Утепление грунта
Зимняя теплица - очень дорогое сооружение и здесь речь не о ней, а о том, как сделать сезонную теплицу или утеплить летнюю так, чтобы можно было значительно продлить сезон выращивания.
Бороться с охлаждением можно путём отопления теплицы или путём её утепления.
Казалось бы, лучше всего сделать систему отопления, даже если теплица плохо утеплена, не беда - подкинул дровишек и наслаждайся теплом, вот только расходы на обогрев будут чудовищны, утеплять намного выгоднее.
Большие потери тепла происходят не только через светопрозрачное покрытие теплицы, но и через грунт. Осенью земля прогрета и потери через неё малы, а вот в начале весны земля промерзшая на большую глубину и потери через неё очень значительны.
Затраты на начальный прогрев почвы глубиной 0,5 м после зимы:
Итак, в начале в начале почву надо отогреть, а потом достаточно будет только поддерживать нужную температуру, компенсируя теплопотери. Считаем затраты на начальный прогрев:
Объём кв. метра почвы – 0,5 куб., средняя объёмная теплоёмкость почв - 2350 кДж/куб*К. На разогрев почвы до 18*С требуется: 0,5 куб * 2350 кДж/куб*К * 18 К = 21150 кДж = 21,15 мДж = 5,875 кВтч. По действующему в настоящем тарифу это составит 5,875 квтч * 4,75 руб/квтч = 27,9 руб.
Но почва содержит также воду в виде льда. Вода имеет теплоёмкость почти в 2 раза больше, чем грунт. Теплоёмкость воды - 4217 кДж/куб*К и ещё много энергии требуется на фазовый переход льда в воду. В итоге, даже небольшое содержание воды в почве сильно увеличивает необходимое количество энергии для прогрева.
Допустим почва содержит всего 3% воды. В объёме 0,5 куба будет содержаться 0,5*3/100 = 0,015 куб воды. На разогрев 0,5 куб промёрзшего грунта до температуры +18*С потребуется 21,15 мВт + 7,61 мВт = 28,76 мВт или 8 кВтч. Сумма затрат составит 8 * 4,75 = 38 руб.
Всего 3% влаги, а увеличивает расход энергии на разогрев почти на треть!
Однако мало прогреть почву на глубину 0,5 м, ведь снизу и по бокам останется мёрзлый грунт, поэтому почва будет терять тепло через окружающий грунт, пока он не прогреется на большую глубину. Поэтому задача №1 - утеплить почву со всех сторон плитами ЭППС.
Вопрос: какой толщины брать листы утеплителя, учитывая, что чем толще утеплитель, тем дороже он обойдётся?
Сравним теплопроводность грунта и утеплителя:
- коэффициент теплопроводности грунта - 2 Вт/кв.м.*К
- коэффициент теплопроводности ЭППС - 0,03 Вт/кв.м.*К
Теплопроводность ЭППС меньше грунта в 2/033=66,7 раз. Разница так велика, что можно считать, что потери через грунт после утепления прекращаются - они становятся незначительными по сравнению с теплопотерями через крышку теплицы даже при использовании ЭППС толщиной всего 2 см.
Но может проще прогревать почву через поверхность, как его греет солнце? К сожалению, это крайне неэффективно. Даже если в температура воздуха в теплице будет 20-30°С, земля при таком обогреве долго остаётся холодной, а это отсутствие роста у холодостойких культур и гибель для теплолюбивых.
У меня семена редиски, посеянные 1 марта, взошли через 13 дней, а посеянные 17 марта - через 5, а при оптимальной температуре редис всходит всего за 3 дня. Самый крупный редис вырос из семян, посаженных в апреле - вот что значит тёплая почва.
Вант-Гофф установил, что при увеличении температуры в зоне оптимальных значений на 10°С скорость роста увеличивается в 2-3 раза, поэтому, чем ближе температура почвы в теплице к оптимальной, тем быстрее рост и выше урожай.
Так что обогрев почвы изнутри нужен в любом случае, а, чтобы избежать огромных расходов, надо использовать локальный обогрев - это очень эффективное и красивое решение. Для получения раннего урожая нет смысла греть всю теплицу, достаточно греть небольшой участок, который обеспечит вас зеленью на первое время, пока не придёт тепло. Остальной урожай сможет созревать уже и в не утеплённой части теплицы.
Утепление шатра теплицы
Теплица домиком, которая так нравится дачникам, состоит из кусков поликарбоната (ПК). Для летней теплицы это даже плюс - увеличивает вентиляцию и снижает перегрев благодаря щелям, но для ранневесенних и поздних осенних посадок - зло, щели - это мостики холода, через которые уходит много тепла и теплица теряет главное преимущество - высокие теплоизоляционные свойства ПК. Поэтому для межсезонья лучше арочная ПК-теплица или теплица домиком, но с закруглёнными краями вот такой формы:
То же самое можно сказать о модной сейчас теплице Миттлайдера. Летом в ней не жарко, благодаря форточке во всю длину теплицы, но в холодное время, из-за неплотного примыкания створок форточки, через щели будет теряться много тепла.
Плёночные теплицы, несмотря на то, что теплоизоляционные свойства их хуже, благодаря герметичности, лучше подходят для выращивания в холодный период, тем более, что современные плёнки заметно теплее предшественников и служат по многу лет, не разрушаясь. Моя плёнка "Светлица" простояла уже 9 лет, не потемнела и не порвалась.
Естественно, плёнка с поликарбонатом, содержащим воздушную прослойку, не сравнится, но я выбрал плёнку по той причине, что в теплице сделал внутренний каркас, на который накидывается 2-я плёнка на холодный период.
Как известно, воздух - наилучший теплоизолятор, чем больше прослойка воздуха между плёнками, тем теплее под двойным пологом. У меня прослойка примерно с полметра, в то время как прослойка воздуха в ПК всего около 3 мм, т.е. больше в 170 раз, поэтому с помощью увеличения воздушной прослойки запросто получается светопропускающее покрытие с теплоизоляцией намного лучше, чем может обеспечить ПК.
Заявления, что всю экономию сводит на нет конвекция, несерьёзны - конвекция с рассечением объёма теплицы не увеличивается, а уменьшается, да и её влияние намного слабее по сравнению с влиянием утепления от прослойки воздуха. Когда я делал общий купол из плёнки на всю теплицу, внутри было заметно теплее, а когда обгораживал только среднюю грядку, внутри часто трудно было находиться из-за жары уже в марте.
Впрочем, чем ни крой, в любом случае через покрытие тепла будет теряться много - раз в 10 больше, чем через стену жилого дома, хотя даже жилой дом в начале марта ещё приходится постоянно топить.
Но решение есть - это локальные укрытия. В теплице для семейного потребления незачем отапливать весь объём. Урожай должен созревать по мере потребления, а значит не нужно обогревать всю теплицу. Разумно сделать совсем небольшое отапливаемое укрытие для получения самой ранней продукции, которая будет вас кормить до получения продукции в остальной, не отапливаемой части теплицы.
Естественно, чем меньше обогреваемое укрытие, тем меньше расходы. Таким образом мы минимизируем потери тепла, но на урожайности это не сказывается, мы просто получаем урожай постепенно, по мере необходимости.