Обогрев воздухом почвы через трубы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нет, конечно, не обязательно усложнять и вы молодец. Все, кто что-то делаеют - молодцы. Для меня в вашем подходе проблема с перегревом кабеля. Но она теоретическая, а практика покажет.

 

Сегодня проверил - не проблема. Кабель пришел, я его зацепил на блок для проверки. Все прекрасно. На мощностях около 10вт/м кабель засунутый в трубку нагревает ее на воздухе до 30 градусов, а сам кабель при этом около 80 градусов. На бо́льших мощностях не проверял - на работе блок не вывозит. Но при 15-17 ваттах он будет около 120. Внутренний слой металлопластиковой трубы сделан из сшитого полиэтилена. Температура его размягчения 132 градуса. Так что все нормально.

 

Затем, чтобы вы не тратили зря деньги и время.
С трубами я уже вам приводил расчёты, демонстрирующие абсурдность уменьшения их диаметра. Ещё и площадь сечения (а значит и объём прокачиваемого воздуха) стремительно падает.
Давайте теперь прикинем что вы выгадаете от замены ПВХ труб (у них теплопроводность ещё ниже, чем у ПНД) на оцинковку.
Пусть глубина заложения труб будет 40 см от поверхности (чтобы можно было копать грунт лопатой). сверху грунт нагревается солнцем, поэтому будем считать что нам надо прогреть нижнюю половину - 20 см.
Толщина ПВХ трубы - 2,7 мм Теплопроводность грунта в 5 раз выше, значит по термическим свойствам 2,7 мм*5=13,5 мм грунта эквивалентны толщине труб. Т. е. 20 см грунта окажут сопротивление прогреву в 20/1,35=15 раз большее, чем стенки трубы.
Спрашивается, какой прибавки вы ждёте от замены пластиковой трубы на металлическую? Будем считать что у металлической трубы вообще нет никакого термосопротивления, даже в этом случае всё что вы получите - увеличение поглощения тепла на 1/15*100=6%.
То же и с гофрой - сопротивление потоку воздуха будет колоссальное, значит потребуется покупать намного более дорогой вентилятор, но эффективная поверхность теплоотдачи не увеличится, она зависит только от диаметра трубы, разве что земля в промежутках между гофрой нагреется побольше.

 

Взгляд электрика, они всегда с сантехниками спорят и воды боятся. Чтож я тоже ближе электрик, поэтому Вас понимаю, но я привык общаться с сантехниками в процессе общих работ и находить общее компромиссное решение. А тут как на стройке отопление сначала делают проще и быстрее, тепловентиляторами, конвекторами, масляными радиаторами, но это понятно весь дом греть не надо нужно одно теплое помещение бытовка строителя. И только когда подходит время к внутренней отделки и отоплению больших площадей, то сразу наступает понимание, что прямое отопление не удобно и дорого. И все моментом переходит на водяные и воздушные контуры с центральным котлом отопления. Потому что так удобнее и дешевле.
Думаю не стоит продолжать дальнейшее сравнение кабельных систем нагрева в этой теме или если сравнивать, то объемы >20м2 отапливаемой площади теплицы.

 

Так вводной про промышленную теплицу небыло. Домашняя теплица, а она около 20 м в 90% случаев.

 

Вы же рассуждаете с цифрами от 2м2 отапливаемых. Если умножить на десять, то сразу становится все не так. Я понимаю у Вас одеяло и тд и тп, но это уже комплексное решение, это же решение можно применить и к теплице с воздушными/водяными трубами в земле.
Я лично не против электричества в теплице, но мелкие мощности разлитые по всей площади можно сделать легко, безопасно и дешево. Но когда в районе 20м2, то даже 12В раскидывать по этой площади представляете какие начинаются проблемы с толщинами подводящих проводов. Можно продолжить и дальше про неудобства, но лучше не здесь.
Поэтому если про электричество, то давайте в связке с воздушными трубами. То есть маломальский электрокотел, или тепловентилятор.

 

Почитал тему, вроде как раз то о чём задумался. Правда так и не понял что же всё таки лучше.
Подскажите кто уже делал.
Есть теплица 5х10.
Два слоя. Один воздушный промежуток.
Южный Урал. Уфа.
Уже в начале марте воздух в теплице сильно прогревается, до 30 и более градусов тепла.
А вот земля холодная, она конечно оттаивает, но только пару сантиметров прогреваются в это время, что не достаточно для посадки культур.
Задумался об экономичном и не требующим много рутинных действий способе прогрева земли.
Пришла идеи о том, чтобы вкопать в землю трубы и гонять по ним воздух днём из верхней части теплицы.
Возникли вопросы.
1. Какой оптимальный диаметр трубы?
Почему задумался. Ведь если взять 110 трубу то нужен и весьма мощный вентилятор для её продувки. Может есть смысл брать более тонкую трубу? 50 или 40 и на более высокой скорости гонять там воздух. Мелкие вентиляторы на 80х80 компьютерные у меня уже есть и старый БП от компа.
2. На сколько в стороны и вверх и вниз от трубы нагревается земля?
Соответственно на сколько глубоко нужно закопать трубы?
3. Можно ли делать развилку труб в земле, т. е. входит одна труба большего диаметра, в земле развилка, идут 2-3-4 линии меньшего диаметра, а перед выходом из земли они опять в одну собираются? Или это приведёт что будет реально греть только одна подземная линия?
4. Если трубы будут иметь соединения, то нужно ли их гидроизолировать? Зачем?
5. Куда лучше ставить вентиляторы? На вдув в трубу или на выдув? Учитывая что напор у них не так чтобы мощный был. Есть некоторые сомнения что вентилятор сможет продавить воздух в трубу.
Ну и если кто реализовал. Можете поделиться фотками что у вас получилось? Результатами? Какие трубы, вентиляторы использовали? Как монтировали?
Автоматизировать систему думаю простейшим образом. Подключить через розетку таймер чтобы всё это дело начинало работать через час после восхода и завершало примерно с заходом. Понятно что раз в неделю придётся вносить коррективы в расписание. Но это явно легче чем каждый день включать и выключать или датчики ставить. Тем более что розетка-таймер такая есть.
Про ночные минуса что могут быть помню. Будет конвектор стоять для того, чтобы не давать ночью в минус температуре воздуха в теплице уходить и в пасмурные дни не дать уйти в минус.
Сразу напишу почему не хочу греть водой землю. Во первых это потребует покупки циркуляционного насоса, во вторых зимой всё это дело благополучно замёрзнет. И потом до лета вряд ли оттает. Считай весну пропустил. Незамерзайку конечно можно. Но синтетику в теплице держать под потолком в баке не очень охота. Да и затратно тоже получится.
Хочется наименее финансово затратный способ увеличить вегитационный период в теплице.

 

@Rusl12,
Допустим, воздух в теплице нагрелся до 30 град. Прикинем, сколько тепла можно получить из воздуха, охладив его на 10 град. прокачкой вентилятором через грунт. Объем воздуха 10 * 5 * 3 = 150 м3 умножаем на объемную теплоемкость 1.2 КДж/м3/град и на дельту 10 град. Получаем 1800 КДж или 0.5 КВт*час тепла. А за какое время солнце вновь нагреет воздух с 20 до 30 град? По моим наблюдениям придется ждать 1 - 2 часа. С учетом двойной пленки пусть будет 1 час. Получается, что если отбирать у воздуха 0.5 КВт*час каждый час, то его температура снизится и стабилизируется на 25 град. Таким образом имеем воздушный солнечный нагреватель с мощностью 0.5 КВт.
На сколько можно прогреть грунт нагревателем с такой мощностью за короткий солнечный весенний день (допустим 6 час.)?
Возьмем грунт в теплице площадью 10 * 5 м. толщиной 20 см. Его объем 10 м3, а масса 15 000 кг. Удельная теплоемкость 1.5 КДж/кг/град. В результате получим, что грунт за день прогреется на 0.48 град. А с учетом ухода тепла вглубь прогрев будет еще меньше. Кроме того, длинной весенней ночью тепло будет уходить и в глубь земли и в воздух. Хорошо, если к утру останется выигрыш в 0.1 град.
Вывод - воздух в теплице является очень плохим посредником по передаче тепла в грунт. Солнце выдает 1 000 Вт на каждый кв. м., а из воздуха можно получить только 10 Вт в пересчете на кв. м. площади теплицы. Т. е. всего 1 % солнечной энергии мы можем получить через воздух.
У вас еще осталось желание связываться с воздушным отоплением грунта?:

 

Что-то ваши наблюдения раз от разу сильно отличаются. Вот ваши же расчёты в соседней теме (Теплица под одеялом):
По моим прикидкам, мощность охлаждения такой трубы составит порядка 20 Вт / пог. м. А солнце греет каждый кв. м. площади теплицы с мощностью 500 Вт. Т. е. в стандартную теплицу 6 * 3 м приходит 9 000 Вт, а труба длиной 30 м сможет забрать лишь 600 Вт. Например, если на улице +30, а в теплице +40, то труба сможет охладить только на 0.7 град.
В этом случае, несмотря на то что трубы забирают больше тепла - 0,6 кВт/час, а объём теплицы меньше в 3 раза, при тех же прочих условиях (дельта=10*С, время - 6 час), у вас получалось что температура снизится максимум на 0,7*С. Каким же образом в этом случае она снизится аж на 5*С?
Тем более что радиации 1000 Вт/кв.м. на нашей широте даже 22 июня не будет, во втором примере вы даёте намного более достоверную цифру - 500Вт/кв.м. Если учесть что разогрев происходит ранней весной, что часть энергии потеряется при прохождении двойной плёнки, что лучи падают под углом и что нужно учитывать реальные условия (облачность) то цифра 500 Вт намного больше соответствует действительности.
Даже если просто сопоставить мощность солнечной инсоляции и мощность обогрева грунта из ваших же вычислений - солнечная радиация на всю теплицу по вашему - 1000*5*10, а трубный обогреватель - 500 Вт, то получается что обогреватель забирает 1% тепла - как он при этом может снизить температуру в теплице на 5*С?

Далее, если рассмотреть внимательнее прогрев грунта, то вниз да - половина тепла потеряется, если нет утепления снизу, но вверх то с какого бодуна тепло теряться будет? Вы вообще учитываете что верхний слой прогревается несравнимо сильнее - процентов 30 солнечного тепла остаётся в почве, так что сверху земля более тёплая - каким образом тепло может теряться вверх?
Т. о., потери составят не 80%, как у вас, а примерно 50, т. е. прогреваемом грунте сохранится не 0,1*С, а 0,24*С. А что, это разве мало? Прогрев через трубы добавит за 20 дней на глубине 20 см 5*С - начинайте прогрев ещё в феврале и выиграете несколько дней - тепло то халявное. Даже если грунт имеет температуру минус 5*С, а воздух в теплице всего +5*С, вы дельту +10*С имеете уже ранней весной.

 

Действительно, исходил из предположения, что вся солнечная энергия идет на разогрев воздуха. Оказалось, что это не так. Посмотрел графики - как растет температура воздуха в теплице (1 слой пленки) с закрытыми форточками в первой половине дня. Рост составил 5 - 10 град. в час. Если считать, что реально в теплицу попадает 350 Вт/м2 солнечной энергии, то воздух усваивает лишь около 3 %.

Если поверхность почвы освещена солнцем, то ее температура выше чем у воздуха, и тепло из почвы будет переходить в воздух. Также и ночью почва будет обогревать воздух в теплице и излучать в космос.
А от закопанных труб польза есть - они создают воздушную прослойку и препятствуют потерям тепла вниз.

 

Почему же вы исходили из такого предположения? Я не могу представить как грунт в теплице забирал бы всю энергию от солнца и тут же всю её отдавал воздуху. Тогда бы его температура вообще не менялась и он оставался бы холодным.
Всё очень просто -
Теплоёмкость грунта в тысячу с лишним раз больше теплоёмкости воздуха, поэтому нагреться быстро с ночи он не может, поэтому и нагревает воздух медленно. Сам же воздух, даже разогретый, имеет ничтожную энергию. Вы посмотрите как быстро меняется температура воздуха в теплице ранней весной в облачный день: нашло облачко - температура пошла вниз, вышло солнце - полезла вверх.
Температура воздуха в теплице отражает температуру грунта: грунт разогрет - температура высокая, грунт холодный - температура низкая. В жару обычно нет облаков, поэтому грунт отдаёт энергию воздуху равномерно и его температура определяется стабильностью нагрева грунта, а инерционность у грунта очень высокая, поэтому и температуру грунта ничтожной энергией, забираемой вентилятором, поколебать очень трудно. Имея вентилятор кубов на 250 в час, удавалось снизить температуру воздуха на градус - полтора.

Я даже думаю что отнимать ту часть тепла, которая бесполезно уходит вниз, не надо, потому что верхний слой грунта над трубами - это такой источник тепла, что всё равно, доходя до труб, он создаёт поток тепла вниз больше, чем создают трубы, так что, трубный обогрев даже идущий вниз, компенсирует эти потери, поэтому считать надо всё тепло, а не половину.
Ночное время ничего не меняет, ведь почва плохо проводит тепло, поэтому не успевает охладиться до прежней температуры - весной идёт постепенный разогрев грунта.
Т. е., вышележащий грунт получает за день тепла на порядок больше, чем трубный, поэтому даже ночью нагрев от труб вверх не теряется.

 

Согласен, во второй половине дня, когда грунт да и воздух на улице прогреты, эффективность усвоения солнечной энергии воздухом в теплице будет выше 3 %.

 

Во второй половине дня дельта, как раз, снижается из-за прогрева труб и прилегающего грунта. Они просто не успевают отдавать тепло в глубину вследствие невысокой теплопроводности - труба прогрета, у чуть дальше грунт ещё холодный.
На самом деле приход тепла в теплицу в марте, когда оно нужней всего, ещё очень мало. И пусть вас не вводит в заблуждение температура воздуха, который может нагреться до 30*С, я уже говорил что плотность воздуха ничтожна и поэтому количество тепла в этом объёме тоже ничтожно. разогрет только самый тонкий слой грунта, толщиной полмиллиметра-миллиметр и воздух от него. Ну давайте посчитаем:
За весь март, с учётом облачности и всех пасмурных дней, на поверхность земли в нашей местности на 1 кв. м. попадает всего 51,61 кВтч энергии, т. е. 1,665 кВтч за весь день, что максимально точно соответствует 15-му марта.
Коэффициент проницаемости (какая часть радиации проникнет в теплицу) в это время года в среднем 0,65. Т. е. в теплицу попадёт 1,665*0,65=1,08 кВтч/кв.м. в день. Но надо ещё учесть альбедо почвы - 10% излучения отразится и выйдет обратно из теплицы: 1,09*0,9=0,974 кВтч в день.
А длительность дня 15 марта уже почти 12 часов, вот и посчитайте - реальную мощность, поглощаемую землёй - не то что 500 Вт, а всего 974/12=81 Вт/кв.м.

А теперь прикинем сколько тепла из этого сможет забрать теплообменник:
Q = c*V*dt*t, где
с - теплоёмкость воздуха 0,36 Вт/куб*гр.;
V - объём прокачиваемого воздуха, например 250 куб/час у меня. реальная под нагрузкой будет меньше, принял равным 150 куб/час;
dt - разница температур на входе и выходе трубопроводов. Дельта в марте невелика, 10 и выше наблюдал достаточно редко, причём к вечеру падает, как уже писал выше. Принял в среднем 8;
t - время прокачки воздуха. Ну 12 часов прокачивать можно, но там ничтожная дельта, реально разница в марте достаточно велика часов 6.
Получаем количество сохранённого за день тепла: Q = 0,36*150*8*6 = 2,592 кВтч.
К примеру, моя теплица площадью 32 кв. м. за день получит P = 32*0,974 = 31 кВтч энергии.
Отсюда находим, какую часть энергии может сохранить теплообменник:
2,592*100%/31 = 8,3% от энергии, поглощаемой поверхностью грунта в теплице.

 

Все верно! А теперь вопрос - стоит ли связываться с воздушным подогревом почвы ранней весной? Ведь в основном почва будет нагреваться от прямых солнечных лучей, а вклад от труб будет на уровне погрешности измерений. В первую очередь необходимо применять более эффективные и доступные способы подогрева почвы:
1. Укрытие всей площади в теплице прозрачной пленкой.
2. Высокие грядки.
3. Парники на грядки.
4. Закопать утеплитель под грядки: ЭППС, пустые пластиковые бутылки с пробками или навоз, солому.
5. Утеплить почву по периметру теплицы.
6. Одеяло на ночь, в частности фольгированный утеплитель с настоящей фольгой наружу.
7. Электрокабель в почве.
8. Бутылки или пластиковые пакеты с водой на почве в качестве ТА.
9. И т. д.
А если и этого недостаточно, закопать трубы под грядки и по ночам прокачивать тепловентилятором.
А если не дает покоя якобы бесплатная солнечная энергия, установить снаружи теплицы водяной солнечный коллектор, эффективность которого около 80 %, а не 3 - 8 %. А еще лучше добавить к нему водяной ТА на 1 - 2 м3.

 

А что мешает применять все средства одновременно, в т. ч. и трубный теплообменник?
Тем более, что у каждого способа прогрева есть свои проблемы. Если грядки узкие, а дорожки широкие, то пропорционально и меньше эффект.
Насчёт высоких грядки у всех вижу одно и то же заблуждение - высокие грядки будут нагреваться от солнца только с поверхности, с боков же - в основном от воздуха, а какая средняя температура воздуха в марте? - Низкая, поэтому они будут не столько нагреваться через боковые поверхности, сколько остывать. Я это уже всё замерял - в марте температура у краёв грядок стабильно ниже, чем в середине, на 2-3 градуса.
Парники из плёнки тоже ставить нельзя - как только высадите растения и там будет температура под 40, то тут же все ваши растения и погорят. У крайних грядок можно сделать подъёмные парники - крышки откидываются автоматически к бортам теплицы при повышении температуры выше оптимальной, я именно так и хочу сделать.
Одеяло - очень трудоёмко и очень ненадёжно, годится если только теплица под непрерывным наблюдением и вы живёте рядом.
Бутылки с водой - для меня всё равно эффект от них крайне сомнителен, даже не думал применять, не говоря уже о том как они уродуют экстерьер.
Э/обогрев даже при ночном режиме разорит, если не предпринять ряд мер по кардинальному утеплению - локальный прогрев, утепление грунта, парник сверху с автоматически открывающейся крышкой.
Ночной прогрев грунтового теплообменника ТЭНами хорошая идея - КПД лучше чем просто греть воздух. Под средней грядкой, где нельзя сделать парник с авто открытием, у меня закопаны трубы - днём вентилятор гоняет воздух нагретый солнцем, ночью - ТЭНами. У меня закуплена пара ТЭНов, но ещё не реализовал эту идею. В отличие от э/кабеля, этот способ лучше обогревает и сам воздух - может регулироваться датчиками температуры воздуха.
Солнечный же коллектор, как я считаю, сооружение для обогрева теплицы очень невыгодное. Вы считайте не КПД сохранения энергии им, а КПД его воздействия на теплицу. Они примерно равны - ранее я принимал что в теплицу проходит 65% тепла, но это потому что она его поверхности не стоят перпендикулярно солнечным лучам. То же самое будет и с СК, если он не поворачивается вслед за солнцем, так что КПД их примерно равны. И что это значит? - Чтобы удвоить количество тепла, поступающего в теплицу, у вас площадь СК должна быть такой же, как и площадь самой теплицы. А если площадь теплицы у вас, к примеру, 30 кв. м., а площадь СК - 1 кв. м., то вы получите от него добавку тепла те же 3%. При его сумасшедшей цене оно того стоит?