Оборудование теплиц для подсобных и личных хозяйств

МЕТОДЫ ПРИБЛИЖЕННЫХ РАСЧЕТОВ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ТЕПЛИЦ

Наиболее часто уравнения теплового баланса используют для расчета мощности (теплопроизводительности) системы отопления. При этих расчетах не учитывают солнечную радиацию (ночной режим), потери тепла на вентиляцию. В начальный период развития растений теплообменом с растениями ввиду его незначительности пренебрегают. В этом случае система отопления воздуха должна компенсировать теплопотери через ограждение и на инфильтрацию. При отсутствии системы обогрева почвы учитывают и теплопотери через грунт:

Qot. b — Qorp "I" Оинф "I" Qn04B - (9)

В расчетных формулах внутреннюю температуру воздуха для зимних теплиц принимают равной 15 °С, температуру наружного воздуха - равной средней многолетней для самых холодных суток для данного географического района и периода эксплуатации.

Для упрощения расчетов теплопотери через почву, так же как и потери на инфильтрацию, выражают в долях теплопотерь через ограждение (в среднем 0,03).

Тогда общая теплопроизводительность системы, кВт, отопления

QOT. B=l,23KorpKTST(tBH-tH*1000.(10)

Если в теплице проектируется и система обогрева почвы, теплопроизводительность системы обогрева почвы рассчитывается без учета теплопотерь через почву:

Q0T. B=l,2KorpKTST(tBH-tH« ЮОО. (11)

Где Когр - коэффициент ограждения теплицы [см. формулу (3)]; Кт - коэффициент теплопередачи, принимаемый в соответствии с указаниями в формуле (3); ST - площадь теплицы, м2; tBH - температура воздуха в теплице, °С; tH - расчетная температура наружного воздуха, °С.

Для расчета системы отопления почвы используют нормативный коэффициент:

QOT. n=0,06QoT. B.(12)

Конструктивный расчет систем отопления теплиц проводят в зависимости от выбранного типа системы. Если теплицу предполагается отапливать при помощи металлических труб с циркулирующим теплоносителем, определяют необходимое количество труб, их массу и расположение в теплице. При расчете воздушно-калориферного отопления определяют количество агрегатов и их расположение в теплице.

Количество агрегатов для обогрева теплицы устанавливают но обеспеченности необходимой суммарной теплопроизводительности:

N = QoT. B/(QarpK3)

Где Q0T. B - необходимая теплопроизводительность системы отопления, кВт; Qarp - теплопроизводительность отдельного агрегата, кВт (табл. 4 и 5); К3 - коэффициент запаса, равный 1,15.

* Р&бочее давление пара для агрегата СГД-300М £87 кПа, температура воц*' J5G-70 °С; я чиїлитепе лрюедеїШ данные для теплоносителя пара, 0 зиямеяо№ яе - для теплоносителя воды.

Таблица 4. Технические данные воздушно-отопительных агрегатов

При расчете водотрубной системы отопления вначале определяют требуемую площадь поверхности, м2, отопительных приборов

Sot = QoT. B*1000/(KOT(tOT. cp- tBH)),(14)

Где Qot. b - необходимая теплопроизводительность системы отопления воздушного шатра, кВт; Кт - коэффициент теплопередачи для труб, равный 12 Вт/(м2*°С) для гладких труб, 10 Вт/(м2*°С) для полиэтиленовых труб подпочвенного обогрева и б Вт/(м2 -°С) для стальных сребренных труб; t0TC средняя температура труб в системе отопления, которая зависит от температуры теплоносителя:

Для перепада температур в системе отопления 45-35 С (подпочвенный обогрев)

Tor. cp = (45+35)/2=40°С; для перепада 95-70 °С

ToT. cp=(95+70)/2=82,5°C;

Для перепада 130-70 °С

T0T. cp= (130+70)/2=100 °С; для перепада 150-70 °С

0от. ср-(150+70)/2 =110°С;

TBH - расчетная температура, воздуха в теплице, °С.

Ддя системы отопления используют трубы диаметром условного прохода (внутренним) 25, 32, 40, 50, 70, 80 и 100 мм. Общую длину, м, труб определяют по формуле L=S0T/STp,(15)

Где Sot - площадь поверхности 1 м трубы (табл. б) . Температурные графики систем отопления определяются в технических условиях на стадии проектирования теплицы энергоснабжающими
организациями. В графике указывается температура первичного и вторичного теплоносителя для расчетной температуры наружного воздуха.

* Трубы стеклянные; асе остальные трубы - из стали.

Таблица б. Технические данные стальных и стеклянных отопительных труб

В качестве примера рассчитаем систему отопления для блочной остекленной теплицы площадью 1000 м2 для условий эксплуатации в Подмосковье.

Теплопроизводительность системы отопления воздуха зимней блочной теплицы

QOT. B=l,2^KTST(tBH-tH. p)*1000=l,2*l,3*6,4*1000(15+31)*1000=459,26 кВт. (16)

Требуемая поверхность отопительных приборов (труб) при отопительном графике 130-70 °С составит

S=Q*1000/[KOT(tOTiCp)-tBH] =459,26* 1000/[ 10(100-15)] = 540,3 м2. (17) Общая длина труб внутренним диаметром 51 мм для теплицы L=SOT/STp=540,3/0,16 = 3376,9 м. (18)

При расчете системы отопления индивидуальной пленочной теплицы вначале необходимо уточнить, в каких условиях будет работать проектируемая системама. Если теплица предназначена для ранней эксплуатации, что предполагает покрытие ее пленкой и включение системы отопления в апреле, то нужно в расчетах принимать температуру наружного воздуха, равную -15 С. При поздних сроках эксплуатации (май, июнь) достаточно обеспечить защиту растений от возвратных заморозков (до -5 °С). И в том, и в другом случае внутреннюю температуру принимают для огурцов +12 °С, для томатов +8 °С, для зеленньЪс культур +5 °С.

Рассчитаем потребную теплопроизводительность системы отопления для ранних и поздних сроков ввода в эксплуатацию пленочной теплицы типа "Урожай". Вначале определим коэффициент ограждения теплицы. Площадь ограждения теплицы (рис. 24) образуют боковые и торцевые стены и кровля, суммарная их поверхность

Sorp = 1,4* 12,2+1,15*2+2,1*0,5 = 27,3 м2. (19)

Коэффициент ограждения

Когр = Sorp/ST=27,3/(2,1*4) = 3,25. (20)

Требуемая производительность системы отопления для раннего периода эксплуатации без системы отопления почвы

Q0TB = l,23KorpKrST(tBH-tH)/1000 = 1,23*3,25*7,5*8,4(12+15)/1000 = 6,8 кВт.(21)

Система отопления для поздних сроков эксплуатации (для защиты растений от возвратных заморозков) будет значительно меньшей мощности (при условии поддержания в теплице температуры +5 °С):

Qotb— 1,23*3,25*7,5*8,4(5+5)/1000=2,52 кВт.(22)

Можно решить и обратную задачу, т. е. определить возможную защищенность растений при установке в теплице нагревательного устройства заданной производительности. Рассчитаем, какую температуру может обеспечить в теплице электротепловентилятор "Ветерок" мощностью 1,25 кВт при температуре наружного воздуха -5 °С. Воспользуемся формулой (10) для определения теплопроизводительности системы отопления:

Q0TB = l,23KorpKTST(tBH-tH)/1000.(23)

Отсюда

TBH = 1000 QoTB/(l,23KorpKrST+tH= 1250/(1,23*3,25*7,5*8,4)-5°С =-0,04 °С. (24)

Расчет показал, что указанное нагревательное устройство может быть использовано в теплице для защиты от заморозков до -5 С.

Систему отопления почвы обычно не рассчитывают, а выбирают по аналогии с промышленными типовыми теплицами. При использовании водотрубной системы из полиэтиленовых труб их располагают с шагом 0,75—0,80 м в овощных теплицах и 0,4 м в рассадных. Более подробно об устройстве отопления почвы будет рассказано ниже.

В индивидуальных теплицах с обогревом воздуха мощность системы отопления почвы принимается равной 40-50 Вт/м2, без обогрева воздуха 80-100 Вт/м2.

Систему вентиляции также специально не рассчитывают, а используют нормативные коэффициенты, полученные опытным путем. Для систем с естественной вентиляцией доля раскрывающихся фрамуг должна составлять 5-10% площади ограждения для центральных районов и 10-15% для южных районов. Для проектирования побудительной вентиляции при помощи электровентиляторных агрегатов пользуются нормативной кратностью воздухообмена. Для индивидуальных теплиц расчетная подача вентиляторов должна составлять не менее 1 м3/мин на 1 м2 плдщади теплицы, для промышленных типовых теплиц блочного типа - 1,5 м3/мин, для ангарных теплиц - 2 м3/мин.