стороны под углом около 60 градусов к горизонту позволит получить максимум солнечной энергии в феврале – апреле, но в такой теплице летом без принудительной вентиляции не обойтись. Такая теплица нам не подходит. Поэтому все дальнейшее повествование будет касаться купольной теплицы, ориентированной с юга на север.
Как видно на рисунке 3, часть прозрачного покрытия h практически не принимает участия в освещении теплицы, при этом способствует значительной потере тепла. Есть несколько вариантов решения этой проблемы. Можно вертикальную часть купола выполнить в виде стенок с теплоизоляцией (полкирпича + утепление в виде земляной насыпи, соломенных тюков, засыпки сухой древесной щепы или опилок и т. д.), как показано на рисунке 4. Теплоизоляционная часть должна быть надежно укрыта от влаги, иначе она теряет свои свойства. Этот вариант, легкий в исполнении, имеет, тем не менее, недостаток, (увеличивающийся с увеличением высоты стенки): часть поверхности грунта внутри теплицы (А) недополучает света, что весьма существенно.
Можно приподнять грядки до высоты стенок, или чуть ниже, как показано на рисунке пунктиром зеленого цвета.
Можно избавиться от вертикальных частей прозрачного купола вовсе, углубив проход на нужную глубину, таким образом, чтобы уместиться в полный рост под наивысшей точкой купола (рисунки 5 и 6). При этом облегчается доступ к растениям и появляется две дополнительные теплопринимающие и аккумулирующие поверхности (В). Теплоаккумулятором служит также весь корнеобитаемый слой (С). Этот вариант, пожалуй, самый экономный по затратам на строительство. Есть еще недостаток – вроде бы пространство для растений сократилось. Если расширить теплицу, можно получить дополнительную приподнятую гряду по центру сооружения (рисунок 7, 8). Причем гряда эта будет особенно хорошо защищена от холода.
Рисунок 6 – Автор в теплице с углубленным проходом |
Рисунок 7 – Теплица с приподнятой грядой в центре |
Рисунок 8 – Заглубленная теплица большой ширины с центральной приподнятой грядой
Если укрыть такую теплицу дополнительно, сезон можно начать на 2 недели раньше без использования отопления. А если в ее основу заложить разогревающуюся органику (конский навоз К), то можно выиграть у нашего климата еще недели 2 (примерно со второй декады марта можно высеять ранние зеленные культуры).
Итак, вернемся к конструкции широкой теплицы с двумя заглубленными проходами (рисунок 8):
Ширина центральной гряды делается большей, потому что доступ к ней – двухсторонний.
О-О1 – укрепляющая перемычка. При желании ее можно связать с ребрами теплицы. Она нужна, чтобы предупредить деформацию центральной гряды. Обычно используется для подвязки растений.
Проход получается не очень широким, но из-за небольшой глубины он не будет стеснять передвижение.
Гряды необходимо заправить органикой (хорошо также было бы добавить некоторое количество суглинка). В любом случае для влагоудержания поверхность гряд необходимо мульчировать.
Рисунок 9 – Система полива
Система полива состоит из емкостей, установленных на высоту не ниже уровня центральной гряды. Она обеспечивает полив водой необходимой температуры, а также служит аккумулятором теплоты в объеме теплицы, что позволит несколько сгладить суточные колебания температуры. Расположенные по периметру теплицы малые емкости с водой (пластиковые баллоны, бутылки) будут существенно сглаживать суточные колебания температуры на самом напряженном рубеже. Линией капельного полива могут служить обычные садовые шланги с проплавленными отверстиями малого диаметра.
Для обеспечения интенсивного проветривания теплицы ее необходимо установить с наклоном «конька» купола по длине 5-10о (рисунок 10), таким образом, чтобы теплый воздух смещался от входа к вентиляционному отверстию Входная форточка для проветривания Вх устраивается в нижней части двери, а выходная Вых в самом верху задней стенки так, чтобы не оставалось кармана в выходной зоне. Это обеспечит естественную конвекцию, которая увеличит расход воздуха с повышением температуры внутри теплицы. Если в выходное вентиляционное отверстие установить металлическую трубу и окрасить ее снаружи
Рисунок 10 – Система естественной конвективной вентиляции
Рисунок 11
Рисунок 12
черной матовой краской (рисунок 11), процесс вентиляции усилится в солнечную погоду из-за подъемной силы восходящего потока, нагретого внутри трубы воздуха. Процесс этот будет саморегулирующимся: солнце светит – труба греется – вентиляция усиливается (рисунок 13); солнце спряталось – труба остыла – вентиляция замедлилась (рисунок 14). В теплице длиной до 6 м. достаточно будет выходной форточки. В более длинной теплице без такой трубы в летний жаркий полдень естественная вентиляция не будет обеспечивать достаточного снижения температуры.
Можно организовать «продвинутую» систему вентиляции, вкопав несколько отрезков пластиковой или металлической трубы В (через каждые 2-2,5 м.), как показано на рисунках 13, 14. Воздух, проходя под землей через приточные трубы, дополнительно охлаждается. Нижнюю форточку в двери при этом можно держать закрытой. Нижний край трубы В1 (рисунок 13) выходит в самом низу прохода. Сама труба не должна перегибаться, чтобы не образовался карман для конденсата. В холодное время достаточно закрыть верхнюю выходную форточку и плотно закрыть дверь. Во избежание дополнительного подсоса холодного воздуха по трубам в случае заморозков их закрывают снаружи.
Ранней весной поверхность почвы может быть некоторое время непокрытой – так она быстрее прогревается. Но уже с начала мая почву лучше замульчировать органическим материалом – это надежная защита от перегрева и пересыхания корнеобитаемого слоя и переувлажнения воздуха. Слой мульчи также предотвратит диффузию спор патогенных грибов с поверхности почвы в воздух. А если вы этот материал обработаете заранее биологическим фунгицидом – это будет надежной профилактикой грибных заболеваний.
Рисунок 13 – Схема потоков конвекции в теплице с системой естественной вентиляции в жаркое время |
Рисунок 14 – Схема потоков конвекции в теплице с системой естественной вентиляции в холодное время |
Рисунок 15
Вот такая теплица у вас может получиться, если вы не пожалеете труда и времени (рисунок 15). Для ее правильной работы не понадобится электричество и ваше ежедневное присутствие. Всю работу выполняют естественные процессы теплоомассообмена, совершенно независимо от того, знаете вы о них или нет. А результат – меньшие разницы ночных и дневных температур, меньше стрессов для растений, меньше болезней, выше и качественней урожай, меньше энерго- и трудозатраты.
Рассчитано по науке, проверено на опыте!
Ольга Щиглинская
Авторы фото:
рисунки 2, 11 – 15 – Щиглинская О.А.;
рисунок 6 – Семенас С.Э.;
рисунок 7 – Суша А.В.
Список использованных источников
Падзяліцца:
Экотеплица
Автор идеи — американский фермер Анна Эдеи. При организации экотеплицы Анна использовала идеи основателей движения пермакультуры, основанные на взаимной приспособленности всех членов определенной экосистемы друг к другу. Подробно про пермакультуру мы рассказывали в статье «Органическое земледелие. Пермакультура — жизнь в гармонии с природой».
Площадь экотеплицы, которую построила Анна Эдеи, составляет 300 кв. м. Вытянута конструкция по направлению с востока на запад. Вертикальная северная стена покрыта пластиком белого цвета и выступает в качестве отражателя солнечных лучей. Крыша плоская, наклонена на юг. Боковые стенки выполнены из стекловолокна, а кровля накрыта сангейном (надежный прозрачный теплоизолятор), особое внимание уделено герметичности — все это обеспечивает минимальные потери тепла.
Но основная изюминка экотеплицы заключается в симбиозе с животными. С обоих торцов конструкции пристроены помещения для их содержания — с одной стороны крольчатник, в котором живут 30–40 кроликов, с другой курятник — на 60–70 кур. Эти помещения также очень светлые и герметичные. В экотеплице сконструирована специальная система из дырчатых труб, уложенных под землей, по которым теплый воздух из зверинцев при помощи вентилятора закачивается в теплицу. А вместе с этим воздухом — тепло, аммиак, углекислый газ и влага. В результате хорошо всем — воздух в курятнике и крольчатнике очищается, подкармливая и обогревая тем самым растения в теплице.
Состав почвы в экотеплице следующий: дерновая земля, песок, компост, приготовленный из помета кур и кроликов, зола. Четко организованная система капельного подпочвенного полива создает идеальные условия для растений, все отходы после сбора которых достаются проживающим рядом животным.
Анна Эдеи подсчитала, что каждый «зверь» за год дает тепла столько, сколько можно получить из 10 литров нефти — экономия на отоплении доходит до 7 тысяч долларов в год.
Кроме всего прочего большое количество тепла в экотеплице аккумулируется в воде. Общий объем установленных резервуаров с водой составляет около 16 тонн, а под потолком смонтированы специальные вентиляторы, запитанные от солнечных батарей и автоматически включающиеся в солнечную погоду. Они перегоняют горячий воздух вниз на емкости с водой, отгороженные днем от грядок с растениями шторкой. За день эти так называемые радиаторы поглощают огромное количество тепла, которое отдают ночью. Все водные резервуары связаны между собой трубами для того, чтобы с помощью насоса теплая вода сверху перегонялась вниз — таким образом весь объем прогревается равномерно.
В летнюю жару от перегрева растения в экотеплице спасает специально продуманная вентиляция. На южной стороне фрамуги расположены у самой земли, а на северной — практически под потолком. Это позволяет горячему воздуху скользить по скату вверх и быстро выходить наружу. Емкости с водой эффективно сглаживают перепад температур, ночью они отдают дневное тепло, а днем — ночную прохладу, поэтому вентиляция используется только в очень жаркие дни.
Заглубленные теплицы своими руками шотландского типа
Вы используете устаревший браузер. Этот и другие сайты могут отображаться в нём некорректно.
Необходимо обновить браузер или попробовать использовать другой.
Пропитки, краски, масла, гидроизоляция от FORUMHOUSE
FORUMHOUSE в этом году исполняется 15 лет! За это время миллионы людей построили себе дома благодаря знаниям, полученным у нас на сайте. Нам хочется, чтобы при строительстве использовались только качественные и безопасные материалы, которые помогут сохранить дома на долгие десятилетия. Поэтому мы запустили проект собственной торговой марки FORUMHOUSE, под которой будут выпускаться строительные материалы и оборудование, которые прослужат вам долгие годы и сделают вашу жизнь в собственном доме комфортнее и безопаснее.
Мы начали этот проект с ЛКМ для деревянных поверхностей. В прошлом году сотни форумчан уже протестировали и дали положительные отзывы о нашей защитно-декоративной пропитке для дерева. Теперь в нашем ассортименте полный спектр продуктов для деревянных домов (пропитки, краски, масла, лаки и гидроизоляция).
В этой теме мы с радостью проконсультируем вас и подберем лучшие решение для покраски вашего дома!
С уважением, команда FORUMHOUSE.
Участвуй в хрониках загородной самоизоляции с FORUMHOUSE
Сидеть дома за городом круто: гулять на своем участке можно сколько хочешь без последствий, а еще можно сделать ремонт, разобрать завалы на чердаке, заняться садом, организовать огород, сделать мастерскую, построить бункер на случай апокалипсиса, в общем, кому что по душе. Уверены, у многих из вас будет список достижений за время карантина, и мы очень хотим, чтобы вы делились ими, поддерживая и вдохновляя форумчан.
Принимайте участие в нашем проекте «Сидим дома» и сможете получить мощную аккумуляторную пилу в подарок!
Все плюсы и минусы заглубленной теплицы наизнанку
Золотые руки настоящего мужчины вносят бесценный вклад в благополучие семьи. Тем не менее ему стоит узнать все плюсы и минусы заглубленной теплицы, прежде чем взяться за такой грандиозный проект. Уникальная конструкция выполняет функцию парника-термоса. Подобный тип строения позволяет поддерживать надлежащий микроклимат внутри постройки. В результате земляные сооружения позволяют земледельцам существенно сэкономить электроэнергию и другие ресурсы земледельца.