Теплица 5 поколения для дачи

НПФ «ФИТО»

Технологии пятого поколения

Соколов Игорь Сергеевич, директор НПФ «ФИТО», для журнала «Агробизнес»

Производство сельскохозяйственной продукции в современном мире несомненно является привлекательной сферой для инвестиционных вложений. Участившиеся мировые экономические кризисы существенно увеличивают риск инвестиций в производство промышленных товаров, и, напротив: производство сельскохозяйственной продукции практически не страдает от ситуации в мире, так как продукты питания обеспечивают повседневную потребность человека. Одной из наиболее привлекательных сфер вложения денег является построение тепличного бизнеса для интенсивного производства овощной продукции. Современные тепличные комплексы обеспечивают, пожалуй, наиболее рентабельное производство в сфере сельского хозяйства, так как в основе своей лежат принципы интенсивного производства овощей с глубокой автоматизацией процессов выращивания. Однако, вхождение в этот бизнес требует существенных капитальных вложений. Ориентировочная стоимость современного тепличного комплекса «с нуля» и «под ключ» составляет примерно 1,8 млрд. рублей за 10-ти гектарный проект. Такие капитальные вложения должны эффективно работать и обеспечить срок окупаемости проекта в пределах 6-ти лет. Такое возможно только в случае использования последних достижения в этой области.

Российская компания «ФИТО», производитель автоматизированных систем технологического оборудования, совместно с Голландскими партнерами, ведущими производителями тепличных конструкций KUBO представляют тепличные технологии пятого поколения инновационные теплицы ULTRA CLIMA. Теплицы такого класса получили свое рождение около восьми лет назад и сегодня идет их интенсивное строительство по всему миру. Это действительно революция в мире теплиц. В чем же их основное отличие от теплиц четвертого поколения?

Современные теплицы четвертого поколения типа ВЕНЛО — это теплицы высотой до 8 метров, хорошо герметизированные, с высокой степенью автоматизации, позволяющие реализовать передовые технологии выращивания овощей. С внедрением этих теплиц удалось существенно повысить урожайность овощной продукции, а технологии светокультуры и вовсе удвоили выход овощей с одного квадратного метра. Однако и эти высокорентабельные теплицы обладают существенными недостатками, не позволяющими в полной мере получить тот урожай, который биологически заложен в гибридах. Самый существенный из недостатков — это неспособность теплицы поддерживать оптимальный микроклимат в определенные времена года. Этот недостаток начинает проявлять себя в весенний период, а при использовании технологии светокультуры еще раньше. В это время начинают проявляться перегревы в теплице и, для того чтобы поддержать заданный микроклимат, приходится открывать форточки, что влечет за собой перерасход тепловой энергии, а также, что очень существенно, растения получают температурный шок из-за холодного воздуха, опускающегося вниз, и это негативно сказывается на растениях и ведет к потере урожайности. Получается негативный мультипликативный эффект: не открывать форточки нельзя из-за «запаривания» растений, а при открывании повреждается макушка растения и повышаются затраты на отопление. В летний период выращивания овощей теплица четвертого поколения в принципе не способна поддерживать нужный микроклимат, так как отсутствуют ресурсы, позволяющие снизить температуру.

Теплица пятого поколения, так называемая «полузакрытая теплица», созданная по технологии Ultra Clima, сохраняет все преимущества теплиц типа ВЕНЛО, но во многом превосходит ее по целому ряду параметров:

1. Теплица поддерживает в любой период времени года идеальный микроклимат.

• Зимой или весной при перегревах, также, как и в простых теплицах, приоткрываются форточки, правда этих форточек на 90% меньше, чем в обычных теплицах и служат они лишь для снятия небольшого избыточного давления, под которым находится теплица Ultra Clima. При этом воздух всегда выходит из теплицы и здесь принципиально не возможен температурный шок, а так как форточек малое количество, соответственно, и меньшие потери тепла.
• Летом теплица способна охлаждать себя. Она снабжена по всей длине адиабатическими панелями, на которые поступает вода. Вода, испаряясь, забирает часть энергии и, охлажденный таким образом воздух, поступает в теплицу. Практическое использование такой системы охлаждения в теплице в г. Данкове Липецкой обл. показало, что возможно снижение температуры в теплице до 10 °С, что, в свою очередь, благоприятно влияет на растения и не происходит потери урожая.

Теплица позволяет экономить затраты на отопление.

Происходит это за счет вторичного использования тепловой энергии. В обычной теплице теплый воздух от труб обогрева поднимается вверх и через остекление крыши теплицы выходит наружу, причем, чем больше разница температур наружного и внутреннего воздуха, тем интенсивность транспирации выше. Естественно в зимний период расход тепла максимальный. В теплицах Ultra Clima теплый воздух, поднимающийся вверх, отбирается вентиляторами и снова подается на отопление по пластиковым рукавам, расположенным под каждой грядкой. Особенно этот эффект усиливается при использовании технологии светокультура. Тепло от ламп, а это примерно 90% от мощности лампы, в простой теплице безвозвратно улетучивается, а в теплице Ultra Clima практически полностью используется для отопления.

Теплица в любой период времени может поддерживать оптимальный уровень СО2.

Известно, что в период, когда приходится открывать форточки, поддержать нужный для технологии уровень СО2 в простой теплице не представляется возможным. Он всегда стремится к естественному фону на улице, а это примерно 400 ppm. Такой уровень СО2 недостаточен для полноценного фотосинтеза, что ведет к потере урожая. В теплице Ultra Clima, ввиду ее «полузакрытости», удается гораздо в большей степени поддерживать необходимую концентрацию СО2, и это благотворно влияет на урожайность.

Теплица защищена от проникновения вредителей.

Одной из особенностей теплицы Ultra Clima является наличие избыточного давления внутри. При открывании форточек и входных ворот насекомые не могут преодолеть силу избыточного давления и не проникают в теплицу.

В теплице Ultra Clima не происходит застоя воздуха, что препятствует развитию заболеваний, благодаря пленочным рукавам, расположенным под каждой грядкой.

Кроме этих явных преимуществ есть масса сопутствующих, которые синергически усиливают эффективность теплицы.

• Например, в весенне-летний период, когда температура в простой теплице достигает 35 °С при повышенной влажности, работа тепличниц становится, мягко говоря, некомфортной, а это существенная потеря производительности труда, не говоря уже о текучести кадров из-за тяжелых условий труда. В теплице Ultra Clima больше 24°C практически не бывает, что позволяет рабочим комфортно выполнять свои обязанности.
• Воздушные рукава под каждой грядкой, служащие для подачи теплого воздуха с заданными параметрами, обеспечивают так называемый «активный микроклимат». В простой теплице для этого приходится топить регистры, что так же ведет к перерасходу тепловой энергии.
• И т.д.

Вышеперечисленные преимущества действительно имеют место быть, так как подтверждены практикой эксплуатации таких теплиц в России. Первая теплица такого класса наша компания Фито в содружестве с компанией Тепличные Технологии построила в г. Данкове Липецкой обл.

Теплица пятого поколения по технологии Ultra Clima.



Конструкции теплиц от компании KUBO, имеющей приоритет этой концепции, компьютерное управление всеми системами от компании ФИТО



Уже первая опытная эксплуатация этих теплиц коллективом тепличниц и агрономов, не имеющим до того никакого опыта работы в теплицах, да еще и в условиях поздней посадки (06 февраля) позволила в первый год получить неплохой результат томатов:

Урожайность томата Тореро и Старбак в 2014 году (кг/м2)

Источник статьи: http://www.fito-system.ru/teplicy-pokolenie-5

Полностью закрытая теплица с технологией поддержания параметров микроклимата

На сегодняшний день наиболее современными теплицами считаются «полузакрытые» теплицы так называемого пятого поколения с технологиями типа Ultra Clima (от компании KUBO) или Suprim Air (от компании CERTHON). Применение таких технологий позволяет получить следующие преимущества по сравнению с обычными блочными теплицами:

обеспечивают искусственную циркуляцию воздуха в теплице, что создает активный микроклимат, благоприятный для растений, и позволяет повторно использовать тепловую энергию, которая из-под кровли возвращается к основанию теплицы (в том числе и тепло, которое образуется при работе системы искусственного освещения);

дают возможность догревать забираемый из-под кровли воздух с помощью калориферов, или охлаждать его путем подмешивания наружного воздуха, охлаждаемого с помощью так называемых «влажных матрасов» или адиабатических панелей, на которые подается вода. При прохождении через эти панели (или «матрасы») воздух понижает свою температуру за счет испарительного охлаждения;

они позволяет экономить и поддерживать оптимальный уровень СО₂ в воздухе теплицы;

за счет малого количества форточек в теплице экономится тепловая энергия и уменьшается коэффициент затенения;

за счет создания избыточного внутреннего давления такие системы позволяют защитить теплицу от проникновения вредителей и инфекционных начал.

И тем не менее, эти технологии не решают всех проблем. Они не позволяют достаточно эффективно бороться с излишней влажностью воздуха в теплице. Именно поэтому в ней оставлены форточки. Пусть и меньшее количество, но оставлено. Такая теплица называется «полузакрытой», поскольку она не может быть полностью закрытой.

Разумеется, искусственная циркуляция воздуха в теплице имеет положительное значение, но на ее создание нужно затрачивать энергию. Вентиляторы (и всасывающие воздух из-под конька теплицы, и загоняющие воздух в теплицу через рукава под лотками с растениями) должны непрерывно работать. Воздух, подаваемый в теплицу через рукава под лотками с растениями, не может нагреваться выше 40-45°С. Соответственно, эти рукава, видимо, могут заменять ростовую трубу (трубу зонального обогрева), но не могут служить основным элементом системы обогрева.

Основную нагрузку по обогреву теплицы по-прежнему должны нести все остальные контуры водотрубной системы обогрева.

Наконец, система испарительного охлаждения воздуха может работать эффективно только в сухом климате, с низкой относительной влажностью воздуха. Именно поэтому создатели подобных технологий и таких теплиц никогда не рекомендовали применять их в умеренном климате. Наилучшие результаты полузакрытая теплица показывает в пустынных, полузасушливых и частично умеренных климатических зонах с очень сухим летом. На территории России таких зон практически нет. Ни Крым, ни Северный Кавказ в эти зоны не попадают. Попадают только низовья Волги (рис. 1).



Какой же должна быть теплица следующего поколения, в которой вышеназванные проблемы решались бы с большей эффективностью, чем в «полузакрытой» теплице так называемого пятого поколения?

Наиболее перспективными в плане внедрения новых технологий управления микроклиматом представляются теплицы ангарного типа, поскольку в них (в отличие от блочных теплиц типа «Венло») не нарушается естественная конвекция воздушных потоков.

В блочной теплице, у которой пролет перекрыт кровлей с несколькими коньками (тип «Венло»), воздух, охлажденный на кровле, опускается вниз и смешивается уже на уровне «голов» растений с теплым воздухом, поднимающимся вверх. Именно поэтому в полузакрытой теплице циркуляция воздуха создается искусственно, путем его забора из-под кровли и подачи в производственную зону снизу через специальные рукава с помощью нагнетательных вентиляторов (рис. 2).



В ангарной же теплице нагреваемый в теплице воздух поднимается вверх, охлаждается, соприкасаясь с наружным ограждением теплицы, и опускается вдоль стенок теплицы до самого низа, где уже смешивается с теплым воздухом, разбавляя его.

Потом снова нагревается, поднимается, охлаждается, опускается и т.д. То есть здесь естественная конвекция работает нормальным образом (рис. 3).



Однако при естественной конвекции температурное поле в теплице не выровнено (рис. 4). Понятно, что растения, находящиеся в центре шатра, и растения, расположенные в боковых рядах, будут находиться в разных температурных условиях.



Если же влажность воздуха в теплице превысит допустимые значения, то для избавления от слишком влажного воздуха придется открывать форточки. Ни один из существующих типов теплиц (включая полузакрытые теплицы) не имеет другой возможности для решения этой проблемы. Но, одновременно с выпуском теплого и влажного воздуха через форточки на улицу, точно такой же объем более холодного воздуха попадает внутрь теплицы (рис. 5).



Причем попадает он прямо на верхушки растений. Далее этот прохладный воздух необходимо нагреть (т.е. затратить дополнительную энергию, которую можно было бы не тратить, если бы у нас была возможность удалить излишнюю влагу из воздуха внутри теплицы, не открывая форточки). При нагревании воздух будет расширяться (увеличиваться в объеме) и стремиться через все неплотности в покрытии теплицы (прежде всего в районе форточек) выйти наружу, что опять же грозит потерями тепла.

Для решения этих проблем необходимо вдоль обеих стен теплицы установить шторы, отделив ими боковые зоны («карманы»). В результате естественная конвекция воздушных потоков в теплице изменится. Холодный воздух, стекая в боковые «карманы», уже не будет смешиваться с теплым воздухом в центре теплицы, и температурное поле в зоне роста растений станет более выровненным.

По крайней мере, до тех пор пока холодный воздух не заполнит полностью боковые «карманы» и не начнет переливаться в производственную зону теплицы.

Чтобы этого не случилось, холодный воздух из боковых «карманов» удаляется минимум с той же скоростью, с какой он туда поступает. Из боковых «карманов» воздух попадает в специальную камеру («камера смешения воздуха»). Эта камера смешения используется для того, чтобы доработать воздух до нужных параметров не только по температуре, но и по влажности, и по содержанию в нем СО₂.

Т.е. из этой камеры воздух в теплицу поступает уже с нужными характеристиками. Чтобы поступающий в теплицу воздух равномерно распределялся по теплице, камеры смешения воздуха необходимо размещать с противоположных торцов теплицы по диагонали, снабдив их дополнительными клапанами для подсоса воздуха из внутреннего объема теплицы, а посередине теплицы установить еще одну штору. При этом воздушный поток в производственную зону теплицы подается напрямую в подлотковое пространство с помощью высоконапорных центробежных вентиляторов (рис.6).



Таким образом, естественная вертикальная конвекция воздуха в теплице дополняется вынужденной горизонтальной конвекцией, что обеспечивает абсолютно равномерное распределение воздушных потоков и, соответственно, идеальную выровненность микроклимата. Такое, в общем-то простое, решение позволяет разделить разнотемпературные воздушные потоки в теплице (причем разделить за счет естественной конвекции, без дополнительных затрат энергии!), предоставляя возможность управления ими: как с точки зрения поддержания в них необходимого уровня температуры, влажности и содержания СО₂, так и с точки зрения кратности воздухообмена в теплице.

Кроме функции разделения разнотемпературных воздушных потоков, боковые «карманы» выполняют еще несколько важных функций. Во-первых, за счет наличия боковых «карманов» уменьшается температурный градиент между наружным и внутренним воздухом теплицы. А это приводит к снижению теплопотерь!

Во-вторых, наличие относительно холодного воздуха в боковых карманах позволяет очень эффективно избавляться от излишней влаги в воздухе. При охлаждении воздуха его относительная влажность увеличивается и может достигать «точки росы». В этом случае излишняя влага из воздуха выпадает в виде конденсата. В полностью закрытой теплице это происходит в боковых «карманах». Вся боковая поверхность теплицы на высоту бокового «кармана» – это поверхность конденсации! И размер этой поверхности у полностью закрытой теплицы ангарного типа в разы больше, чем у полузакрытой теплицы блочного типа (по отношению к общей площади теплицы)! За счет конденсации влаги на этой поверхности ее излишки удаляются из воздуха и отводятся тут же, в боковых «карманах», через дренажные коллекторы.

Таким образом, отпадает необходимость в использовании форточной вентиляции. Она полностью заменяется на приточно-вытяжную.

При таком способе вентиляции наружный воздух попадает внутрь теплицы только через камеры смешения воздуха, в которые поступает через специальные клапаны с фильтрами. Принимая во внимание отсутствие форточек и избыточное внутреннее давление, создаваемое высоконапорными центробежными вентиляторами, это практически полностью исключает возможность проникновения вредителей и инфекционных начал снаружи внутрь теплицы. Осуществляя забор наружного воздуха через камеры смешения воздуха, можно комбинировать соотношение объемов холодного воздуха из боковых «карманов», теплого воздуха из производственной зоны и наружного воздуха.

Особо важную роль приточно-вытяжная вентиляция играет в летнее время. В жаркое время года температура воздуха внутри теплицы за счет парникового эффекта обычно превышает температуру наружного воздуха. Справиться с этой проблемой за счет естественного проветривания через форточную вентиляцию практически невозможно. С помощью системы испарительного охлаждения в обычной теплице мы можем понизить температуру воздуха на 3-4°С, в теплице с технологией типа Ultra Clima или SuprimAir – максимум на 5-7°С (имеется в виду в нашей зоне, где влажность наружного воздуха в самый жаркий месяц не опускается ниже 60-50%).

В теплице с приточно-вытяжной вентиляцией появляется возможность, во-первых, просто вытеснить внутренний воздух наружным и, таким образом, выровнять температуру снаружи и внутри теплицы.

При этом нужно понимать, что быстрее всего нагревается воздух именно в боковых «карманах». Поэтому, выдувая перегретый воздух из боковых «карманов», и подавая наружный воздух в производственную зону теплицы, мы имеем возможность вентилировать теплицу очень эффективно (рис. 7).



Кроме того, если использовать калориферы, установленные в камерах смешения воздуха, для охлаждения наружного воздуха, то внутри теплицы температура будет оптимальной даже в самые жаркие летние дни. Для этого на теплообменники калориферов подается холодная вода. Самое простое решение – использовать воду из скважин. Средняя температура воды, поднимаемой из скважин, в большинстве случаев не превышает +10°С. Этого вполне достаточно для того, чтобы эффективно понижать температуру наружного воздуха и на 10, а если надо, то и на большее количество градусов.

Полностью закрытая теплица с технологией управления разделенными воздушными потоками (технология CODA – от англ. Cоntrol Of Devided Airflows) запатентована (патент РФ № 2549087). Закончена разработка проектной документации на конструкцию теплицы под технологию управления разделенными воздушными потоками.

По нашим расчетам одним из наиболее оптимальных вариантов является теплица ангарного типа с шириной пролета 14 м. При такой ширине в теплице помещается 7 полноценных рядов подвесных лотков (центральный ряд – двойной) с проходами вокруг них, что позволяет (с учетом высоты шпалеры в 4 м) использовать любые современные технологии выращивания, включая технологию с приспусканием растений (рис. 8).



Кровля теплицы покрывается двойной пленкой с поддувом между слоями пленки. Боковые стенки – одинарный слой пленки или однослойный профилированный пластик. По коньку – вытяжные вентиляторы. У торцов теплицы по диагонали – камеры смешения воздуха с заборными клапанами для забора воздуха из бокового кармана, из производственной зоны теплицы, снаружи теплицы.

Основной контур обогрева – регистры надпочвенного обогрева. Дополнительный обогрев – с помощью калориферов, размещенных в камерах смешения воздуха.

Горячая вода для регистров надпочвенного обогрева и для калориферов нагрева воздуха в камерах смешения нагревается с помощью котлов пульсирующего горения (из расчета мощности в 200 кВт по теплу на площадь 1000 м 2 ).

Все оборудование работает в автоматическом режиме (разработано специальное программное обеспечение) и управляется отечественной автоматикой по данным датчиков метеопараметров снаружи теплицы и по датчикам температуры и влажности воздуха, содержания СО₂ в воздухе внутри теплицы

Предварительные расчеты показывают, что стоимость такой конструкции вместе со стоимостью необходимого оборудования (включая котлы!) в два раза ниже стоимости аналогичной по площади стеклянной блочной теплицы (без стоимости котельной!).

Суммируя вышесказанное, все отличия «полностью закрытой» теплицы с технологией управления разделенными воздушными потоками от «полузакрытой» теплицы с технологией типа Ultra Clima или SuprimAir можно сформулировать следующим образом.

В полностью закрытой теплице:

в камеры смешения забирается охлажденный воздух из нижней части боковых карманов, куда он попадает за счет естественной конвекции (в «полузакрытой» теплице в торцевые коридоры забирается теплый воздух из-под кровли теплицы и загоняется в теплицу через двойные рукава для создания искусственной циркуляции воздуха, т.е. с дополнительными затратами энергии);

циркуляция воздуха создается за счет прямой подачи воздушного потока (без рукавов!) в междурядья (или подлотковое пространство) из камер смешения воздуха, расположенных по диагонали у торцов теплицы, дополняя естественную вертикальную конвекцию вынужденной горизонтальной, разнонаправленной конвекцией вокруг средней шторы теплицы;

в летнее время боковые карманы служат для отвода перегретого воздуха к кровле теплицы для последующего удаления через вытяжную вентиляцию (у «полузакрытой» теплицы такого механизма нет);

в зимнее время боковые карманы 1) не дают охлажденному воздуху напрямую смешиваться с теплым, т.е. защищают растения от стресса; 2) служат для удаления излишней влаги из воздуха путем ее конденсации внутри карманов; 3) создают меньший градиент перепада между внутренней и наружной температурой воздуха, т.е. уменьшают теплопотери;

форточная вентиляция заменена на приточно-вытяжную, что приводит к резкому снижению теплопотерь, защите внутреннего объема теплицы от проникновения в него вредителей и инфекционных начал извне;

наличие камер смешения воздуха позволяет управлять воздушными потоками в теплице, изменяя кратность воздухообмена и климатические параметры воздуха (температура, влажность, содержание СО₂), в том числе за счет смешения в необходимых соотношениях воздушных потоков, забираемых из боковых карманов теплицы, из ее производственной зоны, и снаружи теплицы;

отсутствует необходимость в наличии целого ряда инженерных систем: 1) система зашторивания (во-первых, оно просто мешает естественной конвекции воздуха; во-вторых, при отсутствии форточной вентиляции, высокой кратности воздухообмена, при меньшем температурном градиенте за счет боковых карманов потери тепла и так будут минимальными; в-третьих, та же высокая кратность воздухообмена и поддержание оптимальной температуры воздуха решают проблему перегревов и ожогов, т.е. убирают необходимость притенения растений. В результате мы можем более полно использовать приходящую солнечную радиацию); 2) система форточной вентиляции; 3) система распределительных воздуховодов под подвесными лотками; 4) система испарительного охлаждения и увлажнения воздуха; 5) система подачи СО₂;

использование комбинированной трубо-воздушной системы отопления, в которой базовую роль выполняют маломощные котлы пульсирующего горения российского производства с КПД до 95%, позволяет обходиться без дорогостоящих котельных, тепломагистралей и баков-аккумуляторов, что, в свою очередь, приводит не только к отсутствию теплопотерь, но и существенному снижению стоимости капитальных затрат и монтажных работ;

боковые шторы, отделяющие боковые карманы, могут использоваться для улучшения освещенности в теплице в утренние и вечерние часы (при правильной ориентации теплицы по сторонам света);

низкая удельная металлоемкость (из-за наличия центральных стоек) конструкции при очень высоких возможных нагрузках.

Все вышеперечисленные преимущества полностью закрытой теплицы с технологией управления разделенными воздушными потоками обеспечивают:

Стоимость строительства – в два раза ниже, чем у стеклянной теплицы блочного типа. Энергоэффективность – минимум на 30-40% выше, чем у стеклянной блочной теплицы.

За счет возможности поддержания идеальных параметров активного микроклимата – потенциал урожайности выше, чем в стеклянной блочной теплице минимум на 15-20%.

Снижение себестоимости производимой продукции минимум на 30%, что приводит к увеличению валовой прибыли в 2,5 раза, и рентабельности – в 3,5 раза.

Шишкин П.В., генеральный директор ООО НПО «КОМПАС»
Олейников В.Н., генеральный директор ООО «Олия»

Источник статьи: http://gavrishprof.ru/info/publications/polnostyu-zakrytaya-teplica-s-tehnologiey-podderzhaniya-parametrov-mikroklimata

Читайте также:  Веранда простого деревенского дома