CC BY
57
Раздел 1. Растениеводство.
УДК: 631.344.8 В. В.БУГАЕВ
СИСТЕМА БИОЭЛЕКТРООБОГРЕВА ВЕСЕННЕ-ЛЕТНИХ ПЛЁНОЧНЫХ ТЕПЛИЦ
Описан способ обогрева весенне-летних плёночных теплиц при комбинированном использовании биотоплива из переработанного городского мусора и "внепиковой" электроэнергии. Приведена схема устройства и расчётные параметры системы биоэлектрообогрева.
Получение тепловой энергии для обогрева весенне-летних плёночных теплиц осуществляется различными способами. Анализ работ отечественных и зарубежных авторов показывает высокую эффективность применения электроэнергии для обогрева плёночных теплиц. Преимущество электрообогрева состоит в том, что электротепловые установки постоянно готовы к действию, обеспечивают достаточно равномерный нагрев почвы и воздуха, могут быть автоматизированы и требуют минимальных затрат на их обслуживание. Для создания оптимальных температурных режимов почвы и воздуха при выращивании продукции в весенне-летних плёночных теплицах, в климатических условиях Северо -Западной зоны, требуется 1200 МДж /м2 тепловой энергии в год [1]. Удельная установленная мощность электронагревательных устройств для обогрева весеннелетних плёночных теплиц в климатических условиях Северо -Западной зоны, колеблется от 170 до 200 Вт/м2 , а годовое потребление электрической энергии на обогрев 1 м2 площади плёночной теплицы изменяется от 300 до 400 кВт-ч/м2 [1].
Введение рыночных цен на энергоносители вызвало увеличение доли затрат на электрическую энергию в себестоимости продукции овощеводства защищенного грунта, что заставляет искать пути снижения расхода электроэнергии на обогрев теплиц. Одним из возможных путей, является использование биотоплива из переработанного на мусороперерабатывающих заводах городского мусора в сочетании с «внепиковой» электроэнергией. Основными преимуществами использования биотоплива в качестве источника тепла для весенне-
73
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
летних пленочных теплиц является возможность утилизовать бытовые, сельскохозяйственные и древесные отходы, а также улучшить газовоздушную среду для выращиваемых растений, так как в процессе разложения органических материалов выделяется большое количество углекислого газа [2]. Для обеспечения экологической безопасности компост, выпускаемый на заводах, по физико-химическим и санитарным показателям должен соответствовать нормам, разработанным Академией коммунального хозяйства совместно с санитарными и сельскохозяйственными организациями. [3].
Биотопливом, которое в наибольшей степени обладает необходимыми эксплуатационными свойствами и при этом обеспечивает хорошие экономические показатели, является компост из бытового мусора, переработанного механизированным способом на мусороперерабатывающих заводах. Компост из переработанных бытовых отходов отличается почти полным отсутствием неорганических включений, однородностью, отсутствием возбудителей болезней.
Характеристика основных видов биотоплива, используемого в весенне-летних плёночных теплицах, приведена в таблице [4].
Характеристика основных видов биотоплива
Показатели Заводской компост из бытового мусора Навоз
конский коровий овечий
Максимальная температура при «горении», 0С 50-60 60-65 40-52 55-60
Средняя температура «горения» в теплице, 0С 30-35 33-38 12-20 30-35
Продолжительность «горения», сутки 120-180 70-90 75-100 90-120
Широкому внедрению биообогрева весенне-летних плёночных теплиц в Ленинградской области способствует наличие заводов по механизированной переработке бытовых отходов.
74
Раздел 1. Растениеводство.
Биологический обогрев имеет один существенный недостаток, который заключается в отсутствии возможности управления тепловым режимом. На рис. 1 представлены графики изменения температуры “горения” биотоплива, уложенного в теплице [5].
Температура
Продолжительность горения, мес
Продолжительность "горения", мес
Температура
а) б)
Рис.1. Интенсивность горения биотоплива:
а) данные за 1972 -1974 гг.; б) данные за 1975 -1976 гг.
Как видно (см. рис. 1) в 1975 -1976 г.г. биотопливо разогревалось медленнее, чем в 1972 -1974 гг., и максимальной температуры достигло только в конце июля. Такое различие в прохождении микробиологических процессов объясняется различной влажностью компоста, которая, как известно, является одним из факторов, регулирующих интенсивность размножения микроорганизмов. Кроме физико-химического состава биотоплива на скорость разогрева и интенсивность “горения” биотоплива влияют следующие факторы: степень разогрева компоста перед набивкой, толщина слоя биотоплива, способ укладки биотоплива, погодные условия.
Таким образом, возникает необходимость в введении дополнительного источника обогрева на начальной стадии эксплуатации весенне-летней плёночной теплицы. В большинстве хозяйств в качестве дополнительного источника обогрева используются электрокалориферы, обогревающие подшатровое пространство теплицы. Однако опытным путём подтверждено, что наиболее равномерный нагрев питательного слоя почвы, и, следовательно, одинаковый выход про-
75
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
дукции по всей площади теплицы получаются при устройстве систем подпочвенного обогрева с применением нагревательного провода[6].
Применение нагревательного провода, расположенного под биотопливом, позволит ускорить процесс разогрева биотоплива уложенного в теплице на начальной стадии эксплуатации. Кроме того, появиться возможность выравнивания температуры «горения» биотоплива по всей площади теплицы. Благодаря теплоаккумулирующей способности обогреваемого слоя почвы и низкой температуропроводности биотоплива, включение системы электрообогрева можно проводить в часы провалов графика нагрузок энергосистемы
Излишнее тепло в зоне корнеобитания растений, может привести к гибели урожая. Эта проблема особенно остро стоит в летний период эксплуатации весенне-летней плёночной теплицы. Существующие способы отвода излишнего тепла не позволяют регулировать температуру «горения» биотоплива в процессе эксплуатации теплицы. Возможным решением проблемы регулирования температуры «горения» биотоплива будет являться сдвиг пика «горения» биотоплива в сторону начала срока эксплуатации теплицы. Это может быть достигнуто за счёт использования нагревательного провода, расположенного под биотопливом.
Исследования различных нетрадиционных источников энергии, проведённые в СЗНИИМЭСХ, показали, что совместное использование биотоплива и электрообогрева позволит экономить до 30% тепловой энергии при выращивании продукции в весеннелетних плёночных теплицах.
Для исследования совместного использования «внепиковой» электроэнергии, биотоплива и солнечной энергии, на территории СЗНИИМЭСХ ведётся работа по созданию экспериментальной установки. Установка представляет собой теплицу площадью 13 м2, с двумя параллельными грядами (5x0,9 м) . В каждой гряде уложено устройство биоэлектрообогрева (рис.2), состоящее из нагревательного провода, расположенного в слое песка (П), поверх которого уложены биотопливо (Б) и грунт (Гр) на котором произрастают растения.
76
Раздел 1. Растениеводство.
Рис.2. Комбинированная система обогрева теплицы:
Гр - растительный слой почвы теплицы; Б - слой биотоплива; П - слой песка; Н.Э. - нагревательный провод
Расчётным путём установлено, что для Гр=0,25 м [3 ], Б= 0,30 м [ 2], П= 0,20 м [1 ] удельная установленная мощность электронагревательных устройств для обогрева весенне-летней плёночной теплицы снижается до 130 Вт/м2.
Предложенная система биоэлектрообогрева позволит поддерживать требуемые параметры микроклимата весенне-летней плёночной теплицы при меньшем расходе электроэнергии затрачиваемой на обогрев. Кроме того, наиболее равномерный нагрев питательного слоя почвы позволит получать одинаковый выход продукции по всей площади весенне-летней плёночной теплицы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методические рекомендации по расчёту и применению автоматизированных энергосберегающих систем электротеплоснабжения для рассадных теплиц. - М.: ВИЭСХ, 1990. - 76 с.
77
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
2. Рекомендации по использованию компоста из твёрдых бытовых отходов в качестве биотоплива в плёночных теплицах. - М.: Россельхозиздат, 1983. -20с.
3. Технические требования на компост, вырабатываемый мусороперерабатывающими заводами. - М, 1980
4..Брызгалов В.А, Советкина В.Е.,. Савинова Н.И Овощеводство защищённого грунта. - Л.: «Колос», 1983. -352 с.
5. Попов А.В., Васяева З.С.,. Багрова И.И Применение удобрений из бытовых отходов. -Л.: Лениздат, 1977. -62 с.
6. Расстригин В.Н, Дацков И.И., Сухарева Л.И., Голубев В.М. Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве. -М: Агропромиздат, 1985. -304 с.
Получено 27.05.99
78
