Нежданный всплеск моей вовлечённости в «дела тепличные» — и продолжение работы над конструкцией солнечного вегетария в Белой Церкви, и консультация по поводу, с позволения сказать, проекта вегетария для жителей другого района Киевщины, — привёл к тому, что я немного углубился в особенности проектирования траншейных теплиц (валипини). Информацию пришлось собирать по крупицам (как понимаете, учебник или пособие по валипинистроению в природе не существует), и очень не хочется эти крупицы растерять: они могут оказаться полезными, когда я вплотную займусь возведением собственной оранжереи.
Если быть предельно точным, то речь идёт всего о паре–тройке «крупиц», но ведь и золото–бриллианты тоже приходится собирать по крупицам, если, конечно, не повезёт с самородком или новым «Куллинаном».
Сначала о базовой конструкции валипини и солнечного вегетария: главное преимущество первой — в траншее происходит автоматическое, в определённых пределах, саморегулирование тепла ( сохранение в холодный период и отвод в жаркий — ниже уровня промерзания температура грунта постоянна, около 13°C), а второго — наклонная поверхность плодородного слоя в теплице (грунт получает больше солнечной энергии в дневное время). Напрашивается решение, которое позволило бы объединить оба преимущества в одной конструкции.
Читать дальше...С годами у меня выработалось весьма критическое отношение к любым авторитетам, поэтому любое их утверждение обязательно проверяю. Например, уже практически не вызывают сомнения теорема Пифагора и первый закон Ньютона, а что касается второго закона Ньютона, законов Архимедов, Бойля–Мариота и Ома, то сомнения по их поводу ещё бередят душу: не так уж они очевидны и проверяемы — приходится пользоваться, но с опаской.
То же самое относится и к киевскому изобретателю солнечного вегетария: при всём, как говорится, уважении, не могу просто поверить на слово и должен лично проверить все выводы и рекомендации, тем более, что идея донесена до широких масс сподвижниками, среди которых обнаружен «специалист», уличённый в поверхностном отношении к предмету.
этого раздела науки, чтобы освежить и дополнительно систематизировать свои знания.
Для начала нужно определиться с количеством энергии, которое добирается от Солнца до Земли:
Солнечная постоянная (Iо) — количество лучистой энергии Солнца во всем диапазоне длин волн, получаемой в единицу времени единичной площадкой, перпендикулярной солнечным лучам, вне земной атмосферы на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (149 597 870 700 м — среднее значение расстояния между Землёй и Солнцем).Значение солнечной постоянной при расчётах принимается равным Iо = 1353 Вт/м² ± 1,5%
Понятно, что количество поглощённого атмосферой света (энергии) зависит от толщины слоя воздуха, который приходится преодолевать солнечному лучу: на экваторе, да ещё в горах этот путь минимальный, а вот в высоких широтах…
Расстояние, которое проходит солнечный свет для конкретного места и времени (года, суток) принято выражать в величине, называемой «количество воздуха» (обозначается АМ), которая показывает насколько этот путь больше того, что проходит луч, если бы Солнце находилось в зените:
Это, как вы понимаете, весьма упрощённая формула: из–за кривизны поверхности Земли, необходимо вводить поправочные коэффициенты, учитывающие эту самую кривизну. А если учесть ещё и высоту расположения места над уровнем моря и порцию рассеянного света (помните про 7%), то в результате получается довольно сложная, двухэтажная формула для солнечной энергии на поверхности Земли, установленная эмпирическим путём в результате многочисленных измерений:
Мне тоже стало тоскливо, когда я увидел эту формулу, но, к счастью, в электронном учебнике по фотовольтаике, разработанном сотрудниками лаборатории солнечной энергетики университета Аризоны (США) и бессовестно использованном мной для теоретических изысканий, имеется онлайн–калькулятор.
И, наконец, большущая ложка дёгтя в эту бочку стройной физико–математической логики: метеорологические наблюдения показывают, что реальные значения солнечной энергии в гор.Одессе составляют в 1,75 раза меньше расчётных — виной тому тучи–облака, а также разные туманы, пылевые бури и другие атмосферные катаклизмы. К сожалению, данных по Киеву и близлежащим территориям мне найти пока не удалось, но, думаю, что ситуация может оказаться весьма похожей.
Первым делом нужно разобраться с наклоном грунта в вегетарии. Солнечная энергия, воспринимаемая наклонной поверхностью (Sm) может быть вычислена через величину или общей падающей энергии (Si) или энергии, попадающей на горизонтальную поверхность (Sh) — в зависимости от того, какое из этих двух значений имеется в распоряжении.
Sm = Si • sin(α + β)
Sm = Sh • sin(α + β) / sinα
С точки зрения наилучшего использования солнечной энергии, весьма желательно, чтобы грунт располагался под прямым углом к солнечным лучам в зимнее, самое холодное время (т.е. Si = Sh). Принимая во внимание, что в день зимнего солнцестояние Солнце не поднимается над горизонтом выше 16° (в Киеве), идеально было бы расположить грунт в вегетарии под углом 74°, однако, это нереально из соображений удобства обслуживания и обработки растений: слишком большой наклон. Поэтому, здравый смысл настоятельно рекомендует, чтобы уклон не превышал 40°.
Наличие непреодолимого желания добиться в своём вегетарии вожделенного наклона грунта в 74°, вряд ли может быть удовлетворено даже при безразмерном бюджете: у меня не получилось вычертить в масштабе террасную конструкцию, которая отвечала бы поставленному условию. Впрочем, я неважный чертёжник и, возможно, задача всё–таки имеет решение. Однако, остаётся вопрос о материалах, из которых эти террасы будут смонтированы, а также конструкция системы теплообмена — как бы такой вегетарий не оказался «золотым».
В общем, для себя я практически определился с вариантом: буду делать уклон в 30°. За этим решением не кроются какие–либо коварные соображения — просто чтобы было удобно работать в огороде. Именно для такого угла наклона и для широты Киева построен график солнечной радиации для всего года.
Синим цветом на графике обозначенная кривая изменения общей падающей солнечной энергии (Si), красным — доля, приходящаяся на горизонтальную поверхность (Sh), а зелёным — получаемая произвольной наклонной поверхностью (Sm, в нашем случае — грунтом с уклоном 30°). Глядя на графики, маркетолог, занимающийся продвижением на рынок вегетариев, заявил бы, что «уникальная революционная конструкция сооружения позволяет в самое холодное время года получить двукратный выигрыш в использовании солнечной энергии».
И это будет чистая правда: действительно, благодаря уклону в 30°, в декабре–феврале грунт получает 1,8–4 кВт/м² в день, в то время как горизонтальный участок получал бы 0,8–2,5 кВт/м². Другое дело, что разница в 1–1,2 кВт в день равноценно одной лампочке накаливания в 40 Вт, включённой на сутки — вряд ли она спасёт ситуацию в теплице, если «за бортом» минус 15°C. Для сравнения: разница между Sm и Sh всего в 25% в конце апреля составляет в абсолютном выражении 2,3 кВт. В этом контексте заявления популяризаторов идеи А.В.Иванова о том, что выигрыш Sm по сравнению с Sh в утренние часы достигает 21 раза тоже, может быть, соответствуют действительности, но зимой наибольший интерес представляют не относительные, а абсолютные значения (в утренние зимние часы речь идёт всего о паре десятков ватт).
Эта дополнительная мощность с середины весны и до середины осени играет злую шутку с аграриями: перегрев теплицы, который является не меньшей проблемой, чем зимний недогрев.
, приглянулся мне не очень понятный с первого раза ролик, моделирующий движение Солнца и освещение внутреннего пространства валипини при различных вариантах конструктивного их исполнения. Собственно, от самого ролика пользы было немного, но он навеял некоторые идеи усовершенствования солнечных теплиц.
Группа волонтёров–энтузиастов проекта One Community пытается разрабатывать и распространять планы и решения в рамках концепции «Наилучшее для всех»: всё лучшее для людей, экономики, планеты.На практике эта идея сводится к жизни в самодельных глинобитных хижинах, в замкнутом социуме на полном самообеспечении из подсобного хозяйства — в общем, в лучших традициях Кампанеллы и Мора. Хотя, о практике говорить рановато: при довольно подробной теоретической проработке многих аспектов ведения хозяйства, например, подробно проработаны какие растения в какой из трёх валипини будут произрастать и сколько денег потребуется на приобретение семян и саженцев, ни одной коммуны пока ещё не создано.
И вот, настало время явить миру идею, которая поможет в некоторой степени решить обе задачи: и улучшить поступление солнечной энергии в вегетарий–вальпини зимой, и снизить перегрев теплицы летом.
Комментариев нет:
Отправить комментарий