Оптимизация микроклимата в теплицах на юге

технологии тепличного производства
УДК 631.12:628.952:631.234
Оптимизация микроклимата в теплицах
на юге России посредством защитных экранов
П. Аркештейн, В.В. Королёв, В.А. Шуваев
Дан обзор наиболее используемых энергосберегающих
и летних затеняющих экранов для овощных теплиц
на юге России.
В последние годы все больше новых
промышленных теплиц строится в
южных регионах России (Ростовская обл., Краснодарский и Ставропольские края), так как выгоднее перевозить продукцию к потребителю на север, чем оплачивать
газ и электроэнергию в суровых
климатических условиях. На юге
гораздо выше приход солнечной
радиации, которая, с одной стороны, позволяет получать высокие
урожаи в зимне-весенний период, с
другой — является причиной
стрессов для растений летом.
Поэтому применение климатических экранов в южных регионах —
объективная необходимость.
Особенности микроклимата
в краснодарских теплицах
Максимальная среднесуточная температура в Краснодарском крае летом — около 28 °C. Пики температур достигают 38 °C. Максимальный приход солнечной радиации
летом — 1080 Вт/м2. Зимы прохладные, со среднесуточной минимальной температурой от 0 до –4 °C.
Томат, огурец и перец лучше
всего растут при дневной температуре 20-25 °C и ночной 15-18 °C.
Более низкие температуры сдерживают рост и снижают урожайность, а более высокие — отрицательно влияют на качество урожая.
Необходимо обеспечить максимально возможный доступ света к
растениям. Однако, когда температура воздуха выше 28 °C, приход
солнечной радиации не должен
превышать 700 Вт/м2. Это особенно важно, когда пасмурный день
сменяется солнечным, растения
испытывают трудности в связи с
10
Гавриш №2 2013
адаптацией к резко изменившимся
условиям. Влажность воздуха по
возможности не должна превышать 85% для предотвращения
распространения грибных болезней и подвядания растений.
Типы экранов
Чтобы поддерживать оптимальный
микроклимат в теплице весной,
летом и осенью, предотвращать
перегрев растений и отрицательное
воздействие слишком вы соких
уровней солнечной радиации необходимо затенение.
Достаточно уровня затенения
40%, особенно если используемый
экран обладает свойствами рассеяния света. В зимнее время дополнительно требуются изолирующие
свойства экрана для поддержания
оптимальных условий выращивания в теплице, например, для
предотвращения падения температуры ниже оптимального значения и одновременного уменьшения энергопотребления. Предпочтителен прозрачный энергосберегающий экран, который можно
использовать и ночью, и днем, так
как температура может быть низкой и в дневное время.
В табл. 1 представлены прозрачные энергосберегающие экра-
ны, летние затеняющие экраны и
комбинированные энергосберегающие/затеняющие экраны, наиболее перспективные для использования в теплицах на юге России.
Экраны XLS 10 ULTRA REVOLUX и SLS 10 ULTRA PLUS близки
по характеристикам. Оба обладают
высоким светопропусканием и рассеивают свет. Основные отличия —
огнезащитные свойства экрана
XLS 10 ULTRA REVOLUX и разность в энергосбережении 4%.
Экран XLS 10 REVOLUX имеет
уникально высокую прозрачность,
сравнимую с прозрачностью стекла. В зимние дни утром и ближе к
вечеру, когда солнце стоит низко и
свет поступает в теплицу под
небольшим углом, экран XLS 10
REVOLUX можно держать закрытым. При этом, благодаря высокой
прозрачности экрана, потери света
минимальны, и растения получают
максимум падающего на поверхность теплицы солнечного света.
Комбинированный затеняющий и энергосберегающий экран
XLS 40 HARMONY REVOLUX обладает высокой степенью рассеяния
солнечного света. Свойство рассеяния реализуется специальными белыми полосками, встроенными в экран. Экран HARMONY производится с уровнями затенения
30, 50, 60 и 70%.
Комбинированный затеняющий
и энергосберегающий экран SLS 40
Таблица 1. Технические характеристики экранов для теплиц
Марка экрана
Светопропускание Энергосбе- Огнезащит- Рассеяние
(прямой свет), % режение, % ный состав
света
SLS 10 ULTRA PLUS
XLS 10 ULTRA REVOLUX
XLS 10 REVOLUX
88
85
87
43
47
47
_
+
+
+
+
_
XLS 40 HARMONY REVOLUX
SLS 40 HARMONY
60
66
47
45
+
_
+
+
XLS 45 F HARMONY REVOLUX
SLS 40 F HARMONY
55
59
20
15
+
_
+
+
Внешний вид
www.gavrish.ru
технологии тепличного производства
Приход солнечной радиации, Вт/м2
1200
Забеливание
Подвижный экран
Без экрана
1000
800
400
200
0
а
6,00
б
Рис. 1. Летом в энергосберегающем/затеняющем экране с закрытой структурой (а) нужно оставлять зазор для воздухообмена
и охлаждения, в то время как затеняющий экран с открытой
структурой (б) можно закрывать полностью
HARMONY близок по свойствам к
экрану XLS 40 HARMONY REVOLUX. Основное отличие заключается
в огнезащитных свойствах и большем на 2% энергосбережении экрана
XLS 40 HARMONY REVOLUX.
XLS 45 F HARMONY REVOLUX — затеняющий экран с открытой структурой, благодаря которой
его можно полностью закрывать в
летнее время без потери охлаждающего эффекта вентиляционных
фрамуг, расположенных над экраном. Экран HARMONY также обладает высокой степенью рассеяния
солнечного света. Выпускаются
модификации и с большим уровнем затенения.
Летний затеняющий экран SLS
40 F HARMONY близок по свойствам экрану XLS 45 F HARMONY
REVOLUX. Основное отличие — в
огнезащитных свойствах экрана
XLS 45 F HARMONY REVOLUX.
Выбор экранов
Правильно подобрав тип экрана
для своей теплицы, вы оптимизируете микроклимат, обеспечите
экономию энергоресурсов и вырастите более высокие урожаи продукции отличного качества.
На юге Росси для овощных
культур при выборе установки
двойного экрана наиболее распространены две комбинации:
1. Комбинированный затеняющий / энергосберегающий экран,
например, XLS 40 HARMONY REVOLUX, и прозрачный энергосберегающий экран (XLS 10 REVOLUX).
www.gavrish.ru
Увеличение доступного света
при замене забеливания
подвижным экраном
600
10,00
12,00
16,00
20,00
Время, ч
Рис. 2. Кривые уровней световой радиации
в солнечный день в теплице при забеливании
кровли и в теплице, оборудованной экраном
HARMONY
2. Летний затеняющий экран с
открытой структурой, например
XLS 45 F HARMONY REVOLUX, и
прозрачный энергосберегающий
экран (XLS 10 REVOLUX).
Точное значение уровня затенения зависит от возделываемой
культуры, географического положения и типа теплицы. Например,
для туннеля с рассеивающим пластиковым покрытием можно
выбрать уровень затенения экрана
на 5-10% меньше по сравнению с
затеняющим экраном в остекленной теплице.
Выбор между летним экраном
с открытой структурой и комбинированным энергосберегающим/
затеняющим экраном заключается
в оценке различий между идеальным микроклиматом в теплице
летом и немного большим энергосбережением зимой. Разница в вентиляционном охлаждении между
экранами с открытой и закрытой
структурой показана на рис. 1.
При использовании экрана с
закрытой структурой секция
тепли цы под зазором экрана не
затенена и микроклимат в ней
менее однороден.
Если в теплице установлено
охлаждающее оборудование, наибольшее охлаждение теплицы и
создание равномерного микроклимата достигается при использовании затеняющего экрана с закрытой структурой. В этом случае, в
отличие от примера (рис. 1), экран
с закрытой структурой следует
зашторивать полностью.
Установки из одного экрана
возможны в двух вариантах:
1. Максимальное энергосбережение обеспечивается при помощи экрана XLS 10 REVOLUX. В зимнее время
экран закрывают на ночь и, благодаря
его очень высокой прозрачности, на
большее время днем. Летом крышу
Очистка штор Svensson
Основная задача — предотвратить рост
водорослей, поэтому шторы необходимо
периодически просушивать путем частичного их открытия и создания условий для испарения влаги. Развитие водорослей возможно
при длительном намокании шторы, обычно
при ее сворачивании прохладными ночами.
Очистка штор, загрязненных водорослями, в первую очередь должна происходить
естественным путем в целях предотвращения
их повреждения. Загрязненную штору можно частично развернуть в теплый ясный день,
и солнце убьет водоросли.
При необходимости использовать химические вещества для очистки штор компания «Свенссон» рекомендует препараты:
• Перекись водорода (H2O2). Это вещество не образует паров, активно во влажном
состоянии, при высыхании распадается на
Н2О и О2. После распыления на штору ее не
нужно смывать.
• Менноклин (Mennoclean). Препарат
на основе спирта и кислоты. Обнаружено,
что при использовании менноклина в концентрации более 2% возможны ожоги
растений при попадании на них капель раствора. Спирт испаряется при высыхании
препарата, поэтому его не нужно смывать.
• Формалин — 37%-ный водный раствор
формальдегида. Раствор формальдегида в
концентрации 25% и менее разрешен для
очистки штор защитных экранов и не приводит к их повреждению.
В умеренных количествах они не повредят шторам Svensson. Необходимо избегать
распыления дизенфектантов при высоком
давлении непосредственно на штору в целях
предупреждения деформации ее структуры.
Гавриш №2 2013
11
технологии тепличного производства
Таблица 2. Энергосбережение при использовании одинарных и двойных установок экранов
в теплицах (Краснодарский край)
Марка экрана
Управление экраном
Открытие/закрытие по значению
прихода солнечной радиации
Энергосбережение,
3
м газ/м2/год
50 Вт/м2 утро — 30 Вт/м2 вечер
22
Восход – заход солнца
16
50 Вт/м2 утро — 30 Вт/м2 вечер
Восход — заход солнца
26,5
XLS 10 REVOLUX
XLS 40 HARMONY REVOLUX
XLS 10 REVOLUX + XLS 40 HARMONY REVOLUX
XLS 10 REVOLUX + XLS 45 F HARMONY REVOLUX
теплицы следует забеливать для
защиты растений от солнца и слишком высокой температуры.
2. Энергосбережение зимой и
затенение летом достигается при
помощи экрана XLS 40 HARMONY
REVOLUX. В этом случае забеливание не требуется, так как экран
дает необходимое затенение и обеспечивает высокую степень рассеяния света. Зимой экран следует
закрывать в целях энергосбережения только ночью. После восхода
солнца экран следует открывать,
так как он поглощает слишком
много солнечного света.
Затеняющий экран или забеливание кровли теплицы?
Чему отдать предпочтение?
Закрытие затеняющего экрана
после полудня в солнечные летние
дни поможет растениям в теплице
избежать стресса. Однако утром и
ближе к вечеру в теплице становится не слишком жарко и интенсивность солнечного света меньше, чем
в полдень. В это время затеняющий
экран может оставаться открытым,
и растения получат весь доступный
солнечный свет (рис. 2). До 10.00 и
после 16.00 экран находится в
открытом положении.
В середине дня экран защищает растения, частично задерживая
солнечные лучи. В случае забеливания кровли теплицы растения
будут недополучать существенное
количество солнечного света утром
и после полудня. В целом за световой день при использовании
сдвижного затеняющего экрана
растения получают на 20-25%
больше солнечного света, чем при
забеливании. В пасмурные и более
прохладные дни затеняющий
экран не нужно закрывать. Таким
12
Гавриш №2 2013
50
Вт/м2
Вт/м2
утро — 30
вечер
Восход — заход солнца
23,5
образом, при использовании экрана разница в получении света
растениями по сравнению с забеливанием зачастую достигает 50%.
Рассеяние света экраном
HARMONY
В отличие от алюминиевых затеняющих экранов, экраны HARMONY выполняют две функции:
помимо затенения, они обеспечивают высокую степень рассеяния
солнечного света (благодаря особым белым полоскам, встроенным
в полотно экрана).
Рассеяние солнечного света
улучшает качество и повышает
уровень освещенности, поскольку
верхняя часть растений защищена
и в то же время свет достигает
листьев нижнего яруса. Установлено, что в солнечный и теплый летний день температура в теплице
под экраном HARMONY на 2 °C
ниже, чем под алюминиевым затеняющим экраном. При использовании экрана HARMONY можно
выбрать уровень затенения на
5-10% меньше по сравнению с алюминиевым затеняющим экраном.
Большее количество света благоприятно для развития растений.
Климатические экраны
и энергосбережение
Экономия энергии при использовании экрана XLS 10 REVOLUX может
достигать 47% при условии, что боковое ограждение теплицы также
изолировано экранами. При использовании установки с двойным
экраном XLS 10 REVOLUX и XLS 40
HARMONY REVOLUX энергосбережение составляет около 63%, а при
использовании двойного экрана
XLS 10 REVOLUX вместе с XLS 45 F
HARMONY REVOLUX — около 52%.
Помимо типа экрана, общая
величина энергосбережения зависит
от интервала времени, когда экран
полностью закрыт. Температура воздуха снаружи ниже всего рано утром.
Если экран открывают немного позже восхода солнца (например, при
достижении уровня радиации
50 Вт/м2), энергосбережение будет
выше среднего. Тот же принцип действует вечером при закрытии экрана
до захода солнца. Высокое светопропускание экрана позволяет оставлять его закрытым дольше без больших потерь света для растений.
В табл. 2 приведены показатели энергосбережения в случае
использования одного и двух
экранов при разных стратегиях
их открывания и закрывания в
течение суток. Показатели рассчитывают с помощью математической модели. Вводят следующие параметры: среднемноголетние данные о погоде в месте расположения теплицы, период
выращивания с декабря по ноябрь
и отопительная стратегия для
томатов в остекленных теплицах
(день — 20 °С, поздний вечер —
16 °С, раннее утро — 18 °С).
Таким образом, применение экрана HARMONY, обладающего высокой степень рассеяния солнечного
света, обеспечивает существенное
увеличение поступления света к
растениям и понижение температуры воздуха в теплице. В результате ускоряются рост и развитие
растений. Применение прозрачного энергосберегающего экрана,
лучшим из которых показал себя
XLS 10 REVOLUX, обеспечивает
наибольшее энергосбережение,
поскольку экран можно закрывать
не только на ночь, но и на продол❒
жительное время днем.
Об авторах
Пол Аркештейн, менеджер по
продукции компании «Свенссон»
(Швеция — Нидерланды)
В.В. Королёв, генеральный директор
В.А. Шуваев, канд. биол. наук, гл. агроном
ООО «Королёв-Агро»
E-mail: [email protected]
www.gavrish.ru