ВЛИЯНИЕ ТИПА ЗИМНИХ ТЕПЛИЦ НА ЕДИНОВРЕМЕННЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 631.234

ВЛИЯНИЕ ТИПА ЗИМНИХ ТЕПЛИЦ НА ЕДИНОВРЕМЕННЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ

Голушко А.Д, бакалавр 4 курса направления подготовки 08.03.01 «Строительство». Научный руководитель: к.т.н., доцент Блажнов А.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены различные типы фермерских теплиц круглогодового применения, для которых выведены формулы минимального коэффициента ограждения. На основе полученных коэффициентов проведена сравнительная оценка теплиц по расходу тепла и затратам на ограждающие конструкции.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Зимние теплицы, коэффициент ограждения, сравнительная оценка теплиц. ABSTRACT

Various types of farm greenhouses of year-round application for which formulas of the minimum coefficient of a protection are deduced are considered. Based on these factors a comparative analysis of greenhouses heat consumption and the cost of the building envelope.

KEY WORDS

The winter greenhouse, the ratio of the fence, a comparative evaluation of greenhouses.

Введение. К зимним теплицам строительные нормы СП 107.13330.2012 «Теплицы и парники» относят теплицы круглогодового использования. Для фермерских хозяйств российскими производителями предлагаются различные типы зимних теплиц: многопролётные, так называемые блочные, и однопролётные -

а - блочная; б - ангарная рамная; в - ангарная арочная

Выпускаемые теплицы отличаются геометрической формой, влияющей на площадь поверхности сооружения, а следовательно, и на затраты на ограждающие конструкции и отопление. Строительные нормы и нормы технологического проектирования теплиц не содержат оценки эффективности различных типов теплиц по приведенным показателям. В связи с этим ставилась задача провести такой сравнительный анализ.

Методика и результаты исследования. Установить относительное изменение затрат по различным типам предлагаемых рынком фермерских теплиц в первом приближении можно на основе рассмотрения изменения их коэффициента

ограждения, представляющего собой отношение площади ограждающих конструкций сооружения к его площади. Чем меньше значение коэффициента, тем меньше стоимость ограждения и величина теплопотерь. Так, в суммарных теплопотерях зимней теплицы значительный удельный вес (не менее 95%) составляют тепловые потери через светопрозрачное ограждение. Удельные потери тепла через ограждающие поверхности можно определить по следующей формуле

q = тК огр , (1)

где д - удельные потери тепла в Вт/м2; т - тепловая характеристика, равная произведению коэффициента теплопередачи на разность температур, в Вт / м2; Когр -коэффициент ограждения.

Для блочной п - пролётной теплицы (рис. 1а) число пролётов, соответствующее минимуму коэффициента ограждения, можно определить по формуле

hF

(2)

2

n = —

L)¡ 4h + Ltga

Здесь L - принимаемый при проектировании пролёт теплицы (м), который по требованиям СП 107.13330.2012 должен быть не более 9м; h - высота продольных стен теплицы от поверхности земли (пола), минимально равная 2,4 м; F - площадь теплицы, м2; а - угол наклона скатов кровли (не менее 25о).

Определив по (2) оптимальное число пролётов, можно установить минимальное значение коэффициента ограждения блочной теплицы

Ltga 2h 2h 1 когр = + ~г + ~г +- ' (3)

2 A nL A cosa

где А - длина теплицы (м), равная F/L.

Коэффициент ограждения ангарной теплицы рамной конструктивной схемы (рис. 1б)

2h 1 2h L

когр = — +-+ + Т7 ^ ' (4)

L cosa A 2A

где h - высота продольного вертикального ограждения от поверхности земли (пола), для ангарных теплиц не менее 1,8 м; L и А - пролёт и длина теплицы; а - угол наклона скатов кровли, не менее 25о.

Заменив в уравнении (4) А= F/L, после дифференцирования d^p/dL получим уравнение

^ + = 0 (5)

FF

из которого после подстановки значений h и tga несложно подбором определить пролёт теплицы L, соответствующий минимуму коэффициента ограждения.

Из формул (3) и (4) следует, что с увеличением высоты продольных стен теплицы h коэффициент ограждения будет возрастать. Поэтому высоту продольных светопрозрачных ограждений целесообразно принимать минимально допустимой по технологическим требованиям.

У однопролётной теплицы с очертанием по окружности (рис.1в) коэффициент ограждения (6) монотонно возрастает с увеличением пролёта и не имеет минимального значения (высота теплицы принималась равной половине диаметра окружности). Следовательно, для сокращения единовременных и эксплуатационных затрат теплицы такого типа целесообразно проектировать с минимально допустимым по технологическим требованиям пролётом.

Когр =~ (— +1) (6)

На рис. 2 показано изменение коэффициента ограждения различных типов теплиц в зависимости от их площади.

Рисунок 2 - Изменение коэффициента ограждения Когр в зависимости от площади и типа теплиц: 1 - ангарная рамная; 2 - блочная; 3 - арочная с очертанием по

окружности

Из приведенных графиков следует, что очертание покрытия и площадь пола теплицы оказывают влияние на величину Когр. Наименьшим и примерно равным коэффициентом ограждения отличаются ангарные рамные и блочные теплицы. Соответственно, расходы тепла и материалов на ограждающие конструкции у них будут меньше по сравнению с однопролётными арочными теплицами. При построении графиков использовались следующие параметры теплиц: пролёты блочной теплицы -6,4м, пролёт арочной теплицы - 9м, угол наклона скатов ангарной рамной и блочной теплиц а = 300, высота продольных стен h принималась минимально допустимой по технологическим требованиям.

Светопрозрачное ограждение рассмотренных типов теплиц предусматривается с использованием стекла (одно- или двухслойным), стеклопакетов (в вертикальном ограждении), сотовых поликарбонатных панелей. Для сокращения теплопотерь экономически целесообразным является применение поликарбонатных панелей, характеризующихся наименьшей стоимостью на единицу термического сопротивления и позволяющих снизить снеговую нагрузку на покрытие [1,2,3]. В арочных теплицах возможно применение двухслойного плёночного ограждения, прочность наружного слоя которого должна быть проверена на ветровую нагрузку [4]. Для снижения конвективных тепловых потерь арочные сооружения на участке застройки следует располагать торцами к преобладающему направлению ветра в холодный период [5, 6].

Выводы

1.Получены формулы минимального коэффициента ограждения для теплиц различной формы и габаритов.

2.Выявлены сравнительные величины тепловых потерь и расхода материалов на ограждающие конструкции рассмотренных типов теплиц. Наиболее эффективными являются ангарные рамные и блочные теплицы с углами наклона скатов ~ 300.

Библиография:

1. Блажнов А.А., Фетисова М.А. Производственные сооружения для фермерских хозяйств. Орёл: ООО ПФ «Картуш», 2017. 132 с.

2. Блажнов А.А. О снеговой нагрузке на малопролётные арочные сооружения с полимерной кровлей // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 3. С. 2325.

3. Блажнов А.А. О проектировании грибоводческих сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2007. № 10. С. 36-37.

4. Блажнов А.А. Способ статического расчёта мягкой кровли арочного сооружения на ветровую нагрузку // Строительство и реконструкция. 2012. № 5. с.3-7.

5. Блажнов А.А., Кузнецов Д.И., Уваров А.В. Энергоэкономичная ориентация арочного сооружения // Строительство и реконструкция. 2012. № 1. С. 3-6.

6. Блажнов А.А. О возможности снижения конвективных теплопотерь в ангарных теплицах // Известия высших учебных заведений.Строительство. 2018. №7(715). С.100-104.

УДК 631.234

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ МАЛЫХ ФОРМ ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ

Дутов Д.В., бакалавр 4 курса направления подготовки 08.03.01 «Строительство». Научный руководитель: к.т.н., доцент Блажнов А.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

Строительство производственных сооружений заводской поставки в крестьянских (фермерских) хозяйствах требует значительных единовременных затрат. Подготовлены предложения по конструктивной схеме производственного сооружения из лёгких конструкций, позволяющие значительно снизить стоимость строительства и осуществить его собственными силами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Арочное сооружение, стальной каркас, трёхслойное покрытие. ABSTRACT

Construction of production facilities of factory supply in the peasant (farmer) farms requires significant one-time costs. Proposals for the design scheme of the production facilities of light structures, allowing to significantly reduce the cost of construction and implement it on their own.

KEYWORDS

Arched structure, steel frame, three-layer coating.

Введение. Отечественными производителями изготавливаются металлические конструкции для строительства различных видов производственных и складских сооружений сельскохозяйственного назначения. Выпускаемая номенклатура конструкций обеспечивает возможность возведения одно- и многопролётных зданий с рамной конструктивной схемой (используются прокатные и гнутые стальные профили, ограждающие конструкции из профилированных листов или сэндвич-панелей), каркасных и бескаркасных ангаров. Однако стоимость 1м2 при строительстве «под ключ» таких зданий и сооружений может составлять до 10 тыс. рублей, что экономически нецелесообразно для малых форм хозяйствования [1].

В связи с этим цель исследования заключалась в подготовке конструктивного решения сооружения производственного назначения, позволяющего многократно сократить стоимость строительства и осуществить его монтаж собственными силами. Для достижения цели признано целесообразным использование аналитического