Новости

Детали конструкций и материалы

05.02.2014

Все типы культивационных сооружений разделяются на две группы: теплицы и парники. Теплицы конструктивно отличаются от парников большей высотой, позволяющей работающему в них человеку находиться внутри помещения, а следовательно, работать в любую погоду. Это наиболее совершенные сооружения, в которых можно в любом месте и в любое время создавать нужный микроклимат и выращивать любые культуры. Парники, наоборот, имеют небольшую внутреннюю высоту и работающий человек находится снаружи, причем для проведения работ он снимает с парника часть или все его ограждение. Поэтому возможность работы в парниках ограничена днями с не слишком холодной, без осадков, погоды. Есть еще группа культивационных сооружений, которые объединяют термином «утепленный грунт», или, правильнее, «элементарно-защищенный грунт». Это простейшие устройства для защиты растений от неблагоприятных погодных (температурных) условий в виде временных, переносных, малогабаритных укрытий.
В настоящее время известно большое число типов теплиц и парников, различающихся по величине и устройству; есть сооружения, которые являются как бы промежуточными между теплицами и парниками. Ниже описаны некоторые тины сооружении наиболее распространенные и прогрессивные. Здесь же дано краткое описание элементов конструкции, деталей, из которых строятся культивационные сооружения. Эти элементы следующие: фундамент, каркас и стены, крыша (перекрытие), внутреннее оборудование (рис. 5).

Детали конструкций и материалы

Фундамент служит основанием, на которое опираются стены или стойки, несущие крышу. Устраивается либо сплошной (ленточный) фундамент, либо в виде отдельных столбов (свай). Глубина закладки фундамента определяется свойствами грунта и величиной нагрузки (массы сооружения), но она должна быть не менее глубины промерзания почвы в данном месте. Строительные нормы и правила (СНиП) устанавливают, что отметки верха фундаментов под опоры (стойки каркаса) теплиц должны быть выше поверхности пола или почвы не менее чем на 300 мм. Такой же высоты цоколь (выступающая над поверхностью земли часть фундамента) из кирпича или камня должны иметь остекленные теплицы, а пленочные — цоколь из досок высотой 100—150 мм. Материалом для фундаментов служат бетон или бутовый камень; кирпич нежелателен, так как быстро разрушается от промерзания и сырости.
В современных крупных грунтовых теплицах на фундамент (цоколь) непосредственно устанавливаются наружные остекленные стены и стойки внутреннего каркаса: все они служат опорой крыше (кровле) сооружения. В небольших двускатных стеллажных теплицах поднимают кирпичную (или бетонную, или деревянную) стену высотой по надобности, 60—120 см, в которой оставляют оконные проемы. Место сопряжения стены с крышей называют карнизом. Есть, однако, типы теплиц, у которых карниза нет и стены с крышей составляют единое непрерывное перекрытие (сферической или полигональной формы), опирающееся на фундамент (цоколь); это преимущественно пленочные теплицы.
Вертикальные наружные стены делают из отдельных рам или сплошными (как верхнее перекрытие), но в том и другом случае в стене имеются несущие элементы, которые, соединяясь со стропилами перекрытия и вертикальными внутренними стойками, образуют каркас сооружений. СНиП устанавливают, что пролеты в однопролетных теплицах должны быть 18 и 12 м, в многопролетных— 12 и 6 м, но в последних допускается применять пролеты в 6,4 м при изготовлении конструкций по типу импортных на отечественных предприятиях, Шаги несущих конструкций (стоек, рам, арок) в теплицах должны быть 6 и 3 м, а высота от поверхности пола до низа несущих конструкций (ендовы) не менее 1,8 м в однопролетных и 2,2 м в многопролетных теплицах. Несущие конструкции в крупных теплицах изготовляют, как правило, из металла в виде гнутых профилей или, реже, стальных труб. Применяется также железобетон и дерево, но с точки зрения эксплуатационной эти материалы менее желательны, потому что конструкции из них получаются более толстыми и отнимают больше света от растений. Северные стены теплиц иногда делают кирпичными, непрозрачными.
Перекрытие теплиц составляется из светопрозрачных стен и крыши; его главное назначение защищать растения внутри теплицы от неблагоприятных воздействий погоды, обеспечивать наибольшую их Освещенность, накапливать и сохранять тепло солнечной радиации и отопительной системы. Несущие конструкции крыши чаще всего состоят из стропил, которые одним концом опираются на карниз, а другим на коньковый брус (коньком называется место сопряжения двух плоскостей вверху крыши). При большой ширине пролета стропила опираются еще в промежутках на прогоны или брусья, идущие параллельно коньковому. Эти прогоны иногда опираются на ряды стоек. Если внутренние стойки нежелательны, то вместо стропил делают более или менее сложно устроенные фермы, иногда идущие через стены до цоколя. В теплицах малого размера (тем более в парниках) конькового бруса иногда совсем не делают. Во всех случаях несущая конструкция перекрытия не должна быть громоздкой и оказывать возможно меньшее затенение.
В остекленных теплицах перекрытие можно осуществлять накладкой на стропила остекленных рам. Ho в таком перекрытии неизбежно увеличение процента поверхности непрозрачных частей и оно не может обеспечить нужную освещенность и герметичность помещения. Поэтому рамы применяются только в сооружениях, эксплуатация которых связана с разборкой кровли; это неизбежно для парников. Основной же конструкцией остекления является такая, когда стекло кладут на шпросы — бруски специального профиля, которые устанавливают параллельно стропилам. Шпросы надо делать возможно малого сечения (толщины), чтобы общая площадь непрозрачных деталей в стенах и кровле составила величину не более 25% в остекленных и 15% в пленочных теплицах. Надо заметить, что у теплиц лучших конструкций эта величина не превышает 6—9%, но обычно она гораздо больше; необходимо при проектировании и строительстве теплиц бороться за максимальное снижение затенения.
Применение металла (оцинкованная сталь) позволяет делать шпросы небольшого сечения. Ho на металлических шпросах из-за большой теплопроводности зимой конденсируется вода, и холодная капель, которая падает на растения, может им повредить. Деревянные шпросы свободны от этого недостатка. Из твердых пород дерева можно сделать довольно тонкие бруски. Дерево как материал для шпросов (и других деталей перекрытия) имеет ряд преимуществ: высокие теплоизоляционные свойства, ничтожное тепловое расширение, высокая прочность при небольшой массе. Ho ему присущи и отрицательные свойства, такие, как изменяемость формы (коробление, усушка), гигроскопичность, легкая возгораемость, недостаточная стойкость к загниванию и повреждению вредителями. Однако специальной обработкой эти отрицательные свойства могут быть устранены. Из древесных пород для устройства перекрытия в теплицах и парниках лучше применять дуб, ясень, лиственницу.
Расстояния между шпросами в перекрытии определяются величиной нагрузки (масса стекла, давление ветра) и прочностью шпроса и стекла. Прочные железобетонные шпросы позволяют делать большие расстояния, но в этом случае надо применять толстое (следовательно, тяжелое) стекло; тонкое стекло требует частого расположения шпросов, а это увеличивает затененность. Зависимость расстояния между шпросами от нагрузки и толщины стекла видна из следующих данных:
Детали конструкций и материалы

К стандартной ширине стекла добавляют зазор между стеклом и шпросом, величина которого должна быть 5—15 мм.
СНиП рекомендуют применять стекло унифицированных ширин 600 и 750 мм; толщину стекла принимать по расчету, но не более 4 мм. Особую заботу должно вызывать крепление стекла к шпросам, которое должно быть плотным, герметичным, но вместе с тем допускать некоторую подвижку от температурных колебаний. На деревянных шпросах стекло закрепляют проволочными шпильками, на металлических — с помощью кляммер и специальных зажимов. Для герметизации стыков (в местах сопряжения со шпросами, в горизонтальных стыках) рекомендуется применять упругие прокладки или специальные мастики, которые должны образовывать упругую, неприлипающую к рукам пленку, не позднее чем через сутки после нанесения, не течь на вертикальных поверхностях при температуре +60°С, не терять своих свойств при температуре —40°С. Существует много рецептов замазок для стекла в теплицах и парниках. He плохую замазку можно приготовить из хорошо просушенного мела 75%. минеральной олифы — 14%, цемента — 10%, сухого сурика — 1%. Ho получить идеальную замазку, сохраняющую длительный срок эластичность и вместе с тем не стекающую летом, довольно трудно.
Кубометр силикатного стекла весит около 2,5 т. Это обстоятельство и значительная хрупкость составляют отрицательные свойства стекла как строительного материала для перекрытий культивационных сооружений. Поиски более удобных материалов привели к применению в качестве светопрозрачного покрытия синтетических полимерных пленок, из которых в России наибольшее распространение получила полиэтиленовая пленка. С 1976 г. промышленность выпускает армированную светостабилизированную пленку, более прочную и более стойкую к атмосферным воздействиям, а с 1978 г. — свободную и армированную поливинилхлоридную, которая имеет лучшие оптические свойства (прозрачность для ультрафиолетовых лучей до 80%, а для инфракрасных не более 5%) и гораздо дольше служит на сооружениях (до 4—5 лет). 1 м3 стабилизированной полиэтиленовой пленки весит 920—960 кг, но так как толщина пленки 50—250 микрометров, то масса 1 м2 покрытия из пленки равна 50—230 г или в 50—100 раз легче стекла. Это обстоятельство, вместе с относительной дешевизной пленки, обусловило невиданно быстрое внедрение пленочных покрытий для культивационных сооружений. Легкое светопрозрачное покрытие позволило делать облегченными несущие конструкции, вследствие чего стоимость 1 м2 пленочных теплиц составляет от 2 до 12 руб., в то время как аналогичные сооружения с остекленным покрытием стоят в 3—7 раз дороже. Такие теплицы окупали сделанные затраты в один год.
Пленки из полиэтилена не гигроскопичны, мало паро- и водопроницаемы, стойки к химическим реактивам, к плесневым грибам, не выделяют вредных веществ, не имеют запаха, сравнительно высокопроницаемы для кислорода и углекислого газа. Предел прочности при 20°С составляет 140—180 кг/см2, но при повышении температуры окружающей среды прочность может снизиться вдвое; при воздействии жиров и минеральных масел пленка разбухает и теряет механическую прочность. При 120—140°С пленка переходит в текучее состояние и ее легко сваривать по «швам», проводя по стыкам горячим утюгом, паяльником или специальным роликом. Изменение линейных размеров («усадка») полиэтиленовой пленки не превышает 2,5%, поэтому можно применять жесткое крепление ее к каркасу или к рамам. Пленка гидрофобна (плохо смачивается водой), поэтому на ней легко образуются капли от конденсации водяных паров; однако уже создана гидрофильная пленка, лишенная этого отрицательного свойства. Ho главное отрицательное свойство полиэтиленовой пленки (как и других видов пленок) — быстрое «старение», потеря прозрачности и механической прочности под влиянием ультрафиолетовой радиаций, кислорода воздуха, влаги и т. п. Стабилизированная пленка стареет медленнее, но в южных районах страны за сезон (4 месяца) величина старения составляет 19—35%. Если пленку в летнее время хранить в помещении, ее можно использовать в течение двух сезонов. Работа по улучшению пленок и увеличению срока их службы продолжается.
Для теплиц рекомендуется применять пленку толщиной не менее 0,1—0,12 мм, один килограмм которой содержит 9—11 м2; для парников — соответственно 0,08—0,10 мм и 11—13 м2. Для малогабаритных укрытий можно применять пленку 0,06—0,08 мм, в килограмме которой содержится 13—18 м2. Пленку склеивают полотнищами по размерам культивационного сооружения, образуя сплошное, без щелей, покрытие. Для вентиляции в теплицах делают форточки или иного типа отверстия, а в малогабаритных сооружениях пленку снимают полностью или частично.
Другим перспективным заменителем стекла следует признать стеклопластик — материал, который производится из стекловолокна или стеклоткани и соответствующих смол. Он характеризуется сравнительно высокой светопроницаемостью для видимой части спектра и слабой проницаемостью для инфракрасной, что приближает его к стеклу, а по теплопроводности он даже лучше стекла (0,2 ккал/м*час*град, а у стекла — 0,85 ккал/м*час*град). Срок его службы без существенных изменений свойств определяется в 5 лет.
Уклон перекрытия теплиц с плоскими скатами должен обеспечивать скольжение капель по нижней поверхности стекла. СНиП рекомендуют принимать его не менее 25° (45%), но чаще всего в зимних теплицах делают 29°, а в весенних 20°. В многопролетных теплицах нижние сопряжения скатов — так называемые ендовы — делаются в виде лотков из стали или из дерева с облицовкой кровельным железом или пленкой с уклоном не менее 0,2 % и размерами: шириной 150—200 мм, высотой не менее 80 мм.
В будущем намечается устройство широкопролетных теплиц с подвесным светопрозрачным перекрытием, которое крепится ниже поддерживающих его ферм (вантовая конструкция). Это позволит обойтись без дополнительных стоек внутри теплицы, повысить освещенность, понизить коэффициент ограждения (до 1,076) и поэтому расходовать меньше тепла для поддержания оптимальной температуры, равномернее распределять солнечную энергию по всей площади теплицы. В опытном хозяйстве «Истра» в Московской области такая теплица площадью 1 га построена и вполне себя оправдала.
Внутреннее оборудование составляют системы отопления, вентиляции и водоснабжения (орошения), а также механизмы и приспособления для регулирования параметров микроклимата (вплоть до автоматических, управляемых ЭВМ). В некоторых случаях, как например, при выращивании рассады в зимнее время, целесообразно оборудовать теплицу полками (стеллажами), на которые насыпать почву и выращивать растения. Стеллажи делают из бетона, реже из дерева, высотой 80—110 см и шириной 110 см, что наиболее удобно для работающих; в широкопролетных теплицах ширину стеллажей доводят до 220 см и с обеих сторон оставляют проходы по 80 см. Если культура растений ведется гидропонным способом, то стеллажи превращают в «корыта», в которые насыпают субстрат (гравий, керамзит) и напускают питательный раствор. Подстеллажные грунты могут быть использованы для выгонки овощей из луковиц, корневищ и т. п., не требующих света. Это несколько повышает использование полезной площади, но не снимает, а усугубляет основной недостаток стеллажных теплиц — трудоемкость, отсутствие механизации работ.
Система отопления теплиц и парников должна обеспечивать заданную температуру внутри сооружений в самое холодное время. СНиП устанавливают, что в теплицах, предназначенных для эксплуатации в течение всего года, следует предусматривать водяное отопление или комбинированный обогрев из водяного (60—70%) и воздушного — калориферного (40—30% от общего тепла). В теплицах, предназначенных для эксплуатации весной, летом и осенью, предусматривается воздушное отопление от калориферов с использованием любых теплоносителей. В парниках применяют водяное и электрическое отопление. В теплицах допускается газовое отопление при обеспечении мероприятий, гарантирующих безопасные условия для работающих (автоматизация контроля и сигнализации, применение горелок и других приборов заводского изготовления).
Выбирая источник тепла для хозяйства (котельная, ТЭЦ, отработанное тепло промышленных предприятий) надо помнить, что чем выше температура теплоносителя (горячей воды), тем меньшая поверхность приборов отопления потребуется внутри культивационных сооружений. А это снижает их строительную стоимость и улучшает освещенность. Однако выше 150°С эту температуру допускать не следует, чтобы не создавать опасности ожога растений и работающих людей. Поэтому, в частности, в теплицах не применяется паровое отопление. Температура теплоносителя в подпочвенном обогреве не должна быть выше 95°С. Применение для обогрева культивационных сооружений природных термальных вод иногда бывает затруднено из-за необходимости установки большой поверхности обогревающих приборов.
Вентиляция в теплицах устраивается боковая (приточная) и верхняя (вытяжная). СНиП устанавливают, что в теплицах следует проектировать, как правило, естественную вентиляцию; если это не обеспечивает нужных параметров внутреннего воздуха, то допускается применять систему смешанной вентиляции (с естественным и механическим побуждением). Площадь проемов для естественной вентиляции принимается равной 20% общей поверхности ограждения теплицы. Приток воздуха происходит через окна в боковых стенах или через двери, а отток через форточки, устанавливаемые вдоль конька теплицы (или блока). Открывание и закрывание вентиляционных проемов должно быть механизировано и осуществляться с помощью дистанционного управления из доступных мест. В современных теплицах эти операции автоматизированы и управляются системой датчиков и исполнительных механизмов. Для вентиляции парников поднимают рамы на ту или иную высоту с помощью специальных подставок.
Водопровод в культивационных сооружениях устраивают для подачи воды на орошение культур и лишь частично для питьевых нужд, причем СНиП требуют раздельной подачи воды на эти нужды; сеть, используемая для подачи раствора минеральных удобрений, должна присоединяться к общей сети водопровода с разрывом струи не менее чем на 50 мм. Орошение культур в культивационных сооружениях производится различными способами; наиболее распространенными являются: дождевание, струйный, капельный и подпочвенный поливы и ручной полив из шлангов и леек. Дождевальная система включает в себя: линию подачи воды, магистральный трубопровод, насос высокого давления, оросительные трубопроводы с распылителями. При централизованном (автоматическом) управлении системой в нужных местах устанавливают электромагнитные клапаны и задвижки. Сеть оросительных труб в теплицах прокладывают на высоте 0,1—2,5 м (делают их передвижными) и на них на расстояниях 1—1,5 м размещают металлические или пластмассовые распылители, чаще всего дефлекторного типа. Вода подается под давлением 3—4,5 атм и в виде веерообразного факела распыляется в теплице. Через эту систему можно проводить и подкормку растений растворами удобрений, для чего устраивают растворный узел и соответствующие подключения.
Системы струйного и капельного поливов имеют те же части, что и дождевальная, только вместо распылителей ставят насадки и капельницы, а оросительные трубопроводы заменяют гибкими, чтобы легче приспособиться к расположению растений, ближе подвести форсунки и капельницы к корням. Разрабатываются устройства для автоматического регулирования подачи воды в зависимости от влажности почвы. Для полива шлангами или лейками устанавливают водозаборные краны с радиусом действия 20 м. В некоторых случаях (например, при выращивании томата) целесообразно применять подпочвенный полив. Для этой цели в почву теплицы укладывают перфорированные или дренажные трубы, в которые напускается вода, медленно через поры и отверстия труб поднимающаяся к корням растений. Трубы укладывают на глубину 20—30 см, со сравнительно небольшим расстоянием друг от друга (0,75—1 м).
Трубы водопровода, исключая магистральные, следует прокладывать открыто по стенам теплиц, чтобы вода в них прогревалась. Иногда для этой цели внутри теплиц устанавливают баки, в которые наливают заблаговременно поливную воду или ставят бойлеры (теплообменники). Для капельного и подпочвенного поливов необходимы фильтры, потому что для этих систем требуется совершенно чистая, светлая вода. Мощность оросительной сети хозяйства защищенного грунта должна обеспечить полив за день половины его площади, включая теплицы, парники и утепленный грунт.
Для работы в культивационных сооружениях в темное время суток устанавливают электрическое освещение, которое должно обеспечивать на уровне пола не менее 5 люксов. Что касается освещения (досвечивания) растений, то в условиях Средней Азии это требуется лишь в исключительных случаях для выращивания рассады. Поэтому в хозяйстве достаточно иметь одну-две разводочные теплицы, оборудованные установками дополнительного (к дневному) освещения. Эти установки делают мощностью 225—400 Вт на 1 м2 и снабжают люминесцентными, ртутными или другими лампами, которые имеют нужный спектр и не перегревают освещаемые растения.
Помимо указанных, в современных крупных теплицах устраивают другие приспособления и приборы. Так, например, для пропаривания (стерилизации) почвы подводят в каждое сооружение пар от соответствующей установки. Для опыления цветков растений в теплицах устанавливают ульи с пчелами из расчета примерно один улей на 1000 м2. К переносным приборам можно отнести и печи для сжигания брикетов с целью снабжения растений углекислым газом, для фумигации в нужных случаях и другие.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: