Расчет системы почвенного обогрева зимних теплиц

Мощность системы почвенного обогрева теплиц можно определить по формуле [4]

(5.8)

где - плотность теплового потока от почвенного обогрева, Вт/м²; - площадь поверхности ограждения теплицы, м².

Плотность теплового потока от почвенного обогрева зависит от средней температуры почвы на глубине 0,3 м от поверхности, которая не должна превышать + 25 ºС исходя из толщины корнеобитаемого слоя (0,1…0,3 от поверхности) и из технологических условий роста растений.

Величина может быть определена по эмпирической зависимости [4]

(5.9)

где - расчетная температура наружного воздуха, ºС; - средняя температура почвы на глубине 0,3 м, ºС; - расчетная скорость ветра, м/с; - теплопроводность почвы, Вт/(м ºС); принимаемая в расчетах = 1,6 Вт/(м ºС) [1]

среднюю температуру почвы можно принять равной средней естественной температуре почвы в летнее время на глубине закладки обогревательных труб (18…20 ºС) [1]

для зимних теплиц за расчетную скорость ветра принимают среднюю скорость ветра за январь (приложение 1).

В системе почвенного обогрева применяют пластмассовые или асбоцементные трубы. Наибольшее применение в системах теплоснабжения теплиц нашли трубы следующих наружных диаметров, мм: асбоцементные – 100, 150, 200; полиэтиленовые - 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110. Обычно используют трубы одного диаметра, уложенные на глубину не менее 0,4 м в дренажном слое песка.

Тепловой поток, поступающий на обогрев почвы от 1 м нагревательной трубы

q= , (5.10)

где t_т.ср – средняя температура теплоносителя в трубе почвенного обогрева, ºС; t_поч – средняя естественная температура почвы в летнее время на глубине закладки обогревательных труб (18…20 ºС); R_поч – термическое сопротивление почвы в месте расположения труб, м·ºС/Вт; определяется по формуле [2]

R_поч= , (5.11)

где λ_поч – теплопроводность увлажненной почвы, принимаемая в расчетах 1,6 Вт/м ºС; h – расстояние от поверхности почвы до верхней поверхности трубы, м; S – расстояние между осями труб (шаг труб), м; d – наружный диаметр трубы, м.

температуру теплоносителя на входе в нагревательную трубу принимают равной 45 ºС, а на выходе из нее на 5 ºС ниже, то есть

Расстояние между трубами почвенного обогрева рекомендуется принимать равным 0,4 м в рассадном отделении; 0,6 м и 1,6 м в остальных отделениях теплицы.

Выбрав шаг труб S, глубину их заложения h и определив тепловой поток от 1 м нагревательной трубы q, подсчитывают суммарную длину L_сум, м, и число n обогревательных труб по формулам

L_сум = Q_поч/q; (5.12)

n = L_сум /L₁, (5.13)

где L₁ - длина одной трубы, м.

Подачу теплоносителя, кг/с, в систему почвенного обогрева определяют по формуле

(5.14)

где С – удельная теплоемкость воды, Дж/кг ºС; и – температура воды на входе в почвенную систему и выходе из нее. Можно принять = 45 ºС, = 40 ºС.

Составив схему подводящих и отводящих трубопроводов определяют их диаметры (см. раздел 2)