Строительство и архитектура/5. Теплогазоснабжение и вентиляция

Кубис В.А.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Технико-экономический анализ материалов системы теплоутилизации в теплице

Ранее в работе [1] была описана система теплоутилизации в теплице, основанная на прокачке нагретого воздуха через систему подпочвенных каналов. Наиболее удобным и простым является монтаж подпочвенных каналов из готовых канализационных или иных пластиковых труб. При строительстве реальной теплицы автором был сделан выбор в пользу монолитных бетонных каналов. Кроме того, материалами для подпочвенных каналов могут быть плоский или волнистый шифер, кирпич. Для выбора оптимального варианта необходимо экономическое сравнение.

Использование стальных или алюминиевых труб в качестве подземных каналов нецелесообразно из-за невысокой стойкости данных металлов к почвенной химической и биологической коррозии.

Рассмотрим подробно каждый вид материалов для подпочвенных каналов. Для более точного сравнения будем рассматривать круглые каналы диаметром 100-110 мм, либо квадратные каналы 100х100 мм.

В качестве критериев зададимся следующими параметрами на 1 погонный метр подпочвенного канала: стоимость материала или изделия; объем земляных работ; сроки монтажа. Стандартная глубина дна траншеи для монтажа подпочвенного канала 30 см. Сроки монтажа рассчитаны для стандартной теплицы, общая протяженность каналов которой составляет 100 м.

1. Канализационные полиэтиленовые трубы.

Плюсы: наиболее удобный в монтаже материал; требуют открытия канала узкой траншеи шириной 13-15 см.; Имеют широкий выбор фасонных частей, что облегчает общий монтаж системы.

Минусы: высокая цена; малая толщина стенок, могут деформироваться при нагрузке; низкая теплопроводность.

2 Асбестоцементные трубы.

Плюсы: высокая жесткость, высокая теплопроводность

Минусы: высокая цена.

3. Бетонные каналы.

Плюсы: низкая цена, высокая теплопроводность и теплоемкость, высокая жесткость

Минусы: требуют широкой и ровной траншеи; большие сроки монтажа; трудности при ремонте, прочистке и демонтаже.

4. Каналы из шифера.

Плюсы: высокая теплопроводность.

Минусы: сложность монтажа, особенно фасонных частей; низкая жесткость, наличие длинных щелей (возможно проникновение грызунов).

5. Кирпичные каналы.

Плюсы: жесткость конструкции, большая теплопроводность и теплоемкость; простота монтажа каналов и фасонных частей

Минусы: высокая цена, большие сроки монтажа.

Для сравнения вышеуказанных вариантов исполнения каналов основные параметры сведены в таблицу 1

Таблица 1. Основные показатели материалов подпочвенных каналов

Материал	Стоимость, 1 п.м канала	Объем перемещаемого грунта, м^3	Сроки монтажа всех каналов системы, сут.
Канализационные полиэтиленовые трубы	80	0,04	2
Трубы асбестоцементные	90	0,04	2
Бетонные каналы	40	0,06	7
Шиферные каналы	86	0,04	4
Кирпичные каналы	140	0,06	3

При расчете стоимости кирпичного канала учитывалась стоимость, строительного раствора. В стоимость трубных каналов входит стоимость фасонных частей, из расчета 10 руб./ п. м.

Анализ показал, что наиболее дешевыми (в 2-3 раза) оказались каналы, выполненные из монолитного бетона. Однако и сроки исполнения оказались пропорционально выше, чем из других материалов. Бетонные каналы заливаются в 3 этапа: дно, стенки, верх. Долгий срок монтажа обусловлен временем застывания бетона: 2-3 дня для каждого этапа. Во время возведения теплицы можно использовать дни между этапами заливки бетона для других подготовительных или монтажных работ. Таким образом, сроки монтажа подпочвенных каналов не имеют решающего значения как и объемы перемещаемого грунта, разница между которыми для различных типов каналов не велика.

Немаловажными параметрами для системы теплоутилизации, основную часть которой составляют подпочвенные каналы, являются теплопроводность и теплоемкость. Первый характеризует количество теплоты, передаваемое через канал подпочвенному грунту, и влияет на температуру грунта, увеличивая или уменьшая эффективность системы теплоутилизации в целом. Второй показывает дополнительный эффект за счет накопления теплоты в самом объеме подпочвенного канала. Повышенная теплоемкость тела канала способствует интенсивному теплообмену от нагретого воздуха в начальный период времени работы системы утилизации.

Определим количественные характеристики теплопередачи в системе подпочвенных каналов.

Таблица 2. Теплотехнические характеристики подпочвенных каналов

Материал	Теплопроводность, l Вт/(м*К)	Толщина стенки, мм.	Коэффициент теплопередачи, Вт/м^2°С
Канализационные полиэтиленовые трубы	0,3	3	100
Трубы асбестоцементные	0,35	10	35
Бетонные каналы	1,6	30	53
Шиферные каналы	0,35	10	35
Кирпичные каналы	0,56	70	8

Как видно из таблицы, наилучшими теплотехническими параметрами обладают подпочвенные каналы, выполненные из полиэтиленовых труб и бетона.

Анализ экономических и теплотехнических показателей для различных материалов подпочвенных каналов показал, что выбранный автором монолитный бетон является оптимальным для устройства каналов системы теплоутилизации в теплице.

Литература:

1. Кубис В.А., Кубис А.В. Применение эффективной системы отопления теплиц / Сборник трудов Международной научно-практической конференции / Современные научные достижения №72, Прага 2013 г. 88 с.