СКУДРЯ

Рис. 1.1 Загальний вигляд промислової блочної теплиці

Всі несучі зовнішні і внутрішні елементи каркасу теплиць виготовлені із сталі із цинковим гальванопокриттям.

Конструктивні характеристики теплиць блочного типу:

•ширина – 8 м;

•крок колон – 4,5 м;

•висота колон – 4 м;

•вітрове навантаження 530 Н/м2;

•снігове навантаження 500 Н/м2;

•навантаження від рослин 250 Н/м2;

•мінімальна температура навколишнього середовища -30 0С.

1.2 Характеристика об’єкта проектування

Використання сучасних плівкових покрівельних матеріалів та скла для засклення теплиць сприяють можливості максимального поглинання сонячного світлового потоку рослинами закритого ґрунту. Особливо це стосується зимово-весняного періоду року. В цей час тривалість світлового дня становить всього 8-10 годин. При цьому висота стояння сонця над горизонтом теж не висока і його інтенсивність низька.

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001 .ПЗ

Для створення умов нормального розвитку рослин, необхідно проводити штучне досвітлення вранці та ввечері, забезпечувати нормальне ефективне освітлення у похмурі безсонячні дні. Але штучне світло від ламп,

які використовують в теплицях не забезпечує того спектра випромінювання,

яке рослина отримує від сонця. Ще в минулому столітті дослідниками встановлено, що спектральна ефективність випромінювання для рослин лежать в діапазоні червоного і синього спектру видимої області. Сучасні лампи для теплиць типу ДРЛ-400, ДНАТ та інші не достатньо забезпечують такого випромінювання.

На сьогоднішній день в Україні ще не налагоджено серійний випуск світлодіодних світильників для використання у рослинництві закритого ґрунту. Про це свідчить проведений патентний пошук[2]. Але, судячи по публікаціях в Голландії, Японії, Південній Кореї, Китаю та ряді інших країн,

серійні світлодіодні світильники для теплиць успішно застосовують.

Особливо великих успіхів у цьому напрямку досягли виробники фірми

«Філіпс» та «Осрам». Вони виготовляють лампи для освітлення в теплицях різної конструкції та спектрального складу. Дослідження та розробка вітчизняних світильників з використанням світлодіодів для овочівництва закритого грунту, з врахуванням біологічних особливостей вирощуваних культур, є актуальною задачею на сьогоднішній день. Вирощування овочів здійснюється на гідропонних (штучних середовищах) із використанням штучних розчинів. Для забезпечення технології вирощування культур закритого ґрунту теплиці обладнані відповідними інженерними комунікаціями. Злив дощової та талої води здійснюється через вертикальні опорні колони і далі по підземних трубопроводах виводяться до колектора за межі теплиці рис.1 2.

Рис. 1.2 Схема відведення дощової і талої води

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001 .ПЗ

11

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

Вентиляція приміщення теплиці здійснюється за рахунок рухомих кватирок, розміщених на гребені теплиць в шаховому порядку. Відкриття та закриття кватирок відбувається автоматично за рахунок механізму, який приводиться в дію спеціальним мотор-редуктором. Стандартна система вентиляції внутрішнього об’єму теплиці представлена на рис. 1.3.

Рис 1.3. Схема системи вентиляції теплиці В період підвищеної сонячної радіації передбачено обмеження доступу

сонячного проміння до рослин за рахунок штучного захисного рухомого екрана який насувається поверх криші, рис. 1.4.

Рис. 1.4 Система горизонтального захищення від прямого сонячного світла криші теплиці рухомим екраном.

Система силового електрообладнання призначена для живлення насосних вузлів системи опалення, мотор-редукторів системи вентиляції та обладнання системи електроосвітлення. Розподільні шафи і щити керування знаходяться в з’єднувальному коридорі.

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001 .ПЗ

12

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

Основні функції засобів автоматизації – вимірювання зовнішньої температури, швидкості вітру, кількості опадів, освітленості, регулювання температури всередині теплиці та керування системою поливу планується розробленою системою автоматизації.

Для опалення теплиці площею 1 га передбачено один котел, який може працювати на природному газовому або твердому паливі рис. 1.5.

Рис. 1.5 Котельня для опалення тепличного комплексу У випускній системі, що розміщена позаду котла передбачено тепловий насос -

конденсатор димових газів, в якому відбувається охолодження до температури 60 0С з послідуючою подачею вуглекислого газу через систему пластикових трубопроводів до рослин.

Отже блочна промислова теплиця оснащена сучасними системами життєзабезпечення та нормального розвитку рослин закритого грунту, але діюча система освітлення базується на використанні застарілих світильників.

Метою даного дипломного проекту є використання світильників на основі світлодіодів фотосинтезного випромінювання для освітлення томатів у спорудах закритого ґрунту.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

•Розглянути питання електрифікації та автоматизації виробничих процесів в промислових блочних теплицях;

•Запропонувати конструкцію світильника на основі світлодіодів та вибрати елементи електричної схеми керування режимами опромінення.

•Провести розрахунки економічної ефективності застосування світлодіодного освітлення в спорудах закритого ґрунту.

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001 .ПЗ

13

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

РОЗДІЛ 2. ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

2.1 Характеристика технологічного обладнання для вирощування рослин

Під піддонами у грунті розміщені металеві труби для водяного обігрівання субстрату. Крім того, в тепличному модулі передбачена повітряна трубопровідна система для рециркуляції повітря в об’ємі приміщення.

Але на практиці кращим вважається водяний обігрів. При цьому в грунті стабільно підтримується задана температура.

При грунтовому вирощуванні овочів є трудомісткі процеси і роботи,

пов’язані з використанням грунту. Періодично проводиться догляд за рослинами,що ростуть , застосовуються такі операції, як розпушування ґрунту, поливання і підживлення рослин, внесення органічних добрив,

знезаражування ґрунту після завершення вегетативного циклу розвитку рослин. Крім того, створюються сприятливі умови для ефективної боротьби з хворобами і шкідниками.

Автоматичне керування поливом поліпшує умови водно-повітряного режиму кореневої системи рослин, виключає багато ручних процесів,

приводить до економії води, що в свою чергу зменшує затрати праці і знижує собівартість вирощеного врожаю.

2.2 Розрахунок і вибір технологічного обладнання для створення і

підтримання мікроклімату в приміщенні теплиці

Необхідною умовою підвищення ефективності овочівництва закритого ґрунту є стабільне підтримання заданого мікроклімату в спорудах для вирощування овочів та розсади. Основними параметрами мікроклімату в теплицях є температура і вологість внутрішнього повітря, його газовий

склад, температура і вологість ґрунту.

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001.ПЗ

14

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

Обігрів промислової теплиці включає різні системи, такі як трубопроводи та вузли управління теплоносієм.

Інфрачервоні обігрівачі також є ефективним рішенням. Для невеликих площ підійдуть теплові гармати. Вибір системи залежить від площі теплиці,

типу рослин та доступності енергоресурсів. Важливо забезпечити рівномірний розподіл тепла для оптимального росту рослин. Різні виробники пропонують широкий вибір обладнання з різними характеристиками.

Система опалення промислової теплиці

Система опалення призначена для підтримки температурного режиму в обсязі теплиці відповідно до технологічних вимог. Передбачається опалення теплиці за допомогою багатоконтурною системи обігріву. Призначення контурів обігріву промислової теплиці:

1.Контур подлоткового обігріву - призначений для забезпечення сніготанення при інтенсивному випаданні опадів.

2.Контур верхнього технологічного обігріву призначений для регулювання температурного режиму у верхній частині теплиці, виключаючи проникнення холодного повітря в зону рослин при різких зниженнях зовнішньої температури і відкриванні шторного екрану (створення теплої

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001.ПЗ

15

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

повітряної «подушки» у верхній частині обсягу теплиці).

3. Контур нижнього технологічного обігріву - Основний регулюючий контур. Призначений для створення заданого теплового режиму в теплиці. Також застосовується в якості напрямних конструкцій при пересування візків для збору продукції.

В якості теплоносія використовується гаряча вода з розрахунковими значеннями температур в діапазоні 50 - 95 ° С. Номінальні значення параметрів теплоносія 95/70 ° С.

Система опалення промислової теплиці складається з наступних елементів:

•Трубопроводи теплотрас;

•Вузол управління подачею теплоносія (дистриб'ютор тепла);

•Трубопроводи контуру нижнього технологічного обігріву;

•Трубопроводи підлоткового обігріву;

•Трубопроводи верхнього технологічного обігріву;

•Шафи керування електроприводами змішувальних клапанів і насосами.

Параметри температурного режиму задаються відповідно до вимог агротехнології в кожному відділенні промислової теплиці автономно.

Розподіл подачі теплоносія в системі опалення теплиць здійснюється за допомогою вузлів регулювання температур (дистриб'юторів) по відділеннях блоку теплиць.

Управління температурними режимами по контурах здійснюється від автоматизованою системою управління мікрокліматом.

Для забезпечення необхідних значень температури теплоносія в контурах обігріву застосовуються вузли регулювання температур -

дистриб'ютори. Кожен вузол підключений до магістральних трубопроводів теплотрас і обслуговує систему опалення по відділеннях теплиці працюючи в автономному незалежному режимі.

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001.ПЗ

16

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

Вузол регулювання складається з циркуляційного насоса, 4-х

ходового змішувального клапана, а також трубопроводів обв'язки,

арматури і контрольно-вимірювальних приладів.

Насоси системи опалення Для управління контурами опалення в відділеннях теплиці ми

пропонуємо змішувальні групи в комплекті, з яких локально збирається гребінка (розподільний вузол) «Manifold». Змішувальні групи включають в себе насос, змішувальний клапан, дросельні клапани, фланці, крани наповнення-зливу, термостати, болти і гайки. Таким чином, локально залишається закупити тільки труби для опалення теплиць. Для нижніх труб гребінки поставляються зварні підстави і наливні крани. Ми поставляємо насоси «Johnson», змішувальні клапана «Honeywell» і

дросельні клапана «Ebro» або «Tyco». Матеріали зазначених виробників використовуються в 95% теплиць і є гарантією оптимальної роботи системи.

Для збільшення врожайності і підвищення якості вирощуваних культур в теплиці використовується система підживлення рослин двоокисом вуглецю СО2, який необхідний для забезпечення життєдіяльності рослин.

Система підживлення рослин конструктивно складається з пристроїв відбору димових газів від конденсора з подальшою подачею в теплицю по безнапірним трубопроводах змінного по довжині перетину з ємностями збору конденсату. Передбачаються розподільні мережі всередині теплиці з перфорованих поліетиленових рукавів, розташованих уздовж грядок з рослинами

.Для підтримання необхідної температури повітря та субстрату в модульній теплиці застосовують повітряно-водяне опалення.

В даному тепличному комплексі водяне опалення здійснюється від котельної (рис. 1.5), розташованої на території комбінату.

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001.ПЗ

17

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

Теплоносій транспортується до піддонів трубопроводами теплової мережі, прокладених у підземних каналах або безканальним способом, а

також над землею на опорах, відповідно до комплектації теплиці площею 1

га.

Система опалення теплиці містить систему опалення шатра, систему цокольного та торцевого опалення, систему надґрунтового обігрівання, на які приходиться відповідно 80%, 8% і 12% витрат енергії [4].

Вибір потужності та енергетичного типу котельної здійснюється за тепловим навантаженням тепличного об’єкту, необхідних для нього видів та параметрів теплоносіїв, з урахуванням кліматичних умов та структури теплового балансу району розташування.

В інженерній практиці для приблизних розрахунків застосовують спрощений спосіб розрахунку системи опалення. Нехтуючи величинами сонячної радіації (нічний режим) і тепловим потоком через грунт, потужність системи опалення теплиці розраховуємо за формулою:

де Qоп – розрахункова потужність, Вт;

к – коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²∙˚С); к=6,4 Вт/(м²∙˚С);

tв, tз – розрахункова температура внутрішнього і зовнішнього повітря;

ηінф – коефіцієнт інфільтрації, ηінф=1,25;

Fо – загальна площа поверхні загородження, м².

Важливою характеристикою теплиці є коефіцієнт загородження, від якого залежать теплові втрати і потужність системи обігріву. Його визначають за формулою:

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001.ПЗ

18

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата

Повітряний обігрів здійснюється повітряно-опалювальними калориферами АПВС, які розміщуються в шаховому порядку в торцях кожної секції теплиці (всього 22 калорифери на площі теплиці в 1 га) [5].

Технічна характеристика повітряно-опалювальних агрегатів типу АПВС 70-40 наведена в табл. 2.1.

Табл. 2.1 Технічна характеристика АПВС 70-40

Арк.

02.02-.КРБ-489/С.27.03.2025.001.ПЗ

19

Змн. Арк. № докум. Підпиc Дата