Лекция 2 «Технологические особенности различных теплиц. Конструктивные элементы и особенности эксплуатации теплиц»
Теплицы являются культивационными сельскохозяйственными сооружениями, предназначенными главным образом для внесезонного выращивания овощей, плодов, цветов, а также рассады.
Выращивание овощей в культивационных сооружениях отличается от выращивания их в открытом грунте тем, что овощные культуры в них защищены от неблагоприятных воздействий внешней среды застекленными ограждающими поверхностями или светопрозрачными синтетическими пленками.
В культивационных помещениях теплиц создается искусственный климат и устанавливается такой режим, при котором обеспечиваются быстрый рост и высокая урожайность овощных культур независимо от времени года, погоды и климата.
Выращивание овощей в защищенном грунте получает все большее развитие. Для круглогодичного снабжения населения свежими овощами вокруг многих больших городов и промышленных центров созданы крупные тепличные хозяйства и ежегодно увеличиваются объемы строительства разнообразных культивационных сооружений.
Требования, предъявляемые к культивационным сооружениям. При проектировании и строительстве разнообразных культивационных сооружений основная задача состоит в создании внутри них искусственного климата, отвечающего оптимальным условиям, необходимым для нормального развития и высокой продуктивности выращиваемых культур.
Конструкция рационально построенного культивационного сооружения должна обеспечивать максимальное проникновение в него прямого и рассеянного солнечного света, ровную, без резких колебаний температуру, минимальные теплопотери, естественный воздухообмен для регулирования температурно-влажностного режима и возможность максимальной механизации производственных процессов.
Культивационное сооружение должно быть универсальным, т. е. пригодным для выращивания в нем всех видов растений из числа тех, которые могут быть выращены в защищенном грунте, иметь удобную внутреннюю планировку, обеспечивающую рациональное размещение внутреннего оборудования и наилучшее использование площади.
Вместе с тем конструкция культивационного сооружения должна быть прочной, долговечной, экономичной, т. е, стоимость строительства, а также эксплуатационные затраты на обогрев, электроэнергию, орошение, обслуживание, ремонт и т. п., приходящиеся на 1' м2 эксплуатируемой площади культивационного помещения, должны быть наименьшими.
Всем перечисленным требованиям в наибольшей степени отвечают теплицы, в которых легко и удобно механизировать производственные процессы, вследствие чего производительность труда, количественный и качественный выход продукции в тепличном хозяйстве всегда выше, чем в парниковом.
Для оценки строительных и эксплуатационных качеств различных видов теплиц с учетом перечисленных выше требований пользуются специальными показателями, основные из которых:
производственная или инвентарная площадь, занятая под тепличные культуры, включая рабочие проходы между ними;
полезная площадь, определяемая как сумма производственных площадей и подсобных площадей обслуживающего назначения (соединительные коридоры, тамбуры и т. п.);
коэффициент затенения теплиц несущими конструкциями, определяемый как отношение площадей проекции несущих конструкций (при углах 20, 45 и 70° на плоскость ограждения) к общей площади ограждений;
коэффициент ограждения, выражающий отношение площади наружных ограждающих поверхностей к производственной площади. С помощью коэффициента ограждения можно объективно сравнить количество расходуемых материалов на устройство ограждения и удельные теплопотери, приходящиеся на единицу производственной площади. Очевидно, что наименьшие удельные теплопотери будут при минимальном отношении площади всех наружных ограждений теплицы к ее производственной площади, т. е. при наименьшем коэффициенте ограждения; с увеличением коэффициента ограждения соответственно будут увеличиваться расход материалов на ограждающие конструкции, удельные теплопотери и, следовательно, эквивалентные расходы на обогрев культивационного помещения;
коэффициент естественной освещенности, представляющий собой выраженное в процентах отношение освещенности точки внутри помещения к одновременной освещенности точки под открытым небом при рассеянном (диффузном) свете небосвода.
Основные виды теплиц. По форме профиля поперечного сечения и по конструктивным признакам теплицы можно разделить на четыре вида: односкатные, двускатные фонарные, однопролетные ангарные двускатные, с ломаным или сводчатым очертанием скатов и многопролетные многоскатные блочные.
По характеру использования теплицы делятся на овощные и разведочные. Овощные теплицы используют только для выращивания овощных культур; в разведочных теплицах выращивают рассаду для парников или теплиц и только в свободное от выгонки рассады время используют для выращивания овощей.
Внутреннее оборудование современных овощных теплиц должно быть приспособлено для выращивания любых овощных культур. Такие теплицы, как указывалось выше, называют универсальными. В отличие от универсальных, теплицы, где выращивают только одну культуру, называют специализированными. Специализированные теплицы, предназначенные для выращивания цветов и культивации вечнозеленых тропических и субтропических растений— пальм, лавровых деревьев и т. п., называются оранжереями.
По характеру выращивания овощей и рассады теплицы разделяют на грунтовые - для выращивания овощей в питательном грунте и безгрунтовые, или гидропонные, - для беспочвенного (гидропонного) выращивания овощей на питательных растворах.
Теплицы, оборудованные стеллажами для грунтового и гидропонного выращивания овощей и рассады, называют стеллажными, а не имеющие такого оборудования - бесстеллажными.
Теплицы, которые используют в течение всего внесезонного периода, называют зимними; теплицы, которые используют только весной, летом и осенью, называют весенними.
Стеклянное покрытие и остекленные вертикальные ограждения.
Наиболее важными конструктивными элементами любого тепличного сооружения являются стеклянная кровля и остекленные поверхности вертикальных ограждений. Они должны быть устроены так, чтобы в теплицу максимально проникал прямой и рассеянный солнечный свет, поскольку это один из важнейших факторов развития растительного организма и его продуктивности.
Стеклянная кровля и остекленные боковые поверхности должны иметь максимальную светоактивность и, следовательно, минимальное количество светонепроницаемых деталей. Вместе с тем как ограждающие конструкции эти элементы должны создавать хорошую теплоизоляцию культивационного помещения, т. е. наименьшие теплопотери через наружные ограждения.
Угол наклона скатов кровли назначают в зависимости от времени эксплуатации и места постройки и для средней полосы европейской части СССР принимают не менее 45°. Такой угол наклона скатов кровли обеспечивает не только максимальное проникновение в культивационное помещение прямой и диффузной солнечной радиации, но и свободный сток без отрыва конденсационной влаги, образующейся на внутренней поверхности стекла, а также уменьшается загрязнение стеклянного покрытия.
Стеклянную кровлю в теплицах делают по горбылькам, которые называют шпросами. Шпросы укладывают параллельно друг другу так, чтобы образовать от конька к боковым стенам теплицы непрерывные остекленные полосы без поперечных горбыльков; гор-быльки при расположении их нормально к направлению стока препятствовали бы стоку воды по внешней поверхности остекления и конденсата, образующегося на внутренней поверхности.
Шпросы делают деревянными или стальными. Деревянные шпросы изготовляют только из хорошо просушенного леса. Они обычно имеют фигурное сечение, показанное на IV.2. В нижней части шпроса выбирают желобки для сбора конденсата и отвода его в общие сборники. Современное теплицестроение базируется на освоенных производством моделях многопролетных энергоэкономических теплиц для выращивания овощей и цветов. Такие теплицы имеют ширину пролета 9,6 м, высоту до лотка 4 м, в коньке – 5,13 м стальные конструкции массой 75 т, алюминевые – 20 т, стекло площадью 15530 м2, резиновый профиль уплотнения, трубы отопления стальные и ПВД, гафрированные дренажные трубы. Теплица комплектуется инженерными системами: отопления, вентиляции, рециркуляции воздуха, зашторивания, капельного полива с растворным узлом, резервного полива, испарительного охлаждения и доувлажнения воздуха, внутренних водостоков, хозпитьевого и технического водоснабжения, производственной канализации, электродосвечивания рассады и искусственного облучения растений, дежурного освещения, силового электрооборудования и автоматического управления микроклиматом.
Несущий каркас теплицы состоит из колонн, ферм, лотков, прогонов, раскосов, тяг, соединительных и крепежных элементов.
В составе конструкции каркаса предусматривается также комплект деталей для подвески растений, включая стальную оцинкованную проволоку диаметром 3 мм и элементы ее подвески к несущим конструкциям. Детали и конструкции несущего каркаса имеют защитное покрытие, выполненное методом горячего цинкования.
Система вентиляции теплицы обеспечивает одновременный подъемили опускание форточек в секции площадью 0,5 га. Угол подъема форточек регулируется в зависимости от температуры воздуха, скорости ветра и осадков. Открытие форточек осуществляется как автоматически, так и дистанционно (от кнопки).
Система рециркуляции воздуха в теплице предназначена для его искусственного перемешивания с целью более равномерного распределения температурных полей в объеме сооружения, снижения перегревов растений и ликвидации зон с повышенной влажностью, особенно в периоды, когда естественная вентиляция через форточки не возможна или малоэффективна.
Система зашторивания предназначена для снижения перегревов воздуха в теплицах в периоды избыточной солнечной радиации, а также теплопотерь из теплиц через ограждение в холодные периоды года, создание более равномерного и благоприятного для растений температурного поля в объеме растительного ценоза на всей площади теплиц.
Система капельного орошения предусматривается в теплице для подачи в корнеобитаемую зону дозированных объемов воды или растворов минеральных удобрений. Производительность капельницы – 2-3 л/час.
Система резервного полива предусматривается для доувлажнения отдельных участков площади теплиц при необходимости, а также мытья пола дорожки, проходов, технологического оборудования и инвентаря.
Система испарительного охлаждения и доувлажнения воздуха предназначена для искусственного снижения температуры воздуха в теплице на 5 - 70С за счет адиабатического поглощения тепла при испарении мелкодисперсной влаги, подаваемой в объем теплицы.
Система СИО в режиме работы для понижения температуры воздуха в автоматическом управлении включается после отключения отопления, открывания форточек и срабатывания системы зашторивания; для повышения влажности – независимо от других систем.
Система внутренних водостоков предусмотрена для отвода ливневых и талых вод с кровли теплицы.
Системы электородосвечивания растений предусматриваются для создания искусственного освещения культур до уровня от 6000 тыс. лк. до 20000 тыс. лк. в зависимости от потребностей растений и особенностей технологии.
Система автоматического управления микроклиматом обеспечивает поддержание его режимов следующими основными средствами: системой отопления, вентиляции, зашторивания, СИО, рециркуляции воздуха.
Базовым вариантом системы автоматики предусматривается двухуровневая АСУ МТК, выполняющая следующие функции:
- управление параметрами микроклимата;
- сбор и отражение информации о параметрах теплиц;
- автоматическое управление исполнительными механизмами;
- поддержание заданных режимов микроклимата;
- централизованный ручной, дистанционный и автоматический режимы
управления;
- создание архивов данных по теплице за год и работу с ними.
Комплекс технических средств АСУ МТК включает: центральную станцию управления; микропроцессорный контролер; метеостанцию; аналоговые измерительные каналы; дискретные каналы контроля; каналы управления.
