Исследование температурного и тепловлажностного режима культивационных сооружений в теплый период года

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Исследование температурного и тепловлажностного режима культивационных сооружений в теплый период года

Малышев Никита Александрович

В настоящее время существуют три основных типа культивационных сооружений для выращивания овощных культур: парники, укрытия, теплицы. Парники и укрытия относятся к исторически наиболее ранним формам.

Теплицы -- наиболее сложный и совершенный вид культивационных сооружений. Они оснащены разнообразным технологическим оборудованием и системами обеспечения микроклимата и обслуживаются людьми и машинами, находящимися внутри их. Теплицы могут быть ангарными и блочными. Основными производственными культурами в России в теплицах являются огурцы и томаты. Часть площади отводится под зеленые посевные, выращиваемые и выгоночные культуры -- лук, салат, редис, петрушку, и др.

Круглогодичное обеспечение населения свежими овощами в Российской Федерации осуществляется их выращиванием в теплый период года в открытом грунте, а в осенний, зимний и весенний периоды года - в теплицах. Современные тепличные комплексы представляют собой сложные инженерные сооружения, оснащенные, как правило, генераторами теплоты, системами тепло - и воздухораспределения с автоматическим поддержанием заданных параметров внутреннего воздуха.

Использование типовых зимних теплиц в теплый период года для выращивания овощей затруднено из-за перегрева воздуха в них, вследствие повышенной интенсивности солнечной радиации. Лучистая энергия солнца повышает температуру внутреннего воздуха tв до 50…55 °C, вызывает перегрев и иссушение растений. Потери урожая в этот период могут достигать 50…80 %, а иногда заканчиваются гибелью растений.

Предупредить перегрев можно экранированием. Экраны могут быть внутренние и наружные, общезатеняющие и селективные. Различные шторы, тенты, применяемые в качестве наружных затенений, быстро изнашиваются и эксплуатируются не более одного - полутора сезонов; эта система затемнения должна быть снабжена высокоточной системой автоматики для установки и снятия штор. Возможно применение распыления водного аэрозоля форсунками над кровлей теплиц, но эффект снижения теплоты от солнечной радиации составляет лишь 4 %.

Такие параметры как, температура, относительная влажность, концентрация углекислоты должны быть обеспечены в пределах всего рабочего объема, т. е. части общего объема, занятой растениями (от поверхности почвы до верхнего уровня растений). Высота рабочего объема переменна. По мере роста растений она увеличивается до 2,5 м. Изменяется и степень заполненности рабочего объема биомассой, поэтому аэродинамическое сопротивление прохождению воздуха через этот объем и общая площадь поверхности растений, участвующая в тепломассообмене, не являются постоянными.

Большое значение в теплицах имеет подвижность воздуха, поскольку она способствует равномерному распределению параметров воздуха в рабочем объеме, а также определяет интенсивность процессов теплообмена и испарения на поверхностях листьев растений, почвы, ограждений. Рекомендуемая подвижность воздуха в теплицах составляет 0,5…1 м/с.

Лист -- основной фотосинтезирующий орган растения. Его температура является показателем «теплового комфорта» выращиваемой культуры. Оптимальные сочетания значений параметров микроклимата следует определять теплофизическим расчетом при условии обеспечения баланса теплоты на поверхности листа и по рекомендациям технологических норм. Наряду с этим одну из важнейших ролей формирования микроклимата в теплицах является климат региона, в котором происходит выращивание овощей. культивационный сооружение воздухообмен вентиляция

Наружные климатические условия (tн, vн, роза ветров) определяют воздухообмен в теплице. Температура и плотность воздуха снаружи и внутри обычно неодинаковы, в результате чего гравитационное давление снаружи и внутри оказываются разными, что и определяет зоны инфильтрации и эксфильтрации по высоте сооружения. Аэрация оказывает существенное влияние на формирование тепловлажностного режима теплицы.

Все параметры микроклимата в теплицах взаимосвязаны, поэтому следует обеспечивать не только требуемые значения отдельных характеристик, но и оптимальные их сочетания. При этом температура, относительная влажность и подвижность воздуха, температура поверхностей почвы и ограждений должны быть такими, чтобы температура на поверхности листа соответствовала нормируемой величине.

Проблемы принятия решений при проектировании, эксплуатации и управлении параметрами микроклимата теплиц, то есть выбор одного из возможных альтернативных вариантов, является сложной ввиду многообразия факторов (строительных, теплофизических, технологических, экономических и т.п.), влияющих на этот выбор.

Выполнение требований позволит разработать методики расчета систем кондиционирования микроклимата теплиц в теплый период года для различных климатических районов страны. Они представляют собой поочередное и совместное использование способов снятия перегрева поверхности растений.

Наиболее простым способом устранения перегрева в культивационных сооружениях является устройство аэрации. Естественный обмен воздуха происходит за счет двух факторов: разности гравитационных давлений наружного и внутреннего воздуха и ветрового давления.

Для увеличения естественного воздухообмена применяются системы активизации аэрации: устройство специальных элементов или фрамуг в вертикальных ограждениях в дополнение к дверным проемам и технологическим воротам. В блочных теплицах, в зависимости от компоновки, применяются различные решения систем активной аэрации.

Наибольшее снижение температуры листьев растений происходит при увлажнении приточного воздуха водой. Применение этого способа снятия перегрева ограничено повышением энергетических затрат, при этом способе в сооружении могут образовываться холодные потоки воздуха.

Системы механической вентиляции, имеющие экономически и технически целесообразную производительность, не обеспечивают удовлетворительного снижения температуры воздуха в теплицах (охлаждающий эффект не превышает 2…3 °C). Для увеличения интенсивности охлаждения системы принудительной вентиляции должны работать в совокупности с другими системами снятия перегрева.

Наиболее благоприятным способом создания эффективного режима является применение систем кондиционирования воздуха, но оно связано с большими эксплуатационными затратами. Поэтому они применяются только в экспериментальных теплицах и климатических камерах.

Кондиционирование микроклимата с самостоятельно или совместно работающими отдельными элементами системы или их последовательным ступенчатым включением в зависимости от интенсивности солнечной радиации в течение года (или теплого периода) и суток обеспечивают допустимую интенсивность фотосинтеза растений в теплицах в теплый период года при высокой рентабельности производства.

Размещено на Allbest.ru