Часть 4. Итоговая таблица нужного количества вентиляторов. В результатах разные кубатуры и формы теплицы, разные материалы теплиц, разные широты (города).
На казалось бы простой вопрос потребовалось написать целую диссертация. В виду того, что есть некоторые проблемы с разбивкой текста на страницы, пришлось создать 4 отдельные статьи. Поэтому, их или нужно ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО читать, начиная с части №1 (в противном случае половину не поймёте) или сразу читать часть № 4.
Кому лень читать и вникать — в части №4 итоговые выкладки.
- Часть 1. Сколько тепла получает теплица от солнца.
- Часть 2. Сколько тепла могут отвести открытие форточки.
- Часть 3. Накопление тепловой энергии в воздухе теплицы. Сотовый поликарбонат и плёнка — естественные тепловые потери через стенки и крышу.
- Часть 4. Итоговая таблица нужного количества вентиляторов. В результатах разные кубатуры и формы теплицы, разные материалы теплиц, разные широты (города).
Часть 6. Итоговая таблица нужного количества вентиляторов. В результатах разные кубатуры и формы теплицы, разные материалы теплиц, разные широты (города).
Теперь расчёты. Сотовый поликарбонат, как и пленка пропускают от 86 до 89% солнечного света. Будем брать 86%, так как даже если у вас пластик пропускает 89%, то он желтеет или банально на нём образуется тонкий слой пыли. Пленку так же будет считать как 86% по световому пропусканию. Стекло пропускает больше — 95%. Стекловые пакет в расчётах не участвует, т.к. это очень редкое явление.
Запас должен составлять минимум 10% (на погрешность в расчётах, на потери, на завышенные данные вентиляторов). Сразу хочу обратить внимание приверженцев отопления грунта горячим воздухом. Если в нашем случае (вывод горячего воздуха за пределы теплицы) сопротивления практически нет — всего 1 колено и малая дистанция прохождения воздуха по трубам (2 метра), то при попытке загнать воздух под землю — его сопротивление резко возрастает (4 колена и 2+3+8+1 метров пути)! Так можно прибавлять еще 10% к уже существующим поправкам. То есть не 10% прибавлять по мощности вентиляторов, а все 20%.
Теперь как будет происходить процесс вычисления:
- Вычисляется угол наклона для данной широты (это было в первой части) на 21-22 июня. Вычисляем максимальное значение по солнечному излучению 21-22 июня (день летнего солнцестояния) исходя из 950 Вт/1 м² на угол в 90°.
- Учитываем количества энергии, проходящей сквозь крышу и бока теплицы (86% от пикового значения).
- Дальше 15% это уходит на нагрев земли (отнимаем от вошедшего в теплицу тепла). Вечером, ночью и утром эта энергия тратится на поддержание тепла внутри теплицы.
- Оставшееся значение делим пополам (50% уходит в виде отражения за периметр теплицы). Полученное значение — величина энергии идущая на нагрев воздуха внутри теплицы.
- Отнимаем от пункта №4 тепловые потери теплицы. Тут будет масса вариантов — по разным материалам, разной форме теплиц и прочим данным. Будет учтен стандартный перепад температур в 20° С (от +25 до +45 или от +20 и до +40).
- ДОПОЛНИТЕЛЬНО учитываем повышенный отвод тепла через стенки теплиц для повышенного перепада температур (для высоких теплиц). Перепад составляет +25°С (от +25 до +50).
- Остаётся число — излишек тепла, который теплица не может отвести. То есть то тепло, которое и приводит к повышению температуры внутри теплицы. Именно его и нужно отвести с помощью вентиляторов. Знаем объем тепла, который нужно вывести из теплицы и ёмкость воздуха по теплу (уже вычисляли в части №4). Получаем м³ в час.
- Полученные м³ / в час умножаем на 10% (резерв по производительности вентиляторов и погрешность в расчётах). Зная технические характеристики вентиляторов, знаем их производительность. Так вентиляторы 92*92 мм выдают 115 м³ в час, а 120*120 выдают 165 м³ в час.
- Вносим полученные данные в итоговую таблицу.
Ну и вот и циферки.
| https://planetcalc.ru/320/ | +3 часа по Гринвич | |||||||
| север. широта | Города | Угол наклона | sin(α) | Солнечное излучение | Потери в крыше*, Вт | Попало в теплицу, Вт | Грунт забрал, Вт | Излишек Вт/1м2 |
| 45,1 | Краснодар Ставрополь | 68,3 | 0,929 | 882,6 | 123,6 | 759,0 | 113,8 | 322,6 |
| 47,2 | Ростов на Дону | 66,1 | 0,914 | 868,3 | 121,6 | 746,7 | 112,0 | 317,4 |
| 48,7 | Волгоград | 64,8 | 0,905 | 859,8 | 120,4 | 739,4 | 110,9 | 314,2 |
| 51,6 | Воронеж Саратов | 61,7 | 0,88 | 836,0 | 117,0 | 719,0 | 107,8 | 305,6 |
| 53,2 | Пенза Самара | 60,2 | 0,868 | 824,6 | 115,4 | 709,2 | 106,4 | 301,4 |
| 54,7 | Уфа | 58,7 | 0,854 | 811,3 | 113,6 | 697,7 | 104,7 | 296,5 |
| 55,0 | Новосибирск Челябинск Омск | 58,4 | 0,852 | 809,4 | 113,3 | 696,1 | 104,4 | 295,8 |
| 55,7 | Москва Казань Ярославль | 57,8 | 0,846 | 803,7 | 112,5 | 691,2 | 103,7 | 293,8 |
| 56,0 | Красноярск | 57,4 | 0,842 | 799,9 | 112,0 | 687,9 | 103,2 | 292,4 |
| 56,3 | Нижний Новгород | 57,1 | 0,84 | 798,0 | 111,7 | 686,3 | 102,9 | 291,7 |
| 56,7 | Екатеринбург Томск | 56,9 | 0,838 | 796,1 | 111,5 | 684,6 | 102,7 | 291,0 |
| 58,0 | Пермь | 55,4 | 0,823 | 781,9 | 109,5 | 672,4 | 100,9 | 285,8 |
| 59,9 | Санкт-Петербург | 53,5 | 0,804 | 763,8 | 106,9 | 656,9 | 98,5 | 279,2 |
* Под «Потери в крыше» здесь и далее имеется ввиду потеря солнечной энергии при прохождении через материал крыши теплицы.
Дальнейшие расчёты делаются исходя из образующегося тепла внутри теплицы в размере 295 Вт/1м² (для ~55° с.ш.). Именно это тепло и идет на ПЕРЕГРЕВ теплицы. Делаем расчеты на потери тепла через стенки теплицы и сколько должно отводиться вентиляторами.
Напоминаю, что расчёт идет по максимально возможным значениям. В жизни, в 90% они ниже. Но бывают дни, когда тепла поступает больше, чем по нашим расчётам (1-2 дня за месяц или 4-5 дней за сезон). В целом, все расчёты говорят о том, что итоговые значения позволят вам поддерживать температуру в районе + 45 °С под крышей теплицы (летом). То есть количество вентиляторов из таблицы ниже будут способны отвести излишки тепла из под крыши теплицы сверх +45 °С .
Так же учтите ещё одну особенность — данные приведены для устоявшейся температуры воздуха под крышей в 45 °С (точки равновесия). Именно эта температура будет держаться под крышей вашей теплицы при всех выше изложенных параметрах в этой статье в пиковое время (сильно выше не должна будет подниматься)! Если хотите температуру ниже, то нужно будет увеличить количество отводимого тепла, то есть если хотите иметь под крышей теплицы +40 °С, то вентиляторов должно быть больше!
То есть если вы возьмёте количество вентиляторов из таблице ниже для +45 °С и дадите контроллеру умной теплицы задачу держать температуру под крышей теплицы + 40 С, то он конечно будет её держать в районе +40 С, но только когда будут облака на небе или когда будет резкая смена погоды по дням (сегодня холодно, завтра жарко). Но вот если у вас июнь и уже как 7 дней подряд стоит на улице жара, то ниже +45 °С в полдень (примерно с 11 до 15) температура под крышей вашей теплицы не опустится, так как точка равновесия для данного количества вентиляторов и всех прочих условий составляет +45 °С, даже если вы установите в контроллеру температуру +35 °С.
Таблиц будет три:
- Для всех теплиц под крышей +40 С.
- Для всех теплиц под крышей +45 С.
- Для ВЫСОКИХ теплиц под крышей +50 С.
Генерация тепла = 295 Вт/час.
t под крышей +40 ºС. ΔТ=+15°С. Генерация тепла = 295 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=5,21 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*4,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 632 | 333 | 965 | 3776 | 2811 | 539 | 5,21 | 3,63 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1215 | 641 | 1856 | 3776 | 1920 | 368 | 3,56 | 2,48 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 983 | 1041 | 2024 | 7552 | 5528 | 1061 | 10,25 | 7,14 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1890 | 2003 | 3893 | 7552 | 3660 | 702 | 6,79 | 4,73 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 2520 | 3330 | 5850 | 7552 | 1702 | 327 | 3,16 | 2,20 |
| Сотовый поликарбонат 4мм | 1310 | 1732 | 3042 | 7552 | 4510 | 866 | 8,36 | 5,83 | |
| Сотовый поликарбонат 10мм | 1008 | 1332 | 2340 | 7552 | 5212 | 1000 | 9,67 | 6,74 |
* В последних колонках приведено количество вентиляторов двух диаметров на выбор, необходимое для отвода излишков тепла с учётом запаса их мощности +10%.
t под крышей +45 ºС. ΔТ=+20°С. Генерация тепла = 295 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=7,16 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*4,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 842 | 445 | 1287 | 3776 | 2489 | 348 | 3,36 | 2,34 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1620 | 855 | 2475 | 3776 | 1301 | 182 | 1,76 | 1,22 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 1310 | 1388 | 2698 | 7552 | 4854 | 678 | 6,55 | 4,57 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 2520 | 2670 | 5190 | 7552 | 2362 | 330 | 3,19 | 2,22 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 3360 | 4440 | 7800 | 7552 | -248 | -35 | -0,33 | -0,23 |
| Сотовый поликарбонат 4мм | 1747 | 2309 | 4056 | 7552 | 3496 | 488 | 4,72 | 3,29 | |
| Сотовый поликарбонат 10мм | 1344 | 1776 | 3120 | 7552 | 4432 | 619 | 5,98 | 4,17 | |
| Сотовый поликарбонат 16мм | 1030 | 1362 | 2392 | 7552 | 5160 | 721 | 6,96 | 4,85 | |
| Стеклопакет 4-12-4 мм | 1344 | 1776 | 3120 | 7552 | 4432 | 619 | 5,98 | 4,17 |
* В последних колонках приведено количество вентиляторов двух диаметров на выбор, необходимое для отвода излишков тепла с учётом запаса их мощности +10%.
Так вентиляторы 92*92 мм выдают 115 м³ в час, а 120*120 выдают 165 м³ в час.
t под крышей +50 ºС. ΔТ=+25°С. Генерация тепла = 295 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=9,11 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 9750 | 7552 | -2198 | -241 | -2,33 | -1,62 | ||
| Сотовый поликарбонат 4мм | 5070 | 7552 | 2482 | 272 | 2,63 | 1,83 | |||
| Сотовый поликарбонат 10мм | 3900 | 7552 | 3652 | 401 | 3,87 | 2,70 | |||
| Сотовый поликарбонат 16мм | 2990 | 7552 | 4562 | 501 | 4,84 | 3,37 | |||
| Стеклопакет 4-12-4 мм | 3900 | 7552 | 3652 | 401 | 3,87 | 2,70 |
Генерация тепла = 279,2 Вт/час (Санкт-Петербург).
t под крышей +40 ºС. ΔТ=+15°С. Генерация тепла = 279,2 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=5,21 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*4,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 632 | 333 | 965 | 3574 | 2609 | 501 | 4,87 | 3,37 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1215 | 641 | 1856 | 3574 | 1718 | 330 | 3,19 | 2,22 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 983 | 1041 | 2024 | 7148 | 5123 | 983 | 9,50 | 6,62 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1890 | 2003 | 3893 | 7148 | 3255 | 625 | 6,04 | 4,21 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 2520 | 3330 | 5850 | 7148 | 1298 | 249 | 2,41 | 1,68 |
| Сотовый поликарбонат 4мм | 1310 | 1732 | 3042 | 7148 | 4106 | 788 | 7,16 | 5,31 | |
| Сотовый поликарбонат 10мм | 1008 | 1332 | 2340 | 7148 | 4808 | 923 | 8,92 | 6,21 |
* В последних колонках приведено количество вентиляторов двух диаметров на выбор, необходимое для отвода излишков тепла с учётом запаса их мощности +10%.
Так вентиляторы 92*92 мм выдают 115 м³ в час, а 120*120 выдают 165 м³ в час.
t под крышей +45 ºС. ΔТ=+20°С. Генерация тепла = 279,2 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=7,16 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*4,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 842 | 445 | 1287 | 3574 | 2287 | 319 | 3,09 | 2,15 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1620 | 855 | 2475 | 3574 | 1099 | 153 | 1,48 | 1,03 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 1310 | 1388 | 2698 | 7148 | 4450 | 621 | 6,00 | 4,18 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 2520 | 2670 | 5190 | 7148 | 1958 | 273 | 2,64 | 1,84 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 3360 | 4440 | 7800 | 7148 | -652 | -91 | -0,88 | -0,61 |
| Сотовый поликарбонат 4мм | 1747 | 2309 | 4056 | 7148 | 3092 | 432 | 4,17 | 2,91 | |
| Сотовый поликарбонат 10мм | 1344 | 1776 | 3120 | 7148 | 4028 | 563 | 5,43 | 3,79 | |
| Сотовый поликарбонат 16мм | 1030 | 1362 | 2392 | 7148 | 4756 | 664 | 6,42 | 4,47 | |
| Стеклопакет 4-12-4 мм | 1344 | 1776 | 3120 | 7148 | 4028 | 563 | 5,43 | 3,79 |
t под крышей +50 ºС. ΔТ=+25°С. Генерация тепла = 279,2 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=9,11 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 9750 | 7148 | -2602 | -286 | -2,76 | -1,92 | ||
| Сотовый поликарбонат 4мм | 5070 | 7148 | 2078 | 228 | 2,20 | 1,54 | |||
| Сотовый поликарбонат 10мм | 3900 | 7148 | 3248 | 356 | 3,44 | 2,40 | |||
| Сотовый поликарбонат 16мм | 2990 | 7148 | 4158 | 456 | 4,41 | 3,07 | |||
| Стеклопакет 4-12-4 мм | 3900 | 7148 | 3248 | 356 | 3,44 | 2,40 |
Расчёты из реальных, усредненных результатов = 750 Вт/м2
Так для 56° с.ш. (Москва, Казань, Ярославль, Н.Новгород, Красноярск, Екатеринбург, Томск) среднее значение по результатам замеров «Мирового Центра Радиационных Данных» (часть №1 + дополнение) за июнь месяц в полдень 750 Вт/1 м². Пиковое в июне было 866-872 Вт/1 м²(4 часа за месяц). По используемым формулам (таблицы выше), расчёт выдал пиковый результат 808 Вт/м².
| север. Широта | Города | Угол наклона | sin(α) | Солнечное излучение | Потери в крыше*, Вт | Попало в теплицу, Вт | Грунт забрал, Вт | Излишек Вт/1м2 |
| 56,0 | Москва Казань Ярославль, Красноярск, Нижний Новгород, Екатеринбург, Томск | 750,0 | 105,0 | 645,0 | 96,8 | 274,1 |
* Под «Потери в крыше» имеется ввиду потеря солнечной энергии при прохождении через материал крыши теплицы.
Получается примерно, как при генерации излишка тепла для Санкт-Петербурга = 279,2 Вт/час. Эти показатели подробно рассмотрены в таблицах выше.
t под крышей +45 ºС. ΔТ=+20°С. Генерация тепла = 274,1 Вт/час. Теплоёмкость 1 m³=7,16 Вт
| Размер теплицы | Материал теплицы | Стенки тепло потери | Крыша тепло потери | Всего тепло потери, Вт | Поступило тепла, Вт | Нужно отвести, Вт | Нужно отвести м3 | 92мм* | 120мм* |
| 3,2*4,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 842 | 445 | 1287 | 3508 | 2221 | 310 | 3,00 | 2,09 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 1620 | 855 | 2475 | 3508 | 1033 | 144 | 1,39 | 0,97 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,1 | Сотовый поликарбонат 4мм | 1310 | 1388 | 2698 | 7017 | 4319 | 603 | 5,83 | 4,06 |
| П/э плёнка 150-200 мкр. | 2520 | 2670 | 5190 | 7017 | 1827 | 255 | 2,47 | 1,72 | |
| 3,2*8,0 м. Высота 2,9-3,1 м | П/э плёнка 150-200 мкр. | 3360 | 4440 | 7800 | 7017 | -783 | -109 | -1,06 | -0,74 |
| Сотовый поликарбонат 4мм | 1747 | 2309 | 4056 | 7017 | 2961 | 414 | 4,00 | 2,78 | |
| Сотовый поликарбонат 10мм | 1344 | 1776 | 3120 | 7017 | 3897 | 544 | 5,26 | 3,67 | |
| Сотовый поликарбонат 16мм | 1030 | 1362 | 2392 | 7017 | 4625 | 646 | 6,24 | 4,35 | |
| Стеклопакет 4-12-4 мм | 1344 | 1776 | 3120 | 7017 | 3897 | 544 | 5,26 | 3,67 |
* В последних колонках приведено количество вентиляторов двух диаметров на выбор, необходимое для отвода излишков тепла с учётом запаса их мощности +10%.
Так вентиляторы 92*92 мм выдают 115 м³ в час, а 120*120 выдают 165 м³ в час.
Что могу сказать. Низкие теплицы более требовательны к отводу тепла. Стандартная теплица 3*4 метра высотой 2,1 метра из сотового поликарбоната 4 мм потребует для охлаждения 2 вентилятора 120*120 мм.
А вот если планируете брать теплицу длиной 8 метров, то здесь смотреть нужно на высокую теплицу — высотой 3,0 метра. Тогда на охлаждение высокой теплицы размером 3*8 метров потребуется 3 вентилятора 120*120 мм и будет ещё запас.
Если же у вас теплица 3*8 метров высотой 2,1 метра, то без 4-х вентиляторов 120*120 мм не обойтись.
Глядя на эти все таблицы понятно, почему летом даже открытие всех форточек и дверей не помогает — так как количество тепла которое нужно отвести просто зашкаливает. Напомню, одна форточка в теплице отводит чуть меньше 30 Вт в час. А нам нужно отвести 2,2 кВт для 3*4*2,1 метра или 4,3 кВт для теплицы 3*8*2,1 метра. Это просто не сопоставимые цифры.
Вы можете воспользоваться методами снижения нагрева теплицы изложенными ниже, а можете купить умную теплицу с нужным количество вентиляторов и не ломать себе голову как её охладить в жаркое лето, когда вас нет рядом. А ведь лето может быть непостоянным. Сегодня жарким, а завтра будет резкое похолодание и держать все открытым тоже не вариант. Замёрзнуть не замёрзнет, но и расти не будет.
Как можно сэкономить, если не хотите устанавливать много вентиляторов, а лето выдалось жарким? Нужно просто создать тень над теплицей. Накрыть теплицу белым спанбондом и количество поступающего внутрь теплицы тепла заметно уменьшится. Крепить желательно поперечными верёвками (через верх ВСЕЙ теплицы, а не привязывать за края спанбонда к земле) со слабым натяжением. Тогда, при наличии ветра, спанбонд будет подниматься ветром над крышей теплицы на 15-20 см (типа пузырём, разделённый верёвкой по крыше теплицы), создавая дополнительный теплоизоляционный слой от солнца и продуваемый ветром. Достаточно это сделать в самые пиковые дни по жаре (прогноз погоды пока работает). Но этот вариант хорош для тех, кто хотя бы раз в 2 дня появляется у своей теплицы или лето стабильно будет долгим и жарким.
Можно дополнительно открывать двери и форточки (при долгой жаркой погоде более 7 дней подряд). За сезон может получится дней 10.
Ну и ещё один большой НЮАНС. Если ваша теплица находится в тени деревьев, то количество вентиляторов можно смело уменьшать, так как получается уже рассеянный свет, а его мощность примерно в 2 раза меньше (0,45-0,65 от мощности прямого солнечного света), чем прямой солнечный свет, попадающий внутрь теплицы.
Только не перестарайтесь. Уменьшать нужно пропорционально. Так, если ваша теплица находится в ОБЕД (пиковое время) в тени только на 1/3, то мощность попадающего света внутри теплицы будет составлять 1/3+1/3+(1/3*50%)=83% от расчётной величины. Дальше уже считаете по стандартной схеме — потери в крыше теплицы, забор тепла землей, отражение света растениями …
Для остальных — только правильный подбор количества вентиляторов для умной теплицы спасут вас от перегрева растений.
Все данные приведены для температуры окружающего воздуха в районе до +26 °С. На улицах города температура может быть и все +32 С, но в саду и огороде будет прохладнее (при наличии травы, газона, деревьев) и редко превышает +25 С. Там где жара стоит все лето — крытые теплицы ЛЕТОМ не используются.
