3.2 Тепловий розрахунок теплиць

Тепловий розрахунок теплиць з системами опалення шатра і ґрунту починають з рівняння теплового балансу на поверхні огородження, яке записується так:

, (3.1)

де і - теплові потоки при конвективному теплообміні на внутрішній та зовнішній поверхнях огородження, відповідно, Вт/м²;

і - теплові потоки через випромінювання на внутрішній та зовнішній поверхнях огородження, відповідно, Вт/м²,

- тепловий потік при конденсації на внутрішній поверхні огородження, Вт/м².

3.2.1. Конвективний теплообмін на внутрішніх поверхнях огородження розраховують в умовах природної конвекції при турбулентному режимі.

, (3.2)

де А₁ - коефіцієнт для розрахунку конвективного теплообміну. Він залежить від середньої температури повітря t_сер (табл. 3.1):

Таблиця 3.1. Залежність А₁ від t_сер.

tсер, оС	-20	0	+20
А1	1,83	1,69	1,57

К_о=F_o/F_гр - коефіцієнт огородження теплиці (відношення площі огороджувальної поверхні (шатра) F_ш до інвентарної площі ґрунту F_гр), залежить від типу теплиці і виду покриття (табл. 3.2).

Таблиця 3.2. Значення коефіцієнта огородження теплиці.

Ко	Скляні теплиці		Плівкові теплиці
	ангарні	блочні	ангарні	блочні
	1,4	1,25	1,3	1,5

m – коефіцієнт розташування поверхні теплообміну, визначається формулою:

, (3.3)

де F_в - площа вертикальної огороджувальної поверхні, м²,

F_п - площа похилої огороджувальної поверхні, м².

F_в і F_п визначаються за даними на курсовий проект та оптимальних розмірах ланок теплиці (див. рис. 3.1)

,

,

де п - кількість ланок у блочній теплиці;

h₁ - висота бокової поверхні, м,

l₁ і l₂ - ширина і довжина ланки теплиці, м;

b - ширина бокової поверхні ланки шатра, м.

Середня температура повітря визначається за формулою:

, (3.4)

де t_в - розрахункова температура внутрішнього повітря, °С. При проектуванні систем опалення теплиць для вирощування овочевих культур і розсади t_в = 15 °С, а при вирощуванні розсади для відкритого ґрунту t_в = 8 ^оС,

t_о - температура поверхні огородження, °С. Визначають методом підбору в інтервалі від t_з, (зовнішньої температури повітря найхолоднішої доби, яка вибирається з таблиці додатка 1.1. для відповідної кліматичної зони) до t_в.

При цьому розраховують праву і ліву частини рівняння (3.1) при значеннях t_о, які знаходяться у вказаному інтервалі t_з - t_в, будують графічні залежності окремих частин цього рівняння від температури t_о і в точці перетину графіків знаходять значення температури t_о.

Для знаходження t_о доцільно використати й інший шлях: скласти програму і розв'язати рівняння (3.1) за допомогою ЕОМ.

2. Тепловий потік через випромінювання на внутрішній поверхні огородження.

(3.5)

де К_п - коефіцієнт поглинання теплового випромінювання в об’ємі споруди (для теплиць К_п=0,12);

Q_в.гр.- тепловий потік через випромінювання на поверхні ґрунту, Вт/м²;

(3.6)

де t°_гр - температура на поверхні ґрунту. Для теплиць з водяним опаленням t°_гр= t_в =15°С;

Q_в.ш. - тепловий потік через випромінювання на поверхні огородження від приладів шатрового обігріву, Вт/м²;

(3.7)

де С_о - випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла, С_о = 5,67 Вт/(м·К);

ε_р - коефіцієнт теплового випромінювання поверхні опалювальних приладів, ε_р =0,92 ...0,96;

ε_о - коефіцієнт теплового випромінювання поверхні огорожі, ε_о = 0,94;

φ_гр - кутовий коефіцієнт випромінювання з поверхні приладів шатрового обігріву на грунт, φ_гр = 0,3 ... 0,4;

t_ср1 - середня температура поверхні приладів (середня температура теплоносія), приймається як середньоарифметичне температур гарячої води на вході (t_т) і зворотної (t_к) води, °С.

. (3.8)

Для систем водяного опалення можна прийняти: t_т = 95°С і t_к = 70°С.

а_ш - відношення площі поверхні приладів шатрового обігріву до площі теплиці. Визначають за формулою:

а_ш= F_тр·К_о· φ_о, (3.9)

де F_тр - необхідна питома площа нагрівних трубопроводів із розрахунку на 1 Вт, м²/Вт. Знаходиться за графіком (рис 3.8);

φ_о - укрупнений показник, Вт/м², визначається за формулою

φ_о=К· (t_в + t_з)·К_інф, (3.10)

де К - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²·К), вибирають із таблиці 3.3;

К_інф - коефіцієнт інфільтрації. Для плівкових теплиць К_інф = 1,3…1,4, а для скляних К_інф =1,25…1,3.

Таблиця 3.3. Значення коефіцієнта теплопередачі К.

Вид покриття	Значення коефіцієнта теплопередачі К, Вт/(м2·К),
Скло одинарне в металічних рамах подвійне з повітряним прошарком в металічних рамах	6,3 3,3
Плівка в один шар: суха покрита шаром конденсату в краплях в два шари з повітряним прошарком: суха покрита шаром конденсату в краплях	10,0 7…8,1 5,3 4,7