Глава 2. Расчетная часть

Закрытый грунт

Оранжерея

Закрытый грунт – оранжереи, теплицы, как правило, используется для выгонки растений, то есть использования агротехнические приемов, применяемых на получение цветов, овощей или плодов в несезонное для растений время. Чаще всего прибегают к выгонке цветочных растений на срезку для получения в конце зимы - начале весны цветов под праздничную реализацию.

Итак, прежде чем приступить к выполнению проекта, нам согласно заданию необходимо привести биологическую и агротехническую характеристику растений, в данном случае кливии [19] (приложение 2).

Зная их особенности, необходимое количество растений и климатический условия Ростова-на-Дону и Самары, мы можем приступить к проектировке оранжереи. Для начала разрабатывается последовательность технологических операций по выгонке. Луковицы кливии или уже взрослые растения содержаться с ноября по декабрь в темноте при температуре 6-10 ºС, без полива, но с доступом кислорода. Как только цветочная стрелка вытянется на 5-10 сантиметров, растения в горшках или контейнерах переносятся в освещенное теплое помещение с температурой 20-25 ºС. В январе, феврале и начале марта они цветут. При этом их необходимо удобрять минеральными удобрениями и обрабатывать средствами от вредителей и болезней. [18]

Итак, если нам нужно вырастить для срезки 2000 кливий, а на одном квадратном метре, помещаются 10 растений, то площадь для их размещения составит 200 кв. метров. При этом сначала они должны находиться в затененном помещении, а потом в освещаемом с разными температурными режимами. Таким образом, рабочая площадь составит сумму площадей темного и освещенного помещений – 400 кв. метров.

А полезная площадь составляет в сумме рабочую площадь и подсобные помещения: проходы между массивами оранжереи (42 кв. м), топочная (10 кв. м), помещение для хранения инструментов (32 кв. м), химикатов, помещение для хранения посадочного материала (22 кв. м), не считая толщину стен. Полезная площадь равна 306 м кв. Для экономии места под оранжереей делается подвал площадью в 250 кв. м для размещения кливий в темный период выгонки. Из подвала, то есть темного подземного культивационного помещения, они поднимаются по лестнице, непосредственно в оранжерею.

Не на каждом участке можно строить оранжерею с подвалом. Определяющим фактором является уровень грунтовых вод. Если они залегают близко к поверхности — выше уровня промерзания, — то подземное сооружение, даже надежно гидроизолированное, всегда будет находиться под угрозой затопления. После разметки фундамента выкапывается траншея на нужную глубину (обычно не более 2 метров) и шириной 50-60 см. Траншею армируют и заливают бетоном. После застывания бетона вынимают грунт из той части под оранжерей, где планируется подвал, и перекрывают полученное пространство сборными плитами.

Есть несколько способов гидроизолировать подземные части здания. Для вертикальной и горизонтальной гидроизоляции удобно использовать рулонные битумно-полимерные мембраны — еврорубероид — обязательно в 2 слоя и со сваркой швов, а также битумно-полимерные обмазочные материалы. Теплоизоляционный слой располагают с наружной стороны стены подвала, поверх гидроизоляции, причем монтаж утеплителя специалисты рекомендуют начинать не ранее, чем через 5-7 дней после окончания гидроизоляционных работ. Используются в основном плиты из пенополистирола, лучше экструдированого, поскольку этот материал не теряет своих свойств во влажной среде. Можно также применять пенопласт. [14]

Сама оранжерея строится на фундаменте из легких металлопластиковых конструкций и специального изоляционного стекла. Для выгонки кливии предполагается двускатная оранжерея многоугольной формы.

Оранжерею для выгонки кливий можно отнести к умеренно-теплой, а по климатическим особенностям к группе районов средней полосы. Для оранжерей данной типа приемлемо воздушное отопление. Воздушное отопление теплицы реализуется на базе воздухоподогревателя, который работает на газе или жидком топливе. Воздухоподогреватель присоединяется к магистральному газопроводу или к емкости с топливом; для отвода продуктов сгорания за пределы теплицы используется дымоход. Прокачивая через себя воздух, который заполняет оранжерею, и подогревая его до температуры приблизительно 40°С, воздухоподогреватель нагнетает поток в сеть приливных воздуховодов из оцинкованной жести, которая размещается по периметру теплицы на некотором расстоянии от стен на высоте около 2,5 м. Отдельная линия пускается в подвал. Для обеспечения обдувки остекленения, поддержки равномерной температуры и оптимальной подвижности воздушных масс на приливных отверстиях в воздуховодах устанавливают вентиляционные решетки.

Воздушное отопление устанавливается и без воздуховодов с использованием стационарных тепловентиляторов-фанкойлов, оборудованных водяными калориферами или газовым теплообменником непрямого нагрева. Такие устройства обеспечивают эффективный и быстрый обогрев теплицы, в т.ч. при часто открытых фрамугах. Теплый воздух, который нагнетается, создает необходимое движение и равномерное прогревание всей оранжереи. Оборудование для воздушного обогрева стоит обычно дешевле альтернативных систем. Фанкойлы с водяными калориферами производят многие компании, среди них компания Jaga (Бельгия). Современное оборудование поставляется также фирмами VTS Clima (Польша), «Мовен», «Веза» (Россия). Стоимость «фанкойловой» системы отопления составляет в среднем $130–500/ кВт тепловой мощности.

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.

 

q = 4,2 + 0,4 · 7м/с

Q= 7м/с · 33ºс · 200м² = 55440 Ккал

 

К этому еще можно прибавить половину мощности для обогрева подвала и выйдет 83160 Ккал/год или 0,64 МВт в год.

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 ширм и штор под потолком оранжереи, применяется освещение искусственное. 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. Соответсвенное различные лампы по разному влияют на растения (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, 15000 лк. Средний уровень освещенности составит 0,7 х 15000 лк = 11000 лк.

2. Находим необходимый световой поток на поверхности площадки: L = 0,5м2 х 11000лк=5500 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 - 5500 х 2 = 11000 Лм. Люминесцентные лампы дают примерно 65 Лм па 1Вт мощности.

4. Находим суммарную мощность ламп: Power = Lamp/65=11000Лм/65= 170 Вт.

Таким образом, потребуется четыре лампы по 40 или 46 Вт с рефлектором (приложение 3). А на всю площадь оранжереи – 253 кв. м/ 0,5 кв. м х 4 лампы = 2024 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. Выбор ламп зависит от их мощности, габаритов и специфики применения. Выберем делюкс холодно-белого мгновенного зажигания (приложение 4-5)

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

Система полива кливий в оранжерее основывается на системе капельного

орошения: применением капельниц КОФ, КОФ-Н или линий ЭЛКО, растворных узлов РУ «Фермер» (в дальнейшем РУ-Ф1, РУ-Ф2, РУ-Ф3), подкормочных полуавтоматов – ПА и подкормочных узлов – ПУ. Отвод воды производится по параллельным оросительным, дренажным каналам. [7]

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

После того, как запланированы все элементы оранжереи для выгонки кливий в Ростове-на-Дону можно составить общую экспликацию объекта (приложение 6) и выполнить чертеж (приложение 7).

 

Парник

Парник - это упрощенный вариант оранжереи. Его основное предназначение - это выращивание в нем теплолюбивых растений [1]. Он может быть выполнен как из стекла и металла, так и из других (менее качественных) материалов. Нам необходимо разработать проект парников для выращивания рицинуса [6] (приложение 8) в количество 1000 штук в Ростова-на-Дону.

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

Если необходимо вырастить 1000 рицинусов. А на 1 кв. м приходится 3 растения, то рабочая площадь парника составит 340 кв. м. Расчет производится из расчета на ящики с пикированными растениями размера 30 х 30 см. В отличие от оранжереи здесь не будет обширных дополнительных помещений.

Выбираем двухскатный парник, как наиболее экономичный. Строительство парников и теплиц руководствуется СНИП 2.10.04-85
«Теплицы и парники». [5]

Сначала вырывается траншея заданных размеров, в данном случае 19 на 19 метров и глубиной 2,5 метра (приложение 9). В качестве фундамента оставляется плотно утрамбованная, иногда забутованная камнями земля на 50 см. Траншея заполняется биотопливом, ограждается деревянными бревнами. Траншею, набитую биотопливом, с обвязкой из двух продольных бревен (парубней) и поперечных слег (пересовов), прикрывают.

Биотопливо - тепло, образующееся при гниении навоза в смеси с различными органическими отходами и отбросами. Лучшим топливом для парников считается конский навоз, его чаще используют в смеси с опилками, стружками, листьями и т. д., а при добавлении торфа температура горения снижается, продолжительность его увеличивается. В качестве биотоплива можно использовать помойный мусор в смеси с коровьим (одна треть) и конским навозом. Мусор горит продолжительно и дает более равномерную температуру. В случае отсутствия навоза можно приготовить смесь, успешно заменяющую его: на 1000 кг соломы используют 300 кг сернокислого аммония, 100 — суперфосфата и 30 кг гашеной извести. Солому укладывают штабелем в шесть-семь слоев высотой 2 м и шириной до 4 м, пересыпая каждый смесью из аммония, суперфосфата и гашеной извести и обильно увлажняя водой (около 700 л). Через четыре—шесть дней смесь разогревается и ею можно набивать парники, учитывая, что температура в них зависит от массы биотоплива. Например, слой смеси 75—100 см создает температуру 18—20°, 50—60 см — 12—16°. Значит для выращивания рицинуса, которому нужна температура в 20-25ºС необходим слой биотоплива в 100-150 см. [21]

Уровень пола парника выходит ниже уровня земли, поэтому вместо ящиков можно просто насыпать плодородную землю в пропорции 1 часть листовой земли, 1 часть перегноя, 1 часть торфа и 1 часть песка для непосредственного высевания рицинуса.

Сверху по периметру насыпаются земляные валики высотой 200—300 и шириной 100—150 мм. Их хорошо утрамбовывают и выравнивают. Затем на них устанавливают боковые щиты. Делается деревянный цоколь. Для поддержки верхних рам в центре парника на расстоянии 0,8 м одна от другой вбивают несколько стоек высотой 1,8—2,0 м, углубляют их в землю на 0,3—0,4 м. Высота боковых стоек —0,5 м. Вверху на стоики кладут продольные брусья, к ним прибивают доски, на которые укладывают верхние и боковые рамы. Прикрепляют их мягкой проволокой к головкам гвоздей, вбитым в доски. Торцевые рамы и боковые щиты закрепляют внизу колышками. [12]

Парник наполовину остекляется, а нижняя часть закладывается  

кирпичом, чтобы обеспечить сохранение тепла в нем. Внутри размещаются стеллажи для емкостей с землей и растениями. Для лучше освещенности ставится по длине с запада на восток и делается уклон в зависимости от местности для стока атмосферных вод.

Этот углубленный двухскатный парник на биотопливе хорошо походит для условий Ростова-на-Дону со средними температурами зимой – 5 -8ºС, когда ясных дней мало и недостаточно солнечного тепла.

Полив в парнике также производится капельным методом: на ящики с рассадой или пикированными рицинусами укладываются поливочные ленты. Через эту система осуществляется дозированная подкормка растений.

Химическими препаратами в случае необходимости обрабатываются вручную.

Влажность регулируется путем естественной вентиляции парника. Для автоматизации рекомендуется применять автомат для проветривания парника. Принцип работы автомата для проветривания теплицы основывается на нагревании жидкости в термоцилиндре под воздействием солнечного тепла. Нагреваясь, жидкость расширяется, вследствие чего приводится в движение поршень, открывающий форточку. При снижении температуры воздуха вечером или при похолодании, объем жидкости уменьшается и форточка закрывается. [8]

 

Открытый грунт

 

Выращивание растений в открытом грунте предусматривает следование естественным биологическим процессам и срокам развития вида. Так книфоффия (приложение 10) в Ростове-на-Дону культивируют в открытом грунте с марта месяца. Размножается семенами или делением корневищ. Семена на рассаду высевают в марте-апреле. Всходы появляются через 17-20 дней. Сеянцы пикируют в ящики, в июне высаживают на постоянное место по схеме 30х40 см. Молодые растения зацветают на второй — третий год. Деление куста производят в конце апреля — начале мая. В условиях средней полосы на зиму книфофию необходимо хорошо укрывать. При этом листья аккуратно связывают, стебли соцветий срезают и все растение укрывают лапником. Весной вносят минеральные калийные удобрения. Книфофия декоративна на протяжении всего периода вегетации. Эффектно смотрится в групповой посадке на газонах, около водоемов и в смешанных цветниках. Используется для создания букетов. [4]

Для размножения книфофии понадобиться небольшой участок открытого грунта площадью 72 кв. метра, так как нужно вырастить 500 растений, а на одном квадратном метре умещаются 7 экземпляров.

В оформлении клумбы Ростова-на-Дону площадью 20 м. будут использоваться лобелия, котовник и канна индийская. Эта клумба, рассчитанная на весь период вегетации с прямоугольной, почти квадратной формой. В мае высаживаются по краю лобелии, за ними следуюткотовники голубого цвета, а в центре высаживается одно растениеканны. Оно может расти на клумбе несколько лет.

Составляется экспликация клумбы (приложение 11) и схема-чертеж (приложение 12).

Клумба создается по следующей технологии: снимается и складируется верхний слой почвы на 15 см. Затем выравнивается площадка под посадку. Распределяются луковицы растений, семена или рассада по запланированной схеме. Прикрываются грунтом на 5 см, площадь выравнивается и засыпается слоем плодородной почвы. На зиму клумба покрывается слоем торфа в 10 см, если зимуют многолетние растения. Вносятся удобрения по нормам. После цветения луковичных цветов на некоторых элементах в начале июня ботва срезается, луковицы выкапываются, и насыпается питательный грунт слоем 5-7см и высаживаются однолетние цветы, которые цветут с июня по октябрь. [13]

 

Заключение

 

В ходе выполнения данной работы мной были рассмотрены климатические условия города Ростов-на-Дону согласно проектному заданию. Было выяснено, что климат города обладает выраженными чертами зоны умеренно-континентального климата. В нем четко выражены смена сезонов и колебания летних и зимних температур. Но вместе с тем зима не слишком холодная, с небольшим снежным покровом, а лето довольно теплое. Количество осадков достаточное для выращивания многих видов цветочных растений.

В Ростове-на-Дону запроектирована двухскатная умеренно-теплая оранжерея общей площадью 306 кв. м с культивационным подвальным помещением в 250 кв. м. В оранжерее предусмотрены система отопления воздуха, полива растений и дренажа, вентиляции, а также дополнительного искусственного освещения.

Для выращивания рицинуса в Ростове-на-Дону, исходя из климатических условий, был запланирован двухскатный углубленный парник на биотопливе. Его общая площадь 380 кв. м, а глубина 2,5 м. При этом используются только натуральные недорогие, экологические чистые материалы и ресурсы.

В качестве растения открытого грунта рассмотрена книфоффия ягодная. Это многолетнее растение, которые хорошо подходят для формирования клумб. На завершающем этапе была вычерчена схема клумбы. В Ростове-на-Дону предполагается почти квадратная клумба площадью 20 кв. м, где высаживаются котовники, канна индийская и белая лобелия. Площади распределяются как: 11, 8 и 1 кв. м.

Таким образом, цель данной работы можно считать достигнутой.