Тепличное хозяйство

Обогрев и освещение теплиц

 Солнечный свет и освещенность теплиц. В хорошую солнечную погоду при отсутствии вентиляции или средств затенения температура внутри теплицы быстро поднимается, создавая губительные для растений условия. Солнечные свет и тепло достигают поверхности земли в виде коротковолнового излучения, которое легко проникает через стекло, нагревая все находящиеся на его пути объекты — пол, стеллажи, растения, почву, элементы конструкции и т. д. Предметы, в свою очередь, излучают часть поглощенного потока в виде длинноволновой части спектра, а стекло препятствует выходу вновь образованного длинноволнового излучения. Именно за счет этого и наблюдается нагрев воздуха в теплице. После захода солнца или после того, как теплица оказывается в тени, тепло из нее выходит с потоком воздуха через множество неизбежных трещин или в виде теплового излучения от прочных стен и каркаса. Поступающее в теплицу с пленочным покрытием излучение рассеивается, образуя длинноволновые лучи, не задерживающиеся внутри. Поэтому после захода солнца конструкции с пленочным покрытием, включая и парники, охлаждаются быстрее остекленных сооружений. При нагреве воздуха внутри теплицы усиливаются конвективные потоки и теплый воздух начинает циркулировать, меняя характер своего движения в зависимости от формы и размера теплицы, а также от способа вентиляции. Теоретически конвективные потоки нагревают все пространство, на самом же деле образуются места сосредоточения холодного и теплого воздуха. Качественное стекло пропускает до 90% падающего светового потока, включающего в себя и свет, отраженный от различных поверхностей. Чтобы в теплицу попадало максимальное количество солнечных лучей, они должны падать под прямым углом. Если угол будет больше или меньше 90°, то некоторая часть света будет рассеиваться. В летний период солнечного света для растений более чем достаточно, а вот зимой он становится лимитирующим фактором. В поисках оптимальной формы теплиц, которая обеспечивала бы наибольшую светопроницаемость, было проведено много исследований, результатом которых явились разработки теплиц округлой формы. Очень важным при этом является угол наклона остекленной поверхности. Среди существующих конструкций оптимальными считаются теплицы шатрового типа с большими ступенчато наклоненными остекленными панелями. Как говорилось ранее,угол падения солнечного света в условиях Украины составляет приблизительно 17° к горизонту. Таким образом, слегка наклоненные внутрь стены теплицы находятся под прямым углом к световому потоку, обеспечивая тем самым его максимальное проникновение в теплицу. Летом угол наклона не играет существенной роли, поскольку интенсивность светового потока велика. На протяжении дня солнце описывает траекторию дуги примерно 60° зимой и 120° летом. Поэтому на плоскую поверхность свет падает под оптимальным углом лишь короткий промежуток времени. Зимой непосредственно под прямым углом получает солнечный свет только обращенная на юг стена теплицы, а летом так обращены к солнцу утром и вечером и торцовые стены. В конструкциях теплиц сферической формы эта проблема решается установкой остекленных рам под разными углами. Обогрев теплиц. В районах с холодным климатом и сильными морозами зимой солнечного тепла недостаточно для успешного выращивания в теплице нежных растений. Поэтому там для поддержания температурного режима выше значения агротехнического минимума требуется источник искусственного тепла. Планируя систему отопления, необходимо учитывать два основных фактора: характерные для данной местности погодные условия и специфику выращиваемых растений. Определив минимальную температуру данной местности, рассчитывают температурный подъем, то есть число градусов, на которое надо ее повысить, чтобы получить агротехнический минимум. Например, если вероятная минимальная температура данной местности -12°С, то при планировании не обогреваемой теплицы ее увеличивают на 16°С и устанавливают соответствующую систему обогрева. Потери тепла в теплице гораздо больше, чем в других сооружениях, поскольку в ней часто возникают сквозняки, высокая теплоотдача через стекло. И если не очень тщательно и скрупулезно спланировать отопительную систему, в теплице могут образоваться места скопления холодного воздуха. Одиночный калорифер, или обогреватель, установленный в центре теплицы, не смогут должным образом обогреть все воздушное пространство. Поэтому нужна система обогрева из труб. Прохладные места в теплице выявляют, оставив на ночь на почве по периметру теплицы несколько термометров. Перед подсчетом потребности в тепле проверьте надежность теплоизоляции. Сквозняки устраняют всеми доступными средствами не только с целью снижения потерь тепла, но и из-за их нежелательного действия на системы обогрева. Самый дешевый способ — обогрев теплицы горячей водой, нагретой за счет сжигания твердого топлива. В современных моделях котлов, предназначенных для сжигания дров, угля и других видов твердого топлива, предусмотрено уменьшение числа операций по загрузке топливом и очистке от золы. Многие модели котлов снабжены терморегуляторами. Однако контроль над поддержанием температуры в этом случае менее точен, чем при отоплении с использованием природного газа или электричества. Вода, нагреваемая внутри печи в бойлере, циркулирует по системе труб, отходящих от котла. Трубы малого диаметра целесообразно изготавливать из алюминиевых сплавов, а большого — из стали или чугуна. Котлы различаются по количеству вырабатываемого тепла, выраженного в кал/ч. Выбирайте котел, мощности которого достаточно для обогрева вашей теплицы до необходимой температуры. Для котлов используйте только рекомендуемые виды топлива. Систему желательно заполнять мягкой водой, например — дождевой. Это позволит избежать появления накипи в системе. Воду необходимо периодически доливать. Для поддержания необходимого уровня воды целесообразно иметь центральный резервуар, через который доливают воду. Котлы, работающие на твердом топливе, можно переоборудовать для сжигания жидкого топлива. Установки на жидком топливе также снабжены терморегуляторами. Рациональный температурный контроль уменьшает затраты времени на поддержание постоянной температуры. В наше время для обогрева помещений, в том числе и теплиц, все чаще используют газовые котлы. Они довольно просты в эксплуатации и к тому же могут быть полностью автоматизированы путем установки терморегуляторов. Котел устанавливают таким образом, чтобы отработанный газ не проникал в теплицу. Он очень ядовит для растений. Если газовое оборудование не отрегулировано должным образом и происходит неполное сжигание газа, то вместо углекислого газа и водяного пара, которые полезны растениям, образуется вредная для них окись углерода. Если теплица небольшая, а мощности котла достаточно для поддержания необходимой температуры, систему обогрева пристенных теплиц и оранжерей в некоторых случаях можно подсоединить к проходящим по дому трубам водяного отопления. Единственное неудобство может быть связано с тем, что теплицу обогревают в основном в ночное время, тогда как дом отапливается круглосуточно. Сжигание природного газа весьма эффективно в установках непосредственного обогрева продуктами сгорания. Выделяемые при этом углекислый газ и водяной пар обогащают воздух теплицы. Этот способ составляет основу применяемой практики обогащения атмосферы в промышленных теплицах, что способствует росту растений. Поскольку горелки устанавливают внутри теплицы, необходимы тщательный уход и внимание, чтобы предотвратить возможное выделение в помещение таких вредных газообразных продуктов сгорания, как окись углерода, оксиды азота, формальдегид и др. Такие установки снабжены системой терморегуляции, предохранительным клапаном и полностью автоматизированы. Наиболее эффективный способ обогрева теплиц — использование электроэнергии. Он обеспечивает высокий коэффициент полезного действия, простоту обслуживания, автоматизацию процесса, чистоту микроклимата без побочных, ядовитых для растений, газов. Во избежание несчастных случаев установку в теплице такой системы обогрева должен осуществлять профессиональный электрик. На практике используют несколько типов систем электрообогрева, которые разработаны специально для теплиц. Трубчатые электронагреватели имеют ту же мощность, что и трубная система водяного отопления, и тепло распределяют так же равномерно. Трубы размещают по периметру теплицы равномерно или секциями для усиления обогрева холодных мест. Для электрообогрева теплиц можно также использовать компактные переносные вентиляторные воздухонагреватели, которые равномерно распределяют тепло по всей теплице. Когда отпадает необходимость в обогреве помещения, можно включать установку для циркуляции холодного воздуха. Вентиляторный воздухонагреватель снабжен системой терморегуляции и может поддерживать заданный ему режим с отклонением не больше 1...2°С без дополнительных затрат. Циркуляция воздуха позволяет удерживать в теплице заданный микроклимат, уменьшает вероятность появления грибных заболеваний. Более совершенные модели электронагревателей снабжены раздельными терморегуляторами для контроля за работой вентилятора и образованием тепла, которое вырабатывается по мере необходимости. Когда вентилятор выключают, воздух становится относительно неподвижным, если не считать конвекционных потоков. Такая система обеспечивает прерывистую циркуляцию воздуха с незначительными потерями тепла. В теплицах можно использовать и другой тип электрообогревателей — конвекционные воздухонагреватели. Они состоят из нагревательных спиралей, помещенных в кожух с верхними и нижними отверстиями. Теплый воздух, поднимаясь сквозь верхние отверстия, вызывает поступление внутрь через нижние отверстия холодного воздуха. При таком способе обогрева перемещение воздуха в теплице происходит за счет конвекционных потоков. Главным недостатком всех электрообогревателей является сложность контролирования температурного режима. Тепла образуется или слишком мало или слишком много. Системы этого типа наиболее эффективны для создания фонового тепла совместно с основным источником теплоснабжения, поддерживающим максимальную температуру с помощью терморегулятора. К тому же комбинирование обогревательных систем позволяет экономить дорогостоящее топливо. Целесообразно в теплицах использовать электрические кабели подпочвенного обогрева. Этот процесс многим знаком и очень похож на электрообогрев пола в домах или квартирах при помощи электрического кабеля соответствующего сопротивления. При обогреве почвы размещенными в ней нагревательными системами овощеводы получают ряд преимуществ, как то: получение более раннего урожая по сравнению с обычными условиями, успешное укоренение растений и лучшее прорастание семян. Существуют два основных метода обогрева почвы с использованием нагревательного кабеля. В первом случае неизолированный кабель прокладывают на глубине 15-25 см. Через него от понижающего трансформатора, присоединенного к основному источнику питания, пропускается ток низкого напряжения. В другом варианте на ту же глубину укладывают нагревательный кабель, подсоединенный непосредственно к центральному электрокабелю. При укладке нагревательного кабеля на нужную глубину почву вынимают, а дно котлована засыпают слоем песка, который разравнивают. Кабель необходимой длины укладывают на подготовленную поверхность параллельными рядами на равном расстоянии друг от друга. При выборе низковольтного источника питания нет необходимости в принятии специальных мер для защиты проводов. Однако основной провод при случайном повреждении представляет собой угрозу. В целях защиты нагревательного провода от механических повреждений по всей его длине монтируется защитный кожух в виде оцинкованной сетки. Для подсоединения к центральному электроснабжению используют водонепроницаемую розетку, расположенную выше поверхности почвы — на такой высоте, чтобы в нее не проникала влага. В комплект нагревательных проводов иногда входят терморегуляторы, которые обычно поддерживают температуру около 16°С. Сохранению тепла в зимний период способствует выстилание теплицы изнутри полиэтиленовой пленкой. Для этого подбирают самый тонкий и дешевый полиэтилен. Снижение потерь тепла происходит благодаря воздушной прослойке между стеклом и пленочным покрытием, в котором нельзя оставлять никаких щелей. Притенение. Если зимой все усилия направлены на получение максимальной освещенности в теплице, то весной и летом солнечные лучи вызывают перегрев внутри помещения и приводят к увяданию или гибели растений. Поэтому необходимы мероприятия по притенению. Их осуществляют в комплексе с вентиляцией и поливом для поддержания сбалансированного микроклимата в теплице. Теплицы, оборудованные эффективной системой вентиляции, притеняют лишь в том случае, когда без этого нельзя обойтись. Существует целый ряд овощных и других тепличных растений, которые нормально развиваются только при полном освещении. Если же в теплице выращивают разные растения, то тенелюбивые необходимо разместить за культурами, которым необходимо интенсивное освещение. Притенение выполняют в основном двумя способами: окраской стекол, использованием или распылением защитной жидкости по остекленной поверхности, а также с помощью прикрывающих от света материалов. Длительный период стандартными жидкостями для притенения служили известковая по-белка и сильно разбавленная водоэмульсионная краска. Нанесенные плотным слоем, эти вещества удерживаются на стекле очень прочно, и, чтобы снять их в конце лета, необходимо приложить немалые усилия. В настоящее время появились составы, которые довольно легко стираются с поверхности и при этом не смываются дождем. Естественно, со временем слой всех используемых для притенения веществ постепенно становится тоньше, и с установлением жаркой погоды его иногда приходится восстанавливать. Необходимо использовать притеняющие составы только белого цвета, так как белый цвет лучше всего отражает солнечные лучи. Серьезный недостаток жидких притеняющих веществ: они остаются на стекле длительное время, поэтому растения в пасмурные дни и в периоды небольшого похолодания Страдают от недостатка света и солнечного тепла. Рациональнее использовать другие притеняющие средства. Например, сворачивающиеся экраны — как с наружной, так и с внутренней стороны. Наружные экраны считаются более эффективными, так как они преграждают доступ света к растениям и предотвращают перегрев в теплице. Лучшими считаются притеняющие экраны из деревянных или пластиковых реек. Срок их службы продолжителен, они легко скатываются и расправляются. Некоторое количество света через них проникает в теплицу, но растения от этого не страдают, поскольку угол падения солнечных лучей на протяжении дня плавно меняется. Микроклимат в теплицах. Отличие между возделыванием культур в открытом грунте и в теплицах заключается, по существу, в возможности регулировать микроклимат (прежде всего температуру, свет и влажность) укрытия. Поддержание того оптимального температурного режима, который отвечает требованиям возделываемых овощных культур, — вот главное, что необходимо в поддержании микроклимата теплицы. Каждому виду растений соответствует определенная оптимальная температура, которая более всего подходит для их роста и развития. Именно эту, а не минимальную положительную температуру, которую могут вынести растения, должен обеспечить овощевод в теплице. Это достигается путем умелого сочетания естественного тепла, отопления, работы систем вентиляции, кондиционирования, затенения, борьбы с потерями тепла, что весьма сложно при резких изменениях погодных условий. Для целого ряда растений не менее важны степень освещенности, влажность воздуха и достаточный воздухообмен. Немаловажное значение имеет агроклиматическая зона происхождения растений. Так, теплолюбивые растения, происходящие из районов Средиземноморья, особенно луковичные, нуждаются в сухом и жарком лете и мягкой дождливой зиме. Остекление теплиц защищает растения от дождя, но пропускает солнечное тепло и свет. В осенне-зимний период активный рост растений зависит от умеренного обогрева и регулярности полива. Для растений, родиной которых являются тропические леса, необходимы круглосуточные, и порой довольно высокие, температуры, частичное затенение и высокая влажность воздуха. Поэтому в теплице должна быть постоянно включена система обогрева, а в жаркие периоды лета проводятся затенение крыши и частичное увлажнение воздуха.

Многие растения — выходцы из Южной Америки нуждаются в защите от низких температур, теплом лете и достаточном воздухообмене. В теплице это достигается постоянным проветриванием через вентиляторные воздухонагреватели или благодаря системе водяного отопления в сочетании с вытяжной вентиляцией, системой кондиционирования и минимальным увлажнением.

 

Источник: По материалам журнала "Овощеводство"

 

Все статьи раздела "Тепличное хозяйство" ...