Размер теплицы 9.5x20м. Площадь 190м2. Выстота потолка 5.3м. Объем теплицы 726м3.
Конструкция: Потолок и окна - двойная плёнка с воздушной прослойкой. Каркасные стены. Пол по грунту.
Климат: Владивосток, Россия. Ориентация теплицы на Юг.
В январе для отопления теплицы потребуется 57 кВт/ч в ночное время. Днем приток от солнечной энергии снижает нагрузку до 31 кВт/ч.
В августе потребуется 21 кВт/ч для охлаждения теплицы.
Тепловая нагрузка Январь
Тепловая нагрузка Август
Более подробно о теплотехническом расчете и пример таблицы расчета можно посмотреть в нашем блоге.
Каркасная стена 142мм U=1.27 Вт/м2/С, утеплитель минеральная вата U=0.3 Вт/м2/С. Теплопроводность двойной плёнки с воздушной прослойкой U=4 Вт/м2/С [1, 8]. Пол по грунту U=0.36 Вт/м2/С (6).
Приток с улицы оценивается в 109 м3/час с учетом высоты здания, фактора погоды и ветра и кратности воздухообмена при давлении 50 Па, ACH50 = 3 объемов воздуха в час [9].
Растения при испарении воды понижают температуру воздуха в теплице. 2040 кустов по ~4.4 ватт/ч/куст при поливе 0.2 л/сут/куст [6].
Включается на вечернее время на 5 часов. Плотность светового потока 5 ватт/м2. Не является основным источником света для роста растений, при котором освещение может быть 300 - 500 ватт/м2 [3, 6].
Тепловой поток от солнца рассчитан исходя из угла падения солнечных лучей и положения и наклона поверхности к солнцу [1].
qs = A * E * cosθ * SHGC [1].
где
qs - тепловой поток от солнца, кВт/ч
A - площадь поверхности, м2
Е - прямая солнечная радиация, кВт/ч/м2 (2)
θ - угол падения солнечных лучей (3)
SHGC - коэффициент поглощения солнечной энергии поверхности
Обозначения углов для расчета тепла от солнца [1]
Дефицит давления пара (VPD) между стеблем растения и воздухом в теплице способствет движению воды от корней к листьям. Целевое значение VPD обычно находится в диапазоне от 0.5 до 1.5 кПа [7]. Контроль дефицита давления пара в теплице осуществляется с помощью поддержания заданной точки росы, которая учитывает как температуру, так и влажность [5].
Например при целевом значении VDP в 1 кПа и желаемой температуре в теплице 23С, относительная влажность составляет 64%, абсолютная влажность 11.35 г/кг, тоска росы 16С.
Более подробно про расчет количества воды для увлажнения помещений читайте в нашем блоге.
Концентрация CO2: 1400 - 2200 мг/м3 [1].
Кратность воздухообмена (ACH) для воздушного отопления теплиц составляет 5 - 8 объемов воздуха в час [7].
Расход воздуха для данной теплицы оценен в 5000 м3/час. Параметры подаваемого воздуха:
Январь: Температура 36С, абсолютная влажность 13.5 г/кг, относительная влажность 35%.
Август: Температура 16С, абсолютная влажность 9.2 г/кг, относительная влажность 81%.
Скорость движения воздуха в теплице 0.5 - 0.7 м/с (более 1 м/с мешает росту растений, более 5 м/с может вызвать физическое повреждение растений). Скорость движения воздуха на листьях растений 0.03 - 0.1 м/с [1].
Теплица предполагает создание определенного микроклимата для оптимального роста растений с минимальными расходами на эксплуатацию.
Оборудование по отоплению, вентиляции и кондиционированию (ОВиК или HVAC) в зимнее время должно обеспечивать подогрев и увлажнение, а в летнее время - охлаждение и осушку воздуха. При этом необходимо существенное количество энергии.
Поиск и применение оптимальных решений ОВиК позволяет сокращать эксплуатационные затраты на 40% [6].
Использование термического "одеяла" для закрывание теплицы в ночное время позволяет снизить тепловую нагрузку на 27% [8].
Данный расчет может быть использован для подбора и проектирования оборудования ОВиК и оценки эксплуатационных затрат, а так же для CFD моделирования движения воздуха в теплице.
ASHRAE Fundamentals volume. 1997
Manual J Residential Load Calculation. ACCA. 1986
Indoor Agriculture: HVAC System Design Considerations. Trane Engineers Newsletter volume 48-3. 2019
Grow Room Load Determination. Application Note 25. Desert Aire’s. 2019
Grow Room Environmental Control. Application Note 26. Desert Aire’s. 2019
HVAC Systems and Grow Room Energy Usage. Application Note 27. Desert Aire’s. 2019
Vapor Pressure Deficit and HVAC System Design. Application Note 28. Desert Aire’s. 2019
Hyung-Kweon Kim etc. Estimation of Thermal Performance and Heat Loss in Plastic Greenhouses with and without Thermal Curtains. Energies article. March 2018
ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2013, Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Low-Rise Residential Buildings
Архив погоды с метеостанции https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Астраханке
Солнечная энергия от меридиана https://susdesign.com/windowheatgain/
Положение солнца https://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/
Теплоизолирующая способность воздушных прослоек http://health.totalarch.com/bathhouse/3/18
Расчет теплопотерь каркаса https://www.smartcalc.ru/thermocalc?&gp=229&rt=0&ct=0&os=0&ti=23&to=-23&hi=55&ho=85&ld0=1&le0=1<0=0&mm0=427&ld1=1420&le1=1<1=0&mm1=230&ld2=1420&le2=0<2=0&mm2=571
Расчет теплопотерь полов по грунту https://www.smartcalc.ru/groundfloor?&gp=212&rt=0&ti=23&hi=55&at=1&wh=0&ew=0&sz1=9.5&sz2=20
Расчет теплопотерь воздушной подушки https://www.smartcalc.ru/thermocalc?&gp=229&rt=0&ct=0&os=0&ti=23&to=-23&hi=55&ho=85&ld0=1&le0=1<0=0&mm0=558&ld1=1500&le1=1<1=0&mm1=424&ld2=1&le2=0<2=0&mm2=558
