Котельные для теплиц

Системы отопления теплиц

Проектирование котельной для тепличного хозяйства является более сложной задачей, чем теплоснабжение, допустим, жилого дома, поскольку необходимо, в зависимости от требуемой мощности котла, предусмотреть возможность утилизации дымовых газов, в которых бы концентрация вредных веществ не превышала нормируемых значений.
Растения, выращиваемые в тепличных хозяйствах, нуждаются не только в корневом, но и в воздушном питании. К воздушному питанию можно отнести как поглощение листьями необходимой энергии света, так и поглощение ими газов, участвующих в метаболических процессах. Значимыми элементами надземного питания являются свет и углекислый газ. Они необходимы для образования сахаров в процессе фотосинтеза и действуют в одном направлении, усиливая действие друг друга. Подкормка углекислым газом улучшает рост растений и повышает урожайность. Существуют рекомендации по дозированию углекислого газа в воздух теплиц в зависимости от светового режима, в котором нормируемая  концентрация углекислого газа в воздухе теплиц от 0,05 до 0,18%.
В конденсоре производится принудительная конденсация водяных паров (дымовые газы проходят точку росы), находящихся в дымовых газах, с целью уменьшения объема дымовых газов, их очистки, охлаждения, осушки и подготовки для транспортировки в теплицы с температурой до 60ºС.

Условие прохождения точки росы в конденсоре возможно лишь при качественном способе сжигания газа с минимальным содержанием вредных примесей NOx и полным отсутствием СО, для чего в котел подбирается горелка, специально разработанная для теплиц, с низким уровнем NOx. (В соответствии с ГОСТ Р 51383-2012 это горелка 3-го класса). Правильное смешивание воздуха и топлива гарантирует низкие уровни содержания окиси азота, предусмотренные нормативами, что достигается благодаря использованию простой и эффективной системы регулирования сжигания топлива.
Устанавливается газовый конденсор непосредственно за котлоагрегатом. Применение энергосберегающей технологии позволяет обеспечить более полное использование теплоты уходящих дымовых газов, что приводит к увеличению КПД котлоагрегата.



Конденсор состоит из корпуса, внутри которого установлен теплообменник, шибера и выводов для монтажа КИПиА. Теплообменник состоит из трубного пучка, набранного из биметаллических оребренных теплоотдающих элементов, трубных решеток, коллекторов и присоединительных фланцев; выполнен: по теплоносителю «Вода»- в четырехходовом исполнении; по «Уходящим газам» -в одноходовом исполнении.

Принцип работы:

При запуске котлоагрегата в работу или отсутствии необходимости утилизации тепла, дымовые газы направляются по обводному каналу, минуя теплообменник, с помощью шибера.



Для подачи углекислого газа от конденсора в теплицу устанавливается система распределения, состоящая из труб ПВХ; для достижения равномерной концентрации углекислого газа по всей теплице устанавливаются полиэтиленовые рукава с калиброванными отверстиями по всей длине в местах размещения растений.
Таким образом, подбирая оптимальное оборудование для котельной тепличного хозяйства  можно добиться:
1) увеличения производительности котла;
2) сокращение расхода газа за счет полного использования теплоты уходящих дымовых газов;
3) сокращение количества вредных газов CO, что не только благоприятно для окружающей среды, но и отвечает государственным нормам;
4) подачу углекислого газа (СО2) для подкормки растений при использовании бросовых дымовых газов водогрейного котла.

Системы отопления для тепличных хозяйств требуют от конструкторов оборудования и исполнителей систем особых навыков и подходов. В этом случае важно найти оптимальный компромисс между требованиями к системе отопления теплицы и характеристиками котлов и котельной. Это важно в связи с необходимостью поддержания стабильного температурно-влажностного режима, свойственного условиям содержания определенных растений.
В связи с нулевой теплоаккумулирующей способностью теплиц и очень большим водяным объемом системы (300-500 м3/Га) важно исключить любые, даже кратковременные, перебои в теплоснабжении. Снижение температуры даже на 1 С может быть критичным для некоторых видов растений.
Учитывая материальные аспекты, можно говорить о том, что теплоснабжение теплицы является более сложной инженерной задачей, чем теплоснабжение жилого дома или помещения. Поэтому рекомендуется устанавливать трехходовые котлы с повышенной теплоаккумулирующей способностью, то есть характеризующиеся большим водяным объемом. При внезапном увеличении тепловой потребности этот водяной объем используется как аккумулятор тепла, что гарантирует безопасность эксплуатации котельной и выращивания растений. Рекомендуется технологическая тепловая схема котельной с применением бака-гидроаккумулятора (аккумулятора теплоносителя, компенсирующего скачки в тепло разборе).

Использование СО2 от котельной для подкормки растений

Дымовые газы, которые выходят из котла – горячие. Температура может колебаться от 100°C до 200°C, что слишком много для подачи к растениям. Количество дымоходного газа, выпущенного на m3 сожженного природного газа, зависит от температурного и воздушного фактора.
Дымовые газы должны быть охлаждены до примерно 60°C прежде, чем они могут быть поданы как дозирующий газ. Это потому что главным образом синтетические дозирующие линии не являются стойкими к температурам выше 60°C. Горячие газы также повреждают урожай. Дымовые газы могут быть охлаждены двумя способами.
1) Смешивание во внешнем воздухе.
Горячие дымовые газы смешиваются с внешним воздухом, пока их темпера не упадет ниже 60 °C. Количество подмешанного внешнего воздуха зависит от дымоходного газа и внешней температуры воздуха. Недостаток этого способа – то, что объем дозированных газов значительно увеличивается. Большие объемы требуют больших линий дозирования и транспортных вентиляторов, что ведет к повышению потребления мощности.
2) Использование конденсатора дымоходного газа.
Конденсатор (конденсор) дымовых газов – теплообменник, который установлен позади котла. Он извлекает тепло из дымовых газов. Тогда их высокая температура может использоваться для обогрева теплицы. В зависимости от типа конденсатора и того, как он встроен в отопительную систему, он может сберечь энергии до 15 %.
Конденсатор понижает температуру и объем дымоходных газов, позволяя им тотчас быть используемыми как дозирующий газ. Если температура дыма понижается ниже 58°C, водяной пар в дымовом газе начинает конденсироваться (отсюда название «конденсор»). Это делает дозирующий газ более сухим так, чтобы меньше влажности вошло в систему дозирования и воздух теплицы.
Также назначение газового конденсора - нагрев сетевой воды системы водоснабжения за счёт утилизации тепла уходящих дымовых газов котла работающего на газообразном топливе (природный газ), конденсация газообразных составляющих уходящих газов для выделения СО2, повышение КПД котла.
Конденсор должен размещаться по 3 категории размещения по ГОСТ 15150-69 (закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий …) и монтируется между котлом и дымовой трубой. Конденсор состоит из металлического корпуса без тепловой изоляции, теплообмен-ника, шиберов, выводов для монтажа КИПиА. Для обслуживания конденсора на корпусе имеется люк. Теплообменник состоит из трубного пучка, набранного из оребренных биметаллических (StAl) теплоотдающих элементов, трубных решеток, коллекторов и присоединительные патрубки для подвода и отвода нагреваемой воды. Теплоотдающий пучок теплообменника – коридорный, четырех ходовой по нагреваемому теплоносителю (вода) и одноходовой по газам. Шибер предназначен для изменения направления дымовых газов (через теплообменник или обводной канал).

Базовое материальное исполнение:

    • корпус конденсора – углеродистая сталь обыкновенного качества;
    • теплообменник (кроме оребрения теплоотдающих элементов) – коррозионно-стойкая сталь;
    • оребрение теплоотдающих элементов – алюминий.
Конденсоры могут изготавливаться с корпусом из коррозионно-стойкой стали.

Лакокрасочное покрытие:
    • наружная поверхность корпуса и теплообменника – эмаль термостойкая, серебристо-серая;
    • внутренняя поверхность корпуса – химстойкая краска или её аналог.

Обращаем Ваше внимание:
    • дымосос, тепловая изоляция, КИПиА должны подбираться индивидуально при проектировании;
    • конденсоры могут не иметь обводного канала (при необходимости обводной канал может быть введен в конструкцию);
    • при монтаже конденсора «ножки» регулируются по высоте;
    • по требованию заказчика возможно изменение материального исполнения конденсора.

Значение СО2 для растений

Углекислый газ является необходимой составляющей фотосинтеза растений (так же называемого усвоением углекислого газа). Фотосинтез – химический процесс, во время которого энергия света используется для того чтобы преобразовать СО2 и воду в сахар y зелёных растений. Цель каждого, кто занимается тепличным хозяйством – увеличить продуктивность растений и прирост масcы органического вещества. Углекислый газ усиливает рост растений и их мощь.

Вот только несколько примеров того, как СО2 увеличивает продуктивность растений: y цветущих растений наступает более раннее цветение, урожайность плодов повышaется, y роз реже происходит отмирание бутонов, растения дают более мощные побеги и более крyпные цветы. Именно поэтому СО2 можно назвать удобрением для растений. Дефицит СО2 является более серьёзной проблемой, чем дефицит элементов минерального питания – в среднем, растение синтeзирует из воды и углекислогo газа 94% массы сухого вещества, остальные 6%, растение получает из минеральных удобрений!

Уровень СО2 в атмосферном воздухе – 370-400 ppm (частиц на миллион частиц). Все растения растут вполне хорошо при таком уровне углекислого газа, но если его уровень поднимается до 1000 ppm, то фотосинтез усиливается пропорционально росту СО2. У большинства растений при повышении уровня углекислого газа в теплице c 370 до 1000 ppm рост и урожайность могут увеличиться до 50%. И наоборот, снижение уровня СО2 ниже атмосферного уровня имеет очень сильный негативный эффект для роста растений.
B некоторых случаях, особенно в теплицах с двойным остеклением, в которых воздухообмен c наружным воздухом сильно снижен, уровень углекислого газа в теплице может с легкостью опуститься ниже 370 ppm, что окажет очень негативное влияние на рост растений. Вентиляция в дневное время может приблизить уровень СО2 к атмосферному, но в теплице он все же никогда не сможет уже стать 370 ppm. Именно поэтому добавление в воздух теплицы СО2 искусственным путем представляется единственным выходом из положения.

То, до какой величины стоит поднять уровень СО2, зависит от многих факторов, от того, что выращивается в теплице. От освещенности, влажности, температуры, уровня вентиляции, от того, какую прибыль может дать повышение урожайности той или иной культуры. Для большинства растений в идеальных условиях точка насыщения достигается при уровне 1000-1300 ррm. Более низкий уровень (800-1000 ppm) рекомендуется для таких растений, как помидоры, огурцы, перец, салат латук.

Для выращивания африканских фиалок и некоторых видов гербер рекомендуется даже ещё более низкий уровень (500-800 ppm). Повышение уровня СО2 в теплице выше атмосферного сокращает период роста на 5-10 % , улучшает качество урожая, увеличивает размер листьев и их толщину. У таких растений, как помидоры, огурцы, перец, повышение урожайности достигается за счет того, что у них образуется большее число плодов, которые растут быстрее.

Типичная теплица высотой 2,4 метра имеет приблизительный объем 400 м3 при 100 м2 поверхности пола. Чтобы увеличить уровень СО2 с 300 до 1300 ppm потребуется дополнительно 1000 ppm или 0,1% СО2. Это потребует 0,4 м3 или 0,75 кг СО2 на каждые 100 м2 площади поверхности пола теплицы.

СО2 стоит начинать добавлять ещё до рассвета, поскольку фотосинтез наиболее активно протекает именно в утренние часы. После достижения уровня СО2 = 1300 ppm, он должен поддерживаться, так как уровень СО2 в теплице снижается за счет фотосинтеза и вентиляции. Поскольку обычно фотосинтeз происходит только во время светового дня, в ночные часы добавление СО2 не требуется (за исключением технологий, предусматривающих досвечивание растений в ночные часы).

Не допускайте, чтобы в теплице был чрезмерно высокий уровень СО2. Слишком высокий уровень углекислого газа растениям не полезен.