Разработка моделей тепломассообмена и методов расчета тепловлажностного режима теплицы при лучистом отоплении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, кандидат наук Павлов, Михаил Васильевич

• Павлов, Михаил Васильевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Павлов, Михаил Васильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ состояния проблемы выбора и применения

системы отопления теплицы

1.1 Значение теплиц в производстве сельскохозяйственных культур

1.2 Пути повышения энергоэффективности тепличного хозяйства

1.3 Системы отопления теплиц

1.3.1 Традиционные системы отопления теплиц

1.3.2 Альтернативные системы отопления теплиц

1.3.3 Системы лучистого отопления теплиц

1.4 Методики расчета систем лучистого отопления теплиц

1.5 Выводы по главе 1 и постановка задач исследования 41 ГЛАВА 2. Математическая модель лучистого отопления теплицы

2.1 Нестационарная математическая модель лучистого отопления теплицы

2.2 Стационарная математическая модель лучистого отопления теплицы

2.2.1 Тепловой и материальный балансы теплицы

2.2.2 Расчет результирующих лучистых потоков для поверхностей

почвы и ограждения теплицы

2.2.3 Тепловой баланс ограждения теплицы

2.2.4 Тепловой и материальный балансы почвы

2.2.5 Методика решения системы уравнений теплового и материального балансов теплицы, ее ограждения и почвы

2.2.6 Пример конкретной реализации методики решения системы уравнений теплового и материального балансов теплицы, ее ограждения и почвы

2.3 Выводы по главе 2 79 ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование лучистого отопления теплицы

3.1 Экспериментальная установка «Инфракрасный нагрев почвы»

3.2 Верификация математической модели лучистого отопления теплицы 81 3.2.1 Тепловой баланс почвы при нестационарном тепловлажностном режиме

3.2.2 Экспериментальное исследование нестационарного тепловлажностного режима почвы

3.2.3 Сравнение расчетных и экспериментальных данных по температуре поверхности почвы

3.2.4 Оценка погрешности результатов косвенных измерений 101 3.3 Выводы по главе 3 103 ГЛАВА 4. Расчетные исследования и совершенствование системы лучистого отопления теплицы

4.1 Результаты программного решения системы уравнений теплового

и материального балансов теплицы и почвы

4.1.1 Влияние температуры наружного воздуха и кратности воздухообмена

на показатели лучистого отопления теплицы

4.1.2 Влияние термического сопротивления ограждения и температуры поверхности почвы на показатели лучистого отопления теплицы

4.1.3 Влияние коэффициента орошения и коэффициента поглощения почвы

на показатели лучистого отопления теплицы

4.2 Инженерная методика расчета системы лучистого отопления теплицы

4.3 Повышение эффективности системы лучистого отопления теплицы

с использованием газовых инфракрасных излучателей (ГИИ)

4.4 Технико-экономическое обоснование применения лучистого отопления

в теплицах с использованием газовых инфракрасных излучателей (ГИИ)

4.5 Выводы по главе 4 154 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 155 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 158 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Давление насыщенного водяного пара (результаты аппроксимации справочных данных) 174 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Удельная теплота парообразования (результаты аппроксимации справочных данных) 176 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Пример решения системы уравнений теплового

и материального балансов теплицы, ее ограждения и почвы

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты регистрации плотности теплового излучения измерительным прибором «И1111-2» (фрагмент)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Результаты аппроксимации экспериментальных данных 186 ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Пример решения уравнения теплового баланса почвы при нестационарном тепловлажностном режиме

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Результаты расчета погрешности косвенных измерений 194 ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Результаты решения системы уравнений теплового и материального балансов теплицы при лучистом отоплении

ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Состав и свойства природного газа, расчет продуктов его сгорания

ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Технико-экономический расчет различных видов систем отопления теплицы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка моделей тепломассообмена и методов расчета тепловлажностного режима теплицы при лучистом отоплении»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Для круглогодичного выращивания сельскохозяйственной продукции в закрытом грунте обычно на практике используются промышленные теплицы. Рассматриваемые объекты агропромышленного комплекса (АПК), особенно расположенные в северной части нашей страны, должны быть обеспечены системами искусственного обогрева. В настоящее время, наряду с традиционными системами отопления (водяными, паровыми, воздушными), все большое внимание привлекают системы, работающие на базе инновационных технологий, которые не нуждаются во внешних источниках тепловой энергии (котельных или ТЭЦ), могут быть обеспечены системой автоматизированного контроля и управления, малогабаритны и энергоэффективны. В отличие от альтернативных способов обогрева теплиц, работающих на основе возобновляемых источников энергии (Солнца, геотермальных вод, биомассы и т. п.), системы лучистого отопления стабильны в теплоснабжении культивационных сооружений, так как их функционирование не зависит ни от географических условий, ни от переменных факторов окружающей среды.

Несмотря на неоспоримые преимущества системы лучистого отопления: искусственный источник инфракрасного излучения; концентрация тепловой энергии в нижней зоне помещения, где находятся почва и выращиваемые в ней растения; сокращение потребления энергоресурсов до 40 % в сравнении с традиционным (конвективным) обогревом; получение углекислого газа (СО) для подкормки растений при работе газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) и др., на данный момент времени не существует целостной методики ее расчета, которая бы рассматривала не только тепло-, но и массообменные процессы, происходящие в теплице, с учетом особенностей самого вида отопления.

Степень разработанности темы исследования. Теоретическими основами работы являются научные исследования советских, российских и зарубежных ученых (в алфавитном порядке): А. А. Андреевский, В. Н. Богословский, В. И. Бодров, Н. Н. Болотских, И. О. Волков, С. А. Голяк, В. Ф. Дроздов, Л. М. Дыскин, А. И. Еремкин, П. Н. Каменев, В. М. Каравайков, В. В. Климов, М. И. Курпан,

А. М. Моисеенко, А. М. Пенджиев, В. К. Савин, В. М. Свистунов, А. Н. Сканави, Ю. А. Табунщиков, A. Kavga, P. Knies, I. Konstas, T. Panidis, M. Teitel и др., труды которых посвящены построению теории теплового и влажностного режимов зданий и сооружений, а также созданию методик расчета систем отопления.

Цель диссертационного исследования заключается в разработке моделей тепломассообмена и методов расчета для проектирования системы лучистого отопления теплицы, предназначенной для поддержания требуемого тепловлажно-стного режима почвы при изменяющихся внешних факторах.

Задачи диссертационного исследования:

1. Провести анализ существующих методик расчета систем лучистого отопления зданий и сооружений, определить их достоинства и недостатки.

2. Разработать математические модели лучистого отопления теплицы, которые бы учитывали происходящие в ней основные тепло- и массообменные процессы при стационарных и нестационарных условиях, а также саму специфику инфракрасного обогрева.

3. Разработать алгоритм решения системы взаимосвязанных уравнений теп-ломассопереноса, лежащей в основе стационарной математической модели лучистого отопления теплицы.

4. Выполнить верификацию математической модели лучистого отопления теплицы на экспериментальной установке «Инфракрасный нагрев почвы».

5. Исследовать с помощью математической модели влияние различных факторов на параметры лучистого отопления теплицы.

6. Разработать на основе полученной математической модели инженерную методику расчета системы лучистого отопления теплицы.

7. Оценить эффективность использования теплоты продуктов сгорания газообразного топлива, сброшенных непосредственно в помещение, при лучистом отоплении теплицы с газовыми инфракрасными излучателями (ГИИ).

8. Выполнить технико-экономическое сравнение лучистого отопления с применением газовых (ГИИ) и электрических (ЭИИ) инфракрасных излучателей, а также традиционного (конвективного) обогрева теплицы.

Объект исследования - система лучистого отопления промышленной теплицы с потолочными инфракрасными излучателями.

Предмет исследования - зависимости параметров работы системы лучистого отопления теплицы от ее конструктивных особенностей, теплопоглощаю-щих свойств и температуры почвенного покрова, факторов окружающей среды при условиях вентиляции помещения и орошения почвы.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Разработаны математические модели лучистого отопления теплицы, описывающие тепловлажностный режим почвы.

2. Получена система взаимосвязанных уравнений теплового и материального балансов теплицы, ее ограждения и почвы, лежащая в основе стационарной математической модели лучистого отопления теплицы.

3. Разработан алгоритм решения системы взаимосвязанных уравнений теплового и материального балансов теплицы, ее ограждения и почвы.

4. Получены выражения для расчета результирующих лучистых потоков для поверхностей почвы и ограждения теплицы при условиях работы точечного инфракрасного излучателя, учитывающие многократные отражения теплового излучения от этих поверхностей, а также самооблучения ограждения теплицы.

5. На основе проведенных экспериментальных исследований тепловлажно-стного режима почвы при лучистом обогреве установлена адекватность разработанной нестационарной математической модели.

6. Получены закономерности, описывающие влияние различных факторов на параметры лучистого отопления теплицы.

Методологической основой диссертационного исследования служат теоретические положения по расчету систем отопления и вентиляции зданий и сооружений; теория тепломассообмена; теоретические основы теплотехники (термодинамики); теория математического моделирования; методы планирования экспериментальных исследований.

В качестве источников информации использованы действующие нормативные документы в исследуемой области (государственные стандарты и своды пра-

вил), стандарты организаций, научные публикации (статьи) и патенты на изобретения, а также учебные и справочные материалы.

Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение, а именно п. 3. «Создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальных исследований систем теплоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха, газоснабжения, освещения, защиты от шума».

Теоретическая значимость исследования заключается в разработке математических моделей лучистого отопления помещения, адаптированных для культивационных сооружений на примере теплиц.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

1. Разработан метод расчета системы лучистого отопления теплицы, обеспечивающий заданный тепловлажностный режим почвы.

2. Разработана инженерная методика расчета системы лучистого отопления теплицы, предназначенная для определения суммарной тепловой мощности инфракрасных излучателей и расчетного расхода воды на полив почвы.

3. Разработанные стационарная математическая модель и инженерная методика расчета, а также полученные закономерности могут быть в дальнейшем использованы при создании нормативной методики расчета системы лучистого отопления теплицы с потолочными инфракрасными излучателями.

4. Предложен способ повышения эффективности системы лучистого отопления теплицы с помощью газовых инфракрасных излучателей (ГИИ), основанный на использовании теплоты продуктов сгорания газообразного топлива, сброшенных непосредственно в помещение. Так, на примере промышленной теплицы «Фермер 7.5» компании ООО «Воля» (Красногорский район, Московская область) при расчетных условиях для города Вологды в случае реализации энергосберегающего мероприятия показаны увеличение температуры внутреннего воздуха на 4,3 оС, снижение требуемой мощности лучистого отопления на 13,9 % и сокра-

щение необходимого расхода воды на полив почвы на 15,3 % в сравнении с электрическим инфракрасным обогревом (ЭИИ).

5. Установлена энергетическая и экономическая эффективность применения газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) для лучистого отопления теплицы по отношению к электрическому инфракрасному (ЭИИ) и традиционному обогреву. При использовании ГИИ годовой расход тепловой энергии в сравнении с традиционным отоплением может быть сокращен на 28,9 %. При этом годовые денежные затраты на лучистое отопление с ГИИ оказались на 77,6 % меньше, чем при традиционном отоплении, и на 83,8 % - чем при работе ЭИИ.

Личный вклад автора. Постановка задачи (совместно с научным руководителем); разработка нестационарной математической модели лучистого отопления теплицы и ее экспериментальная верификация (участие в проведении эксперимента); программное решение верифицированной математической модели; анализ полученных расчетных и экспериментальных результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования представлены на III и IV Ежегодных смотрах-сессиях аспирантов и молодых ученых по отраслям наук (город Вологда, 18-19 ноября 2009 г., 15-16 декабря 2010 г.); на VIII и IX Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (город Вологда, 26 февраля 2010 г., 25 февраля 2011 г.); на Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам» (город Вологда, 22-23 апреля 2010 г., 21-22 апреля 2011 г.); на IV, V и VIII Академических чтениях «Актуальные вопросы строительной физики: энергосбережение, надежность, экологическая безопасность», посвященных памяти академика Г. Л. Осипова (город Москва, 3-5 июля 2012 г., 2-4 июля 2013 г., 3-5 июля 2017 г.).

Положения, выносимые на защиту:

1. Нестационарная математическая модель лучистого отопления теплицы.

2. Стационарная математическая модель лучистого отопления теплицы, включающая в себя систему взаимосвязанных уравнений теплового и материального балансов теплицы, ее ограждения и почвы.

3. Результаты верификации математической модели лучистого отопления теплицы на экспериментальной установке «Инфракрасный нагрев почвы».

4. Закономерности влияния различных факторов окружающей среды, показателей теплицы и почвы на параметры лучистого отопления теплицы.

5. Инженерная методика расчета системы лучистого отопления теплицы.

6. Оценка энергетической эффективности способа лучистого отопления теплицы с применением газовых инфракрасных излучателей (ГИИ), основанного на использовании теплоты продуктов сгорания газообразного топлива.

7. Оценка технико-экономической эффективности лучистого отопления теплицы с использованием в качестве источников теплоты газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) в сравнении с электрическим инфракрасным (ЭИИ) и традиционным (конвективным) обогревом.

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждается использованием фундаментальных положений по расчету систем отопления и вентиляции зданий и сооружений; применением современной системы автоматизированного проектирования (САПР); удовлетворительной сходимостью экспериментальных данных, полученных с помощью высокоточных измерительных приборов (средств измерения), и теоретических результатов, найденных путем решения разработанной математической модели.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования представлены в 13 публикациях, в том числе в 7 статьях, опубликованных в реферируемых журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами по каждой из них и заключения. Диссертация содержит 207 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 38 рисунков, 93 формулы, 10 приложений и список литературы из 1 43 наименований.

ГЛАВА 1. Анализ состояния проблемы выбора и применения системы отопления теплицы 1.1 Значение теплиц в производстве сельскохозяйственных культур На значительной части территории нашей страны в связи с продолжительной, нередко суровой зимой и коротким, не всегда теплым летом складываются неблагоприятные условия для выращивания теплолюбивых растений в открытом грунте. Для расширения возможностей выращивания растений и снабжения населения свежими продуктами питания, особенно овощами (в первую очередь, огурцами и томатами), в неблагоприятные периоды года применяют различные сооружения защищенного грунта, в которых искусственно создаются необходимые условия для роста и развития растений. По степени удовлетворения потребностей растений в комплексе факторов жизнеобеспечения или по технологической сложности все существующие сооружения защищенного грунта подразделяют на парники, утепленный грунт и теплицы. В отличие от парников и утепленного грунта в теплицах не только создаются благоприятные условия для развития растений, но и также обеспечивается защита обслуживающего персонала от неблагоприятных климатических факторов [43, с. 4].

Несмотря на очевидные преимущества, выращивание сельскохозяйственной продукции в тепличных условиях является непростой технологической задачей [37, с. 80]. На качество урожая влияет множество факторов [53, с. 74; 58, с. 77; 143]: температура и влажность внутреннего воздуха; интенсивность полива почвы и др. Например, в простейших теплицах с нерегулируемым солнечным обогревом создание благоприятных условий для выращивания растений является трудновыполнимой задачей. В ночное время суток, особенно зимой, солнечной теплоты для культивирования растений явно недостаточно, и они, как следствие, либо погибают, либо из-за стрессовых условий не дают нужный урожай. Оснащение теплиц системами искусственного обогрева и соблюдение режима полива почвы позволяют увеличить продуктивность овощных культур (примерно в два-три раза) и защитить растения от возможных переохлаждений [51, с. 108; 66, с. 94].

Об огромной роли тепличного хозяйства в круглогодичном обеспечении населения овощами и фруктами говорит хотя бы тот факт, что в соответствии с принятой «Государственной программой развития сельского хозяйства...» на период 2013-2020 гг. предусматривается существенное увеличение площади теплиц. По данным [61, с. 4] планируется к 2020 г. введение в эксплуатацию 4500 га зимних теплиц. Дело в том, что в настоящий момент времени в России потребность в овощах из защищенного грунта на душу населения обеспечивается всего лишь на 31 % [127, с. 241]. Сложившийся дефицит овощной продукции, в первую очередь, связан с развалом многих отечественных тепличных комбинатов, построенных в 70-80-х гг. прошлого века, вследствие их нерентабельности. В прошлом недостаток сельскохозяйственной продукции частично восполнялся поставками из-за рубежа. В связи с введенными против нашей страны санкциями и разработанной Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации в настоящее время наметилась тенденция к возрождению тепличной отрасли, что в итоге потребует строительства новых культивационных сооружений [50, с. 129]. Важным фактором, который также заставляет развивать тепличное овощеводство ускоренным темпами, является постепенное увеличение потребления овощей на душу населения. Например, в 2014 г. оно составило 111 кг на человека, что все еще ниже рекомендуемых норм (120-140 кг). Для сравнения на тот же период времени в Германии, Японии и Китае данный удельный показатель соответственно равнялся 129, 122 и 179 кг [4, с. 76].

Нерентабельность тепличного хозяйства в России, которая стала причиной резкого снижения уровня производства сельскохозяйственной продукции, вызвана, прежде всего, конструктивными особенностями прежних теплиц. К их основным недостаткам можно отнести [33, с. 25]: крупногабаритность и материалоемкость сооружений; низкокачественные полиэтиленовые и стеклянные покрытия, обладающие относительно невысокими технико-экономическими показателями; малоэффективные традиционные системы отопления, требующие всевозрастающих затрат на энергоносители и не обеспечивающие рационального потребления невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов.

1.2 Пути повышения энергоэффективности тепличного хозяйства

С точки зрения потребления энергоресурсов нужно отметить, что в обычном тепличном хозяйстве значительную часть расходов составляет отопление теплиц. Например, требуемая мощность, необходимая для отопления теплицы площадью 1000м2, составила 360 кВт. При этом по расчетам за отопительный сезон будет израсходовано порядка 113 т у.т., что равняется 300 тыс.руб. [32, с. 181]. Снижения затрат энергии на отопление зимних теплиц можно добиться несколькими путями: определением оптимальной планировки и поиском формы теплицы с минимальной площадью ограждения при максимальном ее объеме [95, с. 152]; использованием высокотехнологичных материалов ограждающих конструкций, пропускающих солнечный свет и задерживающих теплоту в помещении; внедрением современных энергоэффективных способов обогрева почвы.

Как отмечено в книге [14, с. 27-28], зимние теплицы рекомендуется ориентировать коньками в направлении восток-запад, весенние - коньками на север-юг. При таком расположении в теплицах обеспечиваются наилучшие условия освещенности в зимние месяцы, а в весенних - более сглаженный световой режим в период возможных перегревов. Лучшие условия освещенности также достигаются в теплице с неравными углами наклона кровли: 60 - 75о - на южный скат и 30о -на северный. При этом солнечный свет не должен встречать никаких препятствий, т. е. должно быть полное отсутствие затененности теплицы от кустов, деревьев и строений [90, с. 214]. Все эти объемно-планировочные решения позволяют максимально обогреть теплицу прямыми лучами Солнца. При выборе места для строительства теплицы следует обратить внимание на ее защищенность от господствующих ветров. Это обстоятельство особенно важно учитывать при выращивании растений в зимнее время года, поскольку сильный ветер существенно увеличивает тепловые потери в теплице.

Что касается ограждения теплицы, то оно должно быть выполнено из свето-прозрачных материалов, к которым, как правило, относятся полиэтиленовая пленка, стекло и сотовый поликарбонат. В целях уменьшения теплопотерь овощеводы часто применяют двухслойную пленку и стекло или комбинацию материалов, но

светопрозрачность таких покрытий снижается. Поэтому инновационным решением стало применение для покрытия теплиц листов сотового поликарбоната. Главные преимущества полимерного материала заключены в его трех основных характеристиках [96, с. 48]: прозрачность, аналогичная стеклу; прочность (в 20 раз прочнее стекла); энергосбережение (в 1,5 раза выше, чем у стекла). Благодаря структуре сотовый поликарбонат оптимизирует освещенность внутри теплицы: рассеянный свет равномерно распределяется на растения, что особенно важно зимой для светолюбивых культур [6, с. 33].

В таблице 1.1 представлены для сравнения технические характеристики све-топрозрачных материалов, применяемых для покрытия теплиц [18, с. 79].

Таблица 1.1 - Технические характеристики светопрозрачных конструкций теплицы

Характеристика материала, изделия Одинарное стекло, 4 мм Двойное остекление Однокамерный стеклопакет Сотовый поликарбонат

10 мм 16 мм

Масса, кг/м 10 20 20 1,7 2,7

Светопропускание, % 90 80 80 80 76

Сопротивление теплопередаче, м2-К/Вт 0,005 0,34 0,34 0,29 0,42

Примерная стоимость, руб./м2 340 680 1040 290 630

Горючесть не горючее не горючее не горючий слабогорючий

Долговечность, год - - - 10-20 10-20

Сопротивление ударным воздействиям слабое слабое слабое хорошее

Размеры, м - - - 2,1x6,0; 2,1x12,0

Коэффициент линейного теплового расширения, °С-1 - - - 6,5-10-5

Примечание: долговечность стекла в ограждающих конструкциях теплиц является неопределенной в связи с его хрупкостью и, как следствие, возможным разрушением ограждения при деформации каркаса, снегопадах (из-за образования «снеговых мешков» в ендовах блочных теплиц или вследствие отключения отопления) и граде (особенно в южных районах России). В теплицах ежегодно заменяется примерно 1-2 % стеклянного ограждения из-за боя стекла.

В соответствии с таблицей 1.1 с учетом имеющихся теплотехнических, эксплуатационных и технико-экономических преимуществ сотовый поликарбонат является оптимальным укрывным материалом для теплиц.

Сотовый поликарбонат получил свое название из-за особенностей структуры. Листы поликарбоната состоят из двух, трех и более тонких параллельных пластин и тонких перемычек между ними. В поперечном разрезе лист сотового поликарбоната разделен ячейками, имеющими форму многоугольника (соты), в пустотах которых воздух обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства, а перемычки - большую конструктивную жесткость при относительно небольшом весе материала [113, с. 234]. За счет воздушных прослоек процессы теплопередачи через сотовый поликарбонат протекают медленнее в сравнении с монолитным поликарбонатом той же толщины (таблица 1.2). Однако, несмотря на повышенную удельную массу материала, монолитный поликарбонат лучше пропускает солнечный свет, чем сотовый поликарбонат [59, с. 1327-1328].

Таблица 1.2 - Сравнение технических характеристик поликарбонатов

Толщина, мм 2 Коэффициент теплопередачи, Вт/(м •К) Светопропускание, %

монолитный поликарбонат сотовый поликарбонат монолитный поликарбонат сотовый поликарбонат

4 5,56 4,17 86,5 83,0

6 5,00 3,70 85,0 82,0

8 5,00 3,57 84,5 82,0

10 4,76 3,45 84,0 80,0

Как и все другие виды укрывных материалов, поликарбонат не лишен недостатков. В связи с его сотовой структурой он не всегда имеет достаточную прочность в случае продолжительного напряженно-деформированного состояния (например, при снеговой нагрузке в зимний период года), особенно при малой толщине покрытия [118, с. 24-25]. Большим недостатком поликарбоната является низкая абразивостойкость его поверхности [88, с. 11]. Повышенная чувствительность поликарбоната к ультрафиолетовому излучению может привести через определенный период времени к разрыву кислородных связей полимерных молекул

в его поверхностном слое и впоследствии негативно отразиться на механической прочности и оптических свойствах материала [87, с. 136-137].

Форма и расположение теплицы играют важную роль в получении максимального количества теплоты солнечного излучения. Теплозащитные характеристики ограждения вследствие малой толщины стенки в расчетах порой не учитываются вовсе (тепловые потери в теплицах примерно в 4 - 6 раз больше, чем в многоэтажных жилых зданиях) [100, с. 387-388]. Поэтому энергосбережение тепличного хозяйства, в первую очередь, зависит от выбора системы отопления.

1.3 Системы отопления теплиц Теплицы круглогодичного использования, расположенные на территории нашей страны, по большей части нуждаются в сезонном отоплении. Для обогрева теплиц применяются различные виды систем отопления, которые имеют свои достоинства и недостатки, а также область применения. Проблема выбора усугубляется еще тем, что в разные периоды времени для созревания растений требуются разные способы обогрева [123, с. 139]. Поэтому поиск системы отопления, которая бы в большей степени соответствовала потребностям жизнеобеспечения растений в теплице, является до сих пор актуальным. Ведь ни для кого не секрет, что создание благоприятных условий для выращивания сельскохозяйственной продукции в закрытом грунте является залогом получения богатого урожая с регулярной периодичностью два-три раза в год [39, с. 81].

1.3.1 Традиционные системы отопления теплиц К традиционным способам обогрева теплиц, в первую очередь, относятся системы водяного (парового), воздушного, комбинированного водо- или паровоздушного и газовоздушного отопления. Обогрев теплиц также может быть осуществлен с помощью электрической энергии [100, с. 389].

Классическим вариантом обогрева теплицы является водяная система отопления с температурой теплоносителя не более 130 оС [63, с. 296-297]. Допускается в качестве теплоносителя вместо горячей воды использовать водяной пар. Вода, нагретая на котельной или ТЭЦ, циркулирует в отопительных приборах:

радиаторах, регистрах или змеевиках из гладких труб, размещенных в приземной части теплицы у внутренних поверхностей ее наружных ограждающих конструкций (надпочвенный обогрев), отдавая при охлаждении часть своей явной теплоты (или скрытой - при конденсации водяного пара) воздуху помещения. Для обеспечения равномерного температурного поля в объеме теплицы отопительные приборы располагают таким образом, чтобы их суммарная мощность составляла не менее 40 % от общей мощности системы отопления. Остальная часть теплоты поступает в теплицу через самостоятельную систему грунтового обогрева (температура воды 35 - 45 оС), состоящую из параллельно проложенных в почве (на глубине 40 - 50 см, с шагом 80 см для овощных и 40 см для рассадных теплиц) стеклянных или пластмассовых (обычно полиэтиленовых) трубопроводов диаметром 20 - 40 мм с антикоррозионной защитой. Применение стальных труб для обогрева почвы не допускается. Сплошной подпочвенный обогрев может быть дополнен контурным обогревом, предотвращающим потери теплоты из почвы через фундамент теплицы [43, с. 45-50].

Отдельно стоит выделить теплицы с горизонтальной водоналивной кровлей, в которых обогрев стеклянного покрова крыши осуществляется с помощью низкотемпературной воды (25 - 35 оС), наличие которой неограниченно в любом промышленном районе. Слой теплой воды изолирует теплицу от внешней среды, сокращая тепловые потери через ее остекление на 80 - 90 %. При устройстве водяной «шубы» не только сверху, но и у боковых поверхностей теплицы тепловые потери сводятся до минимума [26, с. 266; 63, с. 301].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Павлов, Михаил Васильевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Альтшуль, А. Д. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости): учеб. пособие для вузов / А. Д. Альтшуль, П. Г. Киселев. - М.: Стройиздат, 1975. - 323 с.

2. Анисимов, В. К. Особенности работы электрического генератора на нагрузку типа теплицы / В. К. Анисимов // Проблемы региональной энергетики. -2008. - № 3. - С. 139-143.

3. Антонов, В. Я. Технология полевой сушки торфа / В. Я. Антонов, Л. М. Малков, Н. И. Гамаюнов. - М.: Недра, 1981. - 239 с.

4. Бабушкин, В. А. Особенности и эффективность господдержки регионального овощеводства / В. А. Бабушкин, А. А. Дубовицкий, Д. О. Свиридов // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2016. - № 4. -С. 75-80.

5. Баканова, С. В. Воздушное отопление теплиц / С. В. Баканова, А. А. Гарина // Проблемы энергосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах: сборник трудов XV Международной научно-практической конференции. - 2014. - С. 41-43.

6. Бахтияров, Р. Ф. Сотовый поликарбонат - современное энергосберегающее покрытие для теплиц / Р. Ф. Бахтияров // Гавриш. - 2011. - № 3. - С. 33-35.

7. Бледных, В. В. Высокоэффективная технология обогрева жилых и производственных помещений / В. В. Бледных // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2013. - № 4 (28). - С. 81-83.

8. Богословский, В. Н. Отопление: учебник для вузов / В. Н. Богословский,

A. Н. Сканави. - М.: Стройиздат, 1991. - 735 с.

9. Богословский, В. Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): учебник для вузов /

B. Н. Богословский. - М.: Высшая школа, 1982. - 415 с.

10. Бодров, В. И. Теплофизические требования к конструкциям телового контура зданий при лучистом отоплении / В. И. Бодров, А. А Смыков // Вестник

Волжского регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. - 2014. - № 17. - С. 177-180.

11. Бодров, В. И. Теплофизические характеристики теплового контура зданий с газовыми инфракрасными излучателями / В. И. Бодров, А. А. Смыков // Сантехника, отопление, кондиционирование. - 2014. - № 7 (151). - С. 52-55.

12. Болотских, Н. Н. Инфракрасное отопление теплиц с помощью пленочных электронагревателей / Н. Н. Болотских // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. - 2015. - № 7 (138). - С. 30-35.

13. Болотских, Н. Н. Инфракрасный обогрев теплиц с помощью электрических длинноволновых нагревательных панелей / Н. Н. Болотских // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. - 2015. - № 9 (140). - С. 43-52.

14. Бондарева, О. Б. Устройство теплиц и парников / О. Б. Бондарева. - М.: ООО «Издательство АСТ»; Донецк: «Сталкер», 2004. - 92 с.

15. Вадюнина, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв: учеб. пособие / А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.

16. Возможности использования биогазовых технологий в тепличных хозяйствах / Р. Ф. Байбеков, Н. Ф. Ганжара, И. В. Андреева [и др.] // Гавриш. - 2007. -№ 5. - С. 20-22.

17. Волков, И. О. Математическая модель теплопередачи через оболочку культивационного сооружения / И. О. Волков, В. М. Каравайков // Механика и технологии. - 2013. - № 4 (42). - С. 47-51.

18. Волченков, А. И. Анализ строительных решений фермерских теплиц круглогодового использования / А. И. Волченков // Сетевой научный журнал ОрелГАУ. - 2017. - № 1 (8). - С. 78-83.

19. Гиндоян, А. Г. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий / А. Г. Гиндоян, Э. С. Гиллер. - М.: АО «ЦНИИпромзданий», 1997. - 179 с.

20. Голяк, С. А. Особенности теплового баланса помещений с системами отопления на основе газовых инфракрасных излучателей / С. А. Голяк, В. В. Пятачков // Молодой ученый. - 2010. - № 1-2 (13). - Т. I. - С. 111-113.

21. Голяк, С. А. Технико-экономическая эффективность систем радиацион-но-конвективного отопления на основе газовых инфракрасных излучателей / С. А. Голяк, В. В. Пятачков // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2010. -№ 3 (33). - С. 22-24.

22. ГОСТ 8.524-85. Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения. - Введ. 01.07.86. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 34 с.

23. ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. -Введ. 01.06.1990. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2006. - 6 с.

24. Долгих, П. П. Инновационная технология повышения энергоэффективности системы микроклимата теплиц / П. П. Долгих, М. В. Самойлов // Инновации в сельском хозяйстве. - 2016. - № 3 (18). - С. 273-280.

25. Долгих, П. П. Тепличные конструкции и технологии с использованием утилизированной тепловой энергии от облучателей / П. П. Долгих, М. В. Самойлов // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития. - 2016. -С. 71-77.

26. Дроздов, В. Ф. Отопление и вентиляция. Отопление: учебник для вузов / В. Ф. Дроздов. - М.: Высшая школа, 1976. - 280 с.

27. Дудкин, К. В. Воздушно-водяная система теплоснабжения теплиц с трубчатыми газовыми нагревателями / К. В. Дудкин, В. В. Ткачева, В. В. Дани-шевский // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2013. -№ 8 (63). - Т. 3. - С. 57-60.

28. Дыскин, Л. М. Локальный обогрев лучистым отоплением / Л. М. Дыс-кин, В. В. Шиванов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2008. - № 5-6. - С. 11-14.

29. Дыскин, Л. М. Тепловой баланс помещения с газовым лучистым отоплением / Л. М. Дыскин, В. В. Шиванов // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2007. - № 8. - С. 62-65.

30. Егиазаров, А. Г. Общая теплотехника, теплоснабжение и вентиляция: учебник для вузов / А. Г. Егиазаров. - М.: Стройиздат, 1982. - 215 с.

31. Забор тепла от уходящих дымовых газов обжиговых печей для отопления тепличного комплекса / В. А. Уваров, С. В. Староверов, А. Ю. Феоктистов, А. И. Юдин // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. -№ 7 (38). - С. 121-124.

32. Захаров, Р. В. Энергоэффективная теплица - теплоэнергетический и экономический расчет / Р. В. Захаров, С. О. Апаев, С. В. Картавцев // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: материалы 17-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов. - 2016. -С. 181-183.

33. Зеленко, И. Ю. «Сибирская теплица» - современная технология производства овощных и зеленных культур в закрытом грунте / И. Ю. Зеленко,

A. В. Васильев // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2003. - № 4 (12). - С. 24-27.

34. Идрисов, А. З. Перспективы применения газовых инфракрасных излучателей в районах Крайнего Севера / А. З. Идрисов // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. - 1997. - № 3. - С. 55-57.

35. Исаченко, В. П. Теплопередача: учебник для вузов / В. П. Исаченко,

B. А. Осипова, А. С. Сукомел. - М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

36. Исследование процессов тепломассопереноса в слое почвы на примере фрезерного торфа при инфракрасно-лучистом обогреве: учеб. пособие / М. В. Павлов, Д. Ф. Карпов, А. А. Синицын [и др.]. - Вологда: ВоГУ, 2015. -192 с.

37. Кабанов, А. А. Система удаленного управления теплицей / А. А. Кабанов, Г. В. Никонова // Актуальные проблемы современной науки: материалы IV Региональной научно-практической конференции. - 2015. - С. 80-82.

38. Кадина, И. В. Использование новейших технологий в решении проблем АПК / И. В. Кадина, Д. Н. Нестеренко // Уникальные исследования XXI века. -2015. - № 12 (12). - С. 31-34.

39. Калинина, Т. О. Создание оптимальных тепловых условий в теплицах в зимний период / Т. О. Калинина, В. Ю. Полякова, К. В. Кичин // Молодой ученый. - 2016. - № 29 (133). - С. 81-86.

40. Каменев, П. Н. Вентиляция: учеб. пособие / П. Н. Каменев, Е. И. Тет-ринчик. - М.: АСВ, 2008. - 624 с.

41. Каравайков, В. М. Системный подход к построению математической модели теплопередачи через оболочку культивационного сооружения / В. М. Ка-равайков, А. В. Овчинников // Вестник Костромского государственного университета. - 2012. - № 2. - Т. 18. - С. 232-235.

42. Кириллин, В. А. Техническая термодинамика / В. А. Кириллин, В. В. Сычев, А. Е. Шейндлин. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 414 с.

43. Климов, В. В. Оборудование теплиц для подсобных и личных хозяйств / В. В. Климов. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 96 с.

44. Кожухов, В. А. Повышение эффективности энергообеспечения теплицы /

B. А. Кожухов, Н. Б. Михеева, А. Ф. Семенов // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2009. - № 6. - С. 127-132.

45. Компания "SPACE-RAY" [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.spaceray.com.

46. Компания ООО «Воля». Производство теплиц [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://perchina.ru.

47. Компания ООО «Газтехника» [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://fas.su.

48. Кондратьев, К. Я. Актинометрия: учеб. пособие для вузов / К. Я. Кондратьев. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. - 691 с.

49. Кравченко, Ю. Г. Энергосбережение при совершенствовании системы отопления фермерских теплиц / Ю. Г. Кравченко, В. И. Чеботарев // Энергосбережение и водоподготовка. - 2006. - № 4. - С. 73-74.

50. Ледовской, А. В. Вопросы проектирования культивационных сооружений / А. В. Ледовской // Сетевой научный журнал ОрелГАУ. - 2016. - № 2 (7). -

C. 128-133.

51. Липатов, А. В. Повышение эффективности систем отопления теплиц / А. В. Липатов, Е. В. Спиридонова, А. Ф. Фролов // Инновационные технологии в строительстве, теплогазоснабжении и энергообеспечении: материалы V Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 108-112.

52. Лыков, А. В. Теория сушки: учеб. пособие / А. В. Лыков. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

53. Лысак, О. Г. Микроклимат зданий для хранения сочного растительного сырья / О. Г. Лысак, А. М. Моисеенко // Вестник Орловского государственного аграрного университета. - 2011. - № 4 (31). - С. 74-76.

54. Максимов, В. И. Влияние размещения газовых инфракрасных излучателей на энергоэффективность их применения в системах отопления / В. И. Максимов, Т. А. Нагорнова // Перспективы развития фундаментальных наук: сборник научных трудов XI Международной конференции студентов и молодых ученых. -2014. - С. 636-638.

55. Мартынова, И. С. Особенности применения газопоршневой установки типа "GE Jenbacher J624" для обогрева теплиц / И. С. Мартынова, Т. В. Ефремова // Потенциал интеллектуально одаренной молодежи - развитию науки и образования: материалы V Международного научного форума молодых ученых, студентов и школьников. - 2016. - С. 156-159.

56. Михеев, М. А. Основы теплопередачи: учеб. пособие / М. А. Михеев, И. М. Михеева. - М.: Энергия, 1977. - 344 с.

57. Модель системы управления комбинированным отоплением теплицы в условиях закрытого грунта на базе микроконтроллера "Raspberry PI" / С. А. Иванов, И. Ю. Квятковская, А. Ф. Дорохов, Н. Д. Шишкин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2015. - № 2. - С. 32-37.

58. Моисеенко, А. М. Моделирование температурно-влажностного режима в зданиях картофеле-овощехранилищ / А. М. Моисеенко, О. Г. Лысак // Строительство и реконструкция. - 2016. - № 2 (64). - С. 77-84.

59. Мухачев, А. Д. Применение поликарбонатов в качестве энергоэффективной светопрозрачной конструкции / А. Д. Мухачев // Образование, наука, производство. - 2015. - С. 1326-1329.

60. Никитин, А. В. Энергосберегающие технологии как фактор стратегического управления в агропромышленном комплексе / А. В. Никитин // Молодежный научный вестник. - 2017. - № 4 (16). - С. 287-291.

61. Новые технологии в овощеводстве защищенного грунта / С. М. Сирота, И. Т. Балашова, Е. Г. Козарь, Е. В. Пинчук // Овощи России. - 2016. - № 4 (33). -С. 3-9.

62. Олейниченко, В. Г. Воздушная система отопления и кондиционирования теплиц с использованием геотермального источника энергии / В. Г. Олейниченко, В. В. Величко // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2012. - № 7. - С. 84-87.

63. Отопление: учеб. пособие для вузов / под ред. М. И. Курпана. - Мн.: Вышэйшая школа, 1982. - 364 с.

64. Отопление и вентиляция: учебник для вузов: в 2 ч. Ч. 1: Отопление / П. Н. Каменев, А. Н. Сканави, В. Н. Богословский [и др.]. - М.: Стройиздат, 1975. - 483 с.

65. Отопление и вентиляция: учебник для вузов: в 2 ч. Ч. 2: Вентиляция / под ред. В. Н. Богословского. - М.: Стройиздат, 1976. - 439 с.

66. Оценка эффективности системы воздушного отопления в теплице / В. А. Кубис, С. В. Баканова, А. И. Еремкин, Н. А. Орлова // Градостроительство и архитектура. - 2014. - № 2 (15). - С. 94-98.

67. Павлов, М. В. Исследование тепловлажностного режима почвы при лучистом отоплении модульной теплицы / М. В. Павлов, С. В. Лукин, А. А. Кочкин // Приволжский научный журнал. - 2017. - № 1 (41). - С. 41-45.

68. Пат. 2042317 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Устройство для обогрева почвы в теплице / М. И. Енов; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Новатор». - № 5034531/15; заявл. 26.03.1992; опубл. 27.08.1995. - Б. и. - 1995.

69. Пат. 2056735 Российская Федерация, МПК А0Ш 31/02, А0Ш 9/14, А0Ш 9/24. Теплица / В. П. Шарупич; заявитель и патентообладатель Малое предприятие «Патент» Государственного научно-исследовательского и проектного института «Гипронисельпром». - № 9393018303; заявл. 09.04.1993; опубл. 27.03.1996. - Б. и. - 1996.

70. Пат. 2084124 Российская Федерация, А0Ш 9/24, F24H 7/00, A01K 1/00. Устройство обогрева почвы и растений в теплице / В. М. Гарбуз, А. Г. Павлов, И. Л. Лейтес, Л. И. Сухарева, Н. В. Язвикова; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства Научно-производственного объединения по овощеводству «Россия». - № 9292013556; заявл. 21.12.1992; опубл. 20.07.1997. - Б. и. - 1997.

71. Пат. 2109440 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Система отопления теплицы / В. П. Шарупич, А. Я. Мазуров, А. А. Демидов [и др.]; заявитель и патентообладатель Малое предприятие «Патент» Государственного научно-исследовательского и проектного института «Гипронисельпром». -№ 96118910/13; заявл. 23.09.1996; опубл. 27.04.1998. - Б. и. - 1998.

72. Пат. 2110171 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24, А0Ш 9/14, A01G 31/02, F24J 2/00. Устройство для стабилизации теплового режима в теплице / А. В. Вальков; заявитель А. В. Вальков и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью «Мицар». - № 96122678/13; заявл. 29.11.1996; опубл. 10.05.1998. - Б. и. - 1998.

73. Пат. 2112354 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Система для орошения и обогрева теплиц / В. К. Губин, М. Ю. Храбров, В. И. Канардов; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова. - № 96103074/13; заявл. 15.02.1996; опубл. 10.06.1998. - Б. и. - 1998.

74. Пат. 2116024 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/14, А0Ш 9/24, Е04Н 5/08. Теплица / В. М. Гарбуз, А. Г. Павлов; заявитель и патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства Научно-

производственного объединения по овощеводству «Россия». - № 93017590/13; за-явл. 05.04.1993; опубл. 27.07.1998. - Б. и. - 1998.

75. Пат. 2150818 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Устройство для отопления теплицы / А. А. Кудинов; заявитель и патентообладатель Ульяновский государственный технический университет. - № 98112407/13; заявл. 24.06.1998; опубл. 20.06.2000. - Б. и. - 2000. - № 17.

76. Пат. 2152709 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Способ обогрева теплиц и система для его осуществления / В. М. Гарбуз, С. С. Литвинов; заявитель В. М. Гарбуз и патентообладатели В. М. Гарбуз, С. С. Литвинов. - № 99107339/13; заявл. 19.04.1999; опубл. 20.07.2000. - Б. и. - 2000. - № 20.

77. Пат. 2185722 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/14, А0Ш 9/24, А0Ш 13/02. Теплица / В. М. Ушаков, В. А. Ушаков; заявитель и патентообладатель В. М. Ушаков. - № 2000130757/13; заявл. 01.12.2000; опубл. 27.07.2002. - Б. и. -2002. - № 21.

78. Пат. 2248691 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Способ регулирования температуры теплицы и устройство для его осуществления / Н. А. Мамедов, М. А. Магулаев, В. И. Коломиец; заявители и патентообладатели Н. А. Мамедов, М. А. Магулаев, В. И. Коломиец. - № 2002131331/12; заявл. 21.11.2002; опубл. 27.03.2005. - Б. и. - 2005. - № 9.

79. Пат. 2248692 Российская Федерация, МПК А0Ш 31/00, А0Ш 9/24. Способ обогрева растений в гидропонных установках теплицы / Н. А. Мамедов, М. А. Магулаев, В. И. Коломиец; заявители и патентообладатели Н. А. Мамедов, М. А. Магулаев, В. И. Коломиец. - № 2003100556/12; заявл. 08.01.2003; опубл.

27.03.2005. - Б. и. - 2005. - № 9.

80. Пат. 2283578 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Способ обогрева теплиц и теплица с обогревом для его осуществления / Р. И. Аминов, Т. П. Аста-фурова; заявители и патентообладатели Томский государственный университет, ЗАО «Томь», Р.И. Аминов. - № 2004115826/12; заявл. 24.05.2004; опубл.

20.09.2006. - Б. и. - 2006. - № 26.

81. Пат. 2402194 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Устройство для контроля температурного режима защищенного грунта / В. И. Игонин, М. В. Павлов, Д. Ф. Карпов; заявитель и патентообладатель Вологодский государственный технический университет. - № 2009117591/21; заявл. 08.05.2009; опубл. 27.10.2010. - Б. и. - 2010. - № 30.

82. Пат. 2474108 Российская Федерация, МПК А0Ш 9/24. Система энергоснабжения и внутрипочвенного орошения теплицы / А. М. Васильев, В. В. Денисов; заявитель и патентообладатель Новочеркасская государственная мелиоративная академия. - № 2011118164/13; заявл. 05.05.2011; опубл. 10.02.2013. - Б. и. -2013. - № 4.

83. Пенджиев, А. М. Возможности использования геотермальных вод для теплоснабжения теплиц Туркменистана / А. М. Пенджиев, Д. А. Пенжиева // Труды международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». - 2012. - Т. 4. - С. 16-26.

84. Пенджиев, А. М. Физическая, математическая модель для описания термического режима в комбинированных культивационных сооружениях /

A. М. Пенджиев, Д. А. Пенжиева // Проблемы современной науки и инновации. -2017. - № 3. - С. 4-18.

85. Плетникова, Ю. С. Оценка экономической эффективности замены централизованного отопления системой лучистого отопления / Ю. С. Плетникова,

B. В. Бухмиров // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XIX Бенардосовские чтения): материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 175-летию со дня рождения Н. Н. Бенардоса. - 2017. -

C. 271-274.

86. Повышение коэффициента полезного действия лучистой системы отопления с применением в качестве отопительных приборов «светлых» газовых инфракрасных излучателей / Н. И. Куриленко, М. Н. Чекардовский, Л. Ю. Михайлова, А. Н. Ермолаев // Инженерный вестник Дона. - 2015. - № 4 (38). - Т. 38. - С. 73.

87. Повышение устойчивости поликарбонатных изделий к действию ультрафиолетового излучения / О. А. Зубкова, Т. В. Лапова, Н. П. Горленко [и др.] //

Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. -2015. - № 6 (53). - С. 135-140.

88. Поликарбонат - анализ рынка и перспективы развития / В. В. Америк, С. А. Радзинский, И. Ю. Золкина [и др.] // Пластические массы. - 2013. - № 11. -С. 10-13.

89. Пуринг, С. М. Особенности применения газовых инфракрасных излучателей / С. М. Пуринг, Н. П. Тюрин, Д. Н. Ватузов // Градостроительство и архитектура. - 2017. - № 1 (26). - Т. 7. - С. 47-51.

90. Пучнин, А. М. Энергосберегающая мини-теплица для выращивания овощей и выгонки лука на перо в крестьянском индивидуальном секторе /

A. М. Пучнин, В. В. Смирягин // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2014. - № 1. - Т. 19. - С. 214-216.

91. Растворова, О. Г. Физика почв: практическое руководство / О. Г. Раство-рова. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1983. - 196 с.

92. Расчет нагревательных и термических печей: справочник / под ред.

B. М. Тымчака и В. Л. Гусовского. - М.: Металлургия, 1983. - 480 с.

93. Романова, М. И. Энергоэффективный метод использования излишек тепла солнечного коллектора / М. И. Романова, В. В. Шерстюков // Инженерный вестник Дона. - 2012. - № 4-2 (23). - Т. 23. - С. 84.

94. Савин, В. К. Роль экологических и климатических факторов при застройке территории / В. К. Савин, Н. Г. Волкова, Ю. К. Попова // Жилищное строительство. - 2014. - № 6. - С. 56-59.

95. Савин, В. К. Энергетическая эффективность и формообразование зданий / В. К. Савин, Н. В. Савина // Вестник МГСУ. - 2011. - № 3. - С. 152-157.

96. Саттарова, Р. Сотовый поликарбонат - теплосберегающее покрытие для фермерских теплиц / Р. Саттарова // Гавриш. - 2013. - № 2. - С. 48-49.

97. Свистунов, В. М. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства: учебник для вузов / В. М. Свистунов, Н. К. Пушняков. - СПб.: Политехника, 2008. - 428 с.

98. Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2016. - № 5. - С. 54-57.

99. Ситдикова, Г. З. Экономия энергии в овощеводстве закрытого грунта Израиля / Г. З. Ситдикова, Б. Бордман // Российский электронный научный журнал. - 2016. - № 3 (21). - С. 178-184.

100. Сканави, А. Н. Отопление: учебник для техникумов / А. Н. Сканави. -М.: Стройиздат, 1988. - 416 с.

101. Соболев, А. В. Эффективность регулирования микроклимата в теплицах с помощью электричества / А. В. Соболев // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2014. - № 2. - С. 154-156.

102. СП 23-101-2004. Свод правил. Проектирование тепловой защиты зданий: утв. ОАО «ЦНИИпромзданий» и ФГУС ЦНС от 23.04.2004 № 01. - Введ. 01.06.2004. - М.: ФГУП «ЦПП», 2004. - 140 с.

103. СП 50.13330.2012. Свод правил. Тепловая защита зданий: актуализированная редакция СНиП 23-02-2003: утв. Минрегионом России от 30.06.2012 № 265. - Введ. 01.01.2012. - М.: ФАУ «ФЦС», 2012. - 96 с.

104. СП 60.13330.2016. Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: актуализированная редакция СНиП 41-01-2003: утв. Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16.12.2016 № 968/пр. - Введ. 17.06.2017. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2016. - 104 с.

105. СП 107.13330.2012. Свод правил. Теплицы и парники: актуализированная редакция СНиП 2.10.04-85: утв. Минрегионом России от 30.06.2012 № 271. -Введ. 01.01.2013. - М.: ФАУ «ФЦС», 2012. - 18 с.

106. СП 131.13330.2012. Свод правил. Строительная климатология: актуализированная редакция СНиП 23-02-99*: утв. Минрегионом России от 30.06.2012 № 275. - Введ. 01.01.2013. - М.: ФАУ «ФЦС», 2015. - 120 с.

107. Справочник по теплопередаче: справочник / С. С. Кутателадзе, В. М. Боришанский. - Л., М.: Госэнергоиздат, 1958. - 414 с.

108. Справочник химика: справочник: в 6 т. Т. 1: Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника / под общ. ред. Б. П. Никольского. - М., Л.: Химия, 1966. - 1072 с.

109. СТО Газпром 2-1.9-440-2010. Стандарт организации. Методика расчета систем лучистого отопления: утв. ОАО «Газпром» от 04.03.2010 № 43. - Введ. 30.12.2010. - М., 2010. - 52 с.

110. СТО НП АВОК 4.1.5-2006. Стандарт организации. Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями: утв. приказом Президента НП «АВОК». - Введ. 30.11.2006. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2007. - 12 с.

111. Сухарева, Л. И. Создание и внедрение систем электрического обогрева культивационных сооружений / Л. И. Сухарева // Вестник ВИЭСХ. - 2005. - № 1. -С. 207-219.

112. Табунщиков, Ю. А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий / Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. - 194 с.

113. Талаев, К. И. Сотовый поликарбонат / К. И. Талаев, П. П. Долгих // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века. - 2016. - № 5. - С. 234-236.

114. Теплотехника: учебник для вузов / под ред. А. П. Баскакова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

115. Теплотехнический справочник: справочник: в 2 т. Т. 2 / под общ. ред. В. Н. Юренева и П. Д. Лебедева. - М.: Энергия, 1976. - 896 с.

116. Теплоэнергетика и теплотехника: справочная серия: в 4 кн. Кн. 2: Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: справочник / под общ. ред. А. В. Клименко и В. М. Зорина. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 564 с.

117. Узаков, Г. Н. Обоснование эффективности применения пиролизной установки для отопления теплиц / Г. Н. Узаков, Х. А. Давланов, Ю. Г. Узакова // Молодой ученый. - 2015. - № 19 (99). - С. 219-223.

118. Хайруллин, Ф. С. Определение напряженно-деформированного состояния материала сотовой структуры / Ф. С. Хайруллин, С. Г. Сидорин // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 18. - Т. 15. - С. 23-25.

119. Харчев, З. Р. Повышение энергетической эффективности теплиц / З. Р. Харчев, О. А. Евсеева, А. И. Щелоков // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. - 2014. - № 12. - С. 69-70.

120. Цанава, В. Ш. Современные пленочные теплицы / В. Ш. Цанава, И. А. Иванов // Вестник овощевода. - 2009. - № 3. - С. 26-30.

121. Цымбалюк, Ю. В. Интегрированная система отопления современных теплиц с применением фазопереходных тепловых аккумуляторов / Ю. В. Цымба-люк // Перспективы развития строительного комплекса. - 2016. - № 1. -С. 102-106.

122. Чадова, Н. А. Энергосберегающие технологии использования биогаза / Н. А. Чадова, Н. Т. Пузиков, А. Ю. Чадов // Современные наукоемкие технологии. - 2013. - № 8. - С. 313-314.

123. Шелехов, И. Ю. Оценка эффективности использования различных методов обогрева теплиц / И. Ю. Шелехов, А. Ю. Седельникова // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. - 2013. - № 1 (4). - С. 138-143.

124. Шумилов, Р. Н. Системы лучистого газового отопления / Р. Н. Шумилов, Ю. И. Толстова, А. А. Поммер // Сантехника, отопление, кондиционирование. - 2010. - № 11 (107). - С. 54-57.

125. Щелоков, А. И. Пути энергосбережения для тепличного комплекса /

A. И. Щелоков, З. Р. Харчев, О. А. Евсеева // Энерго- и ресурсосбережение -XXI век: материалы XIII Международной научно-практической интернет-конференции. - 2015. - С. 109-111.

126. Энергосберегающий эффект от применения теплоотражающих экранов при энергообеспечении тепличных хозяйств / В. М. Захаров, Н. Н. Смирнов,

B. И. Ащеулов, Д. А. Лапатеев // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2010. - № 2. - С. 25-29.

127. Юдаев, И. В. Изучение светопропускающих свойств сотового поликарбоната - покрывного материала круглогодичных теплиц / И. В. Юдаев // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2016. - № 120. - С. 239-252.

128. Aye, L. Evaluation of a heat pump system for greenhouse heating / L. Aye, R. J. Fuller, A. Canal // International Journal of Thermal Sciences. - 2010. - No. 1. -Vol. 49. - Pp. 202-208.

129. Bairiev, A. C. Microclimate control using heat-pump systems in greenhouses for tropical crop in Turkmenistan / A. C. Bairiev, A. M. Pendzhiev // Applied Solar Energy. - 2004. - No. 3. - Vol. 40. - Pp. 27-32.

130. Bakos, G. C. Greenhouse heating using geothermal energy / G. C. Bakos, D. Fidanidis, N. F. Tsagas // Geothermics. - 1999. - No. 6. - Vol. 28. - Pp. 759-765.

131. Development of a microwave system for greenhouse heating / M. Teitel, A. Shklyar, Y. Elad [etc.] // International Conference and British-Israeli Workshop on Greenhouse Techniques towards the 3rd Millennium. - 2000. - No. 43. - Vol. 1. -Pp. 189-195.

132. Gorobetz, V. Use of solar energy equipment and systems battery heat in heating of greenhouses / V. Gorobetz, E. Antipov // Науковий вюник НУБ1П Украши. Серiя: Техшка та енергетика АПК. - 2014. - No. 194-2. - Pp. 100-107.

133. Greenhouse heating using heat pumps with a high coefficient of performance (COP) / Y. Tong, N. Nishioka, K. Ohyama, T. Kozai // Biosystems Engineering. -2010. - No. 4. - Vol. 106. - Pp. 405- 411.

134. Greenhouse solar heating in the Argentinian Northwest / L. Saravia, R. Echazu, C. Cadena [etc.] // Renewable Energy. - 1997. - No. 1. - Vol. 11. -Pp. 119-128.

135. Jungmeier, G. Greenhouse gas emissions of bioenergy from agriculture compared to fossil energy for heat and electricity supply / G. Jungmeier, J. Spitzer // Nutrient Cycling in Agroecosystems. - 2001. - No. 1-3. - Vol. 60. - Pp. 267-273.

136. Kavga, A. Assessment of infrared heating benefits in a production greenhouse / A. Kavga, I. Konstas, T. Panidis // Applied Engineering in Agriculture. - 2015. -Vol. 31 (1). - Pp. 143-151.

137. Kavga, A. Infrared heating of greenhouses revisited: an experimental and modeling study / A. Kavga, T. Panidis, V. Bontozoglou, S. Pantelakis // American Society of Agricultural and Biological Engineers. - 2009. - Vol. 52 (6). - Pp. 2055-2065.

138. Knies, P. Infrared heating in greenhouses / P. Knies, N. J. van de Braak, J. J. G. Breuer // Acta Horticulturae. - 1984. - No. 148. - Pp. 73-80.

139. Kondili, E. Optimal design of geothermal-solar greenhouses for the minimisation of fossil fuel consumption / E. Kondili, J. K. Kaldellis // Applied Thermal Engineering. - 2006. - No. 8-9. - Vol. 26. - Pp. 905-915.

140. Lazorenko, V. Energy saving in heat supply systems the greenhouses based on technology of heat pipes / V. Lazorenko // Енергетика i автоматика. - 2013. -No. 4. - P. 6.

141. NJ greenhouses bloom with radiant heating // Engineered Systems. - Laguna Hills (CA), USA: Business news publishing company, 1999. - Vol. 16. - No. 1. -Pp. 32-33.

142. Tadili, R. Effects of a solar heating and climatisation system on agricultural greenhouse microclimate / R. Tadili, A. S. Dahman // Renewable Energy. - 1997. -No. 4. - Vol. 10. - Pp. 569-576.

143. Taylor, T. M. Secrets to a successful greenhouse business / T. M. Taylor // Mother Earth News. - 1992. - No. 135. - Pp. 38-45.

174

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (рекомендуемое) Давление насыщенного водяного пара (результаты аппроксимации справочных данных)

1. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

СЖКШ := 1

лллллллллллл

температура авшою воздуха (оС)

т := (-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35)Т давление насыщенного водяного пара (Па)

pt.il := (31.379 50.363 30.679 125.33 191.14 236.22 4-21.42 610.70 371.51 1227.09 170420 2337.03 3166.32 4242.73 5623.29)Т

2. РАСЧЕТНОЕ РАВНЕНИЕ

давление насыщенного еодяного пара (Па)

рнп2 := 133.32 103. ОЦЕНКА РАС ХОЛ\ДЕШШ СПРАВОЧНЫХ II РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ

гочгз (рнп1) 1 := 1..М

рнп1. - рнп2-

:0.662+^' 233-нв,

рнпН

■100

относительное отклонение значентд!

1в -

1

1 -35

2 -30

3 -25

4 -20

5 -15

& -10

7 -5

3 0

9 5

10 10

11 15

12 20

13 25

14 30

15 35

рнп1. =

рнп2{ :

т. = 1

31.379 31.174 0.653

50.868 50.718 0.294

80.679 80.652 0.034

125. 38 125.552 0.137

191.14 191.607 0.244

286.22 287.044 0.288

421.42 422.621 0.285

610.7 612.203 0.246

871.81 873.406 0.183

1.227'103 1.22Э-103 0.101

1.704-1ЯЗ 1.704-103 Э.929-10-3

2.337'103 2.335'103 0.088

3.167" 103 1161103 0.184

4.243'103 4,231 103 0.275

5.623 "103 5.603-103 0.358

рЕШ^

О О рнп2

6*10^

4>10"

2>10

1 1

+ ь /

+■ + Я5

1 ц:

-20

[Б

4. РЕГРЕССИОННАЯ СТАТИСТИКА

коз ф фицпенг норр еляцгш согт^рнгй) = 0.3345

коз ф фицпент до стое ерно ста аштроксимации 2

Е2 := иттрий) =0.732

20

0.3

0.6

0.4 т + -+

0.2

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (рекомендуемое) Удельная теплота парообразования (результаты аппроксимации справочных данных)

1. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

ORIGIN := 1

лллллллллллл

температура еоды (оС)

fx := (0 10 20 30 40 50 60 70 30 90 100)Т удельная теплота парообразования :'кДж кг}

rl := (2501 2477 2454 2430 2406 2332 2353 2333 2303 2233 2257}Т

2. РАСЧЕТНОЕ ^"РАВНЕНИЕ

удельная теплота парообразования :'кДж кг} г2 := 2504- 2.4.3- tx

3. ОЦЕНКА РАСХОЖДЕНИЙ СПРАВОЧНЫХ II РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ

N := rowsfil}

ЛЛЛЛ 4 ■

i := I...N

rl. - г2. t t

m- :

100

относительное отклонение жнсшш {%)

ta; =

1

1 0

2 10

3 20

4 30

5 40

& 50

7 60

& 70

9 80

10 90

11 100

2.501 юз

2.477 юз

2.454 юз

2.43 юз

2.406 юз

2.382 юз

2.358 юз

2.333 юз

2.308 юз

2.283 юз

2.257 юз

г2.

2.504 юз

2.48 юз

2.455 юз

2.431 юз

2.407 юз

2.382 юз

2.358 юз

2.334 юз

2.31 юз

2.285 103

2.261 103

m-

0.12

0.109

0.057

0.045

0,033

0.021

8.482'10-3 0.039 0.069 0.101 0.177

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (обязательное)

Пример решения системы уравнений теплового и материального балансов

теплицы, ее ограждения и почвы

1. БЛОК "ИСХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ"

Геометрическче параметры размеры Ггаоаргпы' теплицы ширина (м) а := 7.45

длина(м) b := 3.40

высота (м) h := ISO

размеры проемоЕ. раоогаюцгс1-:

- на приток Еозцука

ширина (м) апр := L.0

высота (м) hnp := 1.33

степень открыли т^пр := 0.5 количество Nnp := 1

- на Еытяжку в озцуха

ширина (м) авыт := 0.75

высота (м) 1теыт := 1.0

степень открыли ^вьтт := 1

количество Nsbii := 2

Параметры поверхности почвы

температура (оС)

коэффициент погаощеши

коэффициент отражеши

степень черноты

Параметры ограждения

материал - поликарбонат (сотовый)

термическое сопропшление отражденти (м2*К Вт)

степень черноты

коэффициент погаощеши

коэффициент отражеши

Параметры наружного sorcn™

темпер атур а (оС)

относительная влажность

Шов := 20 А1 := 0U65 Rl := 1 - А1 = 0.35 £ 1 := А1 = 0.65

Rorp := 0.45

£2 := 0.94 А2 := £2 = 0.94 R2 := 1 - А2 = 0.06

tHE := j

yHE := 0.S5

Параметры вентиляции вид системы вентиляции- естественная расчетная высота (м) ДЬ := [1.45

Параметры орошения

коэффициент орошения почвы кор := 1

2. БЛОК "ПЕРЕЖННЫЕ ВЕЛИЧИНЫ" Параметры внутреннего' воздуха температура (оС) относительная влажность содержание капелек воры (кг/кг) Параметры ограждения температура (оС)

3. БЛОК "РАСЧЕТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ"

длина дуги (м)

площадь проеыоЕ :ы2;. рабогающгг:

- на прпток Еоздука

- на Еытяжку воздуха

1ЕНЕ := 12.509 .рЕНЕ := 0.996

dжEHE := 0

1огр := 14.541

1 := |а2+ у1т2= 11.512

Епр := тутр-апр1тпр Мпр = 0.94 ЕЕЬП := ХБьп аЕыт1тЕьгг ^Еыг = 1.5

площадь ограждения (м2)

Ботр

1 Ь +■ 2- — 71 а

2 4

- (Епр + Ееыг) = 137.549

площадь повершо ста почвы (ы2) Бпов := а-Ь = 62.53 угпоЕые коэффтдшенг лучепспускангхя

- облученности

4=21 :=

Бпое

0.454

Еогр

4?22 := 1 - ч?21 = !>.5+6 Еорпов := кор-Бпов = 62.53

- самооблученноста площадь орошения почеы (м2) Теплотехнические показатели коэффициент теплоотдачи :Бг ¡'м2!|1КУ!

- внутренняя повертость сшн := 3.7

- наружная пов ерхно сть он := 23 сопропшленле теплопередаче ограждения (м2*ЕСВт) Аэродинамические показатели

давление насыщенного еодяного пара "а^:

- Енутреншл"! еоздугх

- наружных: еоздугх

парщ!альное давление еодяного пара :ТТа'

- внутренним воздух

- наружный еоздугх

рнпвнв := 133.32-10 рнпнв := 133.32-10

Е1 := йогр + — = 0.493 он

Г 7.5-[ВНЕ "'

: 0.662+-

^ 233+1ЕНЕ) _ .

Л 7.5-(нв '

: 0.662+-

233+[нв )

45 х 10"

= 759.025

рЕНЕ := ^ Е НЕ - р ШПЕНЕ = 1.444 X 10" рнЕ := ^НЕ-рнпнЕ = 645.172

рЕНЕС :=

рЕНЕ :=

рнЕС :=

рнЕ := -

tHE +273.15

рлр := 0.65 с := 9 51

tEHE - 273. 15 353

tEHE + 27115 353

tHE + 273.15 " 353

1.312-10

-3

1275

1.312-10

-3

плотность Гкг ыЗ)

- Енутреншш Еоздух (сухая часть)

- Енутреншш еоздух (влажный)

- наружный е оздух (сухая часть)

- наружжш еоздуг (ыхажнын)

коэ ф фицпенг р а схода в оздуха ускорение свободного падения :ьгс2)

расход сухой части еоздуха (кг/с) Термодинамические показатели барометрическое давление (Па) пар о содержание :кг кг'

- ЕШгТр еншш е оздух