Необходимая мощность системы отопления вычисляется из уравнения теплового баланса. Для этого определяются общие тепловые потери теплицы. Используем формулу для расчета удельных тепловых потерь блочных зимних застекленных оранжерей 2:

q = 4,2 + 0,4w, (1) [10]

где q — удельные тепловые потери оранжереи, относительно к 1 м2 площади гранта при разнице температур внутреннего и внешнего воздуха 1°С, ккал/ (м2 ˙ч ˙°С);

w — скорость ветра, м/с (в ростове-на-Дону зимой в среднем 7 м/с)

Тогда общие тепловые потери оранжереи вычисляются из уравнения 2:

Q= q∆tF, (2)

где: ∆t = tвн – tз — перепад температур воздуха внутри и снаружи теплицы, °С;

F — площадь оранжереи,м2.

Система отопления будет сложной, так как он должна не только поддерживать постойную температуру, но и подогревать воду в емкостях с ветками. В топочной помимо воздухоподогревателя устанавливается электрический бойлер для нагревания воды. Охлаждаясь, вода с нужной температурой пропускается через специальные резервуары и по трубам подается в емкости с ветками, что стоят на стеллажах оранжереи.

Мощность воздухоподогревателя составит:

q = 4,2 + 0,4 · 10м/с

Q= 7м/с · 32ºс · 1000м2 = 262400 Ккал или 0,3МВт.

Мощность бойлера найдем зная, что часовой расход горячей воды равен 1000 л/час, а греть воду надо с +5ºС (температура, с которой она поступает с водопровода) до +40 ºС, то найдем по формуле суммарную мощность бойлера:

W = с * m * dt

где, с - средняя удельная теплоемкость воды в диапазоне +5 - +55 с ~ 4,18 кДж / кг град

dt – разница температур = 40 - 5 = 35 ºС

m – объем подогреваемой воды.

W = 4,18 * 1000 * 35 = 146300 Кдж или 0,4 МВт.

Для сокращения энергетических затрат можно использовать систему «Водогрей». Под потолком теплицы размещается емкость с водой, в течение дня она нагревается от солнечной энергии, а вечером отдает свое тепло, регулируя микроклимат. Также на ней содержится кран и трубопровод, позволяющий в экстренных ситуациях (например, при отключении электричества или неисправности бойлера) подавать теплую воду в емкости с ветвями.

Наиболее эффективным способом обеспечения естественной вентиляции является устройство горизонтально расположенных отверстий для подачи наружного воздуха в нижней части оранжереи и форточек для вывода внутреннего воздуха, расположенных в наклонной крыше. При этом следует иметь в виду, что тяга начинает действовать в том случае, если приточный воздух примерно на 5 градусов холоднее, чем воздух в комнате. Также оснащается механическая система вентиляции в виде встроенных вентиляторов. [20]

Помимо естественного солнечного освещения, которое регулируется при помощи специальных штор под потолком оранжереи, применяется освещение искусственное. Там же можно запланировать дополнительную полку и разместить лампы. Голубой свет регулирует синтез углеводов, инфракрасный активирует поглощение питательных веществ и другие реакции растения на свет. Красный и инфракрасный свет регулируют рост стебля, образование семян и размер листьев, а также контролируют фотопериодизм. Вместе с тем инфракрасный свет управляет реакцией растения на красный свет. Красный свет эквивалентен дневному, а инфракрасный вызывает у растений такую же реакцию, как темнота. Солнечный свет включает все элементы спектра, необходимые для развития растения. Красный и голубой свет более эффективно воздействуют на процесс фотосинтеза, чем зеленый. Соответсвенные различные лампы по разному влияют на растения (приложение 3)

Количество люминесцентных ламп можно определить, зная средний уровень освещенности на поверхности. Например, необходимо рассчитать, сколько ламп потребуется для освещения площадки с растениями, площадью 0,5м х 1м=0,5 м2.

1. Выбираем уровень освещенности. Например, 20000 лк (так как, форзиции нужно много света, но не прямых солнечных лучей). Средний уровень освещенности составит 0,7 х 20000 лк = 14000 лк.

2. Находим необходимый световой поток на поверхности площадки: L = 0,5м2 х 14000лк=7000 Лм

3. Находим необходимый световой поток ламп с учетом потерь (при наличии рефлектора): Lamp = L х С (С = 1,5 для лампы, висящей на высоте 30 см от растений (30% потерь) и С = 2 для лампы, висящей на высоте 60 см от растений (50% потерь). Пусть в нашем примере лампы висят на высоте 30 см от растений. Тогда Lamp - 7000 х 1,5 = 10500 Лм. Люминесцентные лампы дают примерно 65 Лм па 1Вт мощности.

4. Находим суммарную мощность ламп: Power = Lamp/65=11000Лм/65= 162 Вт.

Таким образом, потребуется три лампы по 60Вт с рефлектором. А на всю площадь оранжереи – 1000 кв. м/ 0,5 кв. м х 3 лампы = 6000 лампы.

Для газоразрядных ламп расчет аналогичен. Специальный светильник с натриевой лампой мощностью 250 Вт обеспечивает средний уровень освещенности 15000 лк на площадке размером 1м2. Чтобы найти освещенность на расстоянии от светильника, необходимо значение силы света (ed) поделить на квадрат расстояния. Например, на расстоянии 0,5 м под лампой марки OSRAM Floraset, 80 W значение освещенности будет равно 750 еd / 0,5 х 0,5 = 3000 лк. Мы выбираем люминесцентную лампу Гро-люкс (приложение 4-5)

При недостатке света зимой и в начале весны применяется досвечивание в вечернее время в течение 2-3 часов фитолампами или хотя бы люминесцентными лампами холодного спектра. Общая продолжительность светового дня должна составлять 12 часов.

Полив в данном случае не нужен, однако формируется подкормочная система, добавляющая в воду для ускорения выгонки форзиции питательную смесь. Отвод воды производится по параллельным оросительным, дренажным каналам. [7]

По периметру проводится электропроводка, к которой подключены лампы с выключателями. Также две линии проводки идут в подвал и подсобные помещения.

Для регулировки влажности воздуха используются ультразвуковые увлажнители воздуха: по одному на каждый массив растений.

После того, как запланированы все элементы оранжереи для выгонки форзиции в Самаре можно составить общую экспликацию объекта (приложение 6) и выполнить чертеж (приложение 7).

2.1.2 Парник

Парник - это упрощенный вариант оранжереи. Его основное предназначение - это выращивание в нем теплолюбивых растений. Он может быть выполнен как из стекла и металла, так и из других (менее качественных) материалов. Нам необходимо разработать проект парника для выращивания каллистефуса (приложение 8) в равном количестве в Самаре.

Парник могут различаться по конструкции: односкатные, двухскатные, углубленные и прочие, и по технико-экономическим показателям: на биотопливе на паровом обогреве, на электрическом обогреве. [11]

Для выращивания каллистеффуса в Самаре необходим парник рабочей площадью 40 кв. м, так как 25 пикированных цветов уменьшается на одном квадратном метре. Данный парник конструируется односкатным неуглубленным на биотопливе. Все делается, как и в первом случае, только ширина и длина траншеи будет равняться 5,5 на 8,5 м, а глубина 2 метра. Стены и скат крыши полностью остекляются, так как каллистефус очень светолюбив. Внутри устанавливаются стеллажи с ящиками, где растет каллистефус.