Устройство теплиц
Основными конструктивными элементами теплицы являются фундамент, каркас и ограждающие поверхности — боковые и торцевые стены, светопрозрачная кровля.
Внутреннее оборудование теплицы включает систему отопления, вентиляции, водоснабжения, электроснабжения, а также стеллажи и тому подобное.
Фундамент является основой культивационного помещения. Его закладывают по периметру теплицы. Различают ленточный (сплошной) фундамент или выполненный в виде отдельных опорных столбов.
Для строительства фундамента теплиц используют бутовый камень, крупные валуны, железобетонные плиты и столбы. Фундамент укладывают на глубине промерзающего слоя почвы.
В зоне вечной мерзлоты для фундамента используют материнскую породу — гранит (при поверхностном залегании) или забивают в грунт железобетонные сваи (теплицы на сваях).
Над фундаментом возводят стены теплицы, которые по устройству неоднородны. Нижняя над-фундаментная часть стены, называемая цоколем, несколько расширена. Её строят обычно из кирпича, железобетона (реже дерева), чтобы уменьшить возможность проникновения холодных приземных масс наружного воздуха в теплицу.
Верхняя часть стен состоит из отдельных остеклённых рам, что значительно улучшает световой режим в теплице. Такое устройство имеют продольные и южная торцевая стены. Северная торцевая стена состоит из кирпича или железобетона (кроме двери), что значительно уменьшает влияние на микроклимат северных холодных ветров.
Сопряжение стены с верхним перекрытием называют карнизом, а сопряжение двух плоскостей перекрытия сверху — коньком теплицы.
Кровля (перекрытие) культивационных помещений может быть односкатной, двускатной или арочной. Для максимального улавливания солнечной радиации остекленной кровле придают определенный угол наклона и ориентацию в отношении сторон света.
Элементами кровли (перекрытия) являются коньковый брус (в арочных конструкциях он отсутствует), стропила или фермы, шпросы, продольные (параллельные коньку) прогоны и светопрозрачный материал (стекло, плёнка или сотовый поликарбонат).
Коньковый брус различного сечения служит для укрепления верхних концов шпросов и вентиляционных форточек (в некоторых проектах центральный ряд стоек поддерживает перекрытие через коньковый брус).
Стропилами связывают коньковый брус с карнизом. Небольшие теплицы иногда сооружают без стропил. В ангарных теплицах нет стропил и опорных стоек, роль каркаса выполняют металлические фермы, опирающиеся нижними концами непосредственно на фундамент.
Использование ферм позволяет избежать применения опорных стоек, что увеличивает полезную площадь и облегчает обслуживание теплиц.
В теплицах двускатных и блочных вся тяжесть остекленной кровли поддерживается каркасом, который состоит из двух или нескольких рядов (в блочных теплицах) опорных стоек, выполненных из металлических труб или железобетонных столбиков, размещённых вне проходов теплицы.
В верхней части опорные стойки соединяют продольными прогонами из уголковой стали, которые подводят под кровлю (шпросы). Шпросы, как и в парниках, служат для укладки и крепления стекла или плёнки.
Основным материалом для изготовления шпроссов в малых теплицах является дерево, а в больших — металл. Для улучшения светового режима в теплицах толщина деревянных шпроссов не превышает 7 сантиметров, металлических — 4...5 сантиметров, а расстояние между шпросами увеличивают до 50...70 сантиметров.
В широких теплицах для уменьшения прогиба шпросов под перекрытие с внутренней стороны подводят продольные прогоны. Для остекления теплиц применяют стекло толщиной 3...5 миллиметров.
Кроме стационарных перекрытий, в тепличном строительстве используют рамный (разборный) тип перекрытия. В этом случае перекрытие устраивают за счёт укладки стандартных парниковых или специальных тепличных рам нижним концом на карниз теплицы, а верхним на коньковый брус.
Рамное перекрытие применяют в теплицах, эксплуатация которых связана с разборкой кровли (загрузка и выгрузка биотоплива и земли, закаливание рассады), укладкой перекрытий весенних теплиц на зимнее хранение в снежных районах; чтобы избежать деформации от давления снега.
В стеллажных теплицах для выращивания овощных культур устраивают специальные корытообразные приспособления — стеллажи. Они значительно сокращают коэффициент использования площади (до 0,55...0,65), повышают трудоёмкость при обслуживании, увеличивают стоимость теплиц.
Поэтому площадь под стеллажными сооружениями в хозяйствах ограниченна и составляет не более 5...10% общей площади теплиц.
В тепличном хозяйстве различают строительную, инвентарную и полезную площадь теплиц. Произведение наружной ширины на наружную длину теплицы составляет строительную площадь; произведение внутренней ширины на внутреннюю длину — инвентарную, а площадь, непосредственно занятая под выращивание овощей,— полезную.
Отношение общей полезной площади к инвентарной называют коэффициентом полезной площади, а отношение площади ограждающих поверхностей к инвентарной — коэффициентом ограждения.
Стеллажные теплицы используют для получения рассады и ранней продукции теплолюбивых растений, при культуре овощей на искусственных субстратах и для выращивания шампиньонов.
Стеллажи располагают с оставлением продольного прохода под коньком или параллельно коньку. Оптимальная ширина стеллажей при одностороннем обслуживании 60...80 сантиметров, при двустороннем - 160...180 сантиметров, глубина стеллажей 25 сантиметров. Ширина центрального прохода в стеллажных теплицах 100 сантиметров, боковых 60...70 сантиметров.
Деревянные стеллажи обычно выходят из строя в течение двух лет. Поэтому более практичны железобетонные стеллажи, отличающиеся прочностью и продолжительным сроком службы.
В грунтовых (без-стеллажных) теплицах овощные культуры возделывают на грядах или ровной поверхности. В них лучше используются полезная площадь (до 0,85), механизация при обработке почвы и транспортных работах, кубатура при выращивании высокорослых растений на шпалере.
Для обеспечения необходимой температуры воздуха и почвы в теплицах применяют водяное отопление и реже газовое, паровое или электрическое.
При водяном обогреве отопительную систему, состоящую из металлических труб, размещают по окружности теплицы в двускатных теплицах вдоль, а в ангарных поперек. Такое расположение обеспечивает равномерный тепловой режим воздуха.
Оптимальный тепловой режим почвы создают за счёт подпочвенного обогрева с самостоятельным включением и регулировкой. Трубы подпочвенного обогрева укладывают вдоль теплицы на глубине 40...50 сантиметров от поверхности почвы и на расстоянии 1 и 1,6 метра друг от друга.
В стеллажных теплицах обогревающие трубы устанавливают непосредственно под дно стеллажей. Такая система подпочвенного обогрева вполне обеспечивает выровненный тепловой режим в корнеобитаемом слое почвы.
Создание воздушного, газового и частично теплового режима для выращивания растений осуществляют с помощью системы вентиляции. В теплицах различают боковую (приточную) и верхнюю (вытяжную) вентиляцию.
Боковая система вентиляции работает за счёт устройства вентиляционных рам и форточек в боковом остеклении, верхняя — за счёт форточек вдоль конька теплицы по обеим его сторонам или сплошной вентиляции за счёт подъема верхней части кровли, примыкающей к коньку.
Верхние форточки накладные. Это обеспечивает герметичность и гарантирует от затекания дождевой воды в теплицу. Система вентиляции механизирована и автоматизирована.
Режим влажности воздуха и почвы создают искусственно за счёт устройства системы орошения. Воду подают через систему дождевания, в небольших хозяйствах шлангами или через подпочвенное (преимущественно в томатных теплицах) орошение.
Электроснабжение необходимо для улучшения светового режима растений за счёт досвечивания или электро-светокультуры и освещения теплиц для нормальной работы в зимние утренние и вечерние часы.
Под электро-досвечиванием понимают кратковременное применение искусственного света при выращивании рассады. Для досвечивания используют различные установки и источники света.
В тепличных хозяйствах применяют лампы ЛФ-1, ЛФ-2, ДРЛФ-400, ЛОР-1000. Особый интерес представляют светильники ОТ-400 с лампами ДРЛФ-400, которые монтируют вертикально в стандартной легкой арматуре на высоте 50...60 сантиметров от листьев растений.
Перемещение ламп по вертикали возможно вручную за счёт укорачивания длины подвески. Улучшенный спектр этих ламп позволяет потреблять 120 Вт на 1 квадратный метр, не снижая качества рассады.
Схематические разрезы различных типов теплиц:
1 - односкатной; 2 - блочной; 3 - двускатной ангарной; 4 - двускатной с внутренними опорами; 5 - полигональной; 6 - арочной.
Характеристика различных типов теплиц.
Односкатные теплицы обычно деревянные, просты по устройству. Имеют один остеклённый скат, обращённый к югу.
Остекление рамное (съёмное) или стационарное, угол наклона ската 35...45 градусов. Размер односкатных теплиц не превышает 50...100 квадратных метров, внутренняя планировка - стеллажная, выполнена в виде небольших корыт, расположенных под остеклённой кровлей. Вентиляция — односторонняя, верхняя, отопление — печное.
Теплицы имеют ряд существенных недостатков: трудоёмки в обслуживании, узко специализированы в использовании в связи с недостаточной вентиляцией, имеют неустойчивый режим температуры и влажности почвы и воздуха, поэтому строительство их допускается лишь в исключительных случаях, главным образом в северных районах, в небольших тепличных хозяйствах.
Двускатные теплицы обычно металло-каменные, реже деревянные, имеют два остеклённых ската, ориентированных на восток и запад. Остекление стационарное, угол наклона кровли 25...30 градусов.
Кровля теплицы опирается на каркас, состоящий из четырёх рядов опорных стоек (металлических труб). Два ряда труб расположены по центру теплицы. В верхней части они соединяются металлическими прогонами (уголковым железом).
Другие два ряда опорных стоек совмещены с боковыми стенами. Размеры двускатных теплиц от 100...150 до 300...350 квадратных метров, внутреннее устройство — стеллажное или грунтовое. Вентиляция двойная — верхняя и боковая, отопление чаще всего водяное.
Недостатком двускатных теплиц является трудоёмкость обслуживания (механизация невозможна из-за опорных стоек каркаса).
Ангарные теплицы представляют собой крупные двускатные (иногда с арочной кровлей) сооружения площадью 600...3000 квадратных метров, без внутренних опорных стоек. Перекрытие стационарное, угол наклона остеклённой кровли 25...30 градусов, вентиляция двойная.
Положительными качествами этих теплиц являются: лучшая освещённость и повышенные вентиляционные возможности, устойчивый тепловой режим в почве и воздухе, возможность применения современных транспортных средств и почвообрабатывающих машин, а также механизации или автоматизации вентиляции, дождевания, подкормки, обработки растений ядохимикатами.
Но из-за большой высоты и ширины эти теплицы имеют коэффициент ограждения 1,5, что обусловливает повышенные по сравнению с двускатными теплицами теплопотери. Поэтому ангарные теплицы дороже в эксплуатации; выше и капитальные затраты при строительстве.
Ангарная теплица площадью 1000 квадратных метров.
Недостатки блочных теплиц: худший световой режим, слабая вентиляция, особенно боковая из-за большого расстояния между боковыми стенами. Эти теплицы наиболее широко применяют при строительстве крупных тепличных комплексов.
Блочные теплицы представляют собой объединение нескольких теплиц, примыкающих одна к другой продольными сторонами, с заменой совмещаемых боковых стен опорными стойками. В результате эти теплицы являются самыми экономичными при строительстве.
Стыки кровли смежных секций соединяют желобами, которые служат для сброса воды и одновременно являются несущими элементами кровли. На желоба и коньковый брус опираются шпросы. При таком устройстве все звенья теплицы представляют собой одно общее помещение с остекленной кровлей (угол наклона 25...27 градусов).
Размеры блочных теплиц колеблются от 10000 до 30000 квадратных метров. Коэффициент ограждения меньше, чем у ангарных теплиц, и составляет 1,3...1,4.
В блочных теплицах обеспечиваются ещё большие возможности для механизации всех работ по обработке грунтов и различных перевозок, для автоматизации режимов микроклимата, полива, подкормок, обработки растений ядохимикатами.
Блочная теплица. А - внешний вид; Б - схема устройства: 1 - стальные трубы обогрева воздуха шатра теплицы; 2 - стальные трубы обогрева воздуха вдоль бокового ограждения теплицы; 3 - пластмассовые трубы подпочвенного обогрева; 4 и 5 - стальные трубы обогрева приземного слоя воздуха, одновременно служат рельсами для перемещения тележек, применяемых при уборке урожая или уходе за растениями; 6 - дренажные гончарные трубы для сброса избыточной воды в канализационную систему; 7 - водосток для вывода осадков с кровли в канализационную систему; 8 пластины стекла; 9 - вентиляционные форточки; 10 - реечная система открывания форточек; 11 - трубы системы полива с распыляющими форсунками; 12 - шпросы; 13 - коньковый брус; 14 - соединительный желоб; 15 - опорная стойка теплицы, установленная на точечном железобетонном фундаменте (размеры в сантиметрах).
Зимние теплицы предназначены для эксплуатации в течение круглого года. Они имеют массивную конструкцию, стационарное перекрытие и достаточное количество обогревающих приборов, обеспечивающих оптимальный температурный режим для выращивания культур в самое холодное время.
Весенние теплицы используют в течение весны, лета и осени, то есть при более благоприятных условиях освещённости и особенно наружной температуры, чем зимние теплицы.
Весенние теплицы имеют конструкции лёгкого типа с меньшим количеством обогревающих элементов, а иногда и совсем без них. Поэтому капиталовложения при строительстве их в 2...3 раза ниже зимних теплиц.
Основными способами обогрева весенних теплиц являются солнечный обогрев и биологический. Однако оснащение весенних теплиц дополнительным техническим обогревом даёт возможность использовать их примерно на месяц раньше, чем теплицы на биологическом обогреве.
В весенних теплицах выращивают рассаду для открытого грунта, а последующей культурой — томат или огурец, получая при этом хороший урожай при низкой себестоимости.
В практике тепличного овощеводства применяют весенние плёночные теплицы разнообразных конструкций: стационарные, передвижные и разборные. Реже встречаются весенние теплицы, остеклённые блочного или ангарного типа.
Несущая конструкция весенних теплиц может быть деревянной или металлической. Площадь их колеблется от 100 до 5000 квадратных метров. Стационарные блочные теплицы более крупные, чем ангарные или двускатные.
Представляют интерес блочно-арочные плёночные теплицы с металлическими каркасами из облегченных элементов заводского изготовления и рассадные теплицы.
Покрытие у них плёночное целыми полотнищами, крепление плёнки безгвоздевое. Вентиляцию осуществляют открытием каждого звена арочной кровли и боковых стен. Предусмотрена механизация и автоматизация основных работ. Теплицы универсального использования.
В последние годы стали приобретать промышленное значение передвижные теплицы. По конструкции они бывают арочные, блочно-арочные и ангарные.
В течение сезона 2...3 раза теплицу последовательно перемещают с одной культуры на другую. Передвижение осуществляют с помощью тракторов, тросов и лебёдок. Все операции по обработке почвы, поделке гряд, посеву, иногда посадке выполняют обычные машины, после чего теплицу передвигают на подготовленный участок.
Передвижная теплица:
1 и 2 - раскосы продольной жесткости; 3 - полозья; 4 - прицепная серьга;
5 - арка кровли; 6 - соединительные желоба; 7 - стойки; 8 - входная дверь;
9 - пленочный торцевой «фартук»; 10 - бобина.
Передвижные теплицы представляют интерес для выращивания рассады, так как позволяют закалять её в условиях, максимально приближенных к открытому грунту.
Разборные теплицы состоят из деревянных несущих конструкций, на которые устанавливают деревянные рамы с двойным слоем плёнки. На зиму рамы снимают. Новую плёнку натягивают весной в отапливаемых помещениях. Монтаж рам на каркас простой.
Для вентиляции этих теплиц снимают рамы бокового ограждения и на кровле или открывают фрамуги. Разборные теплицы удобны для выращивания рассады капусты (легко проводить закалку). Они перспективны для юга России, где летом возможны перегревы.