1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10/10 10,00оценок: 4

Научный подход к теплице

Тема в разделе "Теплицы и парники", создана пользователем kivik71, 25.09.16.

  1. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Научный подход к теплице
    Уже довольно большое время практически и теоретически изучаю различные виды теплиц. Наконец пришло понимание, что накопленную информацию надо структурировать и подвести под нее теоретическую научную базу. Может это кому будет полезно.
    Итак с чего начать? Начнем с основного более менее стабильного объекта, который вносит основной вклад в работу теплицы. Это конечно солнце.
    Что же пишет нам солнце в своей небесной канцелярии?
    Например для Екатеринбурга солнце выдает такую картинку
    kiv_sun_16_09_26.JPG
    Из этого рисунка понятно, что например 22июня сего года солнце проходило с юго-востока до юго- запада в течении ~4часов (236минут), при этом высота солнца над горизонтом меняется от ~50° до 56,6°(максимальное значение). То есть получается, что южная стена (крыша) в это время максимально полно получает энергию от солнца.
    При этом восточная стена (крыша) получает основную энергию в течении 241+177=418мин, то есть 7часов, высота солнца меняется от 0 до 50,37°, солнце находится точно на востоке с угловой высотой 28,3°.
    Для западной стены имеем примерно похожую картину 416минут, высота солнца на западе 28,34°.
    Точно также можно примерно оценить все углы для всего года.
     
    kivik71 , 25.09.16
    #1 + Цитировать
  2. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Оценим теоретические факты отражения прямого солнечного света от прозрачной поверхности, например стекла
    kiv_otr_16_09_28.JPG
    При углах падения лучей света до 50° отражается до ~10%, при дальнейшем увеличении угла, процент отражения быстро увеличивается (70 - 18%, 80 - 39%).
    В теплицах этот факт можно использовать по разному, летом для охлаждения, осенью и весной для большего нагрева. Все конечно зависит от целей, которые поставлены перед теплицей.
     
    kivik71 , 28.09.16
    #2 + Цитировать
  3. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    Очень интересная тема! Тоже размышляю над теплицей. Еще по моему мнению надо учесть потребность жителей теплицы, а то может и козырек придется делать. Еще заднюю стену теплицы планирую сделать из отражающего материала. А при высоте солнца более 45 град по возможности ограничивать его воздействие на растения.
     
    nurzigan , 29.09.16
    #3 + Цитировать
  4. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Планируется оценить и возможности козырька и конечно здесь существует много вариантов этого козырька, опишите как он должен выглядеть по вашему, примерно по таким критериям:
    - угол наклона, ширина (зависит от высоты солнца в нужный период)
    - вариант расположения (классически - горизонтально сверху, нестандартно - вертикально, рассекая теплицу по середине или по краям теплицы)
    - форма козырька (прямой, дугообразный)
    - материал (непрозрачный, прозрачный, отражающий).
    Тут тоже сразу варианты, как по вашему
    - внутри теплицы
    - снаружи
    Факторов влияющих на освещение и тепло в теплице очень много, проверить все на практике не представляется возможным, но можно теоретически оценить большинство из них, чтобы понять, что вносит больший вклад, а на что можно не обращать внимание. Именно для этого и создана эта тема.
     
    kivik71 , 29.09.16
    #4 + Цитировать
  5. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    Про козырек я Вам пока ничего конкретного не смогу, т. к. окончательно еще не определился с формой теплицы. Если рассматривать мой вариант, то у меня пока установлены фундаментные столбы (пусть зиму устоятся. Габариты теплицы 6Х4 метра. Шесть потому, что даром достались стеклопакеты, общей длиной 6м, со стандартной высотой 1,75 м. Плюс, метал и дерево продают обычно такой же длины. Почему 4 м? Пообщался с соседом, эксплуатирующем заводскую теплицу - ширина узковата (завязана на длину поликарбоната). Посчитали. что для удобства прохода с тележкой и ширины грядок хорошо увеличить ширину теплицы до 3,75 м. Остальное по моей теплице пока в стадии осмысления, надеюсь что данная тема мне в этом поможет.

    По поводу отражающего экрана. Скорее всего он будет металлический и установлен внутри теплицы (у северной стены). Идея по максимуму собрать энергию дополуденного и послеполуденного солнца, в том числе и с помощью экрана, а вот когда солнце будет в зените в июле-августе экран и часть теплицы должны оказаться в тени.

    По части экспериментов. В этом году посадил томаты в мульчу перед забором. Посадил рассаду, один раз полил и в середине августа собрал, ну не красные, но покрасневшие плоды. Кстати регион: Моск. обл., Раменский р-он. Я считаю, что это получилось из-за расположенного в 1 м от грядки с севера забора (забор - белая часть профлиста).
     
    nurzigan , 29.09.16
    #5 + Цитировать
  6. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Не знаю насколько точно сориентировался на местности, у меня получились Ваши примерные координаты 55,46° сев. широты и 38,17° вост. долготы. Более точно, если нужно, можно узнать здесь (если найдете фото спутника Вашего участка, то можно более подробно рассмотреть, как ходит солнце вокруг запланированного фундамента)
    http://suncalc.net/#/55.4602,38.1713,14/2016.09.29/23:35
    Высота солнца в полдень для 30 сентября 31,61° у нас эта высота 30,28°, так что различия между нами всего 1,3°. Это уже по другому калькулятору, например этот
    http://mapgroup.com.ua/glavnaya/ast...azimut-i-vysota-polozhenie-solntsa-po-gorodam
    То есть, пока есть только определенность с южным покрытием вертикальных стен, высота 1,75. Крыша при этом поликарбонат?
    На данный момент я довожу до ума программку, которая будет считать вклад восточной (а значит и западной) стены теплицы. Хочется понять для каких условий выгодна прозрачная восточная стена, а когда лучше ее заменить на непрозрачную, но утепленную.
     
    kivik71 , 29.09.16
    #6 + Цитировать
  7. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    То есть, пока есть только определенность с южным покрытием вертикальных стен, высота 1,75. Крыша при этом поликарбонат?

    Насчет крыши вопрос открытый, пока поликарбонат что -то не хочется. Крышу планирую двускатную (трубы гнуть сам не сумею, да и не хочу). Кроме того, возможно она не будет прозрачной, как я уже сообщал о желании притенить теплицу от полуденного солнца на макушке лета. К тому же хочу завязать крышу с автоматической вытяжкой, правда пока не очень представляя как.

    На данный момент я довожу до ума программку, которая будет считать вклад восточной (а значит и западной) стены теплицы. Хочется понять для каких условий выгодна прозрачная восточная стена, а когда лучше ее заменить на непрозрачную, но утепленную.[/QUOTE]
    Вопрос интересный, вот только где-то я читал про ориентацию теплиц, там указывалось, что солнце на востоке чаще оказывается в облаках или тумане, не внося существенного вклада в ее нагрев. И еще в теплице растут как правило южные растения, а у них солнечный день короче нашего.
     
    nurzigan , 29.09.16
    #7 + Цитировать
  8. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Облака это уже факторы погоды, которые уже сложно просчитать, хотя по моим наблюдениям у нас как раз чаще бывает солнце по утрам и вечерам, а днем облачно.
    При низком солнце есть одна беда, что лучи света проходят большее расстояние в атмосфере земли, и из-за этого теряют больше энергии по пути. Этот фактор будет учитываться в программе.
    Длину светового дня для разных культур можно устроить внутренними перегородками, которые при этом могут служить внутренним теплоаккумулятором.
     
    kivik71 , 29.09.16
    #8 + Цитировать
  9. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    Извините, что отвлек от науки, давайте к ней вернемся.
     
    nurzigan , 30.09.16
    #9 + Цитировать
  10. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Все хорошо, легкие отвлечения помогают определиться с возможными вариантами и иногда могут натолкнуть на новые идеи.
    Программка уже частично работает, определяюсь с порогом нужности прозрачной восточной стены.
    Пока думается примерно так:
    - считаем только прямое солнечное излучение
    - солнце еще не взошло, восточная стена имеет теплопотери (Х вт) - зависит от погоды.
    - восход солнца до момента "Y", когда мощность солнечного излучения (проникшего через восточную стену) равно теплопотерям. Рсв=Х вт. Придется взять усредненные показатели теплопотерь.
    - подсчет времени от момента "Y" до момента "Z", когда солнце уходит на юг
    - зная время и мощность определим энергию, которую собрала стена.
    А вот с чем сравнивать эту энергию тут надо думать. Или с теплопотерями за сутки, или с теплопотерями за дневное время?
     
    kivik71 , 30.09.16
    #10 + Цитировать
  11. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    - зная время и мощность определим энергию, которую собрала стена.
    А вот с чем сравнивать эту энергию тут надо думать. Или с теплопотерями за сутки, или с теплопотерями за дневное время?[/QUOTE]
    О какой стене идет речь? О восточной или еще какой?
     
    nurzigan , 30.09.16
    #11 + Цитировать
  12. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    А вот с чем сравнивать эту энергию тут надо думать. Или с теплопотерями за сутки, или с теплопотерями за дневное время?[/QUOTE]
    Есть интересный день: Ильин день (2 августа). Может его энергетику взять за эталон?
     
    Последнее редактирование: 30.09.16
    nurzigan , 30.09.16
    #12 + Цитировать
  13. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    По сути программе без разницы какая стена (север, восток, юг, запад), можно задать любой угол по азимуту 360 градусов, при этом она может быть с любым наклоном от 0 до 90 (от лежачей до вертикальной). Широта, долгота, дата при этом тоже может меняться. То есть это будет универсальная программа. Рисую сводный график вариантов по всему году, через день выложу.
    Теоретические данные попозже будут практически проверяться на семиугольной тепличке, которая уже частично выставлена, готовится управляющий контроллер.
     
    kivik71 , 30.09.16
    #13 + Цитировать
  14. kivik71
    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685

    kivik71

    Живу здесь

    kivik71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.13
    Сообщения:
    1.268
    Благодарности:
    685
    Адрес:
    Екатеринбург
    Получился такой график по расчетам для восточной вертикальной стены за июнь-ноябрь.
    kiv_st_v_16_10_04.JPG
    С помощью графиков можно примерно оценить энергию и мощность солнечного излучения на м2 восточной стены в первой половине дня.
    Если непонятно что отображает каждая линия, задавайте вопросы, распишу более подробно.
    Далее в планах:
    - довести программу до автоматического составления похожих графиков для всех стен, крыш.
    - введение переменных для разных покрытий (стекло, СПК, пленка ...)
    - расчет теплопотерь теплицы
    - согласование между собранным, рассеянным и оставшимся внутри теплом.
    - потом дойдем и до освещенности для фотосинтеза.
     
    kivik71 , 04.10.16
    #14 + Цитировать
  15. nurzigan
    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63

    nurzigan

    Живу здесь

    nurzigan

    Заблокирован

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.10.14
    Сообщения:
    221
    Благодарности:
    63
    Цветные линии примерно понятны и логичны, в ноябре солнца в 7 утра еще и нет. А что показывают желтые линии?
    И еще вопрос: вертикальная поверхность ничем пока не закрыта?
     
    nurzigan , 05.10.16
    #15 + Цитировать

Смотрите также