Альтернативные источники тепла.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

 

«Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»

Факультет Лесного хозяйства

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине

Интенсивные технологии лесовыращивания и озеленения

На тему: Система энергосбережения/затенения в теплицах (экраны) и связь с метеостанцией.

 

 

Выполнила: студентка факультета

Лесного хозяйства,

4 курса 39б группы

Мидзюта М.Ю.

Проверил: Лебедев Е.В.

 

 

Нижний Новгород, 2020

 

Введение

Одним из важных аспектов ведения современного хозяйства является экономичное использование энергии. В теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива.

Тепличное производство относится к числу наиболее энергоемких производств. В среднем затраты на обогрев теплиц составляют 40% - 80% от себестоимости продукции. На обогрев 1 га зимних теплиц расходуется в среднем более 200 тонн условного топлива в год.

По данным тепличных хозяйств, доля энергоносителей в общей структуре затрат промышленных теплиц в первую очередь зависит от конструкции «холодного домика». В старых теплицах из «стекла и бетона», построенных 20 – 30 лет назад, на энергоносители уходит от 45% до 80% всех производственных затрат ТК. Современные конструкции снижают потребление энергии за счет сокращения ее потерь до 20% - 40% в общей структуре затрат ТК. Фактически, показатель энергозатрат работающей теплицы является самым критичным с точки зрения коммерческой целесообразности производства тепличной продукции. Именно поэтому повышение энергосбережения зачастую является главной целью всех ТК.

 

Cистема зашторивания. Tепловые экраны в теплице.

Одним из элементов, который оказывает активное влияние на микроклимат тепличного помещения, является система зашторивания. Использование подобного механизма приводит к значительной экономии. С помощью зашторивания можно регулировать уровень света в помещении, показания температуры, влажность и достичь экономии тепла.

Система затенения разработана для избегания высоких температур в помещении в жаркие периоды года. Повышенное количество количество радиации сокращается под воздействием затемнения. Можно так же сократить потери тепла в зимний период. Данная система станет залогом создания равномерного и благоприятного климатического поля для любого вида саженцев. Потери тепла сокращаются до 40 процентов. Это обеспечивается путём уменьшения просачивания тепловой энергии через крышу помещения.

Принцип действия

Контролировать положение полотна можно при помощи автоматики, либо с помощью автоматизированной системы микроклимата.
Существует два вида полотен. Вертикальный, или боковой и горизонтальный или верхний.

Второй вариант размещается под самым верхом помещения, и встречается в большинстве современных теплиц. Мене популярно боковое зашторивание, оно размещается на одной из боковых стенок помещения. Каждое из отделений теплицы, каждый пролёт, секция оборудуются горизонтальными полотнами. Их можно так же установить между фермами, обеспечив тем самым полное разделение между коньком теплицы и всей остальной площадью.

Экран регулируется механизмом зашторивания. Возможно, установить любое положение полотна, в зависимости от того, какие погодные условия приготовила природа и какие условия требуют саженцы. Механизм разработан таким образом, что открытие и закрытие экрана происходит одновременно во всех частях теплицы. В движение механизм приводится при использовании двух вариантов. Наличие стальных тросов или реечной передачи заставят полотно двигаться. Привод, при использовании реечного механизма, подсоединён механическим путём к реечным редукторам.
Подсоединение осуществляется на расстоянии, которое равняется промежуткам между фермами.
Во втором варианте вал приводится в движение с помощью мотора редуктора. На него производится наматывание троса, который, в свою очередь, тянет за собой полотно. Наиболее распространённым является тросовый механизм.

Каждый новый тепличный комплекс имеет механизм позволяющий провести установку системы зашторивания в стандартном варианте. Теплицы старого образца не имеют специализированных деталей конструкции, поэтому очень часто экран установить проблематично, а иногда и вовсе невозможно.
Наиболее популярной системой управления выступает централизированный вариант. Он подключается от одной системы управления всеми механизмами помещения. Компьютер самостоятельно проводит необходимые расчёты по количеству необходимой влаги, количеству света, тепла, воды и прочих параметров. Далее, эта же система определяет положение экранов для создания условий, максимально приближенных к идеальным. Потом, путём подачи сигналов на моторы редукторы осуществляет контроль за каждой из систем.

 

Этап I. Подготовка котлована

Итак, основная часть теплицы-термоса будет уходить в землю. Вот почему для начала следует вырыть под нее котлован, глубиной не менее 2 м – только там земля промерзать не будет, и даже наоборот – в какой-то мере она поделится своим теплом.
Длина подземной теплицы-термоса может быть любой, но ширина – не более чем 5 метров. Если превысить это значение, и обогрев, и светоотражение будут уже слабее.
В принципе, сама теплица может быть любой формы – но желательно такой, какая на фото. Ориентировать ее по возможности нужно на восток-запад, чтобы одна из ее сторон максимально освещалась солнцем, а вторую тогда нужно теплоизолировать минеральной ватой или пенопластом.
Все края будущей теплицы нужно тщательно выровнять – ведь в ней будет залит фундамент или выложены по периметру бетонные блоки, на которые и будет поставлен каркас теплицы-термоса – здесь уже что кому удобнее.
Этап II. Возведение стен

Как только будет готов фундамент, можно начинать возводить верхнюю часть конструкции. Это будут термоблоки, которые будут стоять прямо на бетонном основании, закрепленные на металлическом каркасе.
Теперь нужно проверить, насколько удобно будет ставить крышу – обо всех мелочах и неудобствах лучше позаботиться заранее. Сама крыша, естественно, будет выполнена из поликарбоната, которая установится на металлический каркас с обрешеткой и будет тщательно закреплена.
Этап III. Утепление и обогрев

Теперь внутреннюю часть стен нужно покрыть специальной термоизоляционной пленкой, которая хорошо сохранит тепло внутри теплицы. А в особо холодных регионах России лучше всего применять толстую фольгированную термопленку, причем лучше сразу двойной слой. Правда, такое «укутывание» необходимо будет только на зимний период. Самая главная задача такого светоотражающего утепления – это максимальное сохранение тепла, влаги и углекислого газа, который очень ценен для растений.
Желательно также, чтобы внутри теплицы был аккумулятор тепла – это могут быть даже простые бутылки с водой, которые быстро нагреваются, но медленно охлаждаются из-за парникового эффекта. Можно поставить даже простую бочку с водой. Обогревать также такую теплицу можно и с помощью технологии теплых полов – электрического кабеля под почвой. Но его важно защитить от лопаты – сделать это можно обычной сеткой, или же все-таки залить кабель бетоном.

Теплые полы в такой теплице можно даже сделать под плиткой, а сами растения – выращивать в горшках и вазонах. Но самые опытные огородники советуют обогрев такой теплицы делать комбинированным – немного подогревая почву и немного воздух. Ведь для растений самое главное – чтобы температура земли была около 25°С, и 25-35°С – воздух, при правильной влажности. В этом плане неплохо зарекомендовал себя булерьян – его можно включать и как водяной контур, и тянуть через него воздухоотвод. А сами трубы лучше располагать так: часть для протока воды, часть – для воздуха.
Этап IV. Строительство крыши

Итак, как только стены готовы, самое время изготовить поликарбонатную крышу.
Поликарбонат – универсальное покрытие для теплицы-термоса – до 12 метров длиной он может быть абсолютно без стыков, что исключит продуваемость всей конструкции. Ко всему поликарбонат стоек к ударами, и любопытные птицы не могут его навредить.
Уменьшить потери тепла в теплице-термосе через крышу можно таким весьма оригинальным способом – двойным покрытием сотового поликарбоната. Этот метод считают на западе одним из самых эффективных – берется два листа поликарбоната 4 мм, и соединяются один с другим через специальную прокладку из профиля для изготовления дуг. Но снег на такой крыше, конечно же, таять не будет – поэтому можно сделать дополнительный тепловой контур. Он будет включаться и выключаться по таймеру, а подтаявший снег свалится с вибратора. Такой двойной контур поликарбоната позволит значительно снизить потери на обогрев, но светопроницаемость его, к сожалению, уменьшится на 10% — это нужно знать. Зато в итоге результат будет однозначно лучше.
Итак, все детали стропил желательно подготовить заранее и хорошо пропитать защитной пропиткой. Соединять их между собой нужно в полдерева, а перемычку прибивать так, чтобы в итоге расстояние в самой нижней части составило 3-5 см.

Из подготовленных стропил нужно собрать опору. Все перемычки со стропил убираются. Теперь под стропила вставляется коньковый брус, а под него – фронтальные опоры по 88 см высотой. Крайние стропила нужно прибить к коньковому брусу гвоздями по 20 см длиной.
Теперь между стропилами и нащельниками нужно установить перемычки – на фронтальную опору и бурс. Если все было сделано правильно, крыша получится собранной и ее можно начинать красить в белый цвет. Как только высохнет краска, крышу можно начинать покрывать листами поликарбоната – сначала изнутри, затем снаружи. Прикреплять поликарбонат нужно саморезами по дереву, специально до этого просверлив в нем все нужные отверстия.
После всех работ на крышу вдоль конькового бурса нужно поставить уголок из кровельного железа – с прокладкой из хорошего утеплителя. А вот по торцам теплицы листы поликарбоната нужно оставить не привинченными – пока сама крыша не будет прибита к угловым опорам.
Все места стыков поликарбоната – с деталями крыши и друг с другом – следует тщательно проклеить прозрачным скотчем. После чего крышу можно уже устанавливать на теплицу-термос и крепить к ее стенам – гвоздями и скобами. Причем с обоих сторон – и с задней, и с передней.
После чего треугольные листы поликарбоната можно пришивать, поверх скоб.
Этап V. Обустройство внутреннего пространства
Следующим шагом будет обустраиваться внутренняя часть теплицы. Ее крайне важно сделать полностью герметичной, без каких-либо сквозняков, а для этого швы фундамента и кладки термоблоков нужно хорошо заделать либо штукатуркой, либо монтажной пеной. К слову, не должно быть лишних щелей и в крыше.

 

Грядки внутри теплицы-термоса должны быть только «высокими».
Осталось провести в теплицу-термос электричество, установить, если нужно, отопительные приборы и автоматический полив. А недостаток освещения (например, в сибирских районах) с лихвой восполнят современные светодиодные светильники для теплиц – с ними урожай даже будет куда богаче. Что же касается ухода, то все, что нужно – это сбрасывать снег с крыши, если не был установлен вибратор. Сбрасывать его нужно деликатно, чтобы не повредить дорогой поликарбонат. А вот на стекле он таять будет сам – введу больше теплопроводности. И теплопотери таким образом, конечно.
Благодаря заглубленности и сплошной теплоизоляции самой безопасной для нежных саженцев действительно является теплица термос: конструкция ее такова, что разница между дневной и ночной температурой оказывается не больше, чем 5-7°С – а это значит, что растениям не грозит стресс. А потому выращивать в такой теплице-термосе можно и ягоды, и фрукты, и овощи, и цветы, и даже грибы.

Ведь даже в сильные морозы в такой теплице температура будет только плюсовая. А благодаря светоотражающей отделке в теплице-термосе без каких-либо дополнительных источников света будет почти в 2 раза светлее, чем на улице, даже в самый пасмурный день, что прекрасно отразится на будущем урожае.

Тепло, как летом

Оборудование для отопления теплицы включает в себя систему подогрева воздуха и грунта. Прогрев почвы сельскохозяйственных культур уменьшает срок вегетации растений за счет равномерного развития корневой системы (в среднем на две-три недели) и повышает урожайность (на 35–45 %). Сейчас самыми распространенными являются водяные системы, которые обеспечивают равномерное распределение тепла, что положительно сказывается на росте растений. Схема проста – теплоноситель (вода) нагревается в отопительном котле и с помощью циркуляционного насоса прокачивается по системе трубопроводов через трубные радиаторы, отдавая тепло воздуху и почве. Для наиболее эффективного обогрева всего объема теплицы стальные трубы могут быть размещены в нескольких ярусах. В нефтекамских теплицах – два яруса. Нижний – для прогрева грунта – расположен на уровне почвы между рядами растений (шаг укладки труб определяется теплотехническим расчетом и составляет 20–30 см). Верхний – под покрытием. Важно, чтобы была возможность раздельной регуляции отопительных приборов в разных ярусах. Температура теплоносителя в системе подогрева грунта составляет около 40 °С (чтобы не пересушить корневую систему).

Возможности регулировки

Обеспечить теплицу теплом – это полдела, его еще нужно точно дозировать. Температура внутреннего воздуха в теплице должна изменяться в зависимости от культурооборота и вида овощей, а для одних и тех же овощей – в процессе роста и созревания в зависимости от времени суток. Для огурцов, например, температура воздуха в ночное время (около 18 °С) должна быть ниже, чем в дневное время (около 22 °С). Температура корнеобитаемого слоя почвы должна равняться температуре воздуха (или быть несколько выше).

Контролирование микроклимата наиболее эффективно с использованием электронных устройств, обеспечивающих управление температурой. Регуляция осуществляется несколькими способами – например, автоматическим открытием фрамуг, закрытием термостатов, снижением скорости работы циркуляционных насосов. С внедрением автоматизированной системы на комбинате «Нефтекамский» была проведена работа по разделению контуров обогрева на нижний и верхний. В качестве регулирующих органов были использованы имеющиеся трехходовые регулирующие клапаны. Для создания однородного температурного поля в каждом контуре обогрева установлены циркуляционные насосы TP100 фирмы GRUNDFOS.

Заключение

Вопросы энергосбережения для российских теплиц, особенно с солидным стажем, идущим с советских времен, являются ключевыми. Очень часто именно с них и начинается модернизация тепличных комплексов. Среди основных мероприятий, направленных на организацию энергосбережения в старых тепличных постройках, особое значение имеют переход на многоконтурную систему обогрева, внедрение малообъемной технологии выращивания и системы капельного полива, утилизация и вторичное использование теплого воздуха теплиц.

Тем не менее, несмотря на все проводимые мероприятия по энергосбережению и вложенные инвестиции, старые тепличные конструкции никогда не смогут приблизиться к современным постройкам по уровню использования энергоносителей.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

 

«Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»

Факультет Лесного хозяйства

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине

Интенсивные технологии лесовыращивания и озеленения

На тему: Система энергосбережения/затенения в теплицах (экраны) и связь с метеостанцией.

 

 

Выполнила: студентка факультета

Лесного хозяйства,

4 курса 39б группы

Мидзюта М.Ю.

Проверил: Лебедев Е.В.

 

 

Нижний Новгород, 2020

 

Введение

Одним из важных аспектов ведения современного хозяйства является экономичное использование энергии. В теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива.

Тепличное производство относится к числу наиболее энергоемких производств. В среднем затраты на обогрев теплиц составляют 40% - 80% от себестоимости продукции. На обогрев 1 га зимних теплиц расходуется в среднем более 200 тонн условного топлива в год.

По данным тепличных хозяйств, доля энергоносителей в общей структуре затрат промышленных теплиц в первую очередь зависит от конструкции «холодного домика». В старых теплицах из «стекла и бетона», построенных 20 – 30 лет назад, на энергоносители уходит от 45% до 80% всех производственных затрат ТК. Современные конструкции снижают потребление энергии за счет сокращения ее потерь до 20% - 40% в общей структуре затрат ТК. Фактически, показатель энергозатрат работающей теплицы является самым критичным с точки зрения коммерческой целесообразности производства тепличной продукции. Именно поэтому повышение энергосбережения зачастую является главной целью всех ТК.

 

Альтернативные источники тепла.

Среди вариантов снижения стоимости потребленной энергии для отопления и освещения современных теплиц, наиболее популярно использование альтернативных источников тепла.

Стоимость альтернативных источников энергии пока довольно велика и эти источники имеют ряд существенных недостатков – занимают большие площади, зависят от погодных условий, времени суток, сезона. Несмотря на бурное развитие в последние годы, использование ветровой и солнечной энергии остается экзотическим и дорогим экспериментом. Некоторые специалисты в области энергетики утверждают, что при всех усилиях доля альтернативной энергетики к 2020 году не поднимется существенно выше 1% от мирового энергопотребления. Без помощи государства использовать эти источники энергии пока дороже, чем традиционные.

«Тепловые насосы», наряду с большими капиталовложениями в оборудование и монтаж, требовании к большим площадям для укладки труб, имеют еще один существенный недостаток – температура теплоносителя на выходе слишком низкая для эффективного отопления теплицы. Их применение ограничено контуром подогрева субстрата, где не требуется высокой температуры теплоносителя.

Другой источник альтернативной энергии, геотермальные ресурсы, - действительно огромны, но не соответствуют экономической и экологической эффективности. Также ограничены ресурсы, пригодные для освоения. Вода редко вырывается из-под земли в виде чистого «сухого пара», который может быть непосредственно использован для вращения турбины для выработки электроэнергии или для подогрева воды отопления через теплообменники. Если пар влажный, капли воды повредят оборудование. В большинстве месторождений есть только горячая вода, однако она, как правило, сильно минерализована, что также быстро изнашивает оборудование и требует специальных мероприятий. Обессоливание геотеормальных вод - это сложная технологическая задача. Также после отработки образуется концентрированный рассол, который не утилизируется, являясь загрязнителем окружающей среды - сброс такого рассола уничтожает все живое в водоеме или участке грунта.

Применение геотермальных источников не может рассматриваться как экологически чистое еще и потому, что их выход часто сопровождается газообразными выбросами, включая двуокись углерода, метан, радон и сероводород. Многие из них не только токсичны, ядовиты, и их нельзя просто выпускать в атмосферу, но и взрывоопасны. Поэтому геотермальная вода перед использованием должна подвергаться дегазации.

В России геотермальные источники в основном расположены экономически невыгодно – Сахалин, Камчатка, и Курильские острова отличаются слабой инфраструктурой, высокой сейсмичностью, малонаселенностью, сложным рельефом местности. Сегодня геотермальная энергетика развивается достаточно интенсивно в некоторых странах, в России также имеется опыт ее освоения, но этот способ отопления никак нельзя назвать бесплатным.

Еще одним эффективным способом энергосбережения, является использование мини-ТЭС для комбинированного производства электро- и теплоэнергии и утилизации углекислого газа, содержащегося в выхлопных газах, для подкормки растений.

Совместная выработка электро и теплоэнергии (когенерация) и рекуперация отходящих газов в тепличном хозяйстве на мини-ТЭС позволяет поднять общий КПД станции до 95 % и увеличить урожай на 40%.