Экономичная сезонная поликарбонатная теплица

Введение. Для выращивания сельскохозяйственной продукции в малых формах хозяйствования используются различные виды теплиц. Наибольшее распространение получили арочные теплицы с неоткрывающейся крышей со стальным каркасом и ограждающими конструкциями из сотовых поликарбонатных листов [1-6]. Конструктивной особенностью таких теплиц является стационарное крепление поликарбонатных листов к каркасу, недостатком которого является снижение их долговечности. К влияющим на долговечность листов атмосферным факторам относятся:

• -    снеговая нагрузка, которая может вызвать разрушение кровли и каркаса теплицы, и обусловливающая необходимость увеличения расхода стали на сооружение [7];

• -    круглогодовое воздействие солнечной радиации, разрушающей наружный поверхностный слой ультрафиолетовой защиты поликарбонатных листов и уменьшающей их долговечность [8];

• -    механическое воздействие осадков в холодный период года (ледяной дождь, снежная крупа, сползание обледеневшего снега по кровле теплицы), повреждающее ультрафиолетовую защиту кровельных листов.

В холодный период года (примерно 4-5 месяцев) поликарбонатные теплицы, как правило, не используются из-за высоких затрат на отопление и досвечивание растений,

То есть, на протяжении примерно 1/3 периода срока службы теплицы (срок службы оцинкованного каркаса достигает 50 лет [9]) сооружение не используется, а её ограждающие конструкции дополнительно подвергаются атмосферным воздействиям, сокращающим их долговечность, в среднем равную 7-10, а иногда 3-4 годам [10].

Таким образом, на протяжении срока службы каркаса теплицы ограждающие конструкции необходимо заменять несколько раз. К недостатку этого вида теплиц также можно отнести необходимость в вентиляционных форточках и устройствах, усложняющих и удорожающих конструктивное решение сооружения (рис. 1). Площадь предусматриваемых вентиляционных проёмов обычно оказывается недостаточной для понижения внутренней температуры. Так, по нормам проектирования культивационных сооружений площадь вентиляционных проёмов в теплицах в зависимости от района строительства необходимо принимать не менее 10-20% общей поверхности ограждения теплицы [11].

Рисунок 1 – Сезонная поликарбонатная теплица

Известны технические решения поликарбонатной теплицы, предусматривающие стационарное крепление листов стяжной лентой [12,13]. К недостаткам этих теплиц также можно отнести вышеуказанное круглогодовое воздействие солнечной радиации и механическое воздействие осадков в холодный период года на неэксплуатируемое культивационное сооружение.

Также известны теплицы с открывающейся крышей, в открытом положении обеспечивающей проветривание теплицы в тёплое время года и предотвращение накопления снега на сооружении в зимний период [14]. К недостаткам такого вида теплиц можно отнести: сложность конструкции и сборки; повышенную стоимость; круглогодовое воздействие солнечной радиации и механическое воздействие осадков в холодный период года на поликарбонатное ограждение; возможность повреждения ограждающих конструкций (отрыв листов от каркаса) при открытой крыше в период повышенной ветровой нагрузки вследствие ухудшения аэродинамических качеств сооружения.

Цель исследования предусматривала разработку конструктивного решения сезонной теплицы для малых форм хозяйствования, позволяющего осуществить строительство культивационного сооружения хозяйственным способом, обеспечить демонтаж ограждающих конструкций из поликарбонатных листов на зимний период для увеличения их долговечности и эффективную вентиляцию теплицы в летний период года для снятия перегревов.

Метод исследования для достижения поставленной цели предусматривал обобщение и анализ информационных данных по техническим решениям сезонных поликарбонатных теплиц.

Результаты. Для повышения долговечности ограждающих конструкций теплицы и упрощение её вентилирования в тёплый период года разработано и оформлено в виде полезной модели техническое решение теплицы с выдвижными сотовыми поликарбонатными листами.

В соответствии с разработанным решением укладка на теплицу кровельных сотовых поликарбонатных листов перед сезоном выращивания и их демонтаж по окончании сезона выращивания (рис. 2) осуществляют посредством перемещения листов по равным толщине поликарбонатного листа зазорам между верхними поверхностями арок и прикреплённым к аркам полосам из светопрозрачного стеклопластика. Как показали ранее проведенные исследования, наиболее экономичными профилями для арок теплиц являются прямоугольные стальные трубы, применение которых позволяет снизить материалоёмкость каркаса

в

Рисунок 2 – Разработанное решение сезонной теплицы с выдвижными кровельными листами: а – схема монтажа и демонтажа кровельных листов;

б – схема образования вентиляционного проёма; в – деталь кровли:

• 1    – стальная арка каркаса теплицы; 2 – сотовый поликарбонатный лист;

• 3    – нащельник из монолитного поликарбоната; 4 – саморез; 5 – шайба

Повышение температуры воздуха в культивационном сооружении в летний период может значительно снизить урожайность овощных культур. Для вентиляции теплицы в тёплый период года предусмотрено приспускание кровельных листов по скатам арок для создания в коньке теплицы широкого ленточного вытяжного проёма, при этом в нижней части теплицы создаются приточные отверстия для поступления более холодного наружного воздуха. Известно, что чем шире вентиляционный проём и круче скат покрытия, тем эффективнее аэрация. Естественное проветривание теплицы будет осуществляться вследствие разности температур (плотностей) воздуха снаружи и внутри теплицы, а также за счёт разности давлений ветра с наветренной стороны (повышенное давление) и с заветренной стороны (пониженное давление). Наиболее эффективное использование ветрового давления будет соответствовать перпендикулярному расположению сооружения по отношению к преобладающему направлению ветра в летний период.

Так, максимальную массу воздуха (кг/ч), которую необходимо удалять из теплицы для снятия перегрева, можно определить по формуле

G_B = Q/0,24(t yx -t_n p ) ,                             (1)

где Q - теплоизбытки в теплице, создаваемые солнечной радиацией;

t_yx и с пр — температура уходящего через вентиляционный проём и приточного наружного воздуха;

0,24 – массовая теплоёмкость воздуха, ккал/кг ∙ град.

Для предотвращения попадания атмосферной влаги в полости сотовых поликарбонатных листов их торцы должны герметизироваться (рис.3). Необходимые герметизирующие материалы (торцевые профили и герметизирующие ленты) выпускаются отечественными производителями.

Рисунок 3 – Герметизация торцов поликарбонатного листа:

1 – торцевой поликарбонатный профиль; 2 – герметизирующая лента;

3 – перфорированная лента для стока конденсата; 4 – отверстия в профиле для стока конденсата; 5 – поликарбонатный лист

Выводы. Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы:

• 1.    Укладка на теплицу кровельных сотовых поликарбонатных листов перед сезоном выращивания и их демонтаж по окончании сезона выращивания посредством перемещения листов по зазорам между верхними поверхностями арок и прикреплённым к аркам полосам из светопрозрачного стеклопластика позволяет увеличить долговечность сотовых поликарбонатных листов вследствие уменьшения примерно на треть времени воздействия неблагоприятных метеорологических факторов.

• 2.    Создание в коньке теплицы ленточного вентиляционного проёма большой площади посредством приспускания кровельных листов по скатам арок позволяет улучшить и упростить проветривание теплицы в тёплый период года.

• 3.    Демонтаж кровли теплицы на зимний период будет способствовать восстановлению биологической активности почвы.

• 4.    Отсутствие снеговой нагрузки на теплицу позволяет снизить расход материалов на каркас сооружения.