Сравним эффективность грунтового теплообменника и электрообогрева грунта
Теплообменник (ТО) охлаждает перегретый воздух в теплице в жару, прогоняя его через грунт грядки. Грунт, при этом, получает дополнительный разогрев, поэтому ТО служит аккумулятором, т.е. источником тепла ночью. У меня - сантехнические трубы из ПВХ диаметром 110 мм под средней грядкой. Размеры грядки - 7,5*1,5 = 10,5 кв.м. Трубы проложены в 3 ряда. Воздух в теплице под двойной плёнкой уже в марте может разогреваться до высокой температуры - в этом году в 20-х числах марта температура поднималась выше +40°С.
Электрообогрев (ЭО) - нагревательный провод мощностью 350 Вт, проложенный в одной из крайних грядок на длину в пол грядки - 4 м, общей площадью 4*0,75 = 3 кв.м. Греть грунт в теплице без дополнительного локального укрытия - расточительство, поэтому делаем парник внутри теплицы с утеплением по грунту плитами ЭППС, а поверху - плёнкой, что делает электрообогрев выгодным средством обогрева теплицы.
Таким образом, и ТО и ЭО дают тепло и мы хотим сравнить их эффективность. Давайте произведём несложные тепловые расчёты.
Количество тепла, получаемое за март от нагрева солнечными лучами
Среднемесячный приход солнечного тепла за март - 79,4 кВтч/кв.м.
Коэффициент проницаемости солнечных лучей в теплицу в марте - 0,65.
Квадратный метр в теплице получает 79,4*0,65 = 51,61 кВтч/мес. = 1,665 кВтч в день.
Из них 10% отражается, остаётся 1,665*0,9 = 1,5 кВт/кв.м. в день
Грядка площадью 10,5 кв.м получает за день 10,5*1,5 = 15,75 кВтч тепла.
На разогрев грунта уйдёт примерно треть тепла - 1,5/3 = 0,5 кВтч/кв.м.
Грядка площадью 10,5 кв.м. за день сохранит 0,5*10,5 = 5,25 кВтч тепла.
В воздух уходит за день 2/3*1,5=1 кВтч/кв.м, а с площади всей грядки – 1*10,5 = 10,5 кВтч.
Сколько тепла сохранит грунтовый теплообменник (ТО) за март:
В марте солнечных дней и тепла немного, в среднем, при установленном пороге 8-9°С вентилятор проработает не более 6 час в день при средней дельте 6°С. Энергия, сохранённая ТО за день: 0,36*150*6*6=1950 Втч = 1,95 кВтч.
Площадь грядки с дорожками – 17,75 кв.м. ТО сохранит 1,95/17,75=11% от проникшего в теплицу солнечного тепла.
В итоге, ТО, кроме нагрева грунта сверху, даёт ещё дополнительно 1,95/5,25=37% тепла, но, в отличие от нагрева с поверхности, это тепло почти не теряется ночью, правда при условии, что грунт имеет теплоизоляцию снизу и с боков грядки.
Теперь сравним эффективность электрообогрева (ЭО) и теплообменника
Приход энергии на кв. метр от ТО за день – 1,95/10,5 = 0,186 кВтч
Мощность электрообогрева – 0,35 кВт/3 = 0,117 кВт/кв.м.
получение энергии от ЭО на кв. метр за 8 час – 0,117 кВт*8 ч = 0,936 кВтч
В итоге имеем:
Мощность ЭО в марте в 5 раз больше, но количество запасаемой ТО энергии за сутки - 1, 95 кВтч - всё равно больше в 2 раза, потому что площадь, обогреваемая ТО, целых 10,5 кв.м. Можно конечно и площадь электрообогрева увеличить, но соответственно возрастут и расходы, а энергия солнца - халявная.
Т.е. ТО в марте хоть и даёт недостаточно тепла для прогрева грунта, но заметно снижает потребность в обогреве грунта на большой площади.
Для электрообогрева грядки 10,5 кв.м, потребовалось бы 0,936*10,5 = 9,8 кВтч энергии, что при тарифе 4,17руб/квтч составит 9,8 *4,17=40,87 руб./сут. или 40,87 руб.*31=1267 руб./мес. Это дорого и не нужно, поскольку с большой грядки будет много лишней зелени, которая в апреле вырастет и без обогрева ЭО.
Экономия от ТО и утепления грунта невелика – 1,95*4,17 = 8,1 руб./сут. или 252 руб./мес., но бесплатна и её можно запасать месяцами.
Сколько тепла сохранит грунтовый ТО за апрель
В апреле в теплицу проникает уже в среднем 111,2*0,75 = 83,4 кВтч/кв.м энергии или 83,4/30 = 2,78 кВтч за день. или, с учётом потерь на отражение, 2,78*0,9 = 2,5 кВтч/кв.м. Грядка получит за день 2,5*10,5 = 26,3 кВтч.
В апреле время обогрева считаем 10 час, а дельту – 10°С. ТО сохранит 0,36*150*10*10 = 5400 Втч = 5,4 кВтч – в 2,77 раза больше, чем в марте.
Энергия от ТО за день – 5,4/10,5 = 0,51 кВтч/кв.м.
Экономия средств – 5,4*4,17 = 22,52 руб/сут., или 22,52*30 = 675 руб. в месяц, что больше, чем в марте уже почти в 3 раза.
Результаты:
Выводы:
Плюсы ЭО: 1 - ЭО способен обеспечить грунт теплом, достаточным для прогрева почвы до оптимальной температуры уже с начала марта; 2 - ЭО генерирует тепло в любое время суток, по мере необходимости, его легко регулировать.
Минусы ЭО: 1 - для того чтобы ЭО стал выгодным, обогреваемый объём нужно утеплять и со стороны грунта, и со стороны воздуха; 2 - нужна система автоматического открытия крышки парника днём при повышении температуры, чтобы растения не сварились от солнечного нагрева или жить рядом и открывать-закрывать вручную.
ЭО рационально ограничить небольшим объёмом в теплице, дающим урожай до того времени, как поспеет основной, в не утеплённой части.
Плюс ТО: ТО можно делать на всю площадь теплицы, это бесплатный источник энергии.
Минусы ТО: 1 – тепло генерируется только днём и обогрев сильно зависит от погоды; 2 - в марте тепла недостаточно для прогрева грунта до нужной температуры; 3 - поступлением тепла невозможно управлять.
Утеплённый участок с ЭО позволил мне получить зелёный лук с 18 марта, рукколу - с 25 марта, редис скоро будет - где-то с 5-10 апреля, а что можно выгадать с ТО - остаётся до сих пор не ясно.
Результаты электрообогрева настолько вдохновили меня, что вслед за первым парником я сделал второй, теперь уже с высоким укрытием для раннеговыращивания томатов и огурцов. Для описания процесса строительства 2-го парника я даже создал отдельную тему на форуме.
О грунтовом теплообменнике тоже не забыл, хотя возможно для его усовершенствования руки не дойдут, потому что имеющиеся два парника на электрообогреве меня вполне устраивают.