Автоматическое регулирование температуры в теплице, парнике

Если вы приезжаете на садовый участок только в выходные дни, целесообразно установить в теплице простое автоматическое устройство для регулировки температуры (рис. 1).

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 1 Автоматическое устройство для регулирования температуры: 1 — корпус; 2 — клапан; 3 — смотровая крышка; 4 — соединительная муфта; 5 — толкатель; 6 — опорная пластина фрамуги; 7 — патрубок бачка; 8 — шарнир; 9 — расширительный бак; 10 — фрамуга; 11 — камера привода автомата; 12 — трубопровод; а — фрамуга открыта; б — фрамуга закрыта

Питается оно солнечной энергией, а рабочим телом в нем служит обычный воздух. Состоит такой регулятор из секторного корпуса, для изготовления которого используется тонкий дюралюминий, поворотного клапана, смотровой крышки и толкающего звена.

Створку фрамуги приводит в движение камера от футбольного мяча, которая соединяется с расширительным баком с помощью резинового шланга. Емкость бака составляет 30 л.

Работает регулирующее устройство следующим образом. Если температура в помещении теплицы или парника поднимается выше 25 °С, воздух в расширительном баке нагревается, расширяется и начинает заполнять футбольную камеру. Увеличиваясь, она поворачивает клапан, который приводит в действие толкающее звено, приоткрывающее створку фрамуги.

Если температура снижается до 25 °С, воздух охлаждается и сжимается, вследствие чего объем футбольной камеры также уменьшается, и тогда створка фрамуги закрывается под тяжестью собственного веса.

Автоматический регулятор температуры можно установить в вертикальном положении или под наклоном. Устройство не нуждается в регулярном тщательном уходе и регулировке. Обычно оно исправно работает в течение всего периода эксплуатации теплицы или парника, не доставляя особых хлопот своим владельцам.

Установка печи в теплице; электрообогрев

В теплице можно установить печь в совокупности с горизонтальным дымоходом и расположенной вертикально дымовой трубой (рис. 1). Несмотря на то, что они занимают достаточно много полезной площади, с их помощью в сооружении поддерживается постоянная температура. Печь лучше всего разместить в торцовой части теплицы или парника. Задняя ее стенка должна примыкать к стене сооружения. Для того чтобы предотвратить распространение дыма и копоти внутри, а также избежать резких колебаний температуры, топочное отверстие печи рекомендуется выводить в тамбур.
[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 1 Печь:
разрезы по Н—Р, А—Б, С—Д; 1 — печь; 2 — дымоход; 3 — шанцы; 4 — фундамент; 5 — перегородка в полкирпича; 6 — стенка, выложенная в 1 кирпич; 7 — выстилка в 2 ряда; 8 — фасад

Обогревающим устройством при печном отоплении является дымоход — горизонтальная труба, изготовленная из металла или выложенная из кирпича, которая идет от печи вдоль стены сооружения. Проходящие по нему горячие газы выделяют тепловую энергию, которая аккумулируется в его стенках, после чего излучается в воздух теплицы и нагревает его. Для того чтобы обеспечить лучшую тягу в печи, его рекомендуется располагать с постепенным завышением к дымовой трубе, которое должно составлять не менее 1,5 см на 1 м длины.

Дымоход соединяется с дымовой трубой. Чем она выше, тем лучше будет в печи тяга. При входе дымохода в дымовую трубу устройте вьюшечное отверстие, через которое производится чистка печи и розжиг дымохода перед топкой в пасмурную погоду, когда тяга становится слабой.

В соответствии с противопожарными правилами печь и дымоход необходимо располагать на расстоянии не менее 25 см от стены сооружения. Первый стеллаж должен находиться на расстоянии не менее 15 см от его поверхности. После завершения кладки печи, дымохода и дымовой трубы побелите их мелом или известью, чтобы вовремя замечать трещины, которые могут образоваться в кладке.

Самым простым способом обогрева является установка в теплице печи, работающей на углях или дровах. Она отдает тепло в воздух помещения, но во избежание скопления в нем вредных продуктов горения необходимо обеспечить постоянную вытяжную вентиляцию. Оставлять без присмотра такие печи нельзя, особенно ночью, а это прибавляет садоводу хлопот и отвлекает его от других неотложных дел.

Более дорогостоящими, но практичными и удобными в эксплуатации являются печи, действие которых основано на сжигании жидкого топлива. Наиболее эффективно устройство с инжекторной горелкой и встроенным термометром, с помощью которого осуществляется контроль над работающим прибором. Для установки печи выберите такое место в теплице, чтобы она равномерно прогревала воздух в ее помещении.
Очень удобно в качестве дополнительного отопительного прибора использовать керосиновые печи. Они работают автономно, а в состав газов, которые образуются при сгорании керосина, входит в основном углекислый газ, поэтому их вполне можно направить в теплицу.

Обогрев теплиц и парников электрическими приборами

Электрические обогревательные приборы обладают высоким КПД и обеспечивают чистоту воздуха в теплице без продуктов сгорания различных видов топлива. Их установку лучше всего доверить специалисту-электрику, поскольку в постройке постоянно поддерживается высокая влажность.

В теплицах рекомендуется использовать трубчатые электрические обогреватели. По мощности они соответствуют трубной системе водяного отопления, способны поддерживать постоянную температуру и обеспечивают равномерное прогревание воздуха. Трубы укладываются по периметру помещения. В некоторых местах, где создается более низкая температура, располагаются секции из труб, которые излучают большее количество тепла, тем одиночные трубы.

Электрообогрев можно также осуществлять с помощью переносных вентиляторных воздухонагревателей, равномерно распределяющих тепло по всему помещению теплицы. Когда не возникает необходимости в дополнительном обогреве помещения, с их помощью можно обеспечивать циркуляцию холодного воздуха.

В конструкции вентиляторного воздухонагревателя имеется терморегулятор, который поддерживает температурный режим на заданном уровне с возможными отклонениями в 1—2 °С. Установка такого устройства обходится достаточно дешево, а циркуляция воздуха, которая обеспечивается во время его работы, создает оптимальный микроклимат в теплице и снижает вероятность развития у растений грибных заболеваний.

У наиболее совершенных моделей вентиляторных воздухонагревателей имеются встроенные раздельные терморегуляторы, благодаря которым можно не только осуществлять контроль над работой прибора, но и нормировать образование тепла, которое выделяется по мере необходимости.

Если выключить вентилятор, воздух в теплице становится практически неподвижным, не считая конвекции.
Вентиляторные воздухонагреватели создают прерывистую циркуляцию воздуха, а потери тепла при их использовании незначительны. В холодную погоду теплицу с работающим прибором можно не проветривать, а поскольку воздух при этом не загрязняется, дополнительную вентиляцию можно и не устраивать.

В парниках и теплицах можно также устанавливать конвекционные воздухонагреватели. Они состоят из нагревательных спиралей, помещенных в кожух, на котором имеются верхние и нижние отверстия. Когда теплый воздух начинает подниматься через верхние отверстия, в нижние поступает холодный. Помещение в данном случае обогревается за счет конвекционных воздушных потоков. Неудобство использования таких нагревателей заключается в сложности контроля над температурным режимом в помещении, поэтому их рекомендуется использовать лишь в качестве дополнительного источника тепла.

Существуют такие нагревательные системы, которые помещаются непосредственно в почву. Они ускоряют прорастание семян и черенков и позволяют получать более ранние урожаи овощных культур. Нагревательные кабели в почве можно проложить 2 способами. Заложите провода на глубину 15—25 см, не изолируя их. Затем подсоедините их к основному источнику питания через понижающий трансформатор, который будет снижать напряжение проходящего через него тока при включенном источнике питания. Можно также уложить провода на ту же глубину, но соединить их непосредственно с центральным электрическим кабелем.

Для того чтобы уложить их на указанную глубину, снимите слой почвы толщиной 15—25 см и сложите ее с одной стороны котлована. Дно разровняйте граблями и засыпьте его песком. На него уложите провода, располагая их на расстоянии 10—15 см и направляя параллельно друг другу. Следите за тем, чтобы они не соприкасались (например, на поворотах). Во избежание смещения проводов прикрепите их к грунту скобами из оцинкованной проволоки.

При использовании низковольтного источника питания их можно и не изолировать. Тем не менее над основным проводом все же имеет смысл смонтировать оцинкованную сетку, потому что в случае повреждения он представляет определенную опасность.

После того как провода будут зафиксированы и приняты необходимые меры по их изоляции, засыпьте их почвой, хорошо выровняйте поверхность граблями и осторожно полейте водой, поскольку увлажненный фунт прогревается быстрее, чем сухой.

К центральному электрическому кабелю присоедините провода через водонепроницаемую розетку, установив ее на такой высоте над поверхностью земли, чтобы до нее не доходила почвенная влага.

Нагревательные приборы обычно снабжаются терморегуляторами, которые поддерживают температуру в помещении на уровне 16 °С. Если вы подключили провода к низковольтному источнику тока, можно вполне обойтись и без них.

Водяной обогрев теплиц; использование газа в обогреве

При устройстве водяного обогрева в тамбуре сооружения устанавливается бойлер - небольшой по размеру водогрейный котел, который топится дровами, углем, торфом, брикетами или газом. Он также может быть и электрическим. Если ваш котел работает на твердом топливе, лучше всего установить его за пределами теплицы, чтобы дым не попадал внутрь сооружения. Его можно заменить и вертикальной печью, поместив под нее М-образный змеевик, изготовленный из трубы диаметром 75 мм, или секцию чугунной батареи отопления.

Дешевле всего обогревать теплицы горячей водой, нагреваемой за счет сжигания твердого топлива. Современные печи, для растапливания которых применяется уголь или другие виды твердого топлива, сконструированы таким образом, что при их эксплуатации приходится совершать минимум операций по загрузке топлива и очистке топки от золы. В большинстве моделей предусмотрено наличие терморегуляторов. Однако с их помощью гораздо сложнее поддерживать температуру в теплице, чем с помощью печей на природном газе или электрических приборов.

При выборе бойлера обращайте внимание на его мощность, поскольку разные модели вырабатывают различное количество тепла. Его мощность должна быть такой, чтобы он мог обогревать вашу теплицу до оптимальной температуры, необходимой для нормального роста и развития растений. Для работы бойлеров используйте только те виды топлива, которые рекомендованы по инструкции.

Печи, растапливаемые одним из видов твердого топлива, можно перевести на жидкое. Но можно приобрести и специальные модели печей, которые работают за счет сжигания такого топлива. В них также вмонтированы терморегуляторы, благодаря которым в теплице поддерживается оптимальная температура.

В системах водяного отопления можно использовать бойлеры, работающие на природном газе. Устанавливайте их в таком месте, чтобы отработанный газ выходил наружу, не попадая в помещение теплицы, поскольку он может причинить вред растениям. Работу бойлера как следует отрегулируйте, чтобы газ сгорал полностью, иначе в теплицу будут попадать не углекислый газ и влага в виде водяного пара, которые необходимы растениям, а двуокись углерода.

Бойлер, печь или другой теплоноситель в системах водяного отопления соединяется с замкнутой системой труб, по которым циркулирует горячая вода. В наземных сооружениях трубы прокладываются по их периметру, а в заглубленных проходят под слоем грунта. От бойлера вода поднимается по верхней трубе, постепенно охлаждается и возвращается обратно по нижней трубе.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 1 Система отопления из труб малого диаметра

Системы, выполненные из труб малого диаметра (рис. 1), изготовленных из алюминиевых сплавов, работают более эффективно, чем системы из чугунных труб большего диаметра. Однако по первым вода поднимается очень медленно из-за дополнительного трения, которое в них создается, поэтому при их использовании приходится снабжать систему специальным подающим насосом. Вода в систему при этом поступает из напорного резервуара. Бойлеры, устанавливаемые в таких системах, могут работать на твердом топливе, нефти или газе.

Для того чтобы обеспечить дополнительный обогрев сооружения, установите вдоль его стен секции батарей. Горячая вода в них будет попадать из трубы, которая проходит под коньком. Под остекленной крышей также рекомендуется монтировать отбойники, состоящие из 4—6 труб. При этом с каждой стороны устанавливается по 2—3 трубы. Они прогревают стекло на крыше, поэтому выпавший снег не задерживается на нем. При подходе к печи трубы объединяются, составляют одну гребенку и входят в теплосеть обратной трубой, диаметр которой составляет 75 мм.

Для обеспечения бесперебойной циркуляции воды и ее передвижения в нужном направлении установите на чердаке тамбура расширитель емкостью 20—30 л и соедините его с самой высокой частью трубы, которая проходит под коньком сооружения. Через него в систему отопления будет поступать вода. Не забудьте снабдить расширитель сигнальной трубкой, с помощью которой будет осуществляться контроль степени наполняемости системы. По системе лучше всего пропускать мягкую воду, например дождевую.

Все трубы и батареи, составляющие систему водяного отопления, снабдите вентилями, которые можно будет включать или отключать по мере надобности. Такая система позволяет поддерживать в помещении сооружения защищенного грунта постоянную температуру, она достаточно проста в эксплуатации и не требует частого ремонта.

Нагревательные приборы, которые работают на природном газе, отличаются высокой технологичностью и надежностью. Практически вся потребляемая ими энергия превращается в тепло. При горении природного газа расходуется кислород из воздуха теплицы, который при этом обогащается углекислым газом и водяными парами. Однако чрезмерно высокой концентрации углекислого газа допускать нельзя, потому что это может навредить растениям. В связи с этим в сооружении необходимо установить вытяжное устройство, через которое будут выводиться отходы горения.

Мощность газовых приборов колеблется от 2000 до 4000 Вт. Если в теплице нет вытяжного устройства, необходимо обеспечить постоянный приток кислорода к работающему устройству каким-либо другим способом. При отсутствии кислорода газ прекращает гореть, но по-прежнему выходит из горелки.

Проникая в помещение теплицы, он способен вызвать отравление работающих в ней людей, а включение электричества может привести к взрыву. Поэтому все без исключения газовые приборы в процессе их производства должны снабжаться автоматическими устройствами защиты от недостатка кислорода, которые в случае необходимости прекращают подачу газа к горелке. Но даже при наличии такого устройства за работой газовых приборов необходимо постоянно следить, поскольку в случае их неисправности в помещение теплицы могут проникнуть такие вредные газообразные вещества, как окись углерода, формальдегид, оксиды азота и др.

Если к вашему участку не подведен магистральный водопровод, можно наладить работу газового прибора на баллонном газе — пропане или бутане. Однако такой обогрев обходится довольно дорого.

При установке баллона на открытом воздухе рекомендуется использовать только пропан, поскольку бутан при низких температурах практически утрачивает летучесть. Наиболее целесообразно покупать большие баллоны, поскольку при использовании небольших емкостей с газом затраты значительно увеличиваются.

Расчет теплопотерь теплицей и мощность источника обогрева

Способ обогрева подбирается для каждого сооружения защищенного грунта индивидуально. Чтобы сделать правильный выбор, сначала определите потребность в тепле тех растений, для выращивания которых вы построили теплицу или парник. Для проведения расчетов измерьте следующие параметры вашего сооружения (длину, ширину, высоту в коньке, высоту боковой стенки) и подсчитайте площадь пола и застекленной части сооружения.

Допустим, длина вашей теплицы или парника равна 3,5 м, ширина — 2,5 м, высота в коньке — 2 м, высота боковой стенки — 1,5 м, площадь пола — 9,65 м2 и площадь застекленной части теплицы — 30,5 м2.

Кроме того, необходимо знать коэффициент теплопроводности того материала, из которого изготовлено прозрачное покрытие. Так, если вы использовали изолирующий стеклопакет, коэффициент его теплопроводности К составляет 2,98. И еще: подсчитайте разность между средним показателем наиболее низкой температуры наружного воздуха и желаемого значения температуры внутри сооружения. Например, самая низкая температура наружного воздуха равна -10 °С, и вы хотели бы, чтобы средняя температура в теплице или парнике поддерживалась на уровне 10 °С, тогда разность этих температур составит 20 °С.

Потребность растений в тепле рассчитывается следующим образом: умножив площадь застекленной части теплицы на полученную разность температур, полученное значение умножьте на коэффициент теплопроводности прозрачного материала: 30,5 х 20 х 2,98 = 1817,8 ккал/ч.

Как известно, единицей измерения мощности нагревательных приборов обычно служат ватты и киловатты, поэтому нужно перевести килокалории в указанные единицы. Сделать это очень просто. Поскольку 1 Вт равен 0,86 ккал/ч (нужно всего лишь разделить полученное число килокалорий на эту величину, то есть 1817,8 : 0,86 = 2113,721 Вт. Таким образом, для обогрева вашего сооружения защищенного грунта потребуется установить прибор, мощность которого составляет не менее 2 кВт.

Поскольку природа порой преподносит неожиданные сюрпризы, например снегопады и резкое понижение температуры в апреле, один только естественный обогрев и применение даже самых эффективных теплоаккумуляторов не помогут в должной мере защитить растения.

В связи с этим, чтобы оградить себя от всякого рода неожиданностей и неприятностей, лучше всего оборудовать свою теплицу сразу несколькими видами обогрева. Например, заложить под грунт биотопливо (навоз), изготовить гелиоустановку и установить электрический обогреватель, который необходимо снабдить температурным датчиком, чтобы он автоматически начинал работать при понижении температуры в сооружении до определенного уровня.

Практика владельцев огородов показала, что применение дополнительных источников тепла в теплицах и парниках продлевает срок их эксплуатации до 10 месяцев.

Особенно необходим обогрев с помощью специальных приборов и систем в том случае, если вы собираетесь выращивать теплолюбивые тропические растения и горшечные культуры.

Как сохранить аккумулированную тепловую энергию

Основными причинами теплопотерь в теплицах и парниках являются большая площадь светопропускающего покрытия и необходимость постоянного проветривания, во-первых, для снижения влажности, а во-вторых, для обеспечения растений углекислым газом, необходимым для их питания и развития.

Снижение потерь тепла достигается путем уменьшения площади поверхности прозрачного покрытия, повышения теплоизолирующей способности всех частей теплицы и снижения охлаждающего воздействия ветра.

Теплоизолирующую способность прозрачного покрытия можно увеличить двумя способами: усовершенствовать конструкцию окон для повышения герметичности рам, наличников и в особенности стекол либо предусмотреть возможность закрывания окон на ночь какими-либо теплоизолирующими материалами.

Площадь прозрачного покрытия стараются уменьшить на тех участках, где оно пропускает недостаточное количество солнечного тепла. Теплица, пристроенная к жилому дому или заглубленная в него, получает какое-то количество тепла от этого здания. Если к тому же обе ее торцовые стены будут полностью теплоизолированными, с трех сторон растениям будет обеспечена хорошая защита за счет снижения теплопотерь. Крышу также можно сделать полностью или частично закрытой в зависимости от формы теплицы. В процессе проектирования закрытых и прозрачных частей сооружения защищенного грунта очень важно помнить о том, что в первую очередь необходимо обеспечить растениям хорошую освещенность.

Для улучшения теплоизоляции прозрачного покрытия рекомендуется устраивать двойные стеклянные и другие покрытия. Правда, они будут стоить гораздо дороже, чем обычное одинарное остекление, но затраты на их установку достаточно быстро окупятся в процессе эксплуатации сооружения защищенного грунта. Теплоизолирующую способность одинарного остекления также можно повысить, обеспечив его максимальную герметичность. Однако основная проблема при использовании одинарного остекления заключается не столько в теплопотерях, сколько в образовании конденсата на его внутренней поверхности, который значительно снижает его прозрачность.

Кроме того, скапливающаяся влага создает нагрузку на нижние части деревянных рам, а зимой она замерзает, и тогда стекла покрываются льдом, а на рамах с двойным остеклением он появляется гораздо реже.

Теплоизолирующая способность окон значительно повышается при использовании подвижных теплоизолирующих средств: жестких ставен и дверей, свободно перемещающихся шторок, войлочных покрывал, занавесок, роликовых перекрытий или шариков из пенопласта, полиэфирной пластмассы и др. Разместить их можно с наружной или внутренней стороны окон теплицы или в промежутке между стеклами при двойном остеклении для того, чтобы обеспечить выигрыш в тепловом балансе.

Жесткие ставни и двери (рис. 1) рекомендуется устанавливать только в небольших проемах. Их конструкция работает по принципу скольжения или сдвига. Открывающиеся таким способом ставни или двери занимают достаточно мало места. Для того чтобы эти теплоизолирующие устройства приносили действительную пользу, необходимо обеспечить их максимальную герметичность. С внешней стороны теплицы ставни лучше не устанавливать, потому что их сложно будет эксплуатировать. Использовать их с внутренней стороны гораздо удобнее.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 1 Жесткие регулируемые теплоизолирующие устройства: а — складывающаяся конструкция; б — конструкция жалюзийного типа

Гибкие конструктивные средства (покрывала, жалюзи, откатные экраны, шторы из планок) обладают меньшей теплоизолирующей способностью, чем жесткие, но они более удобны в эксплуатации. Они зачастую используются в качестве дополнительного теплоизолирующего материала.

Кроме того, при необходимости с их помощью можно создать затенение. Очень важно обеспечить их герметичность снизу и с обеих сторон, а если вы применяете сразу несколько установленных последовательно устройств, их стыки должны быть выполнены внахлест. При соблюдении всех указанных условий гибкие теплоизолирующие средства сохраняют тепло не хуже, чем двойное остекление.

Монтаж различных теплоизолирующих устройств внутри теплицы показан на рисунке 2. Внешние устройства использовать сложнее, однако если позволяют климатические условия, лучше всего отдать предпочтение им, поскольку с их помощью можно достичь более высоких результатов по теплоизоляции сооружения защищенного грунта.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 2 Монтаж теплоизолирующих устройств с внутренней стороны теплицы

Существует также и еще одна интересная конструкция теплоизолирующего устройства, на которую хотелось бы обратить ваше внимание. Это созданная в США автоматизированная система, в которой теплоизолирующим материалом служат полиуретановые шарики (рис. 3). При включении системы воздушный поток направляет в промежуток между стеклами, вставленными в оконные рамы, шарики, утепляющие прозрачное покрытие. Шарики образуют затенение, поэтому при их использовании в теплице придется включить искусственное освещение. Однако порой хорошая теплоизоляция бывает важнее освещения. Недостатком данной системы является ее высокая стоимость.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 3 Система теплоизоляции с полиуретановыми шариками

Через пол теплицы теряется гораздо меньше тепла, чем через ее внешнее ограждение. Объясняется это тем, что температура грунта даже зимой бывает гораздо выше, чем температура наружного воздуха. Так, на глубине 2 м она равна приблизительно 4—5 °С. Температура грунта под теплицей еще выше. Если устроить тщательную теплоизоляцию ее цокольной части, грунт под теплицей превратится в долговременный теплоаккумулятор.

Однако у такого конструктивного решения есть как преимущества, так и недостатки. При выполнении теплоизоляции цоколя сооружения способность расположенного под ней грунта аккумулировать тепловую энергию увеличивается, но обратно в воздух теплицы тепло возвращается очень медленно. Тем не менее найти благоприятное решение в этой ситуации можно, если устроить пол в соответствии со следующей конструкцией. Толщина слоя теплоизолирующей массы в полу из бетона в тех местах, где солнечные лучи попадают на него в течение большей части светового дня, должна составлять 20 см. Теплоизоляционный слой из листа стирокса толщиной 10 см необходимо разместить поверх уплотненного песка, который также послужит основанием для размещения массы, аккумулирующей тепло.

Сильное охлаждающее воздействие на теплицу оказывает ветер, создающий разницу давлений, которая способствует увеличению тепловых потерь и передаче тепла в окружающий воздух ограждением теплицы. Степень охлаждающего воздействия зависит от скорости и направления ветра. Чем выше его скорость, тем больше создаваемая им разница давлений и тем выше потери тепла через стены и прозрачные покрытия сооружений. На рисунке 4 показано направление ветра в зоне расположения теплицы.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 4 Направление ветра в зоне расположения теплицы

С той стороны, откуда дуют господствующие ветра (особенно если это холодные воздушные массы с севера), теплицу должно защищать жилое здание или какое-нибудь другое надежное укрытие, например живые изгороди или перголы (решетчатые навесы). Какими бы ни были ограждения, они должны не только надежно защищать теплицу от ветров, но и, что не менее важно, иметь такую высоту, чтобы солнечные лучи беспрепятственно проникали в теплицу.

Аккумуляторы тепла для теплицы

Благодаря наличию прозрачного покрытия в теплице аккумулируется большая часть поступающей в нее энергии солнечного излучения. Попадая на листья растений или какую-либо темную поверхность, оно преобразуется в тепловую энергию. Некоторая ее часть поглощается материалами или передается воздуху, создавая в помещении теплицы конвекцию (перемещение энергетических потоков). Потоки тепловой энергии устремляются через прозрачную оболочку теплицы в воздух или грунт и поглощаются предметами, имеющими пониженную температуру. Ваша задача заключается в том, чтобы ограничить выход тепла в пространство, окружающее сооружение защищенного грунта. Иными словами, для обеспечения необходимого эффекта в теплицу должно поступать тепла больше, чем выходить из нее наружу.

На рисунке 1 изображены естественные потоки тепловой энергии в теплице при доме в холодный солнечный день. Волнистые стрелки обозначают направление длинноволнового теплового излучения. По закону конвекции теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз, вследствие чего в помещении образуются тепловые потоки. Существуют различные способы накапливания тепловой энергии в теплице без использования невосполняемых источников (различные виды топлива, электроэнергия) с помощью специальных устройств.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 1 Направление естественных потоков тепловой энергии в теплице при доме:
А — конвекция; Б — теплопередача; В — теплопотери

В качестве теплоаккумуляторов в теплице могут выступать как элементы ее конструкции (пол, стены), так и установленные в ней отдельные предметы (бочка, канистра, банка из-под краски с налитой в них водой), уложенные вплотную к стене или свободно камни, а также мешки с солью (рис. 2). На всех рисунках, где показано направление тепловых потоков, двойные стрелки обозначают направление конвекции, одинарные — направление теплопередачи, а волнистые — тепловое излучение.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 2 Аккумулирование тепловой энергии:
а — бочкой, канистрой или банкой из-под краски с водой; б — уложенными вплотную к стене камнями; в — камнями, уложенными свободно; г — мешками с солью

В качестве водяных теплоаккумуляторов можно использовать различные емкости, например сосуды из-под краски и бочки, из металла или пластмассы. Поверхность сосудов окрасьте темной краской (темно-серой, черной или темно-красной), чтобы она хорошо поглощала тепловую энергию солнца. В теплице размещайте их так, чтобы на них попадали солнечные лучи. Крупные емкости располагайте на небольшом расстоянии друг от друга, чтобы воздух мог свободно их обтекать. Это необходимо для обеспечения теплообмена между сосудами и воздухом.

В теплице можно установить наполненные водой бочки, прикрытые прозрачными крышками или полиэтиленовой пленкой, чтобы из них не испарялась влага. Бочки уложите штабелем, под основанием оставив промежуток с помощью подкладок, как показано на рисунке 3.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 3 Укладка бочек штабелем с использованием подкладок

Но у таких теплоаккумуляторов есть существенный недостаток: хорошо прогревается вода только сверху, а на дне она остается холодной, поэтому ее теплоаккумулирующая способность реализуется не полностью. Для рационального использования тепла, исходящего от бочек, на них рекомендуется устанавливать горшки с растениями.

Целесообразнее установить в теплице емкости меньшего размера, в которых вода прогревается равномерно. К тому же их можно разместить в теплице более компактно, что обеспечит значительную экономию полезной площади для отдыха и выращивания растений.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 4 Аккумулирование тепловой энергии: а — в бассейне с водой; б — в грунте

В качестве накопителей солнечной энергии нередко применяют и бассейн с водой (рис. 4а). Если покрасить его внутренние поверхности в черный цвет, они практически полностью поглощают падающее на них солнечное излучение. Однако из-за испарения вода в бассейне охлаждается, а при этом теряется большое количество энергии. При испарении всего лишь 1 л воды расходуется такое же количество тепловой энергии, которое требуется для нагрева 100 л воды на 6 °С. Влага конденсируется на холодных поверхностях, поэтому помещение приходится чаще проветривать, а это сопровождается потерями тепла. Для того чтобы предотвратить испарение воды из бассейна, натяните над всей его поверхностью прозрачное покрытие из полиэтиленовой пленки.

Основная особенность водяных теплоаккумуляторов заключается в том, что в больших емкостях с водой тепло сохраняется дольше, но оно медленнее передается расположенным внизу слоям воды. Емкости небольшого размера быстро реагируют на изменение температуры, что позволяет избежать перегрева, однако они слишком быстро передают в воздух теплицы накопленное тепло, особенно в холодные ночи.

Использование грунта (рис. 4б) является одним из наиболее дешевых и доступных способов обогрева теплицы, однако это малоэффективно и во многом уступает водяным теплоаккумуляторам. Дело в том, что грунт обладает сравнительно малой теплоаккумулирующей способностью, поэтому целесообразно применять для его нагрева специальные механические устройства, например вентиляторы, которые, кстати, можно применять и в системах с бассейном (рис. 5).

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 5 Аккумулирование тепла с помощью вентиляторов: а — в системе с бассейном; б — в системе с грунтом; 1 — вентилятор

Как в системе с бассейном, так и в системе с грунтом воздух в дневные часы нагревается солнцем, засасывается через горизонтальный канал, расположенный в верхней части теплицы, и направляется через бассейн или грунт, расположенные под полом, так, чтобы тепловая энергия наиболее эффективным способом передавалась в окружающую теплоаккумулирующую массу.

Ночью и в пасмурные дни она высвобождается из теплоаккумулятора и возвращается в воздух теплицы.

Наибольшей теплоаккумулирующей способностью обладает натуральный камень. Попадая на темную каменную поверхность пола, лучи солнца нагревают его. Вследствие теплового излучения и конвекции часть тепловой энергии от пола передается воздуху, и он нагревается.

Другая часть тепловой энергии аккумулируется материалом пола, а ночью, когда становится прохладнее, это тепло также излучается в окружающий воздух. Как это происходит, показано на рисунке 6.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 6 Аккумулирование тепловой энергии полом теплицы и стеной дома

Если заднюю стену теплицы выложить из камня, она будет нагреваться попадающими на нее солнечными лучами и также излучать тепло в окружающий воздух (рис. 7).

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 7 Аккумулирование тепловой энергии материалом стены теплицы или дома

еплоаккумулирующая способность бетона и кирпича, которые достаточно часто применяются для строительства теплицы, не очень высока. Однако и эти материалы тоже могут работать как натуральный камень, если соблюсти оптимальную толщину стен. В частности, толщина бетонной стены должна составлять 200 — 250 мм для первичной теплоаккумулирующей массы и 100 мм для вторичной. Толщина кирпичной стены должна составлять 130 — 150 и 80 мм соответственно. Это означает, что кирпичную стену необходимо выкладывать в полкирпича, а пол сооружать из бетонных плит толщиной 120 мм и покрывать их уложенным на плашку кирпичом.

Каменные теплоаккумуляторы без использования вентиляторов обладают малой эффективностью, но все же находят свое применение. К тому же если расположить ряд природных камней у задней стены теплицы, разместив их по всей ее поверхности и закрепив с помощью сетки, они выглядят довольно декоративно. Их можно также замуровать в стену.

При укладке камней следите за тем, чтобы толщина слоя из них была небольшой и вся их поверхность освещалась солнцем. Работа эта очень трудоемкая. Камни можно уложить и под той частью пола теплицы и квартиры, которые хорошо освещаются солнцем (рис. 8). В данном случае они будут работать как накопитель солнечной энергии, а исходящие от них тепловые потоки будут распространяться в помещении теплицы естественным образом.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 8 Накопитель солнечной энергии и система ее аккумулирования, основанная на использовании естественной циркуляции тепловых потоков:
а — каменный теплоаккумулятор в виде груды камней, уложенных под полом теплицы; б — каменный теплоаккумулятор в виде груды камней, уложенных под полом дома

Если вы решили выложить камни в несколько рядов, обязательно вмонтируйте в такой теплоаккумулятор вентилятор, иначе его применение будет неэффективным. Подготовленные камни помойте и уложите их, оставляя между ними промежутки для свободной циркуляции воздуха. Наилучший результат в данном случае, как показывает практика, достигается при использовании округлых камней диаметром 30—50 мм. Каменный теплоаккумулятор можно также устроить под полом теплицы. Как это делается, показано на рисунке 9.

[Ви повинні бути зареєстровані та підключені , щоб побачити посилання]
Рис. 9 Аккумулирование тепла в каменном теплоаккумуляторе с помощью вентиляторов:
а — каменный теплоаккумулятор под теплицей, открытая циркуляция воздуха; б — каменный теплоаккумулятор под полом теплицы или дома, открытая циркуляция воздуха; в — каменный теплоаккумулятор под полом дома, закрытая циркуляция воздуха

Теплый воздух на дно каменного теплоаккумулятора (рис. 9а) нагнетается через воздуховод, из которого он поступает к камням, свободно проходит между ними, охлаждается, после чего возвращается обратно в помещение теплицы.

На рисунке 9б приведено другое конструктивное решение каменного теплоаккумулятора. Через него воздух засасывается в теплицу из жилых комнат, затем он нагревается и возвращается в них.

Применение такой системы дает наилучший результат поздней осенью и ранней весной, когда в теплице поддерживается низкая влажность воздуха.

Тепло возвращается в жилые комнаты в результате излучения и конвекции. Из каменного теплоаккумулятора, устроенного под полом сооружения защищенного грунта, тепловые потоки нагнетаются в теплицу вентилятором.

Воздух из верхней части теплицы через каналы и отверстия в бетонных плитах с полостями продувается через каналы и возвращается в нижнюю часть теплицы.