Юрьев Вячеслав Викторович, преподаватель АНО ДПО «СПД»
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ В ТЕПЛИЦЕ
В целях получения хорошего дохода от продажи рассады, владельцу личного подсобного хозяйства необходима теплица, соответствующая следующим требованиям: обладать высокими теплозащитными свойствами; иметь эффективную систему отопления на случай сильных заморозков; максимально использовать солнечную энергию; иметь удобную и эффективную систему вентиляции; иметь увеличенную полезную площадь за счет использования стеллажей. Таким требованиям удовлетворяет теплица, где реализован принцип утилизации теплоты, основанный на прокачке нагретого воздуха через систему подпочвенных труб.
Показано, что теплота, запасенная в почве течение дня, отдаваемая в ночной период, позволяет поддерживать положительную температуру в теплице при наружных температурах воздуха до минус 10 °С [4]. По данным метеонаблюдений за последние годы, эксплуатация теплиц, оснащенных системой теплоутилизации, может начинаться с первых чисел апреля, практически без риска возникновения в ней отрицательных температур. При совмещении системы теплоутилизации с дополнительным источником теплоты, можно начинать эксплуатацию теплиц с начала марта.
Теплица, оснащенная данными системами, имеет размеры 12,6х5,7 м, стены и крыша теплицы покрыты сотовым поликарбонатом толщиной 4 мм. В качестве источника теплоты в теплицах личных подсобных хозяйств чаще всего используют твердотопливные печи или котлы. Для повышения эффективности данных устройств их дополнительно оснащают теплообменниками. В проведенном исследовании анализировалась работа газовоздушного теплообменника и системы воздушного отопления в теплице. Анализ работы теплообменника позволяет определить температурный режим в теплице, а также сроки начала и окончания ее эксплуатации в течение года.
Анализ работы теплообменника проводился на реально смонтированной системе отопления, включающей в себя: систему утилизации теплоты; источник теплоты (твердотопливную печь). Дымовые газы перемещаются по каналам печи, омывают 70 % площади поверхности теплообменника, расположенного в теле печи, и выводятся в атмосферу через дымоход. Когда не требуется дополнительный нагрев воздуха, система отопления работает как система теплоутилизации, прокачивая нагретый воздух, забираемый из верхней части теплицы, вентилятором.
Регулировка работы данных систем осуществляется шиберами 9; регулировка тяги дымовых газов шибером. Теплообменник состоит из восьми элементов и смонтирован из прямоугольного стального профиля 50х25 мм, толщина стенки 2 мм. Общая площадь поверхности теплообмена в печи составляет 0,7 м2. Еще около 0,3 м2 площади поверхности теплообменника заделано в стенки печи. В этой части также будет происходить незначительный теплообмен.
Подземные каналы выполнены из бетона, залитого по опалубке. Узлы присоединения подземных каналов к источнику теплоты, а также выходные патрубки выполнены из полиэтиленовых канализационных труб. Общая протяженность подземных каналов составляет 50 м. Для побуждения движения воздуха в системе установлен вентилятор Dospel 150 мм (производство Польша) с объемной подачей 285 м3/ч, мощностью 25Вт. Поверхность почвы теплицы во время эксперимента была покрыта плотным слоем снега толщиной 5-10 см. Были воссозданы условия начала весенней эксплуатации теплицы, когда она отогревается после зимнего сезона. Производилось визуальное наблюдение снеготаяния, прежде всего в местах нахождения подземных каналов. Экспериментальные данные снимались каждые 20 мин во время работы печи, а в некоторых случаях каждые 5 мин. Анализировались четыре режима работы печи и теплообменника.
Оценка количества теплоты, поступающего в теплицу от солнца, производилась путем сравнения экспериментальной теплицы с аналогичной, стоящей рядом. Обе теплицы выполнены из одних и тех же материалов и имеют схожие площадь и объем. Средняя разница температур с наружным воздухом в светлое время суток составляет 18 °С. Экспериментальная теплица при таких условиях имеет среднюю разницу температур с наружным воздухом 23,5 °С, или дополнительные 5,5 °С, полученные благодаря источнику теплоты.
При критических условиях, когда температура воздуха в теплице ранним утром достигает нулевой отметки или ниже, возможно отсоединение теплообменника от системы подпочвенных труб и направление воздуха из него в пространство теплицы для быстрого повышения температуры воздуха в ней. Максимальная температура воздуха после теплообменника достигается при среднем натопе (рис. 4). В данном режиме происходит наибольшая аккумуляция теплоты в почве. Температура воздуха после теплообменника была выше температуры уходящих газов (во всех режимах, кроме «максимального натопа»). Это свидетельствует о том, что количество теплоты, отдаваемое стенкам печи и дымохода, остается существенным. Относительно низкая температура уходящих газов свидетельствует о достаточно высоком КПД для данного типа каменных печей. Выводы:
1. Использование газовоздушного теплообменника значительно повышает КПД твердотопливной печи.
2. Произведена оценка работы печи в различных режимах.
3. Установлены зависимости температуры воздуха на выходе из теплообменника от режима натопа печи.
