Промышленные теплицы с отоплением: обзор источников тепловой энергии

Теплицы с отоплением — не редкость в довольно суровом российском климате. Как может быть реализован обогрев в промышленных условиях?

В статье читателя ждет краткий обзор применяемых в наше время способов отопления.

Промышленная теплица — помещение огромной площади. Которое, понятное дело, нуждается в обогреве зимой.

Общие моменты

Независимо от избранного источника тепла, при строительстве отапливаемой теплицы стоит учитывать ряд моментов.

• Как правило, теплицы ориентируют по сторонам света таким образом, чтобы на юг была обращена прозрачная поверхность максимальной площади. В этом случае сооружение улавливает максимум теплового излучения.

Обратите внимание: не стоит забывать и про то, что для фотосинтеза растениям необходимо освещение.
Чем лучше освещены грядки, тем быстрее рост и тем обильнее урожай.

• Потери тепла через остекление куда выше, чем через капитальные стены. В зависимости от материала потребность в тепловой мощности для теплиц оцениваются в 100 — 150 ватт на кубометр. Для сравнения — в современных домах в проекты обычно закладывается не более 30 ватт/м3.
• По сравнению с остеклением в одну нитку сотовый поликарбонат имеет заметно меньшую теплопроводность, что позволяет экономить на отоплении. Однако при строительстве теплицы своими руками стоит учитывать и еще одну его особенность: поликарбонат менее прозрачен и в пасмурные дни обеспечит худшую освещенность.

Поликарбонат пропускает куда меньше света, чем стекло.

Источники тепла

Итак, что может использовать теплица с отоплением в качестве источника тепла?

Центральное отопление

Если на небольшом расстоянии от тепличного хозяйства находится теплотрасса, очевидное решение — подключиться к ней. Классическая схема водяного отопления с конвекторами или регистрами, смонтированными параллельно однотрубному розливу, обойдется сравнительно недорого.

Однако дешевое на стадии реализации центральное отопление будет означать довольно большие эксплуатационные расходы. Цена тепловой энергии, полученной с ТЭЦ, вынужденно включает в себя расходы на ремонт и прокладку теплотрасс, нецелевые потери тепла при транспортировке, зарплату персоналу, отчисления в госбюджет и многое другое.

Котельная

Один из способов ощутимо уменьшить накладные расходы — строительство собственной котельной. В этом случае затраты сводятся к закупке топлива и текущему ремонту оборудования.

Что может гореть в котле?

• Природный газ. Самое дешевое отопление теплицы — именно газовое; однако оно возможно лишь при наличии магистрали на небольшом расстоянии от тепличного хозяйства. Многие регионы страны по-прежнему не газифицированы.

Современная блочно-модульная газовая котельная.

• Мазут. Являясь побочным продуктом крекинга нефти, он горюч и недорог относительно бензина или соляры.
• Уголь. В современных котельных для его загрузки обходятся без услуг кочегаров: мелкофракционный уголь дозировано подается из бункера.
• Отходы переработки древесины. Опилки и щепа — прекрасное топливо; при этом они обходятся более чем недорого.

Однако при всех своих достоинствах собственная котельная при тепличном хозяйстве — не самый экономичный метод обогрева.

Причин тому несколько.

1. Часть тепла неизбежно теряется при транспортировке. Разумеется, потери меньше, чем по пути от удаленной ТЭЦ, но они есть.
2. Для котельной нужно строить отдельное помещение, что недешево.
3. Наконец, сама концепция водяного отопления подразумевает многократную передачу тепловой энергии:
   
   • от продуктов сгорания – теплообменнику;
   • от теплообменника — воде или другому теплоносителю;
   • от него — радиаторам или регистрам.

Они, в свою очередь, нагревают воздух, который, циркулируя, подогревает грунт и сами растения в теплице. И на каждом этапе опять-таки неизбежны потери.

Традиционная схема водяного отопления связана с большими нецелевыми потерями тепла.

Электричество

Традиционное отопление теплицы электричеством — с использованием ТЭНового водонагревательного котла или калориферов — довольно дорогостоящее мероприятие. Чтобы оценить масштаб затрат, достаточно выполнить несложный расчет.

При размерах теплицы в 20х50 метров и средней высоте в 4 метра ее суммарный объем равен 20х50х4=4000 кубометров. При потребности в тепле, равной 150 ваттам на кубометр, для отопления помещения нужно 600 киловатт тепловой мощности. Поскольку КПД любого электрического нагревательного прибора прямого нагрева равен 100 процентам, это выльется в те же 600 кВт мощности электрической.

А теперь давайте посчитаем среднемесячные расходы при стоимости электроэнергии в 3,5 рубля за киловатт-час.

• В сутки тратится 24х600=14400 киловатт электроэнергии.
• В месяц — 14400х30=432000 киловатт-часов.
• Расходы составят 432000х3,5=1,512 миллиона рублей.

Едва ли урожай с отапливаемой площади покроет расходы, не говоря уж о прибыли.

Электрический калорифер — решение, дешевое лишь на стадии монтажа.

Уточним: среднее фактическое потребление электроэнергии обычно куда меньше расчетного, так что мы немного сгущаем краски.
В солнечные дни теплица будет тратить на обогрев в несколько раз меньше электроэнергии.

Однако есть две лазейки, позволяющие существенно сократить расходы.

Тепловые насосы

Это целая категория устройств, которые расходуют электроэнергию не на выработку тепла, а на его перемещение от более холодного объекта к более теплому.

Источником низкопотенциального тепла могут служить разные среды.

• Тепловые насосы воздух-воздух — наиболее конструктивно простые устройства. Типичный пример — обычный бытовой кондиционер. Вентилятор продувает уличный воздух через теплообменник, охлаждая его еще сильнее; воздух в помещении нагревается аналогичным способом.
  Стоимость таких устройств сравнительно невысока, однако диапазон рабочих температур довольно ограничен. Лучшие образцы воздушных тепловых насосов работают лишь при -30 градусах (в частности, именно такова минимальная рабочая температура популярнейших насосов Mitsubishi Zubadan), в то время как во многих областях России столбик термометра зимой опускается до -40-50 градусов.

Характеристики воздушного теплового насоса.

• Грунт-воздух и грунт-вода — схемы, подразумевающие использование геотермального тепла. Зонды-теплообменники погружаются в вертикальные скважины глубиной до сотни метров. Альтернативное решение — укладка в грунт горизонтального коллектора — требует большой площади, что не всегда приемлемо.
• Наконец, источником тепла может служить и вода. Теплообменник помещается в незамерзающий водоем и качает тепловую энергию оттуда.

Разница между затраченной электроэнергией и произведенным теплом у лучших образцов тепловых насосов достигает пятикратной.

Инфракрасное излучение

Инфракрасное отопление теплиц тоже позволяет ощутимо экономить тепло. За счет чего? Ведь инфракрасные обогреватели для теплиц — типичные устройства прямого нагрева, разве не так?

Дело в более рациональном распределении тепла. Излучатели — рефлекторы с кварцевыми высокотемпературными нагревателями или керамические панели — монтируются на потолке. Тепловое излучение нагревает непосредственно листья, стебли и грунт.

В результате при температуре в помещении не выше +5 градусов растения и почва под ними могут быть прогреты до оптимальных +25 С.

Важный момент: излучатели монтируются на высоте не менее трех метров.
Инструкция связана с тем, что на небольшом расстоянии от нагревательного элемента растения могут получить серьезные ожоги.

На фото — система инфракрасного обогрева в промышленной теплице.

Вывод

Мы рассмотрели лишь наиболее популярные в наше время системы обогрева теплиц. Полный список возможных решений, разумеется, намного обширнее. В видео в этой статье вас ждет по данной теме не менее полезная информация. Успехов!