Расчет системы отопления для теплицы

2.2. 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:

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

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

где К_огр — коэффициент ограждения теплицы [см. формулу (3)]; К_т — коэффициент теплопередачи, принимаемый в соответствии с указаниями в формуле (3); S_Т — площадь теплицы, м 2 ; t_вн — температура воздуха в теплице, °С; t_н — расчетная температура наружного воздуха, °С.

Для расчета системы отопления почвы используют нормативный коэффициент:

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:

где Q_от.в — необходимая теплопроизводительность системы отопления, кВт; Q_агр — теплопроизводительность отдельного агрегата, кВт (табл. 4 и 5); К_з -коэффициент запаса, равный 1,15.

Таблица 4. Технические данные воздушно-отопительных агрегатов

Таблица 5. Основные технические данные теплогенераторов и воздухонагревателей

При расчете водотрубной системы отопления вначале определяют требуемую площадь поверхности, м 2 , отопительных приборов

где Q_от.в — необходимая теплопроизводительность системы отопления воздушного шатра, кВт; К_т — коэффициент теплопередачи для труб, равный 12 Вт/(м 2 •°С) для гладких труб, 10 Вт/(м 2 •°С) для полиэтиленовых труб подпочвенного обогрева и 6 Вт/(м 2 -°С) для стальных сребренных труб; t_от.ср средняя температура труб в системе отопления, которая зависит от температуры теплоносителя:

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

для перепада 95-70 °С

для перепада 130-70 °С

для перепада 150-70 °С

t_ВН — 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=S_от/S_тр,(15)

где S_OT — площадь поверхности 1 м трубы (табл. 6) . 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.

Таблица 6. Технические данные стальных и стеклянных отопительных труб

В качестве примера рассчитаем систему отопления для блочной остекленной теплицы площадью 1000 м 2 для условий эксплуатации в Подмосковье.

Теплопроизводительность системы отопления воздуха зимней блочной теплицы

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

Общая длина труб внутренним диаметром 51 мм для теплицы

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

Рис. 24. К расчету коэффициента ограждения теплицы ‘Урожай’

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

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

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:

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/м 2 , без обогрева воздуха 80-100 Вт/м 2 .

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 м 3 /мин на 1 м 2 плдщади теплицы, для промышленных типовых теплиц блочного типа — 1,5 м 3 /мин, для ангарных теплиц — 2 м 3 /мин.

Источник статьи: http://www.berrylib.ru/books/item/f00/s00/z0000039/st010.shtml

Нормы расхода тепла на теплицы

Если для временной сезонной теплицы устанавливать системы обогрева не требуется, то круглогодичная конструкция требует обязательного отопления. Причем очень важно рассчитать нормы расхода тепла для теплицы заранее. Делается это для того, чтобы не потратить лишние деньги на излишнее дополнительное оборудование. Или же, наоборот, наладив минимальный обогрев, не заморозить растения.

Тепловой расчет теплицы – важная ступень в планировании всего будущего сооружения.

Правила проектирования системы отопления в теплицах

Главная задача отопления теплицы – создание необходимого микроклимата для растений. В понятие «необходимого микроклимата» входит поддержание заданных температур воздуха и почвы. «Наобум» правильно организовать этот процесс не получится.

Теплоснабжение можно наладить за счет использования таких ресурсов:

вторичные энергоресурсы;
тепло геотермальных вод;
от ТЭС, АЭС, ТЭЦ;
собственные источники тепла.

В капитальных круглогодичных теплицах лучше организовывать водяное отопление или комбинированное отопление (водяное в сочетании с воздушным). Также не лишним будет наладить обогрев почвы. Комбинированное отопление применяют в тех регионах, где столбик термометра зимой опускает ниже -20 градусов.

Если теплица однопролетная, то на долю воздушного обогрева должно приходиться до 35-50 процентов вырабатываемого тепла. В многопролетных теплицах нагрузка на воздушное отопление снижается до 20-40 процентов от общего расхода тепла зимой.

Теплопотери теплицы

Расчет отопления теплицы не может происходить без учета теплопотерь, которые неизбежны. Теплица, как бы хорошо она не была герметизирована, не в состоянии удерживать все тепло.

Тепло пропускается через щели, форточки и дверь, вентиляцию, грунт, если нет искусственного обогрева почвы, и через обшивку и цоколь сооружения.

Для точного определения количества теплопотерь применяется специальная формула. Теплопотери находятся путем умножения общей площади поверхности теплицы на коэффициент теплопроводности материала (свой для каждого укрывного материала) и на максимальную разность температур между необходимой в теплице и самой холодной на улице.

Теплопотери = Площадь поверхности * К * Разность температур.

Коэффициент теплопроводности укрывных материалов имеет следующие постоянные значения:

Однокамерный сотовый поликарбонат 4 мм — 3,9;
Однокамерный сотовый поликарбонат 8 мм — 3,3;
Двухкамерный сотовый поликарбонат 16 мм — 2,3;
стекло одинарное 3 мм – 6;
стеклопакет однокамерный – 2;
пленка полиэтиленовая одинарная – 10;
пленка полиэтиленовая двойная — 5,8;
пленка двойная дутая — 3,5.

Коэффициент теплопроводности фундамента или железобетонного цоколя равен 2.

Нюансы расчета тепловой необходимости для теплицы

Факторов влияющих на то, сколько именно тепла потребляет теплице, сколько она теряет, и до какой именно отметки придется нагревать теплоносители множество. В расчет берутся далеко не все, только основные, либо же основываются на средних данных. Итак, принято считать, что:

температуру в помещении рассчитывают так, как будто все время ночь, и она не прогревается за счет солнечного света;
значение уличной температуры – самое низкая отметка, зафиксированная ночью зимними месяцами;
не берутся в расчет теплопотери и теплоотдача через грунт;
чаще всего среднюю температуру почвы приравнивают к средней температуре воздуха, хотя первую величину считают по площади, а вторую – по объему;
влажность воздуха и содержание углекислого газа в нем не учитываются;
считается, что вентиляция в помещении естественная;
все расчеты делают так, как будто в помещении нет растений, и они никак не влияют на теплоотдачу и теплопотери;
за точку отправления принимают то, что изначально установлена самая оптимальная система отопления, хотя конфигурация может быть любой, в том числе и ошибочной.

Как рассчитать мощность котла для теплицы

Какой бы вид отопления не был выбран, в любом случае отапливать теплицу дорого. Несмотря на качественную герметизацию, больших потерь тепла не избежать, а, значит, и топить надо усиленно. Иначе растения замерзнут.

Тот или иной котел выбирается на основе точных подсчетов всех потерь и требуемой нагрузки. Также надо обращать внимание на КПД самого котла и на то, на каком топливе он работает. Все эти данные позволяют рассчитать пиковую нагрузку на отопительную систему теплицы.

Кстати, при выборе котла нужно учесть тот факт, что его максимальная мощность должна превышать рассчитанный максимум на 20 процентов. В случае чего проще убавить с помощью терморегулятора отопление, чем покупать дополнительный котел.

Еще специалисты советуют брать два котла, чтобы они работали на 60-70 процентов своей мощности. Либо же один из них использовать как запасной на случай поломки основного.

Расчет отопительной системы

Расчет отопительной системы теплицы производится по следующей формуле:

Q системы отопления = K (коэффициент теплопроводности укрывных материалов) * (Т самая возможная низкая температура на улице – Т самая высокая в помещении) * k инфильтрации, то есть потери тепла через щели. Коэффициент инфильтрации в основном равен 1,25. Для заводских теплиц его в расчет не принимают.

Для примера произведем расчет отопления теплицы из поликарбоната. Общая площадь укрывного материала пусть будет равна 150 кв. м. Укрывной материал – однокамерный сотовый поликарбонат толщиной 8 мм. Для него К будет равен 3,3 Вт/м2С. Температуру в теплице нужно поддерживать на уровне 16 градусов. В данных широтах столбик термометра опускает до -30 градусов. Дельта температур будет равна 46 градусам. Инфильтрация присутствует, берем стандартное значение k – 1,25.

В итоге получаем: 3,3*46*1,25=28,5 кВт.

Если теплица такого же размера выполнена из стекла, то тепла ей понадобится почти в два раза больше – 51,75 кВт. Пленочная конструкция потребует систему отопления с производительностью до 83 кВт.

Формулу можно приметь и для обратного расчета. Если у вас уже есть котел, то вы сможете с ее помощью рассчитать, какие размеры должны быть у будущей теплицы, и чем именно ее следует укрыть.

Особенности расчета и проектирования отопления теплицы

Техническое задание, где будут произведены все работы по расчету отопления и указаны наиболее оптимальные варианты котлов, виды отопления и все затраты на его установку, можно составить самому либо заказать в соответствующих инстанциях. Самостоятельно это сделать дешевле, но гораздо более хлопотно. Доверить кому-либо проще, но дороже.

Техническое задание надо составлять подробно. Оно может быть двух видов. В первом случае вся система отопления будет базироваться на конкретной сумме, которую Вы готовы на это потратить. Во втором – отправной точкой будет служить создание комфортных условий для растений с использованием подходящего варианта системы отопления и нормы расчета тепла для теплицы.

В этом видео вы узнаете как не надо делать отопление в теплице

Расчетом отопления теплицы надо заниматься всесторонне и основательно. Это поможет в зимний период избежать массы проблем, а также сэкономить, не ставя совершенно ненужные нагревательные приборы. Следуя нашим советам, вы сможете отопить теплицу наиболее рационально, а ваш урожай будет качественным и принесет хорошую прибыль, что, в свою очередь, быстро окупит все понесенные затраты.

Источник статьи: http://seeds.adstores.ru/article/normy-rashoda-tepla-na-teplicy