Теплицы 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.
Благодаря покрытию с излучательной способностью Е ~ 0,1, удается уменьшить потери тепла в 2 раза.
Когенерация для теплиц
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.
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.
Энергоэффективные тепличные технологии
Тепло и свет – основные составляющие факторы жизнедеятельности тепличных культур. В данном сегменте также внедряются эффективные инновационные технологии.
Ограждающие светопрозрачные конструкции с использованием К 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.
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.
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.
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.
Умная теплица – технология будущего
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.
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.
