Устройство и способы обогрева защищенного грунта

ЮФ НУБиП УКРАИНЫ

«КРЫМСКИЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

 

 

Реферат

«Устройство и  способы обогрева защищенного грунта»

 

 

                  

 

 

 Студента группы П 31.1

Факультета агрономии

Юркив Д. Р.

Проверил:

Дементьев Ю. Н.

Симферополь  2012

Содержание

• Обогрев зашищенного грунта, его виды.
• Солнечный обогрев
• Биологический обогрев
• Боровое отопление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обогрев защищенного грунта и регулирование микроклимата

Основными видами обогрева защищенного грунта являются солнечный, биологический и технический.

2. Солнечный обогрев. 

В основе этого обогрева лежит так называемый тепличный (парниковый) эффект. Солнечные лучи проникают через светопрозрачную кровлю сооружений защищенного грунта и нагревают там воздух, стены, грунт. Через стекло проникает 83—85 % видимого, около 45 % ультрафиолетового, 85% инфракрасного и менее 10% теплового средне- и длинноволнового инфракрасного излучения. Коротковолновое излучение, попадая на растения, стены и грунт теплицы, превращается в тепловое, которое задерживается кровлей. Аналогичное явление наблюдается при использовании в качестве покрытия теплоудерживающих видов пленки (поливинилхлоридной, сополимерной этилен-вюшлацетатной).

Полиэтиленовая  нестабилизированная и стабилизированная  пленки не обладают способностью задерживать  инфракрасные тепловые лучи. Поэтому  под этими видами пленки в дневное  время суток при солнечной  погоде в сооружениях защищенного  грунта возможны перегревы, а в ночное — сильное выхолаживание. Для  поддержания благоприятного теплового  режима необходимо проводить проветривание, открывая часть кровли, форточки, двери; для уменьшения охлаждения в ночные часы применяют утепляющие покрытия соломенными или камышовыми матами, половиками и другими материалами. Это особенно важно делать в случае ожидаемых заморозков.

Исследованиями  установлено, что в малогабаритных пленочных укрытиях при солнечной  погоде температура воздуха бывает выше, чем на открытом участке, на 1О...15°С, а при пасмурной погоде — на 2...3 °С.

Наличие конденсированной влаги на пленке препятствует потере тепла. Величина конденсата зависит  от герметичности сооружения и угла наклона кровли. При устройстве двускатных укрытий капли конденсата не задерживаются  на пленке и скатываются вниз. В  укрытиях с дуговым каркасом тоннельного  типа влага стекает по пленке в  меньшей степени и предотвращает  проникновение внутрь инфракрасной радиации.

Наблюдения показали, что при падении температуры  на открытом участке до 0 °С температура под укрытием со вставным проволочным каркасом была 1,9 °С, под двускатным укрытием 0,9 °С, а в тоннельной теплице 3 °С. В Омской области температура под тепличными укрытиями была на 4,9 °С выше, чем в открытом грунте. Это ускорило прогревание корнеобитаемого слоя почвы. Температура почвы на глубине 5 см была выше на 5,4 °С, на глубине 10 см— на 4,8 °С, на глубине 15 см — на 4,3 °С и на глубине 20 см — на 3,4 °С, чем на открытом участке. Это благоприятствовало более активному росту корневой системы огурца. При выращивании огурца под пленочными укрытиями в Омской области активная мочковатая корневая система хорошо развивалась на глубине до 40 см, тогда как на открытом участке она была сосредоточена в основном на глубине 20 см и лишь отдельные корни проникали на глубину до 30 см.

Под малогабаритными  пленочными укрытиями бывает более  высокой относительная влажность  воздуха. В дневные часы под пленочным  укрытием со вставным проволочным каркасом она на 7—16% выше по сравнению с  покрытием каркасов шторами и  рейками по краям.

Во время проветривания  укрытий относительная влажность  несколько снижается, приближаясь  по своему значению к относительной  влажности на открытом участке. Однако после окончания проветривания  она через 2 часа достигает 83 %. В ночные часы, когда укрытия бывают закрыты, относительная влажность воздуха достигает 85—97 %.

Большая упругость  паров под пленочными укрытиями  способствует меньшему испарению влаги  из почвы. Поэтому ее влажность на 2,7—8,4 % выше, чем на открытом участке.

Условия освещенности под малогабаритными пленочными укрытиями вполне благоприятны для  роста и развития растений несмотря на то, что в утренние (9 часов) и вечерние часы (21 час) она на 26 %, а в дневные (15 часов) — на 21 % ниже, чем на открытом участке.

Начало эксплуатации пленочных- укрытий на солнечном обогреве зависит от вероятности заморозков различной интенсивности в различные декады весенних месяцев.

Из этих данных можно  сделать вывод, что малогабаритные укрытия предохранят растения от заморозка в I декаде мая 15 раз, во II декаде — 46, а в III — 69 раз за 100 лет.

В III декаде мая возможны заморозки — 3 °С 8 раз за 100 лет, от которых малогабаритные пленочные укрытия защитить растения не смогут.

В теплицах тоннельного  типа на солнечном обогреве в 13 часов 30 минут в солнечный день приход солнечной энергии составляет 2,94 Дж/(см2«мин), а в пасмурный — 1,008 Дж/(см2-мин). Среднедекадная температура воздуха в тоннельных теплицах бывает выше, чем в открытом грунте, на 3...7 °С. Однако в пасмурную погоду разница в температурных показателях сглаживается и составляет 1,7...3,5°С. В солнечную погоду в теплицах бывает теплее, чем в открытом грунте, на 7,2... 15,5 °С.

С половины мая до середины сентября температура находится  на уровне 14...22 °С. Такие условия  благоприятны для роста и развития теплолюбивых культур.

Сравнивая тепловой режим в теплицах и малогабаритных укрытиях, следует отметить, что  теплицы обладают большей тепловой инерцией. Это значит, что они  способны лучше сохранять тепловую энергию в ночное время. При закрытых форточках воздух в теплицах медленнее  охлаждается и минимальная температура  в них бывает на 2...5°С выше по сравнению с малогабаритными укрытиями.

В целях лучшего  сохранения тепла теплицы покрывают  пленкой в два слоя, оставляя между  слоями пленки воздушное пространство. Иногда применяют вторичные укрытия, т. е. в теплицах на приготовленные гряды  устанавливают проволочные дуги и покрывают их пленкой без  закрепления ее, поскольку в теплицах ветра не бывает и пленка на проволочном  каркасе удерживается хорошо.

При использовании  вторичных укрытий или при  двойном покрытии теплиц пленкой  температура в зоне растений бывает   на   1...3 °С   выше,   чем   при   однослойном.   Й   хотя условия освещенности снижаются примерно на 10%, растения не испытывают недостатка света.

Температура почвы  на глубине 10 см в пленочных теплицах до затенения растениями на 4,3.. .5,4 °С, а в середине лета — на 3 °С выше, чем в открытом грунте.

Освещенность в  теплицах хорошая. Если ее величина на открытой площадке составляет 59 520—74 160 л к, то в теплицах она колеблется от 28 170 до 36 700 лк при пасмурной и от 38 940 до 60 480 лк при солнечной погоде, что составляет 67—81 % от наружной освещенности.

Относительная влажность  воздуха в теплицах зависит от герметичности сооружения и конвекционных  воздушных потоков. При закрытых форточках относительная влажность  воздуха равна 70—97 % (на 10—15 % выше, чем  в открытом грунте). При пасмурной  погоде разница во влажности воздуха  составляет 2—5 %.

На основании  приведенных данных можно считать, что в пленочных теплицах на солнечном  обогреве можно выращивать холодостойкие  культуры с 15—20 апреля до 15—20 мая, а  теплолюбивые — с 15—20 мая по 1 — 15 сентября.

2. Биологический обогрев.

Аэробные микроорганизмы, разлагающие различные органические материалы при доступе воздуха, выделяют тепловую энергию. При активной деятельности микроорганизмов температура  органического материала, называемого  биотопливом, может достигать 72 °С. Поэтому процесс разложения микроорганизмами биотоплива с выделением тепла условно называют горением. Горячее биотопливо используют в защищенном грунте для поддержания температуры на требуемом уровне.

В качестве биотоплива используют навоз животных в смеси с рыхлящими материалами (солома, опилки, торф верховой, листья), отходы деревообрабатывающих предприятий (кора, стружка, опилки, щепки), городской мусор, состоящий из органических отходов.

Чтобы предохранить биотопливо от горения, его укладывают в штабель и утрамбовывают. В уплотненном состоянии горение его не начнется, или оно будет проходить очень слабо.

Для разогрева биотоплива его перебивают и укладывают рыхло в штабель, внутрь штабеля закладывают горячие камни или горящий уголь. Через 3—5 дней биотопливо должно начать гореть, и его можно использовать для обогрева защищенного грунта.

Биотопливо хорошо разогревается при наличии азотистых питательных веществ. Поэтому, если используют древесные опилки, их желательно полить навозной жижей или мочой животных. Хороший эффект оказывает перемешивание навоза с древесными отходами. Активная деятельность микроорганизмов возможна при достаточном содержании влаги. Поэтому при необходимости биотопливо увлажняют.

При использовании  биотоплива следует иметь в виду, что максимума температура внутри штабеля достигает примерно через неделю после его разогрева, затем она постепенно понижается. Однако выделение тепла может продолжаться в течение 2—3 месяцев и более.

Биологический обогрев  позволяет утилизировать отходы в качестве источника тепла и  улучшать воздушно-газовую среду  для растений, поскольку в процессе разложения органических материалов выделяется большое количество углекислого  газа, используемого растениями при  фотосинтезе. После использования  биотоплива в качестве источника тепла его применяют как органическое удобрение в открытом и защищенном грунте.

Расчет потребного количества биотоплива можно произвести, используя примерные нормативы.

При закладке горячего биотоплива в культивационные сооружения его укладывают равномерно рыхлым слоем, лишь слегка уплотняя ребром вил около стенок котлованов. На горячее биотопливо насыпают плодородную землю слоем 15—18 см для выращивания рассады; если рассада выращивается в горшочках, то слой земли уменьшают до 7—8 см. При выращивании овощных растений толщина земляного слоя должна быть доведена до 20 см.

После выравнивания поверхности необходимо дать возможность  земле прогреться, после чего производить  посев или посадку растений.

Биологический обогрев  имеет существенный недостаток. Он не позволяет управлять тепловым режимом, если возникает необходимость  поднять температуру до требуемого уровня. 

 

 

3. Боровое отопление.

Обогревающим прибором в этом случае является кирпичный  боров, представляющий собой дымоходную трубу из кирпича, положенную горизонтально  вдоль теплицы. При прохождении  горячих газов по дымоходу тепло  аккумулируется стенками борова и затем  при медленном остывании нагревает  культивационное сооружение.

Боровое отопление  предусматривает наличие кирпичной  печи, борова и стояка (трубы).

Печь устраивают в торцовой части теплицы так, чтобы топочная дверца выходила в  тамбур, а сама печь находилась в  теплице. От печи вдоль теплицы проходит боров, положенный на кирпичные шанцы, чтобы в нижней части его были воздушные ходы и не было контакта борова с грунтом. От печи к трубе делают небольшой подъем борова (не менее 1 : 100) для предотвращения дымления.

В односкатных теплицах боров размещают вдоль южной  стены под стеллажом. В двускатных теплицах прокладывают два борова (соответственно и две печи) под стеллажами, проходящими  вдоль боковых стен. Стояк должен быть достаточной высоты, чтобы обеспечить хорошую тягу.

Топку печей производят в вечернее время, а при сильном  похолодании — и по утрам, чтобы  поддерживать тепловой режим на достаточном  уровне. 

 

4. Водяное отопление.

Для обогрева теплиц можно применять водогрейный  котел. В этом случае в продольном направлении в теплицах прокладывают трубы, располагая их под кровлей, вдоль  стен, а при наличии стеллажей  — под стеллажами.

Котел следует устанавливать  в тамбуре, чтобы дымовые газы при загрузке топлива не попадали в теплицу. Особенно большой вред может нанести сернистый газ, выделяющийся при сжигании каменного  угля.

Водяное отопление  можно применять и в котлованных  парниках. Тогда трубы с горячей  водой должны проходить под слоем  питательного грунта и над питательным грунтом вдоль  северного  и  южного  парубней.   На  дно  котлована насыпают слой песка толщиной 10 см, на него укладывают трубы для горячей воды. Сверху их засыпают песком на 10—15 см, а на песок насыпают питательный грунт слоем 25 см.

Трубы для надземного обогрева крепят к парубням. Этот способ отопления является более совершенным. Он позволяет поддерживать требуемый тепловой режим в культивационных сооружениях независимо от погодных условий.