Сколько нужно электричества для теплицы

Энергетика тепличного хозяйства

Текст: А. Куприянов, инженер, менеджер по коммерческим вопросам компании Haifa-Chemicals Ltd. на территории РФ

Из-за высокой цены на энергоносители доля затрат на этот ресурс в производстве тепличной продукции составляет в среднем 50–60 процентов, что вынуждает предпринимателей размещать комплексы в южных регионах России. Однако является ли это решение единственным выходом из ситуации?

В октябре 2015 года Президент РФ Владимир Путин поручил Правительству России разработать механизмы снижения стоимости электроэнергии для аграриев, выращивающих овощи в защищенном грунте. Это говорит о желании государства улучшить ситуацию в тепличном секторе страны и частично решить одну из главных проблем этого направления АПК. Пока сельхозпроизводители старались регулировать ее самостоятельно — искали способы экономии посредством строительства крупных тепличных проектов в Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской области и других южных регионах страны, где за счет высокой среднегодовой температуры и большого количества солнечных дней можно немного экономить на энергетических расходах.

БОЛЬНОЕ МЕСТО

Основным сдерживающим фактором развития тепличных хозяйств служит безудержный рост тарифов на тепловую и электрическую энергию, коммунальные платежи. За пять последних лет стоимость газа выросла почти на 300 процентов, а для того чтобы подвести к тепличному комплексу электричество, приходится платить большие денежные суммы. Закупками по оптовым ценам обеспечиваются лишь около 50 процентов необходимого объема газа и примерно 30 процентов электроэнергии. Недостающее количество приобретается по коммерческой стоимости, между тем как тарифы на газ и электричество повышаются каждый год, перекрывая инфляцию в несколько раз.

Поставщики оказывают значительное влияние на цены, качество и условия поставки, в то время как тепловые ресурсы — важнейшая составляющая в производстве тепличной продукции. Сегодня структура затрат на выращивание овощей неоднородна: на удобрения приходится 5–8 процентов от общего объема, на семенной и посадочный материал — 4–6 процентов, оплату труда — 20–25 процентов, электроэнергию — 14–18 процентов, тепловую энергию и газ — 35–40 процентов, прочие затраты расходуют 10–15 процентов. Очевидно, что суммарные издержки тепличных хозяйств на электричество и тепло составляют в среднем не менее 50 процентов всех расходов. В некоторых теплицах доля затрат на электро- и тепловую энергию может доходить до двух третей от общего объема расходов. Все это предопределяет необходимость поиска альтернативных и более дешевых источников энергии для данных целей.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УГРОЗА

В сложившихся условиях есть один действенный выход: необходимо широко использовать сберегающие технологии при строительстве тепличных комплексов и выращивании овощной продукции, а также применять внутренние ресурсы энергетических станций, создавая тепличные хозяйства на базе АЭС и ТЭС. На подобных предприятиях в результате технологического цикла образуется избыточная тепловая энергия. Она зачастую не используется и при этом служит причиной загрязнения прилегающих к станциям ареалов и нарушения биологического разнообразия в них. Вследствие повышения температуры в водоеме и вызванного этим изменением их естественного гидротермического режима ускоряются процессы цветения воды из-за развития сине-зеленых водорослей; уменьшается растворимость газов в воде, что особенно опасно для гидробионтов — рыб. Также меняются физические свойства жидкости и активизируются все химические и биологические механизмы в ней. В зоне подогрева снижается прозрачность воды, растет уровень рН, убыстряется разложение легко окисляющихся веществ. Скорость фотосинтеза в таком водоеме заметно понижается. Восприимчивость живых организмов к токсичным веществам с возрастанием температуры воды обычно увеличивается.

На атомных электростанциях наряду с выработкой электроэнергии выделяется огромное количество тепла: до 4 кВт ч тепловой энергии на 1 кВт ч электрической. Например, Волгодонская АЭС для охлаждения только одного ядерного реактора использует более 120 тыс. куб. м воды в час, после чего с температурой около 30°С ее направляют в водоем-охладитель. При этом ухудшается экологическая обстановка на обширной территории. С целью снижения теплового загрязнения окружающей природной среды на некоторых АЭС строят гигантские градирни, более 100 м в высоту и стоимостью около миллиарда рублей. Подсчитано, что станция, вырабатывающая в год 3000 МВт электроэнергии, одновременно производит и побочное тепло, для рассеивания которого требуется водоем площадью не менее 1800 га и глубиной 9–10 м. Вода, поглощающая эту избыточную тепловую энергию, поступает в пруд-охладитель. Еще теплая — температура может достигать 35–50°С — она сбрасывается в близлежащие реки или другие водоемы. Это ведет к нарушению естественного теплового баланса, изменяет биоритмы водных обитателей, повышает их восприимчивость к токсинам и радионуклидам, способствует развитию сине-зеленых водорослей. При повышении температуры воды всего на 1°С биологическое потребление кислорода возрастает на 15–20 процентов.

БЛИЗКОЕ РЕШЕНИЕ

Как пример пагубного влияния вторичного тепла АЭС на окружающую среду можно привести гибель в 1988 году озер Посьво и Удомля, куда отводились воды из пруда-охладителя Тверской АЭС. Зимой вода имела температуру 46°С, летом — 25–34°С. Вследствие этого произошло то, о чем предупреждали ученые: бурное развитие бактерий, водорослей, гибель рыбы, а за ней и других гидробионтов.

Аналогичные расчеты для ТЭС показывают, что для электростанции мощностью 1000 МВт требуется водоем площадью 810 га и глубиной около 9 м. Подобные производства в среднем повышают температуру воды по сравнению с окружающей средой на 5–15°С. Если этот показатель в водохранилище составляет 16°С, то вода, отработанная на ТЭС, будет нагрета до 22–28°С, а в летний период — до 30–36°С. Таким количеством энергии можно обогреть значительные площади тепличных хозяйств, которые помимо этого выполнят функцию искусственного радиатора-охладителя — при сбросе в водоем температура воды снизится. Использование данного избыточного тепла на обогрев тепличного хозяйства или даже ряда крупных комплексов, находящихся на соответствующих расстояниях от энерговырабатывающих предприятий, позволит не только значительно уменьшить статью расходов на обогрев, но и существенно снизить негативные последствия загрязнения прилегающих ареалов.

Тепличные хозяйства также сталкиваются со значительными эксплуатационными расходами на освещение в ночное время, в котором остро нуждаются растения. Между тем тепловые и атомные электростанции постоянно имеют дело с проблемой невостребованности «ночной» энергии, которую можно частично реализовывать в рамках близлежащих крупных тепличных комплексов. При этом главное преимущество электростанций — низкая стоимость вырабатываемой энергии. Согласно расчетам, АЭС или крупная ТЭС — угольная либо газовая — за счет использования своих энергетических ресурсов могла бы относительно легко обеспечить потребности в тепле крупного — до 100 га — тепличного хозяйства. Практика показывает, что сотрудничество теплиц и энерговырабатывающих предприятий, прежде всего тепловых электростанций, вполне реально. По данным Минсельхоза, уже около 30 процентов комплексов используют тепло, получаемое от ТЭС и других энерговырабатывающих предприятий.

ВЗАИМНАЯ ВЫГОДА

Избыточное тепло может поставляться и другими энерговырабатывающими предприятиями. Например, в хозяйствах одного московского агропромышленного комбината, получающих тепло от местного нефтеперерабатывающего завода, годовые затраты на обогрев теплиц в 2–2,5 раза ниже, чем в комплексах, теплоснабжение которых ведется от собственных котельных. При утилизации тепловых отходов промышленности расход топлива сокращается в шесть раз. Однако не всегда сотрудничество с ТЭС оказывается выгодным. Многое зависит от расстояния между теплицей и ТЭС, а также состояния трубопровода. Например, тепличный комбинат в Саратовской области столкнулся со следующей проблемой: протяженность трубопровода до городской ТЭЦ составляет 11 км, и его состояние оставляет желать лучшего. Поэтому предприятие пришло к решению о строительстве собственной котельной.

Исходя из практики работы хозяйств с ТЭС, можно констатировать, что затраты на тепло в данном случае уменьшаются в два раза. Себестоимость продукции теплицы сокращается в среднем на 18–20 процентов, что существенно при довольно низкой рентабельности тепличного производства. Данный эффект может значительно усилиться, если крупные тепловые электростанции диверсифицируются. Такое возможно при высокой ликвидности выпускаемой ими продукции. Впоследствии АЭС или ТЭС, претерпевшая частичную диверсификацию, может поставлять на рынок новую для себя, но постоянно востребованную потребителями продукцию, например строительство и обеспечение функционирования хранилища-холодильника, который должно иметь каждое крупное тепличное предприятие. При этом использование внутренних ресурсов сделает электростанцию высококонкурентной, также выиграет и население, покупая относительно дешевые и качественные овощи и фрукты, получит пользу государство за счет снижения затрат на импорт.

Источник статьи: http://agbz.ru/articles/energetika-teplichnogo-hozyaystva/

Калькулятор расчета мощности обогрева теплицы

Наличие загородного участка очень часто предполагает ведение на нем тех или иных сельскохозяйственных работ. Согласитесь, любому человеку приятно иметь на своем столе овощи, фрукты или ягоды, выращенные собственноручно и гарантированно «чистые». Но вот правда летний «огородный» сезон во многих регионах – довольно короток. Поэтому рачительные хозяева строят специальные агротехнические сооружения – теплицы и парники. А чтобы довести период сельхозработ до возможного максимума, или даже вообще перейти на круглогодичный цикл, обязательно потребуется оборудовать теплицу системой обогрева.

Калькулятор расчета мощности обогрева теплицы

Система отопления теплицы может быть разной – печи длительного горения, водяные или электрические контуры, заглубленные в грунт по принципу «теплого пола», конвекторы, обеспечивающие перемещения масс теплого воздуха, инфракрасный обогрев. Но любая из выбранных систем должна выполнять главную задачу – создавать и поддерживать в помещении требуемую для выращиваемых культур температуру, то есть, обладать определенной тепловой мощностью. А вот какой? – в этом вопросе нам поможет калькулятор расчета мощности обогрева теплицы.

Цены на обогреватели для теплицы

Ниже, под калькулятором, приведены пояснения и необходимые справочные данные.

Калькулятор расчета мощности обогрева теплицы

Пояснения по проведению расчетов

Мощности системы обогрева теплицы должно быть достаточно для обеспечения компенсации теплопотерь, а они, при больших площадях остекления этих сооружений – весьма немалые.

Расчет необходимой тепловой мощности строится исходя из следующего соотношения:

Qт = Sw × Kinf × Δt × τw

Qт – рассчитываемая мощность обогрева.

Sw – площадь остекления теплицы. Именно она принимается в расчет, так как через прозрачные стены проходит не только инсоляция (проникновение энергии солнечных лучей), но и максимальный объем теплопотерь.

Площадь рассчитывается самостоятельно, по известным геометрическим формулам.

Для тех, у кого возникли сложности с вычислением площади…

Некоторые геометрические фигуры не желают напрямую «подчиняться» простым формулам, и их приходится разбивать на участки. Как рассчитать площадь – в том числе и для сложных случаев, с примерами и калькуляторами – в специальной публикации нашего портала.

Kinf – так называемый коэффициент инфильтрации. Он зависит от примерного режима эксплуатации теплицы, то есть от необходимой температуры внутри сооружения, и возможного уровня температур снаружи, на улице. Естественно, желательно брать в расчет наиболее неблагоприятные возможные условия, чтобы обеспечить необходимый эксплуатационный запас мощности.

Значения коэффициента инфильтрации можно взять из таблицы ниже:

Планируемая температура воздуха в помещении теплицы	Возможная температура воздуха снаружи
0 °С	— 10 °С	— 20 °С	— 30 °С	— 40 °С
+ 18 °С	1.08	1.13	1.18	1.24	1.30
+ 25 °С	1.11	1.16	1.21	1.27	1.33

Δt – максимальная амплитуда температуры, то есть разница между нормальным значением в помещении, и минимальным – на улице, в самую холодную неделю в период эксплуатации теплицы. В калькуляторе значении Δt будет подсчитана по указанным значения снаружи и внутри.

— Как правило, + 18 ºС бывает достаточно для выращивания большинства овощей. Для рассады или цветов требуется порядка + 25 ºС. При выращивании некоторых экзотических растений температурный режим предполагает и более высокие показатели.

— В поле ввода внешних температур указывается уровень минимальной отрицательной температуры воздуха, характерный для данного региона, в период эксплуатации теплицы.

τw – показатель теплопроводности материала остекления теплицы.

Разные материалы (по составу и по строению) имеют собственную теплопроводность – она уже учтена в алгоритме калькулятора. Вариант теплицы с пленочным покрытием не рассматривается, так как воспринимать его всерьез в качестве «зимнего» сооружения – было бы преувеличением.

Полученное значение, в киловаттах, станет ориентиром при выборе наиболее подходящей системы обогрева теплицы.

Сложно ли построить теплицу самостоятельно?

Вопрос неоднозначный, так как теплицы могут существенно различаться размерами, принципиальной конструкцией, своей оснащенностью и другими характеристиками. Тем не менее, это вполне выполнимо, и ряд полезных рекомендаций по данной проблеме можно получить в специальной статье портала – про строительство теплицы своими руками .

Источник статьи: http://stroyday.ru/kalkulyatory/sistemy-otopleniya/kalkulyator-rascheta-moshhnosti-obogreva-teplicy.html

Освещение в теплице: нормы, требования, нюансы и советы

Успех в разведении тепличных растений во многом зависит от достатка основных факторов для любой культуры – влаги и света. Освещение в теплице, как и своевременный полив, обуславливает развитие растительных клеток, рост побегов, цветение и своевременное плодоношение. Но далеко не всякий свет полезен саженцам, в некоторых ситуациях посевы могут увядать или выдавать буйные побеги вместо объемного урожая или плоды окажутся несъедобными. Чтобы не допустить порчи растительности в теплице из-за некачественного освещения, стоит разобраться с основными правилами и требованиями для его обустройства.

Нормы и требования

Следует отметить, что все представители растительного мира по-разному реагируют на воздействие светового излучения. Также спектр излучения будет стимулировать различные функции у произрастающих культур, поэтому вам необходимо учитывать длину излучаемых волн, лежащих в ультрафиолетовом или инфракрасном спектре:

• Ультрафиолетовый спектр от 300 до 400 нм – пригодиться для удаления вредоносных микроорганизмов из теплицы, но может использоваться исключительно в профилактических целях. Длительное воздействие окажется губительным для флоры.
• Фиолетовый 400 – 430 нм – позволяет укрепить ствол и повысить устойчивость к внешним погодным факторам.
• Синий спектр 440 – 460 нм – способствует росту как корневой системы, так и листьев, повышает фотосинтез выращиваемых в теплице культур.
• Зеленый 500 – 600 нм – не несет практической пользы для обитателей теплицы, если установить только такие модели приборов освещения, может погибнуть весь урожай.
• Желтый 600 – 620 нм – стимулирует вытягивание растений, что подходит далеко не всем культурам, к примеру, актуально для декоративных деревьев, кустарников и прочих. Но бесполезно для плодоносящих или цветущих.
• Красный спектр 620 – 700 нм – под его воздействием стимулируется выработка углеводов и их дальнейшая транспортировка, что приводит к быстрому развитию плодов или цветоносов.
• Инфракрасное излучение от 780 нм и более приводит к наращиванию температуры растений, что может погубить урожай в теплице.

Выбор конкретного спектра ламп для искусственного освещения производится в соответствии с сортом выращиваемой флоры и требуемого результата. На практике лампы освещения могут содержать сразу несколько спектров, что расширяет их функциональность. Но это относится далеко не ко всем устройствам освещения, поэтому необходимо внимательно изучить особенности влияния световых приборов на микроклимат теплицы и состояние ее обитателей.

Влияние света на культуры

Выбор типа ламп для освещения теплицы

Современный рынок осветительного оборудования предоставляет довольно широкий выбор моделей ламп, отличающихся принципом действия. Поэтому перед началом организации освещения в теплице вы должны разобраться с целесообразностью использования конкретного типа.

Лампы накаливания

Представляют собой самый дешевый вариант приборов освещения, но применять их для теплиц крайне нецелесообразно. Во-первых, спектр ламп накаливания будет уместен лишь на этапе набора массы. Во-вторых, огромный процент израсходованной электроэнергии будет уходить на выделение тепла, что уместно для обогрева теплицы. В-третьих, температура от ламп накаливания способна разрушать поликарбонатные теплицы и даже может оставлять ожоги на саженцах. Также обладают низкой светоотдачей – порядка 5 – 8 Лм/Вт.

Натриевые

Натриевые лампы обладают куда лучшей светоотдачей, чем лампочки Ильича, в пределах от 80 до 130 Лм/Вт, что выходит значительно экономнее. Однако температура внутренней трубки в них достигает 1300°С, а наружная колба свободно разогревается до 400°С, поэтому рассчитывать освещение на основе натриевых приборов нужно с учетом расстояния до побегов. Также одним из недостатков является один световой спектр, пригодный для процесса плодоношения.

Ртутные

Ртутные лампы выделяют не такой мощный поток освещения, как натриевые. А выделение света происходит за счет ионизации паров ртути, которые в случае разгерметизации колбы моментально окажется в окружающем пространстве, что крайне неблагоприятно отразиться на состоянии растений и пригодности дальнейшего употребления в пищу их плодов. К преимуществам ртутных светильников относят простоту монтажа и хорошие эксплуатационные параметры.

Металлогалогенные

Обладают хорошим спектром свечения среди газоразрядных ламп, хорошо зарекомендовали себя на этапе выращивания рассады, когда культуры в теплице развиваются и входят в стадию активного роста.

Существенными недостатками металлогалогенных приборов освещения для теплиц являются:

• высокая себестоимость;
• влияние качества напряжения на светопередачу;
• быстрый выход со строя в случае нарушения условий подключения.

Светодиодные

Светодиодные лампы обладают отличной светоотдачей – в пределах 80 – 120 Лм/Вт, также они способны выдавать любые диапазоны спектра, в зависимости от установленных в них кристаллов. Многие производители комбинируют в рамках модуля одной лампы сразу несколько светодиодов с красным, синим или желтым цветом. Такой шаг делает светодиодный светильник в теплице универсальным, как для всходов семян, так и для их дальнейшего развития и плодоношения.

Светодиодное освещение

Весомым преимуществом является хорошая световая мощность и интенсивность светового потока при низком потреблении электроэнергии. Также светодиодные лампы не боятся разгерметизации колбы и способны светить около 30 000 часов. Единственным недостатком для них является относительно высокая цена, но она с лихвой окупается за годы эксплуатации.

Галогенные

Представляют собой разновидность газоразрядных ламп, содержащих пары брома и йода в колбе. Характеризуются монохромным свечением, приемлемым для локального освещения теплицы, спектр максимально приближается к солнечному свету. Однако галогенки боятся прямого прикосновения руками и попадания на них капелек влаги, поэтому такие приборы освещения требуют дополнительной защиты при монтаже и во время работы. Отличаются непродолжительным сроком эксплуатации, но и невысокой себестоимостью.

Люминесцентные

Отличаются хорошей светоотдачей – в пределах 25 – 50 Лм/Вт и продолжительным сроком эксплуатации, в сравнении с лампами накаливания. Люминесцентные лампы обладают подходящим спектром для выращивания рассады и укрепления побегов. Недостатком этого прибора освещения является газонаполненная трубка, содержащая пары ртути, взаимодействие которой с растениями крайне нежелательно.

Особенности освещения теплиц разного типа

Помимо этого, учтите особенности конструкции и материалов изготовления теплицы, так как от этого зависит результат освещения сельскохозяйственных культур в них. Наиболее популярными в использовании являются поликарбонатные модели из полупрозрачных материалов или сплошные здания.

Поликарбонатные

Важным фактором поликарбонатных теплиц является наличие естественной освещенности, попадающей внутрь от солнца в дневное время.

Благодаря наличию прозрачных стен и крыши вы можете сэкономить ощутимый процент электроэнергии, расходуемой для ламп. Однако и условия содержания таких теплиц имеет ряд важных нюансов:

• На этапе монтажа теплицы учитывайте ее ориентировку относительно сторон света и других построек на участке таким образом, чтобы получалась максимальная продолжительность освещения от солнца.
• В процессе эксплуатации мойте поликарбонатную теплицу весной и осенью. Желательно использовать дезинфицирующую смесь, чтобы предотвратить развитие мха, лишайников и других представителей флоры, ухудшающих проникновение естественного освещения.
• Монтаж светильников должен производиться таким образом, чтобы их конструкция не отбрасывала тень на саженцы, в то же время, обеспечивая равномерное освещение по всей площади.
• Разместите по периметру теплицы фольгу или другие отражающие элементы, которые повысят интенсивность освещения у грунта. Постарайтесь избегать поглощающих поверхностей.

Промышленные

В виду полного отсутствия естественного света, интенсивность подсветки лампами должна обеспечивать суточную норму для обитателей теплицы. Поэтому здесь вам обязательно пригодятся разные варианты приборов освещения, к примеру, хорошо комбинируются инфракрасные светильники с натриевыми лампами. Не забывайте, что помимо освещения, в промышленных сооружениях необходимо обеспечивать и обогрев культур, который также можно получить от осветительного оборудования. Периодически освещение сочетается с вентилированием пространства для предотвращения возникновения плесени или грибков, которые непременно возникнут в отсутствие солнечного света.

Нюансы освещения теплиц

При выборе и обустройстве освещения в парнике вам также необходимо учитывать фактор периодов, сменяющихся ежедневно или ежегодно. Что позволит выстроить эффективную систему выращивания растений.

Зимой

С наступлением холодов уменьшается и продолжительность светового дня, что снижает интенсивность излучения от естественного источника. В это время теплицу освещают лампами, практически не учитывая солнечные лучи, для культур в зимней теплице продолжительность дня рассчитывается не менее 12 часов. Что особенно актуально при выращивании огурцов, пасленовых, перца и тыквы. А вот для помидор, моркови, свеклы и других, продолжительность освещения следует увеличивать до 13 – 14 часов.

Ночью

Если вы дополняете дневное освещение, то лампы можно эффективно использовать в ночные часы. Такое освещение включается в пасмурную погоду, когда растения недополучили света днем или при технической необходимости делать перерыв в работе оборудования. В случае ежедневного ночного освещения, можно автоматизировать процесс за счет использования таймеров или реле времени.

Советы по электромонтажу

Для организации освещения в теплице обязательно воспользуйтесь советами опытных специалистов:

• перед началом установки светильников обязательно спланируйте места расположения и нужное количество;
• корпус осветительного оборудования в теплице должен подключаться к защитному заземлению согласно п.1.7.51 ПУЭ;
• все места соединения проводов фиксируются пайкой, обжимом или клеммой в соответствии с требованиями п.2.1.21 ПУЭ;
• на вводе в теплицу установите щиток и обустройте в нем систему защиты от перегрузок и аварийных режимов;
• при креплении светильников в поликарбонатных теплицах используйте специальные подставки или каркасы.

Источник статьи: http://www.asutpp.ru/osveschenie-v-teplitse.html