Меню

Отопление теплиц под землей



Геотермальное отопление теплицы: делаем своими руками

В этой статье мы расскажем, пожалуй, о самом оптимальном способе обогрева теплиц и оранжерей — геотермальной системе отопления. Вы узнаете о принципах её работы, преимуществах, а также получите подробную инструкцию по самостоятельному устройству этой системы у себя на участке.

Устройство теплиц и оранжерей включает в себя множество нюансов, не уступающих друг другу по важности. Продуктивная работа системы отопления для теплицы важна гораздо больше, нежели освещение или проветривание.

Современные достижения в отрасли инженерных коммуникаций дают оригинальное решение для реализации тепличного отопления, основанного на законах природы и энергоресурсах из возобновляемых источников.

Геотермальный обогрев — очевидный выбор рационального хозяина

Главной задачей отопительной системы является поддержание необходимого уровня температуры в зоне выращивания и созревания хозяйственных культур. В зимнее время года, когда температура на улице ниже допустимой, действия парникового эффекта недостаточно, а потому должен использоваться дополнительный источник тепла для обеспечения благоприятного климата. Естественно, что система отопления должна быть не только высокопроизводительной, но и максимально экономичной.

Преимущества геотермальной конвекции

К инновационным методам альтернативного энергообеспечения зачастую относятся весьма скептически, полагая, что бесплатных методов получения энергии не может существовать. Конвекционные системы геотермального отопления можно смело внести в ряд исключений из этого правила. Несмотря на ощутимую сложность в исполнении, о которой речь пойдёт ниже, такие системы обладают массой преимуществ, с лихвой компенсирующих все недостатки:

Полная автономность. Система не зависит от поставки энергоносителя.

Конвекционные отопительные системы не несут никаких затрат в процессе эксплуатации

Нет необходимости в обслуживании, согласовании, периодическом ремонте.

Срок службы — от 50 лет при правильном обустройстве.

Поддержание необходимого климата в течение всего года.

Создание мягкого и сбалансированного микроклимата с автоматической регулировкой влажности и равномерной вентиляцией.

Система является дополнительным источником углекислого газа.

Принцип действия

Чтобы в дальнейшем осуществить технически грамотный монтаж с минимальными затратами времени, следует знать основные принципы, по которым система геотермальной конвекции работает. Суть в том, что глубоко залегающие слои грунта имеют постоянную температуру в 5–7 °С в зимний период и 10–12 °С в летний. Этого вполне достаточно для обеспечения базовой температуры, которая может быть многократно повышена за счёт солнечного излучения при действии парникового эффекта в зимний период.

Летом система оберегает растения от повышенных температур за счёт стабилизации внутреннего климата охлажденным воздухом. Таким образом, на протяжении всего года поддерживается температура в диапазоне 23–27 °С, чего вполне достаточно для выращивания овощных культур, распространённых в средних широтах. Важно заметить, что за счёт воздухообмена почва исполняет роль теплового накопителя: нагревается днём и равномерно отдаёт тепло в ночное время.

Известно, что с помощью таких теплиц, прекрасно функционирующих в условиях вечных ледников, Гренландия полностью обеспечивает своё население экзотическими фруктами. Понятно, что в условиях такого сурового климата требуется дополнительный подогрев, но затраты на его обеспечение ничтожны.

Затраты при монтаже

Как уже говорилось, процесс сооружения систем геотермальной конвекции связан с определёнными сложностями. В первую очередь — с размещением основных функциональных элементов глубоко под землёй. Сооружение конструкций такого рода связано с масштабной выемкой грунта и устройством подземных коммуникаций, что требует определённых затрат времени, сил и средств. Но эффективность и экономичность такого метода отопления для теплиц неоценимы, а потому они стоят всех затраченных усилий. К тому же, стоимость строительных материалов будет невысокой относительно средств, вкладываемых в организацию газового или электрического отопления.

Подготовка к сооружению

Оборудовать уже построенную теплицу геотермальным отоплением не представляется возможным. В любом случае эффективность такого усовершенствования будет гораздо ниже, чем если бы сооружение такой системы подразумевалось ещё на стадии проектирования.

Определяем подходящий участок

Как правило, ГТК-системы применяют в довольно крупных теплицах и оранжереях, ориентированных на круглогодичное выращивание овощных культур или цветов. Их применение целесообразно при площади теплицы от 50 кв. м, а с увеличением полезного пространства эти системы работают еще эффективнее.

Поэтому стоит изначально определиться с размерами проектируемого строения.

Для сооружения отопительной системы потребуется участок, с размерами несколько больше габаритов предполагаемого строения, на котором нет деревьев и построек: в процессе сооружения этот участок превратится в глубокий котлован.

Площадь этого плана должна быть, как минимум, на треть больше планируемой площади теплицы с соблюдением этой зависимости в линейных размерах. То есть, если запроектирована теплица шириной в 6 м и длиной в 12 м, размеры участка должны составить 8х16 м. При габаритных размерах свыше 14 м, увеличивать площадь котлована следует не более чем на 3,5 м: при ширине и длине теплицы 16х20 м, соответственно, котлован должен иметь размер 19,5х23,5 м.

Техническая база, необходимая для реализации проекта. Подготовка к проведению работ
В первую очередь нужно обеспечить возможность размещения выработанного грунта в непосредственной близости к сооружаемой теплице.

Кроме того, если нецелесообразно производить выемку грунта вручную, следует организовать возможность подъезда экскаваторной техники.

Основными расходными материалами, используемыми при сооружении ГТК-системы отопления, являются речной песок, щебень мелкой фракции, бутовый кирпич, сантехнические трубы диаметром 110 мм и узловые соединения для них, а также плиты из вспененного полистирола. Затраты на материалы могут сильно варьироваться, в зависимости от проектируемой плотности системы, однако стоит отталкиваться от $120–140 на квадратный метр готовой теплицы. Стоит заметить, что чем более тёплым является климат в регионе сооружения теплицы, тем меньшая должна быть плотность подземных коммуникаций.

Расчёт функциональных показателей

Основным техническим параметром, характеризующим работу отопительной системы, является количество калорий тепловой энергии, отдаваемых в определённый замкнутый объём. Подробные выкладки и расчёты для геотермального отопления теплиц доступны лишь для проектов, основанных на работе тепловых насосов.

Ввиду отсутствия нормативных баз для систем геотермальной конвекции остаётся довольствоваться лишь нормами, предусмотренными СНиП 23–01–99 и СниП 2.04.05–91. В этих документах речь идёт о проектировании и реализации климатических систем общего назначения, в нашем же случае, на помощь приходит система основных соотношений, проверенная практическим опытом.

Для обеспечения эффективной работы системы следует руководствоваться следующим правилом: плотность размещения воздуховодов под землей должна составлять не менее 2,7 м на один квадратный метр полезной площади теплицы. Уменьшение этого показателя сделает работу системы менее эффективной, а более плотное размещение подземных коммуникаций даст преимущество в более стабильном климате с меньшей амплитудой колебания температур.

Практическая реализация. Монтаж

Процесс сооружения такой отопительной системы может занять от двух недель до одного месяца, в зависимости от степени участия и размеров сооружаемого объекта. Если работы по выемке грунта проблематично выполнить только лишь своими силами, то самостоятельное сооружение сети коммуникаций сложностей не вызовет.

Котлован и его подготовка

Котлован должен иметь глубину, пропорциональную уровню промерзания почвы в зимний период. Система гарантированно работает при глубине в 3–3,2 м, но этот показатель может быть значительно меньше, если речь идёт о южных регионах, подверженных влиянию континентальных воздушных течений.

Плодородный слой почвы снимается на глубину 25–30 см и сохраняется, в то время как глина и почва с её вкраплениями могут быть частично вывезены.

Котлован должен иметь прямоугольную или трапециевидную форму, стенки крепить нет необходимости.

Откосы котлована на глубине более 0,7 м изолируются при помощи плит из пенополистирола.

Дно котлована сначала засыпается слоем щебня мелкой фракции на 10–15 см, а после — песком до 30 см и подвергается легкой трамбовке.

При помощи натянутых нитей осуществляется разметка внутренних контуров стен будущей теплицы и её продольной оси.

1 – плодородная почва; 2 – глина; 3 – песок (250-300 мм); 4 – щебень или гравий; 5 – плиты ППС

Укладка воздуховодов и засыпка

На приготовленной постели при помощи холоднокатаной проволоки толщиной 6 мм фиксируются канализационные ПВХ-трубы диаметром 110 мм. Прокладка осуществляется по намеченному заранее контуру пролегания, обеспечивающему необходимую плотность размещения подземного воздуховода.

Лучше всего использовать укладку труб «змейкой», разбивая трубопровод на участки шириной до 1,5–2 м. Трубы следует прокладывать на расстоянии в 30–50 см от стен котлована. Каждый участок воздуховода должен иметь в центре тройниковое соединение с тремя раструбами, центральное ответвление от которого выводится на поверхность строго по продольной оси планируемого строения с возможным отклонением до 0,5 м в западную сторону.

1 – тройник D 110 мм с тремя раструбами; 2 – двухстороннее колено 90°; 3 – боковое ответвление; 4 – центральное ответвление

Боковые отводы каждого сегмента также выводятся на поверхность, но на расстоянии в 20–25 см от стен будущей теплицы и вместе с центральными ответвлениями плотно глушатся полиэтиленовыми мембранами или пластиковыми заглушками.

Вертикальные участки воздуховода лучше фиксировать присыпкой у основания. Когда система воздуховодов полностью смонтирована, производится засыпка котлована до верхней границы теплоизолирующего слоя, то есть до 0,7 м от поверхности земли. При этом необходимо контролировать строго вертикальное положение ответвлений, выходящих на поверхность.

Заключительный этап работ

После засыпки котлована до необходимого уровня, участок, расположенный за пределами периметра теплицы, укрывается пенополистиролом и засыпается черноземом до уровня земли.

Внутри будущей теплицы должен образоваться приямок глубиной в 90 см, причём следует обеспечить крепление его стен при помощи щитовой опалубки и изолировать с наружной стороны при помощи плит ППС.

Углубление под теплицу засыпается необходимым для выращивания растительных культур количеством чернозема с тем расчётом, чтобы поверхность земли была на 35–40 см ниже плоскости прилегающего земельного участка.

После постройки теплицы необходимо центральные ответвления воздуховода нарастить таким образом, чтобы концы труб находились на расстоянии 30–35 см от уровня крыши.

Боковые ответвления остаются на прежнем уровне, или могут быть обрезаны до 10–15 см от уровня почвы.

Принудительная конвекция

В качестве оконцевания отводов, выходящих на поверхность, можно использовать обычный вентиляционный грибок: система в большинстве случаев хорошо работает без принудительного воздухообмена.

При желании увеличить рабочие показатели и избежать сильных перепадов температуры, можно использовать самодельные вытяжные вентиляторы и фильтрующие установки. Устройство для принудительного воздухообмена включает в себя функцию грубой фильтрации воздуха и может быть изготовлено самостоятельно по простой и эффективной схеме.

1 – вентилятор; 2 – сетка; 3 – герметик

В качестве основания такого устройства используется футляр — соединительная или компенсационная муфта для канализационных труб.

В середину футляра вставляется электрический вытяжной вентилятор (следует учитывать направление создаваемого потока) и крепится посредством силиконового герметика с тщательной заделкой зазоров. Электрические вентиляторы, применяемые в системах принудительной вентиляции, имеют значительную стоимость, а поэтому вполне подойдут либо устройства, извлеченные из недорогих вентиляционных решёток, либо корпусные кулеры для оргтехники.

Последние, стоит заметить, имеют рабочее напряжение питания 12 В, и должны работать в режиме постоянного включения, в то время, как другие вентиляторы могут коммутироваться при помощи суточного или периодического реле времени: достаточно кратковременного включения на 15 минут в течение каждого часа.

Готовое устройство устанавливается на боковые ответвления и закрывается сверху вентиляционным грибком.

Фильтрация воздуха и устранение конденсата

Применение фильтров, как таковых, не требуется.

Достаточно использовать два слоя москитной сетки с размером ячейки 0,2–0,4 мм, чтобы избежать проникновения в систему насекомых (бабочек, муравьёв, пауков). Сетку лучше натянуть на самодельных пяльцах и вклеить в футляр с вентилятором.

Из-за разницы температур воздуха и грунта в трубопроводе может собираться большое количество конденсата. Чтобы этого избежать, можно перед закладкой труб просверлить в них отверстия диаметром 5 мм количеством 10–15 шт на погонный метр трубы.

Естественно, при закладке трубу следует ориентировать отверстиями строго вниз. Если такое усовершенствование проведено, вода из состава воздуховода будет уходить в рыхлый слой постели, а влажность воздуха в теплице можно равномерно регулировать, подливая небольшое количество воды (3–5 л) в каждый сегмент воздуховода.

Система отопления теплиц, основанная на геотермальной воздушной конвекции, является самым экономным средством обеспечения стабильного и теплого климата, благоприятного для выращивания и созревания культурных растений.

Она не требует никакого обслуживания, кроме периодической очистки москитных фильтров, и рекомендует себя в качестве полностью автономного климатического оборудования. опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник

Подогрев грунта теплицы — высокие урожаи и здоровые растения

Если кто-то сомневается в том, нужен ли подогрев грунта в теплице, посмотрите на фото, расположенное ниже. Под этой грядкой проходила труба «обратки» от радиаторного отопления. Как видите, перо лука в два раза выше и по качеству лучше. С этого участка удалось снять урожай практически в два раза больше (по весу). После такого результата на следующий сезон хозяин сделал подогрев всех гряд. Очень убедительно.

Под этой грядкой проходил обратный трубопровод отопления. По высоте и густоте пера легко выяснить где именно. После такой явной демонстрации необходимости подогрева грунта, на следующий сезон был сделан теплый водяной пол под всеми грядками

Чем обогреть грунт в теплице

Судя по отзывам практиков у всех желающих сделать теплый пол в теплице выход один: водяной пол. Он самый экономичный. Вот способ организации его может быть разным. Кто-то ставит отдельный котел, который обслуживает только закопанные в грунте трубы, кто-то подает в них воду с «обратки» радиаторного отопления.

Прокладывают трубы водяного подогрева и в грунт и в поддоны. Оба варианта используются и неплохо работают. Единственное отличие — на прогрев грунта уходит больше времени, чем на прогрев почвы в поддонах. Оно и понятно: масса разная. В землю в любом случае закапывают цельные трубы без соединений и фитингов. Так протечек не будет. Количество петель теплого пола на одну грядку зависит от теплолюбивости культуры. Огурцы, например, любят теплый грунт, помидорам можно прохладнее. Чаще всего один контур (подача и обратка) теплого пола идет на одну грядку.

Один из вариантов подключения теплого водяного пола: сначала теплоноситель идет в регистры или радиаторы, расположенные по периметру теплицы, а затем — на контуры теплого пола. В этой схеме использованы два котла, и имеются два дополняющих друг друга контура

Для сохранения тепла желательно в самый низ расстелить «Изолон» или фольгированный материал. Тогда после выхода на рабочие температуры расход топлива на ее поддержание будет небольшим. И вообще, чем меньше тепла будет уходить, тем лучше. Потому, если планируете выращивать что-то на грунте, желательно сделать сберегающую тепло прослойку. Нужно снять грунт до определенной глубины, и засыпать (или уложить) слой какого-либо теплоизолирующего материала. Оптимально — пенополистирол достаточной толщины. На теплоизолятор уже укладывать «Изолон» или подобный материал, и потом теплый пол.

Тут в качестве теплоизолятора использован слой керамзита. Но для большей эффективности нужно было уложить еще метализированную пленку или фольгу

Глубина закладки труб зависит, во-первых, от выращиваемых культур, во-вторых, от желания владельца. Кто-то считает, что оптимально уложить на 40-50 см вглубь, а кто-то закапывает всего на 20 см. Оба варианта работают. Меняется инертность системы. При глубокой укладке требуется долго и упорно греть грунт для выхода на нормальную температуру (недели две или даже больше). Зато потом можно на ночь (или наоборот — на день) отопление полов в теплице отключать: большая тепловая инерция не позволит растениям замерзнуть. При неглубокой закладке такого вы себе позволить не сможете, но выход на нормальную температуру быстрее за 6-10 дней. В этом случае нужно тщательнее контролировать температуры: можно обжечь корневую систему, а также необходимо быть внимательным при работах в земле.

Второй вариант по экономности и эффективности: воздушный обогрев почвы. В грунт закапывают асбестовые трубы, в них при помощи вентиляторов системы воздуховодов подают разогретый воздух. Система не очень эффективна из-за малой теплоемкости воздуха. Но можно сделать скорость потока больше, за счет вентиляторов больше мощности.

Глубина укладки труб может быть разной — от 50-70 см до 20-30 см

Чем в этом случае нагревать воздух? Одним из конвекторов. Самый эффективный из твердотопливных — «Булерьян». Вокруг него можно сделать специальный короб, который будет собирать нагретый воздух, а из этого короба развести воздуховоды к трубам, закопанным в земле. Для корней растений такая система щадящая и комфортная.

Сделав такую камеру для сбора теплого воздуха, можно его потом «загнать» в трубы, под грядками

Электрические теплые полы в теплице ставить можно только в одном случае: если есть много денег и трехфазный трансформатор. При легальном подключении себестоимость продукции (любой) будет выше рыночной цены. Потому нет ни одного отзыва по использованию такого способа подогрева почвы в теплице. Его просто не используют.

Какие трубы использовать

Тут снова два подхода:

  • Использовать металл (например, гофрированную нержавейку) с высокой теплоотдачей. В этом случае шаг укладки делают больше — тепло то хорошо передается. Но тут нужно быть осторожными: не обжечь корни растений.
  • Использовать пластиковые или металлопластиковые трубы. Их теплоотдача намного меньше, чем у металла, но для некоторых случаев это неплохо. Например, пиролизные котлы плохо работают при низкой температуре «обратки». В случае с металлопластиком или полипропиленом разница температур будет для такого агрегата более-менее комфортной. Если же уложить металл, то в котел будет доходить уже почти холодная вода, что сразу собьет температуру и может нарушить режим его работы. Если такая ситуация будет повторяться постоянно, дорогое оборудование (пиролизник) просто выйдет из строя.

При небольших температурах подачи (от 40 о С и ниже) можно использовать обычные черные полиэтиленовые трубы. Но отзывы тут разные. У кого-то они работают, кто-то недоволен, потому что из-под фитингов постоянно течет. А вообще, тут ситуация такая: какие трубы в регионе из подходящих материалов продают дешевле, те и берут. Длина контуров для подогрева грунта в теплице получается довольно большая, так что такой подход оправдан. Все существующие сегодня трубы для теплого водяного пола приемлемы и для обогрева грунта в теплице (кроме медных, и то из-за цены). Вопрос лишь в стоимости и целесообразности. Потому каждый выбирает то, что считает нужным.

Организовать систему можно по-разному. Все зависит от объемов и потребностей. Но рациональнее сделать через стандартную гребенку для водяного пола с минимальными «наворотами». Просто с запорными кранами и воздухоотводчиком. Или смастерить подобную конструкцию самому.

Какой котел использовать

Так как в теплице важно поддерживать постоянную температуру, то лучший вариант — котлы с автоматическим управлением в паре с термостатом внутри теплицы. Но тут дело в средствах. Все эти агрегаты совсем недешевы. Тем не менее, если есть возможность, покупайте автоматизированные. Кроме поддержания стабильной температуры они и экономят топливо. Как? Выдают то количество тепла, которое необходимо в данный момент для поддержания заданной температуры. То есть они не позволят вашим растениям замерзнуть (если топливо есть) при внезапном понижении температуры, выдав свою максимальную мощность. Но и не будут выдавать лишнее тепло при не менее внезапном потеплении. В этом случае они просто перейдут в режим циркуляции и будут гонять по трубам воду без подогрева (или и минимальным подогревом — зависит от типа топлива) до тех пор, пока температура не станет ниже заданной. Тогда снова включается активный режим, но только до достижения заданного теплового режима.

Если топить собираетесь дровами или углем, обратите внимание на пиролизные котлы. Они хоть и стоят дорого, но в них закладка дров горит до 8 часов, а уголь, так вообще сутки. И вам нет нужны «жить» в теплице или держать истопника.

Лучше всего в теплице себя показали котлы с автоматизированным управлением, а топливо нужно выбирать любое, которое доступно, и одновременно, стоит недорого

Как рассчитать мощность котла для теплицы? В общем случае площадь поверхности теплицы, умножают на коэффициент теплопотерь для материала, которым покрыта теплица, и все это на требуемую разницу температур.

Разница температур считается между минимальной в период отопления на улице, и требуемой в теплице.

Например, отапливаться будем с февраля по апрель. Самая низкая температура, пусть -18 о С, поддерживать внутри будем +20 о С. Итого дельта (разница) 38 о С. Теперь рассчитаем мощность котла для таких условий в теплице 10 х 5 х 2,5 м. Покрыта двойной пленкой. Площадь всех «пленочных» поверхностей теплицы примерно 150м 2 , коэффициент теплопотерь через двойную пленку 3,5. Итого получаем: 150*3,5*38=19950Вт. Округлив получаем 20кВт. Для надежности можно взять чуть более мощный котел, примерно на 24-25кВт (на случай расширения или аномальных холодов).

Что нужно знать, устраивая отопление грунта теплиц

При подогреве почвы ситуация получается несколько отличная от обычной: грунт сохнет снизу-вверх. Как бы то ни было, придется или сохранять ту влагу, которая есть, или устраивать полив. Сохранить влагу можно настелив мульчирующую пленку (черную). А если делать увлажнение почвы, то желательно капельное: и экономнее с точки зрения расхода воды, и лучше для растений. Вообще оптимально — сделать в комплексе и мульчирование и полив.

Система теплых полов без циркуляционного насоса в принципе возможна, но абсолютно нерентабельна (нужно закапывать трубы намного большего диаметра) и малоэффективна. Скорость движения теплоносителя в таких системах настолько мала, что грунт в теплице не прогревается. Почему такие системы делают? Чтобы не замерзнуть при отключении электричества. Но так как в большинстве теплиц стараются все-таки ставить автоматизированные котлы, то система резервного электропитания все равно необходима. Циркуляционные насосы же требую совсем небольшой мощности, так что сильно на стоимость оборудования не повлияют.

Теплый водяной пол без циркуляционного насоса в теплице будет неэффективным

Если перебои бывают кратковременными, достаточно источника бесперебойного питания (не компьютерного) с несколькими автомобильными аккумуляторами, подключенными параллельно. Эта система может обеспечить несколько часов работы автоматики котла и насосов.

Если отключения длительные, нужен дизель-генератор (или на газу). Для автоматического включения генератора при пропадании электроэнергии нужен еще АВР (автоматический ввод резерва). Это устройство само запускает генератор при пропадании электропитания. Все это вместе стоит достаточно много денег, но отопление в вашей теплице будет работать без сбоев. При желании, можно немного сэкономить: систему запуска может собрать любой нормальный электрик. Он же может все подключить.

Из нюансов, вроде все. Остался вопрос, каким видом топлива греть теплый пол в теплице. Тут без вариантов: самым дешевым из доступных. Если таковых не наблюдается, можете попробовать часть топлива заготавливать самостоятельно:

  • Делать топливные брикеты из отходов, опилок, угольной пыли и др. Для этого не нужно сложное оборудование, вполне можно обойтись примитивным прессом. Зато брикеты — отличное топливо. Из лузги подсолнечника, например, дают тепла больше, чем многие дрова.
  • Смонтировать установку по производству биогаза. Несмотря на «страшное» название, практически вся установка — это емкость, где бродит навоз и растительные остатки. Если поблизости вы можете разжиться столь «ценным» продуктом как навоз (свиней, КРС или птицы), то можете обеспечить свою теплицу не только газом, но и электричеством.
  • Для регионов с большим количеством солнечных дней (не с высокими температурами зимой или весной, а именно с множеством ясных дней) можно часть тепла получать от солнечных коллекторов.

Несмотря не то, что альтернативная энергетика в нашей стране пока не очень развита, многие ее очень даже успешно используют. Почему бы не попробовать?

Итоги

Теплый пол в теплице — вещь очень нужная: позволяет с тех же площадей получать более высокие урожаи. И это не теоретические выкладки, а практические результаты. Для обогрева грунта или грядок подойдет водяной теплый пол, иногда используется воздушный подогрев грунта. Электрические теплые полы нерентабельны из-за огромных счетов за отопление.

Источник

Читайте также:  Резиновые дорожки для теплицы