Вопросы эксперту Лунный календарь
13-05-2014
  • Рейтинг: 16
  • Просмотров: 1162

Теплицы будущего

Теплицы будущего
Оглавление: [скрыть]
  • Когенерация для теплиц
  • Энергоэффективные тепличные технологии
  • Ограждающие светопрозрачные конструкции с использованием К стекла
  • Ограждающие светопрозрачные конструкции с использованием I-стекла
  • Энергетические гелиосистемы для теплицы
  • Умная теплица - технология будущего

Новые технологии, теплица с интеллектом, энергосберегающие системы давно уже перестали быть мечтами и успешно внедряются в агротехнический сегмент, позволяя не только экономить на обслуживании теплиц, но и существенно повышать качество и количество урожая.

Теплица

Благодаря покрытию с излучательной способностью Е ~ 0,1, удается уменьшить потери тепла в 2 раза.

Когенерация для теплиц

Схема размеров

Схема размеров теплицы

На данный момент все больше акцентируют внимание на эффективном использовании первичных и вторичных энергетических ресурсов. Под когенерацией понимают процесс совместной выработки тепловой и электрической энергии. Преимущества такой системы кроются в эффективности использования топлива, высоких экологических показателях и автономности.

Стоит отметить еще один аспект, который делает систему когенерации привлекательной для использования в теплицах: возможность применения вторичных энергетических ресурсов и продуктов сгорания природного газа.

Наибольший интерес представляет диоксид углерода, который содержится в продуктах сгорания и используется для подкормки тепличных культур.

В последние годы было приложено немало усилий для разработки систем, которые бы смогли повысить содержание углекислого газа в теплицах и довести его концентрацию с 0,03% до 0,3%.

Когенерационной установкой вырабатывается электроэнергия и утилизируется тепло системы смазки и охлаждения. Параллельно происходит процесс выброса продуктов горения. Продукты проходят процесс очистки, охлаждаются до температуры 50°С. Благодаря специальным лопастным турбовентиляторам они смешиваются с воздухом теплицы и доставляются к основаниям растений.

Когенерация

Общая схема когенерационной системы.

Свет, тепло и углекислый газ — необходимые условия роста растений. В процессе фотосинтеза в растениях СО2 преобразуется в углерод и провоцирует их бурный рост. Окружающий воздух содержит 350-400 объемных долей углекислого газа. Атмосфера теплицы благодаря технологии когенерации содержит 700-800 объемных долей СO2. При усиленном ассимиляционном освещении поглощение растениями СО2 существенно увеличивается. Благодаря обогащению атмосферы теплицы углекислым газом высаженные культуры быстрее растут, повышая показатели урожайности до 40%.

Привлекательность данной технологии кроется и в ее экономическом обосновании. Экономия средств на электроэнергию в случае использования мини-ТЭЦ колеблется в пределах 0,8-1 рубля за каждый выработанный кВт-ч. За год работы мини-ТЭС мощностью в 1 МВт при нагрузке в 75% вырабатывает 6 000 МВт-ч, что, в свою очередь, дает экономию 5 млн. рублей в год.

Кроме того, очевидной является экономия при использовании углекислого газа в качестве важнейшего удобрения, способствующего интенсивному росту растений. Экономия при выработке углекислого газа данным способом составляет 0,24 рубля на 1м³ углекислоты, что дает экономию 900 000 рублей.

Если учитывать все преимущества когенерации, урожайность теплицы увеличивается на 40%. При использовании системы с 1м² теплицы доход составляет 7 000 рублей, что в сравнении с 5 000 с 1м² обычной теплицы выглядит существенным повышением прибыли.

Вернуться к оглавлению

Энергоэффективные тепличные технологии

Тепло и свет — основные составляющие факторы жизнедеятельности тепличных культур. В данном сегменте также внедряются эффективные инновационные технологии.

Вернуться к оглавлению

Ограждающие светопрозрачные конструкции с использованием К стекла

Схема устройства энергосберегающего стекла.

Схема устройства энергосберегающего стекла.

Данная система представляет собой конструкцию из самонесущих «теплых» алюминиевых и ПВХ светоограждающих профилей с «тепловыми» вставками, которые снижают потери, и специальных стекол I и K с металлизированным многослойным напылением.

Для того чтобы понимать принцип действия такого стекла и пути повышения эффективности, стоит разобраться с понятием «низкоэмиссионное стекло» и термином «эмиссивитет». Под данным термином понимают способность поверхности поглощать и терять тепло. Эмиссивитет оценивается по шкале от 0 до 1. Большое значение указывает на то, что поверхность является хорошим эмитентом тепла (быстро теряет тепло). Эмиссивитет обычного стекла — 0,9, стекла с твердым покрытием — 0,17.

К-стекла — высококачественные стекла с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным флоат-методом в процессе производства. Чаще всего для теплицы используют покрытия с излучательной способностью Е ~ 0,1, относящиеся к энергосберегающему стеклу первого поколения. Благодаря такому покрытию удается уменьшить потери тепла в 2 раза.

Многоступенчатое металлизированное покрытие наносят на поверхность стекла, когда оно обладает очень высокой температурой (более 600С°). Покрытие «ламинируется» слоем стекла, что наделяет его устойчивостью и чрезвычайной механической прочностью. Теплоизолирующие свойства варьируются в пределах от 1,9 до 1,6.

Вернуться к оглавлению

Ограждающие светопрозрачные конструкции с использованием I-стекла

Альтернативой К-стеклу является I-стекло, покрытие которого наносится в условиях вакуума. На стекло наносят слой серебра и оксид титана. Стекло с «мягким» многослойным низкоэмиссионным покрытием обладает излучательной способностью Е ~ 0,04. Отдав предпочтение такой системе, следует учитывать, что она имеет низкую химическую устойчивость. Отсюда вытекают особые требования к I — стеклу: ограниченный срок монтажных работ в условиях открытой среды и хранение в герметичной упаковке.

Вернуться к оглавлению

Энергетические гелиосистемы для теплицы

Новые технологии не минули и систему обогрева теплицы, все популярнее становится получение электрической и тепловой энергии за счет энергии солнца. Для оптимального режима рабочих температур конструкция предполагает установку электронной системы регулирования с контролем температуры на поверхности стеллажа.

http://youtu.be/yvVSCuZ3usc

В зимний период система может подключаться к системе отопления с помощью теплообменника в баке-накопителе. В осенне-зимний период использование гелиосистемы в солнечные дни позволяет нагревать теплоносителя до 60°С, сократив тем самым затраты на обогрев теплицы.

Вернуться к оглавлению

Умная теплица — технология будущего

Автоматическое проветривание теплицы

Схема автоматического проветривания теплицы.

«Умная» теплица имеет полностью автоматизированное управление всех элементов. Новые технологии подогрева грунта выполняют функции контроля и поддержания температуры грунта. Для эффективного обогрева плодородного грунта специалисты рекомендуют использовать мощность не более 100 Вт на 1м² и укладывать кабель с шагом 14-15 см.

Система отопления для таких теплиц в большинстве случаев представлена инфракрасными обогревателями потолочного типа. Для подсветки используют светодиодные светильники, которые обладают преимуществами люминесцентных и натриевых ламп. Излучение светодиода определяется составом люминофора, светоотдача современных систем способна достигнуть отметки 130-150 лм/Вт. При сборке светодиодного светильника в него закладывают светодиоды различного спектра, что позволяет обеспечить необходимый спектральный состав светового потока, сохраняя высокую светоотдачу. Благодаря избирательной подсветке растений уменьшаются затраты на электроэнергию, и повышается эффективность воздействия света.

Новые технологии в проветривании теплицы основаны на системе, включающей термодатчик и привод. При достижении определенной температуры датчик дает команду приводу, который открывает окна.

http://youtu.be/rWR2lukBpXc

Система контроля влажности воздуха устроена таким образом, что при уменьшении или превышении порогового значения влажности воздуха происходит включение (отключение) устройства подачи влажного воздуха и воды. Аналогичное действие имеет датчик влажности почвы, который при необходимости подключает систему орошения теплицы.