10138

Вкачестве показателя оценки эффективности снятия перегрева в теплице

втеплый период года в течение суток системами с естественными и искус-

ственными источниками холода принят коэффициент обеспеченности систем охлаждения Кобсут , величина которого показывает долю общей продолжитель-

ности, ч/сут, не допускающей превышения температуры внутреннего воздуха в теплице относительно расчетной (технологической в зависимости от выращи-

ваемой культуры):

где zt — продолжительность превышения температуры воздуха в теплице, ч/сут.

Результаты определения значений коэффициентов обеспеченности пара-

метров микроклимата системами охлаждения в течение суток Кобсут и количе-

ственные показатели снижения температуры в каждый из режимов работы ком-

плексной системы снятия перегрева tв показаны в табл. 7.2.

Примечание. Режим IV не рассматривается, т. к. он не характерен в практике эксплуатации теплиц в теплый период года.

Коэффициент обеспеченности температурного режима в теплице в годовом цикле эксплуатации Кобгод необходимо определять для периода плодоношения томатов и огурцов, который длится с 1 апреля по 1 августа. Значения Кобгод

находятся по формуле:

Количество дней плодоношения zгод для средней полосы России составляет

~120 сут. Длительность периода поддержания в теплицах в апреле-июле мак-

симально допустимой по биологическим требованиям температуры внутренне-

230

го воздуха (tв ≤ 28 °С) zдоп, сут, в зависимости от режимов работы систем поддержания параметров технологического микроклимата находится по рис. 7.16.

Графические зависимости получены в натурных условиях. Показано изменение эффективности работы отдельных систем в течение годового цикла выращива-

ния овощей.

Рис. 7.16. Изменение температуры воздуха в теплице в период плодоношения: 1 — без работы систем снятия перегрева; 2 — при работе систем организованного проветривания (режим I); 3 — при совместной работе систем организованного проветривания и активной аэрации (режим II); 4 — при совместной работе систем организованного проветривания и механической вентиляции (режим III); 5 — при совместной работе систем организованного проветривания, активной аэрации и СВАО (режим V); 6 — при совместной работе систем организованного проветривания, активной шахтной аэрации, механической вентиляции и СВАО (режим VI)

Результаты расчетов коэффициента обеспеченности температурного ре-

жима в годовом цикле эксплуатации теплиц для периода плодоношения сведе-

ны в табл. 7.3. Температура внутреннего воздуха в период максимального теп-

лопоступления от солнечной радиации может быть снижена на 23…25 °С.

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1.Дать определение и выявите конструктивные особенности различных видов культивационных сооружений.

2.Перечислить основные системы обогрева теплиц и нормируемые параметры применяемых для этого теплоносителей.

3.Привести тепловой баланс воздушного объема теплицы в холодный период года.

4.Изобразить расчетную схему теплового баланса теплиц в холодный период года.

5.Выявить основные закономерности по расчету конвективных тепловых потоков в теплице в холодный период года.

6.Определить интенсивность и количественные составляющие лучистого теплообмена в теплице в холодный период года.

7.Дать алгоритм расчет тепловых потоков при испарении и конденсации водяных паров в теплице в холодный период года.

8.Указать особенности составления влажностного баланса теплиц.

9.Перечислить и объяснить основные способы предупреждения и снятия перегрева в теплицах в теплый период года.

10.На i–d-диаграмме влажного воздуха изобразить процессы изменения параметров воздуха при охлаждении теплиц непосредственно атмосферным воздухом в теплый период года.

11.Дать описание системы водоаэрозольного охлаждения воздуха.

12.На i–d-диаграмме влажного воздуха изобразить процессы изменения параметров воздуха при охлаждении теплиц работающими системами водоаэрозольного охлаждения в теплый период года.

13.Изобразить схемы потоков воздуха и теплоты в теплый период года:

– при естественной и механической вентиляции;

– при работе систем водоаэрозольного охлаждения.

14.Указать, в чем заключается эффективность работы комплексной системы снятия перегрева в теплице в теплый период года в суточном и круглогодичном циклах эксплуатации.

232

8. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

8.1. Использование естественного и искусственного холода при хранении сочного растительного сырья

Осенний период хранения

Наиболее напряженным с точки зрения расхода холода является период охлаждения сочного растительного сырья, осредненные сроки которого приве-

дены в табл. 8.1.

Выявим реальную возможность обеспечить требуемый температурный режим в период охлаждения СРС в хранилище без искусственных источников холода. Расчетная температура воздуха tвр.о , поступающего из систем охлажде-

ния в насыпь хранящейся продукции (без искусственных источников холода

= tн) в самый теплонапряженный начальный период охлаждения, должна

быть ниже температуры хранения продукции tв (табл. 1.2): для картофеляtв = 2 °С; для корнеплодов tвр.о tв = 0,5…1,0 °С; для капусты tвр.о tв = 0 °С.

Коэффициент использования активной вентиляции в период охлаждения

Квент = zвент / 24 в диапазоне оптимальных и допустимых расходов воздуха лежит в пределах Квент = 0,3…0,35 (время использования систем вентиляции zвент = 7,5…8,0 ч/сут), что позволяет использовать только более холодный воз-

дух в ночное время. Для повышения эффективности использования термодина-

мического потенциала наружного воздуха необходимо учитывать суточный ход изменения комплекса параметров наружного воздуха (tн, н).

233

В качестве критерия климатического района страны, в котором возможно обеспечение температурного режима охлаждения сочного растительного сырья с использованием только естественного холода, предложено и обосновано [35]

принятие температуры наружного воздуха в начальный период охлаждения в ночное время tнн , °С, (вместо общепринятой среднесуточной температуры):

где tн.о — температура наружного воздуха в начале вентилирования, °С;

tср — среднесуточная температура наружного воздуха в течение расчетного ме-

сяца, °С;

Аtн — амплитуда среднесуточного колебания температуры наружного воздуха для расчетного месяца, °С.

Качественно ход изменения суточной температуры наружного воздуха в октябре показан на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Изменение суточной температуры воздуха в октябре

Температура наружного воздуха в начале вентилирования tн.о равна:

где zн — продолжительность ночи (время от захода до восхода солнца), ч;

zср — период времени от захода солнца до точки совпадения температурной кривой со средней температурой наружного воздуха, ч.

234

Амплитуда среднесуточного колебания температуры наружного воздуха для расчетного месяца Аtн принимается по нормам [9]. Среднесуточная темпе-

ратура наружного воздуха tср в течение расчетного месяца (октября) определя-

ется графическим построением синусоидального хода среднемесячной темпе-

ратуры.

Значение средней температуры наружного воздуха tср, °С, приведено на рис. 8.2 пунктирными линиями для следующих городов: 1 — г. Ростов-на-Дону с расчетной температурой отопительного периода tн ‒20 °С; 2 — г. Нижний Новгород с tн 30 °С; 3 — г. Томск с tн 40 °С.

Рис. 8.2. К определению мощности холодильных установок хранилищ:

-- - - — среднемесячная температура tср; ——— — температура поступающего

внасыпь воздуха tв.о: 1 — Ростов-на-Дону; 2 — Нижний Новгород; 3 — Томск

235

В табл. 8.2 дана рассчитанная с учетом (8.1) прогнозируемая температура поступающего в насыпь СРС воздуха tв.о при его нагревании в вентиляторах на

tв.о = 1 °С (tв.о = tнн + 1) и при использовании только естественного холода в

начале цикла охлаждения на 10 и 15 октября. Продолжительность ночи zн и ко-

эффициент использования вентиляции Квент приняты постоянными: zн = 13,0 ч для 10 октября и 13,5 ч для 15 октября; Квент = 0,3.

Анализ значения температуры поступающего в слой наружного воздуха в самые холодные часы суток (ночные) продолжительностью 24Квент = 24·0,3 = 7,2 ч позволяет сделать следующие выводы по обеспеченности естественным холодом процесса охлаждения сочного растительного сырья в хранилищах,

оборудованных системами активной вентиляции. В г. Ростове-на-Дону превы-

шение температуры поступающего в ночное время наружного воздуха tв.о над рекомендуемой расчетной температурой охлаждающего воздуха tвр.о , °С, со-

Близкая к оптимальной температура наружного охлаждающего воздуха в климатическом регионе г. Ростов-на-Дону устанавливается к середине ноября

(ординаты и к, и л, и м).

В г. Нижнем Новгороде дефицит холода меньше. 10 октября для клубней tв.о = 2,17 °С (ордината н б); для корнеплодов tв.о = 3,17 °С (ордината н в) и

для капусты tв.о = 4,17 °С (ордината н г). На 15.10, соответственно, 0,83 °С (ордината о е); 1,8 °С (ордината о ж); 2,83 °С (ордината о з). Температура

наружного воздуха в ночное время становится равной рекомендуемой tвр.о во второй половине октября (точки: п — для картофеля; р — для корнеплодов; с

— для капусты).

В климатических условиях г. Томска значение tвр.о лежит в оптимальных пределах практически всегда на первый день охлаждения продукции (точки т, у,

ф для картофеля, корнеплодов и капусты, соответственно).

Результаты расчетов сведены в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Расчетные параметры поступающего в насыпь воздуха, °С

Анализ значений температуры наружного охлаждающего воздуха tв.о по-

казывает, что в районах с расчетной температурой tн 40 °С параметры наружного воздуха в период охлаждения удовлетворяют требованиям и искус-

ственного охлаждения не требуется (tн < tвр.о ). В климатических условиях с tн

30 °С оптимальные условия охлаждения картофеля и овощей на первой стадии не обеспечиваются. Но если учесть, что после лечебного периода продукция

237

имеет температуру в среднем на 10…15 °С выше, чем в основной период хра-

нения, а температура приточного воздуха tв.о становится оптимальной (tн < tвр.о ),

например, для г. Нижнего Новгорода, уже через 8 сут после календарного нача-

ла периода охлаждения, длящегося до 20…30 сут, то можно констатировать,

что естественного холода в период охлаждения с принятым в СНиП [9] Коб =

0,92 достаточно для проведения охлаждения продукции в рекомендуемые нор-

мами сроки без дополнительного расхода воздуха.

Графически соотношение величины наружной температуры tн и необхо-

димой температуры насыпи tк, а также максимальной и текущей величины раз-

ности температуры tв.о показано на рис. 8.3 а). Заштрихованная область харак-

теризует изменение расхода холода для целей охлаждения сочного раститель-

ного сырья.

Рис. 8.3. Соотношение температуры наружного воздуха tн и продукции tк в период охлаждения сочного растительного сырья: а) естественного холода достаточно для охлаждения; б) необходим искусственный холод

Расход холода на обработку наружного воздуха для каждого вида про-

дукции Qх , Вт, составляет при расходе наружного воздуха Lн, м3/ч:

238

Когда параметры наружного воздуха соответствуют расчетной наружной температуре отопительного периода tн 20 °С, подаваемый в насыпь СРС наружный воздух в период охлаждения, как правило, требует искусственного охлаждения (рис. 8.3 б)). Естественного холода с принятым в СНиП [9] коэф-

фициентом обеспеченности Коб = 0,92 недостаточно не только в начальный, но и в конечный рекомендуемый нормами срок. Необходимое количество холода определяется по (8.3).

Весенний и летний периоды хранения

Необходимость расхода искусственного холода для охлаждения насыпи продовольственного, фуражного или технического СРС в весенний и летний периоды начинается с точки пересечения значения текущей температуры наружного воздуха tн и температуры продукции tк (точка а, рис. 8.4). С коэффи-

циентом обеспеченности Коб = 0,92 данный момент наступает 22…24 апреля при tн 40 °С; 9…11 апреля при tн 30 °С; 20…22 марта при tн 20 °С.

Значения tн для ночного времени при коэффициенте использования вентиляции

Квент = 0,3 наступают, соответственно, 04…07 мая, 18…21 апреля и 1…3 апреля.

Рис. 8.4. Соотношение температуры наружного воздуха tн и насыпи продукции tк в весенний период года: 1 — tк в основной период хранения; 2 — tк в период проращивания

На рис. 8.4 показано возрастание расхода холода по мере повышения температуры наружного воздуха tн в весенний и летний периоды хранения про-

дукции (заштрихованная часть).

239