Садовые постройки и инвентарь. Содержание.

Аккумуляторы тепла для теплицы

Благодаря наличию прозрачного покрытия в теплице аккумулируется большая часть поступающей в нее энергии солнечного излучения. Попадая на листья растений или какую-либо темную поверхность, оно преобразуется в тепловую энергию. Некоторая ее часть поглощается материалами или передается воздуху, создавая в помещении теплицы конвекцию (перемещение энергетических потоков). Потоки тепловой энергии устремляются через прозрачную оболочку теплицы в воздух или грунт и поглощаются предметами, имеющими пониженную температуру. Ваша задача заключается в том, чтобы ограничить выход тепла в пространство, окружающее сооружение защищенного грунта. Иными словами, для обеспечения необходимого эффекта в теплицу должно поступать тепла больше, чем выходить из нее наружу.

На рисунке 1 изображены естественные потоки тепловой энергии в теплице при доме в холодный солнечный день. Волнистые стрелки обозначают направление длинноволнового теплового излучения. По закону конвекции теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз, вследствие чего в помещении образуются тепловые потоки. Существуют различные способы накапливания тепловой энергии в теплице без использования невосполняемых источников (различные виды топлива, электроэнергия) с помощью специальных устройств.

Рис. 1 Направление естественных потоков тепловой энергии в теплице при доме:
А — конвекция; Б — теплопередача; В — теплопотери

В качестве теплоаккумуляторов в теплице могут выступать как элементы ее конструкции (пол, стены), так и установленные в ней отдельные предметы (бочка, канистра, банка из-под краски с налитой в них водой), уложенные вплотную к стене или свободно камни, а также мешки с солью (рис. 2). На всех рисунках, где показано направление тепловых потоков, двойные стрелки обозначают направление конвекции, одинарные — направление теплопередачи, а волнистые — тепловое излучение.

Рис. 2 Аккумулирование тепловой энергии:
а — бочкой, канистрой или банкой из-под краски с водой; б — уложенными вплотную к стене камнями; в — камнями, уложенными свободно; г — мешками с солью

Более эффективное управление потоками воздуха можно обеспечить с помощью вентиляторов и регулирующих устройств, которые способны перемешать воздух в направлениях, противоположных естественному перемещению теплых воздушных масс, например вниз или через теплоаккумулирующее устройство, обладающее большим сопротивлением, которое можно преодолеть только при использовании какого-либо механического устройства.

Водяные теплоаккумуляторы

В качестве водяных теплоаккумуляторов можно использовать различные емкости, например сосуды из-под краски и бочки, из металла или пластмассы. Поверхность сосудов окрасьте темной краской (темно-серой, черной или темно-красной), чтобы она хорошо поглощала тепловую энергию солнца. В теплице размещайте их так, чтобы на них попадали солнечные лучи. Крупные емкости располагайте на небольшом расстоянии друг от друга, чтобы воздух мог свободно их обтекать. Это необходимо для обеспечения теплообмена между сосудами и воздухом.

В теплице можно установить наполненные водой бочки, прикрытые прозрачными крышками или полиэтиленовой пленкой, чтобы из них не испарялась влага. Бочки уложите штабелем, под основанием оставив промежуток с помощью подкладок, как показано на рисунке 3.

Рис. 3 Укладка бочек штабелем с использованием подкладок

Но у таких теплоаккумуляторов есть существенный недостаток: хорошо прогревается вода только сверху, а на дне она остается холодной, поэтому ее теплоаккумулирующая способность реализуется не полностью. Для рационального использования тепла, исходящего от бочек, на них рекомендуется устанавливать горшки с растениями.

Целесообразнее установить в теплице емкости меньшего размера, в которых вода прогревается равномерно. К тому же их можно разместить в теплице более компактно, что обеспечит значительную экономию полезной площади для отдыха и выращивания растений.

Рис. 4 Аккумулирование тепловой энергии: а — в бассейне с водой; б — в грунте

В качестве накопителей солнечной энергии нередко применяют и бассейн с водой (рис. 4а). Если покрасить его внутренние поверхности в черный цвет, они практически полностью поглощают падающее на них солнечное излучение. Однако из-за испарения вода в бассейне охлаждается, а при этом теряется большое количество энергии. При испарении всего лишь 1 л воды расходуется такое же количество тепловой энергии, которое требуется для нагрева 100 л воды на 6 °С. Влага конденсируется на холодных поверхностях, поэтому помещение приходится чаще проветривать, а это сопровождается потерями тепла. Для того чтобы предотвратить испарение воды из бассейна, натяните над всей его поверхностью прозрачное покрытие из полиэтиленовой пленки.

Основная особенность водяных теплоаккумуляторов заключается в том, что в больших емкостях с водой тепло сохраняется дольше, но оно медленнее передается расположенным внизу слоям воды. Емкости небольшого размера быстро реагируют на изменение температуры, что позволяет избежать перегрева, однако они слишком быстро передают в воздух теплицы накопленное тепло, особенно в холодные ночи.

Грунт как аккумулятор тепловой энергии

Использование грунта (рис. 4б) является одним из наиболее дешевых и доступных способов обогрева теплицы, однако это малоэффективно и во многом уступает водяным теплоаккумуляторам. Дело в том, что грунт обладает сравнительно малой теплоаккумулирующей способностью, поэтому целесообразно применять для его нагрева специальные механические устройства, например вентиляторы, которые, кстати, можно применять и в системах с бассейном (рис. 5).

Рис. 5 Аккумулирование тепла с помощью вентиляторов: а — в системе с бассейном; б — в системе с грунтом; 1 — вентилятор

Как в системе с бассейном, так и в системе с грунтом воздух в дневные часы нагревается солнцем, засасывается через горизонтальный канал, расположенный в верхней части теплицы, и направляется через бассейн или грунт, расположенные под полом, так, чтобы тепловая энергия наиболее эффективным способом передавалась в окружающую теплоаккумулирующую массу.

Ночью и в пасмурные дни она высвобождается из теплоаккумулятора и возвращается в воздух теплицы.

Каменные и кирпичные теплоаккумуляторы

Наибольшей теплоаккумулирующей способностью обладает натуральный камень. Попадая на темную каменную поверхность пола, лучи солнца нагревают его. Вследствие теплового излучения и конвекции часть тепловой энергии от пола передается воздуху, и он нагревается.

Другая часть тепловой энергии аккумулируется материалом пола, а ночью, когда становится прохладнее, это тепло также излучается в окружающий воздух. Как это происходит, показано на рисунке 6.

Рис. 6 Аккумулирование тепловой энергии полом теплицы и стеной дома

Если заднюю стену теплицы выложить из камня, она будет нагреваться попадающими на нее солнечными лучами и также излучать тепло в окружающий воздух (рис. 7).

Рис. 7 Аккумулирование тепловой энергии материалом стены теплицы или дома

Теплоаккумулирующая способность бетона и кирпича, которые достаточно часто применяются для строительства теплицы, не очень высока. Однако и эти материалы тоже могут работать как натуральный камень, если соблюсти оптимальную толщину стен. В частности, толщина бетонной стены должна составлять 200 — 250 мм для первичной теплоаккумулирующей массы и 100 мм для вторичной. Толщина кирпичной стены должна составлять 130 — 150 и 80 мм соответственно. Это означает, что кирпичную стену необходимо выкладывать в полкирпича, а пол сооружать из бетонных плит толщиной 120 мм и покрывать их уложенным на плашку кирпичом.

Каменные теплоаккумуляторы без использования вентиляторов обладают малой эффективностью, но все же находят свое применение. К тому же если расположить ряд природных камней у задней стены теплицы, разместив их по всей ее поверхности и закрепив с помощью сетки, они выглядят довольно декоративно. Их можно также замуровать в стену.

При укладке камней следите за тем, чтобы толщина слоя из них была небольшой и вся их поверхность освещалась солнцем. Работа эта очень трудоемкая. Камни можно уложить и под той частью пола теплицы и квартиры, которые хорошо освещаются солнцем (рис. 8). В данном случае они будут работать как накопитель солнечной энергии, а исходящие от них тепловые потоки будут распространяться в помещении теплицы естественным образом.

Рис. 8 Накопитель солнечной энергии и система ее аккумулирования, основанная на использовании естественной циркуляции тепловых потоков:
а — каменный теплоаккумулятор в виде груды камней, уложенных под полом теплицы; б — каменный теплоаккумулятор в виде груды камней, уложенных под полом дома

Если вы решили выложить камни в несколько рядов, обязательно вмонтируйте в такой теплоаккумулятор вентилятор, иначе его применение будет неэффективным. Подготовленные камни помойте и уложите их, оставляя между ними промежутки для свободной циркуляции воздуха. Наилучший результат в данном случае, как показывает практика, достигается при использовании округлых камней диаметром 30—50 мм. Каменный теплоаккумулятор можно также устроить под полом теплицы. Как это делается, показано на рисунке 9.

Рис. 9 Аккумулирование тепла в каменном теплоаккумуляторе с помощью вентиляторов:
а — каменный теплоаккумулятор под теплицей, открытая циркуляция воздуха; б — каменный теплоаккумулятор под полом теплицы или дома, открытая циркуляция воздуха; в — каменный теплоаккумулятор под полом дома, закрытая циркуляция воздуха

Теплый воздух на дно каменного теплоаккумулятора (рис. 9а) нагнетается через воздуховод, из которого он поступает к камням, свободно проходит между ними, охлаждается, после чего возвращается обратно в помещение теплицы.

На рисунке 9б приведено другое конструктивное решение каменного теплоаккумулятора. Через него воздух засасывается в теплицу из жилых комнат, затем он нагревается и возвращается в них.

Применение такой системы дает наилучший результат поздней осенью и ранней весной, когда в теплице поддерживается низкая влажность воздуха.

Тепло возвращается в жилые комнаты в результате излучения и конвекции. Из каменного теплоаккумулятора, устроенного под полом сооружения защищенного грунта, тепловые потоки нагнетаются в теплицу вентилятором.

Воздух из верхней части теплицы через каналы и отверстия в бетонных плитах с полостями продувается через каналы и возвращается в нижнюю часть теплицы.

Как построить парник-теплицу - специальный раздел >>

Биотопливо, обогрев

Проветривание, вентиляция, регулирование температуры