Заглубленная теплица-канава на севере Ленинградской области

Не одобряю вашей реакции. Речь идёт о крайнем севере, попробуйте сами там пожить среди болот и снегов. Не всё измеряется деньгами.

 

Хороший вопрос. в покупной классике нужно топить как есть. холодно стало - включай отопление. Не важно, ночной или дневной тариф.
а вот если делать собственную конструкцию, под свои возможности и задачи, если зарыться в землю, и делать что то серьезное, то можно установить ТА и греть ТА по ночному тарифу.
А можно установить ТН, и пытаться по ночному тарифу греть ТА с помощью ТН. Все эти возможности нужно было постараться учесть в разработке новой теплицы.
При этом у теплового насоса есть один существенный недостаток. Поднимание температуры конденсации фреона ведет к затратам на электроэнергию.
поясню грубо. К примеру, кипим при нуле, конденсируемся при 30 градусах и имеем на 1 КВт электрической мощности 5 КВт тепловой. Далее решили поднять конденсацию до 40 градусов. подняли, потребление возросло до 1,5 КВт, общая тепловая стала 5,5 КВт.
Это я к тому, что для ТН нужен ТА огромного размера, чтобы запасать энергию по ночному тарифу, не сильно нагревая сам ТА.
В общем если сравнить природные ТА, то я сравнивал грунт и воду и пришел к выводу, что теплоемкость воды максимум в 2 раза выше теплоемкости грунта. А если это так, так ли нужно городить отдельный водяной ТА, огромный для отогрева ТН? может в качестве ТА использовать грунт, из которого состоит сама теплица-канава?
И тогда можно пытаться этот самый грунт в солнечное время отогревать солнцем, как многие делают?
В общем газа нет, есть электричество, его стоимость в добывании энергии можно понизить, если сделать ТН, который будет чуть чуть нагревать ТА. И если в качестве ТА земля, то ура, греем землю до 20-25 градусов, так, чтобы корни не страдали от перегрева, и вроде получается чудесно. И огромный ТА есть, и грядки теплые, и ТН работает в экономном режиме + компрессор без нагрузки, на многие года хватит

 

ну я еще пока зарабатываю, поэтому и трачу. Потом я не ботаник и много не умею. мне коллеги уже начали советовать как поднять урожайность, начал применять, что то получается.
но пока меня больше интересовало рассчитать и реализовать какие то свои инженерные решения
В старой теплице себестоимость помидор была 1000-2000 руб за кг. в новой будет ниже. Уйду на 100 руб пока не понял.

 

Да, лучше попроще - либо земелька, либо водичка. Я же тогда ещё, когда соляной ТА обсуждали, говорил что из этого ничего не выйдет. Впрочем, из моей идеи повысить обогрев от солнца увеличением конденсации влаги в воздуховодах (за счёт энергии фазового перехода) тоже ни хрена не вышло - не хочет влага осаждаться в трубах, где воздух быстро движется. Если стенки теплицы обдувать изнутри, то тоже влага на них не конденсируется.

 

Далее я впал в размышления, какой ширины нужно построить теплицу, чтобы запасенное под ней тепло не разбегалось под землей по бокам.
тут я видимо не смогу прозрачно и понятно изложить свои расчеты.
Положим имеем теплицу 100х100 метров и температура воздуха в ней 20. Значит в течении года на глубину 5-10 метров уйдет тепловая волна и отогреет грунт под ней до 20 градусов. Даже если считать, что на глубине 10 метров температура земли останется 4 градуса, то при теплопроводности грунта 2 Вт на М2хК буде иметь теплопотери вниз = 2/10*16=1,25 Вт на м2.
Т. е. если отогреть грунт на хорошее расстаояние вокруг теплицы, потери вниз исчезают. Это решено в промышленных теплицах, там гектары застраивают.
А если на глубине 1 метр будет земля +4, то это уже 12,5 Вт. То же самое, если сбоку от теплицы земля будет холодная, то тоже будет тепло быстро убегать.

к примеру, мы нагрели куб земли до 20 градусов, то при остывании до 4 градусов он нам отдаст примерно 2000 КДж и будет остывать 160 000 секунд при потоке 12,5 Вт, или 1,5-2 дня.
а если сделать так, чтобы от центральных теплых грядок до холодной земли было метров 5ть, то тогда поток тепла в бок будет в районе 2,5 Вт на М2, а если считать, что охладить нужно не 1 м3, а 5 м3, получаем, что остывать будет земля под центральной грядкой примерно 6-8 недель, остывая в неделю на 2-3 градуса. это грубые оценки.
Но как сделать такую теплицу? я решил, что теплица должна быть шириной хотя бы 6 метров, + внешние грядки, + перепад высоты. и тогда в сентябре-ноябре, когда начнутся холода, от теплой земли в центре теплицы до холодной на улице будет приличное расстояние и потерь в бока будет мало, так как грунт вокруг будет теплый и это гораздо лучше, чем пытаться теплоизолировать грунт теплицы от улицы.
в общем чем шире теплица, тем лучше будет держаться тепло под ней осенью, особенно в центральных грядках, где будут сидеть теплолюбивые культуры. от руки набросал рисунок, как решил сделать яму. Ширина - хорошо бы 6ть метров (получилось 5ть). снаружи грядки, как дополниительный утеплитель. рыженьким обозначен пенопласт, который планировал использовать для утепления грядок.
зелененьким подкрасил сами грядки

 

в старой теплице для утепления снаружи я делал грядки и подпирал их ЦСП+ брусчатка.
Фото сделал сегодня. в старой теплице все заросло и даже виноград не собрал.
ЦСП использовал для подпорки грядок, а между ними укладывал брусчатку. это оказалось очень практично, так как после этого в теплицу стал ходить в домашних тапочках. и даже весенний плывун мне не мешал
в итоге увлекся я брусчаткой и кладу везде, причем криво и без цемента. криво - так мне больше нравится, жена настаивает. Подсыпаю песок и если нужно переделать - никакого цемента просто разобрал и проложил в другом месте. на фото ниже дорожки к новой теплице, которые сделал в этом году


ну а это уже грядка вокруг новой теплицы. между грядкой и стенкой теплицы установлен пенопласт 10 см, а так же под внешней грядкой установлен пенопласт.
Как сказал постом выше, теплоизолирую только вокруг теплицы. саму землю от ухода тепла вниз не изолирую. считаю это не нужным.
ну а во внешней грядке, чтобы не ломало ЦСП, пришлось еще и бордюр поставить.
внешняя грядка высотой под 40 см. И ЦСП ведет себя плохо под нагрузкой земли такой высоты. его начинает гнуть и ломать.
Внутри теплицы все грядки подперты ЦСП. Боковые грядки в районе 80 см. и мне пришлось варить каркас. Возможно ЦСП не самое правильное решение. Не навязываю и не рекомендую, можно подпорные стены делать из любого имеющегося материала...

 

Теперь проговорю что же меня подвигло на строительство теплицы-канавы окончательно.
На данном сайте есть раздел, где "тусят" продавцы тепловых насосов. есть еще такой пользователь форума Dekabrino, который лет десять назад на пальцах начал объяснять что такое ТН и как его построить самому. Тема, которую он вел называется

Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса - 2
В общем мне это показалось весьма интересным и кто-то между делом рекомендовал почитать на досуге как устроен мир в плане холодильной техники. Рекомендовали книжку -учебник Польманна "Учебник по холодильной техники". Я пользуюсь и рекомендую, этот справочник мне сильно помог в расчетах по теплице.
Что я обнаружил, читая этот учебник?
Оказывается, теплопередача с вертикальных и горизонтальных поверхностей вверх, от теплых плоскостей в воздух составляет примерно 5-7 Вт на М2 на градус, если разница температур не большая и нет ветра. Если ветер есть, то он увеличивает теплосъем еще примерно на 5 Вт за каждый 1 м/сек ветра.
В теплице ветра нет, если я нагрею какую-то поверхность до чуть теплей воздуха, то буду иметь тепловой поток от 5 Вт за каждый градус перепада между воздухом и моим ТА. Т. е. я могу поставить большой длинный бак с водой, нагреть его, скажем до 30 градусов, и если воздух в теплице нагрет до 20 градусов, то данный бак будет давать примерно 50 Вт на отопление с 1 м2 этого бака.
Далее начал придумывать, какой мне бак нужен. рассматривал и нержавейку, и ПНД.
Но в какой то момент меня осенило, что если я буду закачивать тепло прямо в грядки, то мои грядки превратятся как в ТА, так и в обогреватель!
Далее я вспомнил, что потери через сотовый поликарбонат составляют порядка 4 Вт на м2хградус. А от теплой поверхности грядок тепловой поток - 5 вт на м2хградус.
Несколькими постами выше писал, что с потерями вниз (под теплицу) я могу справится отогрев землю под теплицей халявным солнечным теплом.
А вот потери вверх можно сократить, если:
1) применить сотовый поликарбонат в остеклении
2) площадь остекления должна быть сравнима с площадью теплых грядок и дорожек.

Пример. Площадь остекления 100 м2. Площадь грядок 100 м2.
а) На улице 0, грядка +20. температура воздуха в теплице в районе +10.
б) на улице минус 10. в теплице +5, если грядка +20
и только если температура уйдет ниже минус 20, в теплице будут возникать минусовые области.
Т. е. если сделать такую теплицу, то в случае потери обогрева на какое-то время мы не потреяем урожай. Теплица может быть якобы термосом держать тепло, если его накопить в большом кол-ве в земле. и оставить как можно меньше на остекление.

 

вот набросал рисунок, чтобы было понятней. в разрезе обе теплицы. слева моя старая "классика" у которой длина остекления 7,2 метра при площади грядок в районе 4 метров. А в новой теплице остается только крыша. И северную стенку нужно сделать глухой теплой.
далее нужно помнить, что есть еще торцы. И чтобы торцы как можно меньше вносили в общую застекленность довесок, нужно, чтобы теплица была как можно длинней.
я выбрал для себя длину под 12 метров.
а в классике всего 5,6 метра.
таким образом площадь остекления моей "классики" была 54 м2 при полощади пола и грядок максимум 20 м2.
а в новой теплице площадь остекления в районе 130 м2 при площади пола и грядок в районе 125 м2.

 

Ну и что из этого самое главное? Самое главное из этого то, что если мне старую теплицу нужно было топить в августе, когда ночью температура падала до +5, а не дай бог заморозки на почве...
то тут причин нет для беспокойства... Запасенное в грядки тепло будет ночной грелкой и я прекращу тратить деньги на отопление в мае, июне, июле, августе.
ну так и произошло. отопление включил во второй половине сентября.
Т. е. не нужно никаких воздуходувок, выдувающих тепло из недр, чтобы пережить заморозки и или каких-то платных источников.
Пока днем солнце хоть как то способно отогревать воздух в теплице до +25, можно это солнце прятать в землю, а дальше даже если пропало электричество, пока на улице минус 10 и не больше недели, ничего не замерзнет!
И у меня был несчаствный случай в октябре 2019, когда на улице был мороз, а в теплице температура проседала до +8... так как полетел тепловой насос и пару недель теплица висела на солнечном тепле, которого уже не хватало...

 

Я немного забежал вперед и нарисовал один скат ровный, северный. А второй скат арочный, южный.
При этом теплица вытянута с запада на восток (смотрит торцами на запад и восток)
Поясню. В моем регионе солнце летом поднимается где-то до 65 градусов к горизонту. И я решил, что северный скат нужно делать стеклянный, но на холодный период можно утеплить. Южный же скат нужно оставлять как есть. И он попадет под снегопады весной и осенью, когда в теплице еще тепло и я что то выращиваю. Самый теплый воздух вверху. Там поликарбонат будет теплей. Но по мере спуска к земле воздух внутри теплицы будет холодать и где то может наступить точка замерзания воды. Т. е. снег тает и вода течет вниз. снег падает и на нижнюю часть поликарбоната. но как только образуется лед - это доп изолятор и вода начнет наплавятся на лед и замерзать. Если крыша не дугой, а ровный наклон, то в этом месте поликарбонат сделает ямку и все, огромный вес на большой пролет кровли и может проломить. Ну а если не проломит, то ускорит старение поликарбоната. Нужно либо хороший наклон, либо дугу, чтобы чем ближе к низу, тем больше наклон.
В итоге южный скат сделан дугой. Гнули О-профиль на ручном трубогибе. Везде одинаковый радиус изгиба. Точно так же гнули профиль для форточек.
ниже на рисунке эскизы-картинки разреза теплицы, которые я рассматривал и остановился на третьем. кто то может сказать, что можно сделать крышу острей, например по 45 градусов. Но это возрастание площади остекления, а значит рост потерь тепла в отопительный период

решил северный скат оставить ровным, чтобы его можно было утеплить на холодный период. В итоге северный скат имеет хороший наклон и я я его действительно начал закладывать утеплителем.
Скажу больше, сейчас рассматриваю вариант в дальнейшем переделать и сделать глухим. Внутри обклеить фольгой и полагаю, не много потеряю в солнечной энергии, но смогу ходить по этой части кровли и смогу там что то установить, например рулон с одеялом для укрывания остекленной части теплицы на мороз.

 

а на этом рисунке то, что получилось с примерными размерами.
обратите внимание, что в теплице 4ре теплых грядки. И только правая не очень удобная для выращивания высоких культур.
при этом высокая глухая теплая северная стена имеет сзади "земляной вал", который снаружи обложен пенопластом. См "подпорная стена" ее плоскость паралельно земли и шириной 60 см, я по ней хожу если что то нужно добраться до северного ската, например.
А с правой стороны видна внешняя грядка, которая выше общего уровня земли. грядка уменьшила площадь остекления, и утеплила собой.
обратите внимание на проход между грядками самый правый, между боковой высокой грядкой и первой внутренней. Высота до боковой грядки от пола получилась 70 см. А высота от пола до "кровли" - 1,9 метра, что с моим ростом 1,82 вполне удобно.
Желтым обозначены опорные столбы, на которых висит теплица. Обратите внимание, что низкий, правый скат кровли висит на внутреннем столбе. Зимой грунт пучит, и внешнея грядка ходит вверх-вниз относительно "кровли" теплицы

 

профиль теплицу с дальнего конца. скат почти до земли, оставлено 30 см. Чтобы зимой было куда снегу скатываться, а дальше лопатой приходилось убирать. 2-3 раза за зиму...
Теплица стоит вдоль забора. От глухой северной стенки до забора 1,2 метра.
Торец, который на фото, я зашил полиэтиленом, с двух сторон, так существенно дешевле чем поликарбонат.
если бы я делал северный склон глухим, то на теплицу площадью 72 м3 мне понадобилось бы всего 6 листов 6тиметровых СПК. Вот и считайте, дорого это или нет.
Часть досок и утеплителя использовал из остатков от строительства дома.
Т. е. стоимость материалов каждый может прикинуть сам. я затрудняюсь

 

на этой картинке как бетонировал столбики для теплиц.
желтым дерево, розовым бетон. Не люблю бетон, поэтому везде по минимуму и с глаз долой!
справа - это в старой теплице. Куплен был бур, на 25 см и заглубились ниже уровня промерзания. далее залили башмак, примерно 0,5 метра.
А далее оставили до утра торчащую из башмака арматуру под маленький столбик. На работе я подобрал воздуховоды из оцинкованной стали, круглые, где то на 11-15 см в диаметре.
В общем утром поставили на бетонный башмак примерно метровой длины трубу и долили до уровня. естественно с арматурой и с закладными для привязывания обвязки теплицы. Теплицу нужно обязательно привязывать к фундаменту, чтобы ветром не унесло.
старая теплица стоит на 11 столбиках, они торчат примерно на 20 см из земли. Как я пояснил, они маленькие в диаметре и если буду разбирать теплицы, откопаю столбики чуть чуть и разобью.
"опалубка" - оцинкованная труба б/у так и осталась.
получилось дешево, надежно и не труднозатратно. На столбики положил брус двойной 50х100 см, а к брусу уже саму теплицу.
В новой теплице вертикальные деревянные столбы привязаны с помощью стальных уголков. но все равно, внизу башмак широкий, вверх бетона мало торчит. и заливали верхнюю часть со съемной опалубкой.
Новая теплица стоит на 24 столбах, с шагом примерно 2 метра

 

Теперь можно рассказать, как теплица строилась: часть работ я выполнил сам, иногда привлекал иностранную рабочую силу.
На начало 2017 года было мне понятно, что строить нужно теплицу примерно 6х12 метров. Подходящее место нашлось. Солнечная часть участка, у забора с соседом. Вытянуть вдоль забора на 12 метров, 1 метр отступить от забора и получить край теплицы примерно в 7 метров от забора.
Летом 2017 года, когда появилось свободное время, примерно разметил, и начал копать канаву 5х10 метров, глубиной примерно на 70 см. В начале снял дерн, и сложил его в кучу по среди участка.
Может я не прав, но никогда не покупал землю машинами, только песок для бетонных работ, или на подсыпку куда то.
Что то боязно покупать землю. Что привезут? Если повезет - продадут хорошую землю, а если с какой то гадостью?
В общем сложил снятый дерн в кучу посреди участка с тем, чтобы когда теплица будет построена вернуть обратно часть в теплицу на грядки.
Все лето копал. при этом купил электроталь, электротележку, сварил направляющие. И когда "заглубился", начал вывозить землю из ямы с помощью электролебедки. То, что было ниже дерна развозил по участку и поднимал уровень участка, чтобы стал посуше.
Копал и таскал землю летом, когда не было дождей, чтобы земля была не тяжелой, а УГВ пониже.
Вот фото - наступила осень 2017 и яма заполнилась водой



Яму копал меньше, чем будущая теплица. Яма 5х10 или 5х11, при размере теплицы на 1-2 метра больше. У меня же будут боковые грядки!, и это значит, что землю, под боковые грядки, можно не таскать с места на место, нужно только снять, и вынуть грунт под саму яму.

 

Далее пришлось установить дренажный насос, и начать откачивать воду. При этом, если не осушать яму, грунты начинали плыть и обваливаться, так как яма превращалась в бассейн под открытым небом.
Далее я уйду от темы строительства теплицы. Дело в том, что мне очень хотелось новую теплицу отапливать с помощью ТН. И если в межсезонье это можно делать с помощью воздушного ТН, то в морозы мощность воздушных ТН заметно падает, а энергии наоборот нужно больше. И если обустроить геотермальное поле, то можно в мороз переходить на грунтовый ТН.
Мысль хорошая, но наверняка многие интересовались стоимостью геотермального поля. очень дорого - за 1 тыс, за 1 м. п. При этом в постоянном режиме можно снимать порядка 15 -20 Вт с 1 м. п. трубы, уложенной в грунт.
В общем мой участок позволял уложить 300-500 метров горизонтальной трубы, но копать траншеи я не мог. яблоньки, травка и т. п.
Поинтересовался, сколько стоит взять в аренду установку для горизонтального направленного бурения...
Не полегчало.
В общем если возможностей нет заплатить - сделай сам.
И я подался в авантюру - начал строить буровую установку для горизонтального бурения
Опять же немного помог форумхаус,
Есть профессиональные бурильщики, почитал их обсуждения, понял, что мой случай простой, так как мой грунт - супесь.
Далее могу кратко рассказать что и как.
Если нужно подробней, я свои эксперименты обсуждал и выкладывал в ветке
Самодельный ямобур, с 84 страницы