Научный подход к теплице

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Желтые линии это когда солнце в определенной позиции по горизонтальному азимуту. То есть линия около которой надпись 90° означает, что в этот момент солнце точно на востоке, 135° - точно на юго-востоке.

Это пока расчет для отдельно стоящей стены, любую теплицу можно разбить на отдельные разноправленные стены, потом просуммировать вклад каждой стены и крыши и получим общее поступление энергии.

 

Солнце точно на юге судя по графикам в 13 часов?

 

А теперь поиграем по полной с юго-западной стеной в октябре. Берем вертикальную и с углом 60°. Попробуем ввести фактор теплопотерь. Берем действительный день 15 октября этого года. По архивам погоды находим температуру в течении суток и облачность в течении дня.
Допустим в теплице поддерживаем температуру 10°С. Дельта температур меняется от 16 до 11°С. Теплопроводность для поликарбоната грубо 4Вт/м2*°К.

То есть за сутки с м2 в реальный день 15 октября тепла потерялось:
мистическая сумма 1234,5 Вт*ч (не пытался подстраивать, само собой вышло).
В дневное время юго-западная стена насобирала грубо 1683,3 Вт*ч, наклонная стена - 1930 Вт*ч.
За вычетом теплопотерь вертикальная в плюсе 448,8Вт*ч, наклонная - 695,5Вт*ч.

 

Это у толщины 4 мм. У 6-ти мм уже 3,5; у 8-ми мм=3,3; а у 10-ти мм 3,0.
На общей квадратуре уже достаточно большая дельта получается.
Предлагаю ввести в Вашу программу расчета возможность выбора толщины (и соответственно теплопотерь) поликарбоната.
Можно даже с дублями, стеклом и плёнкой поработать.

 

Чем и хорош научный подход, в нем в любое время любая константа может стать переменной. Так что все будет постепенно.
Сейчас пока все цифры приблизительны, обкатывается сам метод, чтобы понять, что на что влияет и разложить все по полочкам. А потом уже можно будет в каждой полочке разобрать все более детально.

 

Но ведь весь этот расчет исходя из того, что день солнечный? А по факту в октябре сколько солнечных дней, а сколько пасмурных? Из ваших расчетов, если солнышко светило, например половину дня, а во второй половине спряталось за облаками, то уже теплопотери будут больше чем приход тепла?
А сколько нужно затратить электроэнергии, чтобы компенсировать искусственным освещением непрозрачную утепленную стенку?

 

День 15 октября (картинка выше) как раз с реальной привязкой к облачности. И в расчетах на время пасмурности приблизительно взято 100вт/м2.
Главный вывод по моему, что в районе 15 октября юго-западная стена еще может обеспечить плюсовой баланс по теплу в течении суток. Но это так сказать, она обеспечивает для своих м2. Для северных стен этот балланс естественно отрицателен и его придется восполнять другими источниками тепла (если добавка с южных стен недостаточна)
Дальше 15 октября становится намного хуже, юго-западная стена уже не может обеспечить даже себя, остается надежда только на южную стену.
Общий подсчет по всем стенам позволит нам определить предел пассивной возможности теплицы, то есть когда она теоретически еще может поддерживать заданную плюсовую температуру внутри без привлечения дополнительных источников тепла. Сколько нужно будет дополнительно, тоже со временем посчитаем.
В январе думаю будет побольше свободного времени, займемся расчетами поплотнее.

 

Я говорю не о дополнительных источниках тепла, а о дополнительном освещении. Как оценить необходимые затраты на него, если сделать стену теплой и непрозрачной? Светодиодные лампы потребляют не так много, часть энергии ими затраченной также перейдет в тепло.
Может быть вообще целесообразно оставить только южную стенку прозрачной и устроить искусственное освещение? Или чтобы максимально увеличить продолжительность сезона предусмотреть теплоизолирующее укрытие на ночь, это конечно если тепличка не слишком велика, но тут проблем больше чем с освещением.

 

Я так думаю, зависимость освещенности от мощности солнечного излучения существует. Эта зависимость не простая, зависит от того, какая часть солнечного спектра исследуется. В разных источниках про искусственное освещение растений можно найти более подробные исследования по этому поводу.
Я собираюсь определять эту зависимость методом математических моделей. Комплекс, который собирается у меня, будет практически замерять мощность и освещенность солнечного излучения на разных этапах прохождения света. Практические данные будут вносить коррекцию в матмодель (которой на данный момент является создаваемая программа).

В экспериментальной теплице, которая собирается, будет возможность менять начинку любой стены, то есть исследуем несколько вариантов.

 

Переходим к самой энергичной южной стене.
Рассмотрим для сравнения два варианта: - прямая южная стена длиной 4м и высотой 2м, это часть прямоугольной теплицы; - ломаная южная стена (2 стенки размером 2х2м) это часть семиугольной теплицы, которая выставляется у меня. Все стены вертикальные.
На рисунке слева расчет геометрии для прямоугольной теплицы 4х3,63м, справа для семиугольной теплицы с длиной каждой стенки 2м. Полезная площадь выбрана одинаковой и составляет 14,519м2. Крышу пока упрощаем, берем плоскую крышу. Итак для 15 октября такая картинка.

Оранжевый график показывает мощность всех 8м2 южной стены прямоугольной теплицы (время работы с ~8:00 до ~17:30, максимум 5137 Вт).
Зеленый график юго-восточная часть южного клина семиугольной теплицы, площадь 4м2, ориентация по азимуту 154.3°, сиреневый график симметричная юго-западная часть. Синий график сумма мощностей частей южного клина, время работы так же как у южной стены, максимум 4629 Вт.
Бежевая лента в нижней части по оси времени показывает теплопотери южных стен (8м2).
Желтая горизонтальная лента посередине графиков - общие теплопотери всех стен и плоской крыши, синяя окантовка для "семиуголки", оранжевая для "прямоуголки", разница обусловлена разностью площадей теплопотерь (для семиуголки 42,519 м2, для прямоуголки 45,038 м2).
В самом низу рисунка - мощности обоих вариантов стен с учетом теплопотерь.
По всем результатам мощность южного клина семиуголки проигрывает южной стене прямоуголки.
Отсюда главный вопрос: забыть про семиугольную мечту или еще немного пошевелить извилинами мозга?

 

В семиугольную больше растений войдет. А по излучению теплиц ночью непонятно.

 

До 30 градусов отклонения от нормали потери из-за отражения несущественны, больше 40 градусов - уже неприемлимы.

у вас получается, что когда солнце по нормали к юго-восточному сектору, то для юго-западного сектора потери непримлимы. И наоборот. В результате, на юг в полную силу у вас работает только один сектор - или тот, или этот. А плоская стена на юг работает вся в полную мощность всё это время.

 

Вроде как внутренняя площадь одинакова, так что непонятно почему в семиугольную больше растений, если только за счет меньшей площади выделенной под дорожки, но компактное расположение можно сделать в любой фигуре.
Ночью теплица просто теряет тепло, желтая лента показыват сколько Вт нужно затратить на поддержание внутри теплицы 10*С. То есть если взять рисунок из предыдущего поста, то получается, что в лучшем случае при хорошем солнце южная стена сможет покрыть теплопотери всей теплицы с ~9:30 до ~16:15 (потери в землю пока не учитываем). Все что выше этой линии можно попытаться запасти на ночь, но ~7 часов даже с излишками ~3кВт явно не хватит на оставшиеся 17 часов суток с теплопотерями около 2кВт. То есть 15 октября теплица находится на грани выживания по теплу.

Да, все так и есть, график показывает что мощность южной стены опережает мощность южного клина на 200-500 Вт в течении дня. Но у семиуголки есть один плюс, площадь теплопотерь через стены меньше при одинаковой внутренней площади и по рисунку видно, что площадь желтой ленты за все сутки явно больше разницы между синим и оранжевым графиком, причем это практически не будет зависеть от облачности, то есть оно работает всегда.
А теперь еще одна картинка, уже за апрель 2017 (начнем глядеть в будущее)

Что мы видим, сумма мощностей южного клина в середине дня также меньше на 500Вт прямой южной стены, но тепло в теплицу начинает поступать раньше почти на 1,5 часа и естесственно позже, когда южная прямая стена уже не работает. В следующий месяц поля синей шляпы начнут еще сильнее расширяться по времени. То есть южный клин позволяет уменьшить поступление тепла в полдень и добавить тепла утром и вечером.
В этой картинке есть еще одна новинка, попытаемся поддерживать температуру внутри не 10*С, а попробуем ввести нужную нам оптимальную. Картинка теплопотерь при этом естесственно изменится.
По поводу оптимальной температуры в течении дня для разного вида растений, если есть какие то соображения просьба выкладывать здесь. Только желательно по конкретнее, примерно так: для помидор в начале роста - температура ночью, утром, днем, вечером. В период завязывания плодов - н, у, д, в. И тд

 

Если площадь теплиц одинаковая, при одинаковой высоте, то площадь стены семиугольной теплицы процентов на двадцать меньше квадратной. С прямоугольной (не квадратной) разница в остеклении возрастет еще больше. А меньше площадь остекления - меньше теплопотери.

 

Приветствую. kivik71, можешь поделиться информацией как ты создал свои рисунки и вообще теоретическими выкладками. Заранее, спасибо