Создание запасов аккумулированной тепловой энергии

Наиболее существенными факторами, обусловливающими теплопотери теплицы, являются следующие:

· большая площадь покрытия, главным образом направленного на юг и изготовленного из стекла или прозрачной пластмассы, для которого коэффициент теплопроводности К в ночное время и в пасмурную погоду оказывается в 10—20 раз меньше, чем для теплоизолированной сплошной стены или наружной крыши;

· большие потребности в воздухообмене вследствие использования большой площади стеклянного покрытия, эффективно накапливающего солнечную энергию.

Проблемы частично связаны одна с другой, поэтому желательно найти способы их одновременного решения. Теплобаланс направленных на юг двухслойных окон в отопительный сезон для губернии Этеля-Суоми (Южная Финляндия) является отрицательным. Это означает, что количество солнечной лучистой энергии, поступающей через окна, будет больше, чем количество тепла, выходящего через них наружу. Если бы конструкция теплицы была герметичной и избыточное тепло можно было полностью собирать в запас, то теплица оставалась бы теплой в течение всего периода роста растений, начиная с середины марта и вплоть до последних чисел октября. На практике это все же невозможно, поскольку, во-первых, нельзя добиться полной герметичности конструкций теплицы и, во-вторых, воздух необходимо менять, чтобы обеспечить получение растениями двуокиси углерода, а для снижения влажности теплицу приходится проветривать.

Уменьшение площади поверхности прозрачного покрытия. Поскольку прозрачное покрытие по своим теплоизоляционным характеристикам является наиболее слабым элементом ограждения теплицы, площадь его поверхности стремятся уменьшить там, где это менее важно в отношении прохождения солнечного света. Это нетрудно сделать, так как теплицу возводят всегда как пристройку к жилому дому или другому зданию, например к хлеву, поэтому теплица оказывается защищенной и получает какое-то количество тепла от этой постройки. Заглубляя часть теплицы в жилой дом или выполняя одну или обе торцовые стены в виде сплошных теплоизоляционных стен, можно обеспечить с двух или даже с трех сторон почти полную защиту. Вследствие этого значительно снижаются теплопотери. Крышу также можно в зависимости от формы и прежде всего глубины теплицы сделать частично или полностью закрытой. В процессе проектирования глухих и прозрачных частей здания весьма важно помнить о факторах, обеспечивающих, поступление достаточного количества солнечного света в теплицу, а также ее достаточную освещенность.

Повышение теплоизолирующей способности прозрачного покрытия. Теплоизолирующую способность прозрачного покрытия теплицы можно повысить двумя способами:

· усовершенствовать конструкцию окон с тем, чтобы улучшить теплоизолирующую способность и герметичность наличников, рам и в особенности оконных стекол;

· закрывать окна на ночь теплоизолирующими материалами.

Улучшение изоляции окон. Для изготовления прозрачного ограждения теплиц можно использовать стекло или пластмассу. Вместо традиционных конструктивных решений с одним стеклом рекомендуется применять двойные стеклянные или пластмассовые и другие покрытия, теплоизолирующая способность которых значительно выше. Правда, такие изделия, относящиеся к типу теплоизолирующих стекол, отличаются высокой стоимостью и скорее всего по этой причине в некоторых местах приходится использовать ограждения с одним слоем стекла, экспериментальный дом в Лайхиа, жилой дом в Ювяскюля). Накопленный опыт свидетельствует о том, что герметическая оконная. конструкция с одним слоем стекла дает меньше теплопотерь, чем неплотная конструкция с двумя слоями стекол. Однако основная проблема оконной конструкции с одним стеклом связана не с теплопотерями, а с влиянием конденсации водяных паров на внутренней поверхности, в результате чего окно становится непрозрачным, возникают нагрузки, особенно на нижние части деревянных рам, а зимой наблюдается оледенение окна. Если теплица занимает всю южную наружную стену здания, то заледеневшие окна теплицы придают ему довольно неприглядный вид. Оледенение окон может происходить и в окнах с двумя слоями стекол, однако это встречается значительно реже и, как правило, льдом покрывается только часть окна.

Подвижные теплоизолирующие средства. С помощью подвижных теплоизолирующих средств можно существенно улучшить теплоизолирующие характеристики окон. В качестве таких средств можно использовать теплоизолирующие шторки, занавески, ставни или шарики из полиэфирной пластмассы. Эти теплоизолирующие средства применяют для конструкции стены между квартирой и теплицей, когда необходимо улучшить тепловой режим в жилой комнате, или же в окнах теплицы с внутренней или наружной стороны либо в промежутке между стеклами, когда нужно обеспечить выигрыш в тепловом балансе непосредственно для теплицы.

Подвижные теплоизолирующие средства можно реализовать тремя путями: в виде жестких ставен и дверей, в виде свободно перемещающихся шторок, войлочных покрывал, занавесок, роликовых перекрытий, а также в виде шариков из пенопласта или подобных материалов.

Жесткие ставни и двери лучше всего подходят для относительно небольших проемов. Наиболее удобно открывать их по принципу скольжения (сдвига), поскольку в этом случае для них требуется меньше всего места и они меньше всего видны. Герметичность таких конструкций является критерием их функциональности, в противном случае их теплоизолирующая способность не будет использована. Внешние ставни, как правило, неудобны, так как они сложны в эксплуатации, а также из-за климатических условий.

Уступают по теплоизолирующей способности, но более удобны гибкие конструктивные средства типа покрывал, жалюзи, планочных штор или откатных экранов. Они функционируют в качестве дополнительного теплоизолирующего материала и, кроме того, создают тень. Если обеспечить герметичность этих средств, особенно снизу и по сторонам, и осуществить стыки внахлест, то их теплоизолирующее действие будет соответствовать применению окна с дополнительным слоем стекла.

Указанные покрытия можно оборудовать также с наружной стороны, однако и в этом случае их эксплуатация в климатических условиях Финляндии будет затруднительной. Авторы рекомендуют использовать внутренние конструктивные решения ввиду доступности и простоты их использования, несмотря на то, что с помощью внешних конструктивных теплоизолирующих решений можно добиться более высоких результатов по теплоизоляции.

В США на рынки сбыта поступила система, в которой в качестве теплоизолирующего материала используются полиуретановые (стираксовые) шарики. Эти шарики с помощью воздуха подаются в промежуток между двумя стеклами, которые вставлены в оконные рамы в стене, на ночь или в облачную холодную погоду. Система полностью автоматизирована, и потребитель сам может решить, когда теплоизоляция важнее, чем солнечный свет, для теплицы и всей квартиры. При применении данного решения теплоизолирующая способность стены с окном несколько улучшается. Недостатком рассмотренной системы является ее высокая стоимость.

Теплоизоляция цокольной части теплицы. Теплопотери через пол теплицы оказались намного меньшими, чем через внешнее ограждение. Это обусловлено тем, что температура грунта выше, чем температура наружного воздуха. Например, в Южной Финляндии на глубине 2 м температура грунта в январе равна +4 °С. Температура грунта под теплицей еще выше, и если выполнить тщательную теплоизоляцию цокольной части, то грунт под теплицей начинает выполнять функции долговременного теплоаккумулятора.

Данное решение имеет как преимущества, так и недостатки. Способность теплицы аккумулировать теплоту возрастает, однако теплота, передаваясь грунту под теплицей, возвращается от него Весьма медленно. Рассматривая ежесуточные колебания температуры, когда теплоаккумулирующая масса пола изолирована от грунта, можно в период отопительного сезона для условий Финляндии найти более благоприятное решение. В этом случае толщина слоя такой массы должна быть в пределах 20 см для бетона в тех местах, куда попадают солнечные лучи в течение наибольшей части светового дня. Изоляцию, например листом стиракса толщиной 10 см, размещают на уплотненном песке, который в то же время будет служить основанием для размещения теплоаккумулирующей массы.

В обоих случаях необходимой предпосылкой является все же хорошая теплоизоляция цокольной части теплицы и проведение противомерзлотных мероприятий при создании неглубоких фундаментов.

Уменьшение охлаждающего воздействия ветра. Ветер оказывает сильное охлаждающее действие на теплицу, поскольку он создает разности давлений, которые увеличивают теплопотери, а также интенсифицирует теплопередачу от ограждения теплицы путем конвекции.

Охлаждающее воздействие ветра зависит от его скорости. Чем больше скорость ветра, тем больше будут разность давлений и теплоперенос с поверхностей зданий, что особенно заметно для стеклянного покрытия. Поэтому теплицу необходимо защищать от ветра. С северной стороны, откуда дуют наиболее холодные ветры, теплица защищена жилым домом. Для защиты от ветров других направлений можно использовать посадки деревьев и низкие конструкции (изгороди, решетчатые навесы — «перголы»), задерживающие ветер, при этом необходимо, чтобы они не препятствовали прохождению солнечного света в теплицу.