Расчет системы вентиляции для теплицы

Расчет системы вентиляции 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

Расчет вентиляционных параметров солнечной теплицы

Воздух из солнечной теплицы можно вывести либо на улицу, либо в жилой дом. В последнем случае воздух, прогретый в солнечной теплице:

• обогревает жилой дом;
• поддерживает температуру воздуха в солнечной теплице в желаемых пределах путем перемещения теплоты;
• используется в качестве замещающего воздуха жилого дома, т.е. в солнечной теплице происходит предварительный нагрев свежего воздуха.

Во всех случаях необходимо иметь способ расчета, позволяющий выбрать размеры вентиляционных проемов либо между теплицей и наружной средой, либо между теплицей и жилой частью дома.

Приведенную ниже формулу можно использовать для определения размеров вентиляционных проемов, окон и дверей с целью обеспечения естественной вентиляции (в формуле не принято во внимание влияние ветра):

где Q — скорость воздушного потока, м 3 /мин; A — площадь минимального вентиляционного проема, м 2 ; Δt — разность температур и верхних и нижних проемов, °C; Δh — разность высот (от центра верхнего до центра нижнего проема), м.

Летом перегрев воздуха в теплице можно предотвратить путем организации достаточной вентиляции.

Пример

Предположим, что температура наружного воздуха составляет 30°C, а температура в верхней части теплицы — 38,5°C. Площадь минимального вентиляционного проема A = 0,6 м 2 , расстояние между вентиляционными проемами 2,5 м, объем теплицы равен 45 м 3 . Необходимо обеспечить обмен такого количества воздуха ежеминутно.

В этом случае, по приведенной выше формуле при
A = 0,6 м 2
Δt = 8,5°C
Δh = 2,5 м
Получим скорость воздушного потока равную 17,3 м 3 /мин.

Таким образом, скорость воздушного потока оказалась меньше, чем необходимо (45 м 3 /мин).

Если использовать вентиляционный воздухопровод, высота подъема которого на 3 м превышает высоту расположения верхнего вентиляционного проема, то разность высот Δh возрастет до 5,5 м. Одновременно с этим увеличится также разность температур Δt.

Допустим, что температура возрастет на 6,5°C по сравнению с температурой воздуха в верхней части теплицы, т.е. примерно на 2°C в расчете на 1 м разности высоты (летом при инсоляции).

В этом случае, по приведенной выше формуле при
A = 0,6 м 2
Δt = 15°C
Δh = 5,5 м
Получим скорость воздушного потока равную 34,0 м 3 /мин.

Следовательно, скорость воздушного потока все еще остается меньшей, чем необходимо. Путем увеличения площади вентиляционного проема примерно на 33% или увеличения высоты вентиляционного воздуховода примерно на 2 м можно достичь желаемой скорости воздушного потока.

Источник статьи: http://www.mensh.ru/articles/raschet-ventilyacionnyh-parametrov-solnechnoy-teplicy

Как сделать вентиляцию в теплице

Цель данной статьи – рассказать о разных способах организации воздухообмена, принятых в домашних хозяйствах и крупных промышленных сооружениях. Мы ответим на вопрос: как можно сделать вентиляцию в теплице своими руками.

Естественная вентиляция теплиц

Этот вид вентилирования подойдет для сооружений малой и средней площади, что чаще всего строят владельцы частных хозяйств. Актуален он и в зимних теплицах, где в качестве светопрозрачных конструкций использован поликарбонат или обычное стекло. В строениях, по старинке обтянутых полиэтиленовой пленкой полностью, устроить воздухообмен несколько сложнее.

При естественном способе вентиляции на перемещение воздушных масс в теплице влияет 2 фактора:

• конвекция: более легкий нагретый воздух устремляется вверх, вытесняемый холодной массой, имеющей большую плотность и вес;
• ветровая нагрузка на сооружение: благодаря ей воздух извне проходит внутрь любого строения через различные щели и проемы.

Чтобы правильно использовать эти факторы, следует обеспечить поступление свежего воздуха внутрь теплицы путем устройства открывающихся проемов – форточек, дверей и люков. В самых малых сооружениях достаточно проветривания через двери, в остальных случаях необходимо ставить форточки или же люки, вмонтированные в кровельную часть. Расчет общей площади этих проемов таков: берут величину площади кровельной части и делят ее на 4.

Совет. Форточки лучше разместить на двух или трех сторонах здания, исключая наветренную. Иначе вместо нормальной естественной вентиляции у вас в теплице будет сквозняк из-за ветровой нагрузки. Чтобы избежать сквозняков в принципе, практикуется установка открывающихся проемов в верхней части строения.

Нормальный рост культур предполагает соблюдение оптимального температурного и влажностного режима. Эти параметры контролируются, соответственно, термометром и психрометром, в идеале – электронного типа. Но если проемы для вентиляции будут открыты постоянно, особенно в зимней теплице, то возможно переохлаждение и даже гибель растений. Получается, что дверь либо форточку надо вовремя закрывать, а потом снова распахивать при повышении температуры, вручную это делать не всегда возможно.

Способы автоматизации

Очень удобно, когда проемы открываются и закрываются самостоятельно при достижении определенной температуры. Для этой цели используются различные системы приводов, позволяющие реализовать автоматизацию управления режимом естественной вентиляции внутри теплицы. В интернете можно отыскать множество вариантов этих приводов, которые по принципу работы делятся на такие группы:

• электрические;
• гидравлические;
• термические.

Собрать электропривод своими руками не так-то просто. В качестве исполнительного механизма применяется резьбовая пара – гайка и длинная шпилька. Гайка прикрепляется к дверному полотну, а шпилька – к валу небольшого электродвигателя (при необходимости – через редуктор). При вращении вала шпилька будет отодвигать от себя гайку, а дверь – открываться, вот и весь принцип.

Другое дело, что нужно управлять работой двигателя в зависимости от температуры, для чего потребуется собрать электрическую схему с термореле или другим видом датчика. Все эти труды могут пойти насмарку, если в силу разных причин произойдет отключение электричества. Поэтому рекомендуется использовать более надежные средства для устройства автоматической вентиляции в теплицах – гидравлические приводы.

Основой здесь служит гидравлический цилиндр, наполненный термочувствительной средой — жидкостью или газом. При нагреве она расширяется, поршень выдвигает шток, а тот воздействует на форточку или люк. Как это сделать на практике, показано на схеме:

Совет. Изготовить самодельный цилиндр затруднительно, поэтому рекомендуется приобрести готовый, лучше всего – заполненный фреоном. Жидкостные устройства обладают инерцией и будут срабатывать с некоторым запаздыванием.

Термический привод – это две скрепленных вместе пластины из разных материалов, имеющих различные коэффициенты расширения (например, медь и оргстекло). Зафиксированные при одной температуре, они станут изгибаться при ее повышении, тем самым открывая проем. Недостаток подобного варианта вентиляции – слабое усилие изгибающихся пластин, хотя способ подойдет для легкой теплицы из поликарбоната.

Для справки. Существует еще способ открывания фрамуг с помощью системы противовесов с жидкостью, вытесняемой расширяющимся воздухом. Схема проста, но слишком уж инерционна, ее действие показано на видео:

Принудительная вентиляция

В теплицах больших габаритов, хозяева которых занимаются выращиванием рассады и овощей профессионально, есть смысл устройства вентиляции с принудительным побуждением. Для этого достаточно установить хотя бы один приточный вентилятор осевого типа, а с другой стороны сооружения либо на кровле выполнить вытяжные проемы.

Оптимальное решение – 2 вентилятора, размещенные на противоположных концах строения. Как их поставить на боковой стенке из поликарбоната, показано на фото:

Немаловажный момент – правильный расчет приточно-вытяжной вентиляции и подбор агрегатов для теплицы. При малой производительности они будут недостаточно быстро понижать температуру, а при слишком большой устроят сильный сквозняк. Расход воздуха принято определять таким образом: вычисляется объем строения и умножается на 20. К примеру, для сооружения площадью 30 м2 и высотой 2 м понадобится приточный вентилятор 30 х 2 х 20 = 1200 м3/ч.

Важно. Принудительная система вентиляции должна быть сбалансирована, поэтому следует подбирать приточный и вытяжной агрегат с одинаковой производительностью.

Пуск и остановка вентиляторов при повышении температуры обеспечивается обычным терморегулятором. Если потребляемая мощность двигателей невелика, то можно подключить их через терморегулятор напрямую, в других случаях придется ставить реле или пускатель.

Несколько слов о функционировании воздухообмена зимой. В этом случае механическая подача приточного воздуха должна обязательно осуществляться с подогревом. Если такой возможности нет, в зимнее время надо проветривать сооружение естественным путем, иначе растения замерзнут.

Технология вентиляции в промышленных теплицах

Чаще всего в промышленных вариантах теплиц применяется комбинированный метод вентиляции. Он заключается в совмещении естественного воздухообмена с механическим перемешиванием воздуха внутри здания. Приток и вытяжка производится через фрамуги, открываемые электрическим приводом, реже – гидравлическим. Процесс распахивания проемов автоматизирован и может выполняться дистанционно. Причем створки открываются не поодиночке, а группами и на необходимый угол.

Внутри, для того чтобы воздух не застаивался, работают подвешенные к кровле осевые вентиляторы. Их задача – обеспечить циркуляцию и движение воздушных масс от приточных отверстий к вытяжным. Подобная технология позволяет организовать вентиляцию теплицы и в зимнее время, створки будут пропускать наружный воздух небольшими порциями в течение ограниченного времени. Существуют и более сложные системы – с подачей подогретого воздуха, рекуперацией и прочими средствами оптимизации.

Совет. Комбинированный способ воздухообмена можно применить и в домашней теплице средних размеров.

Заключение

Как правило, домовладельцы, занимающиеся огородничеством, предпочитают устраивать естественную вентиляцию в своих теплицах. Это недорого и вполне эффективно, при условии, что все сделано правильно. Принудительная вытяжка или приток требуют финансовых затрат, а еще – надежности электроснабжения.

Кандидат технических наук. Начальник Центра образовательных стандартов и программ «Московского государственного строительного университета» ( НИУ «МГСУ» ).

Источник статьи: http://venteler.ru/ventilyaciya/kak-sdelat-ventilyaciyu-v-teplice.html