Введение к работе
Актуальность работы. В последние пять лет в связи с развитием индивидуального строительства, в том числе и в области сельского хозяйства, большое распространение получили пленочные рассадо-овощные теплицы площадью до 300 ъг\ предназначенные для выращивания рассады овощей с дальнейшей их пересадкой в открытый грунт.
Пленочные теплицы, по сравнению со стеклянными, являются наиболее
^ дешевыми, более мобильными и достаточно простыми в изготовлении.
Для поддержания требуемых параметров микроклимата в таких теплицах использование систем водяного отопления не рационально из-за большой металлоемкости и инерционности, что затрудняет применение автоматического регулирования параметров в помещениях в зависимости от наружной температуры, изменяющейся в течение суток.
Существующие системы воздушного отопления теплиц конструктивно сложны за счет применения дополнительного подпочвенного обогрева, т.е. применяются в основном комбинированные водовоздушные системы отопления. Отказ от системы подпочвенного водяного обогрева за счет применения направленных потоков воздуха позволяют значительно снизить капитальные и эксплуатационные затраты. Одним из возможных решений данной проблемы является применение рециркуляционного воздуховода, заглубленного в грунт по периметру тегашцы, что позволяет выровнять температурное поле внутри теплицы и снизить потери теплоты через грунт. В то же время применение такого рециркуляционного воздуховода ограничено из-за отсутствия простых и 4 достаточно точных методов расчета рециркуляционной системы воздушного отопления.
Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на разработку технических решений, обеспечивающих равномерное распределение температур в объеме и почве теплицы.
Работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Ростовского государственного строительного университета.
Цель работы. Заключается в совершенствовании системы воздушного отопления пленочной рассадо-овощной теплицы посредством организации
дополнительного поступления теплоты в почву и уточнения методики расчета теплового баланса теплицы.
Дня достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ и обобщение известных научных и технических результатов
применения систем отопления теплиц;
уточнение математической модели, описывающей процессы теплопередачи через ограждения и грунт, применительно к пленочной теплице;
разработка системы воздушного отопления пленочной рассадо-овощной теплицы с дополнительным источником поступления теплоты в почву сооружения по внутреннему периметру теплицы;
натурные исследования распределения температуры и скорости в теплице при применении разработанной системы воздушного отопления;
- экспериментальное определение рациональных режимов работы
теплогенерируїощей установки в разработанной системе воздушного отопления
теплицы;
- уточнение методики расчета теплового баланса пленочной теплицы при
применении системы воздушного отопления с дополнительным источником
поступления теплоты в почву сооружения по внутреннему периметру теплицы.
Основная идея работы состоит в организации равномерной раздачи воздуха и устройстве рециркуляционного воздуховода, заглубленного в грунт по периметру теплицы, в качестве дополнительного источника поступления теплоты.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов; математическое и физическое моделирование изучаемых процессов; численный и натурный эксперимент; обработку полученных экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПЭВМ.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теории термодинамики, теплопередачи, механики газов и подтверждена удовлетворительной сходимостью экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и натурных условиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- уточнена математическая модель, описывающая процессы теплопередачи
через ограждения и грунт, применительно к пленочной теплице;
получены аналитические зависимости, характеризующие потери теплоты через ограждающие конструкции и грунт пленочной теплицы;
получено аналитическое выражение для определения тепловой мощности системы воздушного отопления пленочной теплицы;
- получены экспериментальные зависимости изменения температуры и
скорости воздуха по объему тегогацы при организации равномерной раздачи
воздуха и устройстве рециркуляционного воздуховода по периметру теплицы;
- по результатам численного эксперимента получены зависимости
j распределения температуры воздуха в теплице при работе системы воздушного
отопления при различных вариантах устройства пленочного ограждения. Практическая ценность и реализация результатов исследований:
результаты исследований использованы в ООО "АЗС-Газкомплект" при строительстве и эксплуатации фермерской теплицы в г. Батайске (Ростовская область);
результаты диссертационной работы использованы в ОАО "Озон" при проектировании систем воздушного отопления теплиц и складских помещений;
разработана программа расчета теплопотерь и распределения температур в теплице для индивидуальных теплиц с воздушным отоплением на языке Object Pascal для MS Windows;
результаты диссертационной работы используются в учебном процессе в Ростовском государственном строительном университете на кафедре отопления, вентиляции и кондиционирования при подготовке инженеров по специальности 290700 «Теплогазоснабжения и вентиляции».
На защиту выносятся:
ь - уточненная математическая модель, описывающая процессы теплопередачи
через ограждения н фунт, применительно к пленочной теплице;
- аналитические зависимости, характеризующие потери теплоты через
ограждающие конструкции и грунт пленочной теплицы;
- полученное аналитическое выражение для определения тепловой мощности
системы воздушного отопления пленочной теплицы;
- экспериментальные зависимости изменения температуры и скорости
воздуха по объему теплицы при организации равномерной раздачи воздуха и
устройстве рециркуляционного воздуховода по периметру теплицы;
- результаты численного эксперимента по определению зависимости распределения температуры воздуха в теплице при работе системы воздушного отопления при различных вариантах устройства пленочного ограждения.
Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на: Международных научно-практических конференциях «Строительство- 2003, 2004, 2005, 2006» (Ростов-на-Дону, 2003-2006), «Критические технологии в энергоснабжении зданий и сооружений» (Ростов-на-Дону, 2005).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 174 страницы, в том числе: 149 страниц основного текста, содержащего 11 таблиц на 11 страницах, 47 рисунков на 47 страницах, список используемой литературы из 108 наименований на 10 страницах.
Похожие диссертации на Совершенствование систем отопления индивидуальных сооружений
