Почти для всех регионов России обогрев грунта в теплице является единственной возможностью для ранней высадки огородных культур. Чаще всего стоит задача поддержать необходимую температуру для защиты рассады от переменчивой погоды в весенний период, так как система круглогодичного обогрева слишком затратна для большинства хозяйств и не окупается собранным урожаем.
Греющий кабель для теплиц успешно используется при организации дополнительного или основного обогрева грунта и воздуха, защищая растения от переохлаждения и поддержания оптимальной температуры для получения желаемого урожая.
При организации отопления следует учесть, что какие бы источники тепла не использовались для обогрева – расход энергии при прочих равных условиях (времени работы системы, утепления, площади) будет одинаковым – 80–100 Вт/м2. Это значит, что для того, чтобы обогреть теплицу, любым способом придется получить это количество энергии, не зависимо от её источника. Разница в способах обогрева, таким образом, в эффективности (КПД), сложности организации, эксплуатации и доступности источника энергии.
Кабель для обогрева теплицы от производителя
- Мощность: 17 Вт
- Назначение: кровля
- Страна производства: Южная Корея
- Тип: резистивный
- Вид: низкотемпературный
- Применение: без взрывозащиты
- Мощность: 14 Вт
- Назначение: обогрев теплиц / обогрев пола
- Страна производства: Южная Корея
- Экран: алюминиевая фольга + дренажная жила из медных проволок
- Тип обогрева: основной / комфортный
- Тип изоляции: фторопласт
- Мощность: 17 Вт
- Назначение: кровля
- Страна производства: Южная Корея
- Тип: резистивный
- Вид: низкотемпературный
- Применение: без взрывозащиты
Источники энергии для обогрева
- Солнечная энергия
- Природный газ / жидкое топливо
- Твердое топливо
- Электроэнергия
- Биотопливо
Как уже отмечалось выше, обогреваемая теплица потребляет определенное количество энергии вне зависимости от типа её источника. Поэтому при организации отопления следует учесть в первую очередь доступность, стоимость и особенности эксплуатации объекта (сезонность, место расположение, утепление, возможности контроля оборудования)
Как обогреть теплицу?
Существует много способов тепличного обогрева, от самых элементарных, как например установка обогревателя или печной обогрев, до организации сложных «умных» систем (солнечный обогрев, автономная станция отопления).
Конвекция (естественная или искусственная) способ обогрева, при котором теплица нагревается за счет притока массы нагретого воздуха (печи, солнечные батареи, открытые горелки, электроконвекторы, камины). Самый простой способ организации обогрева, так как не требует дополнительных сооружений внутри тепличного пространства. Недостаток в неравномерности прогрева и сложности управления.
Коллекторы – система труб, распределенных по площади обогреваемой теплицы, в которых циркулирует теплоноситель (вода, воздух, пар). Данный метод позволяет равномерно распределить теплоноситель по площади теплицы. В качестве генератора энергии могут выступать котлы (твердотопливные, газовые, электрические), печи.
Инфракрасный обогрев – применение источников инфракрасного излучения (конвекторы, нагревательная пленка). Инфракрасный источник тепла нагревает не воздух, а поверхности предметов (аналогично солнцу), таким образом наиболее эффективно расходуя электроэнергию. Система довольно легко монтируется и регулируется при помощи датчиков температуры и терморегуляторов.
Биологический обогрев – биотопливо (обычно навоз с соломой, торф) расположены непосредственно в грунте.
Обогрев кабелем – распределение нагревательного элемента непосредственно в грунте теплицы.
Все способы организации имеют свои преимущества и недостатки, на которых мы не будем останавливаться, описывая детально способы обогрева теплиц и оранжерей при помощи электрического нагревательного кабеля.
Кабельный обогрев грунта в теплице
Система кабельного электрообогрева теплицы состоит из непосредственно греющего кабеля, размещенного в грунте и системы управления, представленной терморегуляторами и датчиками температуры.
Преимущества кабельного обогрева теплицы
| Простая установка | Одним из главных преимуществ кабельного обогрева является легкий монтаж системы, без устройства дополнительных конструкций (таких как воздуховоды, коллекторы, системы крепления, котельные, печи). Кабель можно укладывать в теплице любой конфигурации (прямоугольной, квадратной, круглой или более сложной формы) без потери эффективности и каких-либо дополнительных трудозатрат. |
| Универсальность применения | Кабельный обогрев подходит для любого типа и конструкции теплиц, вне зависимости от материалов или места расположения обогреваемой площади. |
| Не занимают место | Ни внутри теплицы, ни на садовом участке. |
| Высокий КПД | Так как кабель является по сути и источником тепла и теплоносителем (пролегая в грунте, в близости от корней растений, а сам грунт и песчаная прокладка являются аккумулирующим слоем) – отсутствуют потери энергии при транспортировке и нагреве теплоносителя. |
| Равномерное распределение тепла | Кабель укладывается только под грядками, равномерно распределяясь на всей площади. Греющий кабель имеет одинаковую теплоотдачу по всей длине, поэтому можно не переживать о перегреве или переохлаждении растений. Кроме того, укладка кабеля может производится с разным шагом (расстоянием между витками) – и на разных участках теплицы можно создавать собственный микроклимат, необходимый определенному виду растений. Такой эффект сложно создать и поддерживать, используя, например водяной или воздушный обогрев. |
| Экономичность | Достигается более точным управлением посредством настройки терморегулятора на определенную температуру воздуха в любое время дня и ночи. При повышении температуры в теплице система автоматически снижает потребление энергии. |
| Отсутствие необходимости постоянного контроля и участия в поддержании работы системы | Кабельный обогрев может работать без участия человека стабильно и безопасно, программируя терморегуляторы можно оставлять систему без присмотра на несколько недель. Современные устройства позволяют соединить систему управления с мобильным устройством, и вы всегда будете знать о состоянии работы в любой момент времени. |
| Не сжигает кислород | Греющий кабель, размещенный в грунте, не влияет на растения, не нарушает микроклимат помещения. |
| Безопасность | Работа системы контролируется терморегулятором через датчики температуры, укладка кабеля производится на глубину примерно 30–40 см, с применением гидроизоляции и слоя армирующей сетки для защиты от механических повреждений. Максимальная температура нагрева кабеля 65°С, что безопасно для растений и конструкций. |
Греющий кабель для теплиц
Для обогрева грунта и воздуха в теплицах применяют двухжильный резистивный греющий кабель в секциях, линейной мощностью 14–17 Вт/м. Этой мощности достаточно, чтобы обеспечить необходимую температуру 15–25°С в зависимости от вида культивируемых растений. Резистивный греющий кабель имеет постоянную линейную мощность (в отличии от саморегулирующегося), также он применяется для обогрева кровли и полов (в том числе бетонных).
Кабель состоит из двух токоведущих жил (основной и обратной) — двухжильный кабель, таким образом не нужно возвращать дополнительным отрезком силового кабеля к источнику питания, расположив конец секции там, где удобно.
Внутренняя изоляция (чем выше температура плавления изоляции, тем надежнее защита кабеля от перегрева и разрушения). Поэтому в современных кабелях применяется тефлоновая изоляция с температурой плавления 185°С. Дренажная жила вместе с алюминиевым экраном выполняет функцию заземления, экран также служит механической защитой.
Внешняя оболочка кабеля обеспечивает герметичность конструкции, защищая от внешних воздействий.
Саморегулирующийся кабель в системах обогрева грунта не эффективен, так как способность к саморегуляции (зависимость мощности кабеля от внешней температуры) приводит к быстрому снижению выходной мощности при работе в слое грунта. Грубо говоря, кабель будет греть сам себя.
Резистивный кабель продается в готовых комплектах различной длины,!!! изменять длину готовой секции нельзя, так как мощность резистивного кабеля зависит от сечения проводника. Для каждой длины секции применяется кабель определенного сечения. Изменив длину нагревательной части, вы измените мощностные характеристики секции, что может привести к недостаточной эффективности работы, либо к перегреву или даже замыканию.
Заводская секция оснащена силовым кабелем для подключения к сети питания, холодная часть провода соединена с греющей при помощи муфтирования термоусаживаемыми трубками. В современных системах кабельного обогрева применяется также технология безмуфтового соединения, когда место соединения питающей и греющей части расположено под внешней оболочкой кабеля. Такое соединение надежней и безопасней, так как целостность оболочки не нарушается, отсутствует клеевая основа, которая со временем подвергается коррозии, нарушая тем самым герметичность соединения.
Максимальная температура нагрева кабеля для теплиц 65°С, это низкотемпературный греющий кабель. Максимальная рабочая температура – это характеристика, определяющая предел нагрева кабеля.
Также существует параметр «максимальная температура воздействия», обозначающий предел температуры внешнего воздействия окружающей среды, при которой кабель сохраняет свои свойства. У низкотемпературного кабеля обычно это 70–85°С. Для применения в теплице этот параметр не так уж важен, так как кабель находится под землей и не подвергается ощутимому воздействию внешней среды. Но данное значение всё равно указывается в характеристиках резистивного кабеля, так как он может быть применен и при обогреве кровли, где воздействие, например, солнечных лучей может привести к перегреву оболочки.
Готовая секция резистивного кабеля с термоусаживаемой муфтой.
Расчет длины греющего кабеля для обогрева теплицы
При расчете общей мощности системы обогрева учитывается полезная площадь теплицы (площадь занятая под грядки и их расположение) а также степень утепления. Также необходимо определить будет ли обогреваться только грунт – тогда мощность системы можно брать 75–80 Вт/м2, либо также воздух теплицы. В данном случае мощность составляет от 80 до 100 Вт/м2.
Общая мощность системы обогрева рассчитывается по формуле:
Площадь * 100 Вт/м2 = для обогрева воздуха теплицы.
Площадь * 80 Вт/м2 = для обогрева грунта.
Наименьшей теплопроводностью обладает сотовый поликарбонат сотовый 4–6 мм, теплицы из этого материала самые теплые, наиболее долговечные и надежные. Также при строительстве теплиц применяется стекло и, конечно полиэтиленовая пленка.
Таким образом мощность обогрева напрямую связана с теплопроводностью материала, из которого она изготовлена. Так как задача обогрева заключается именно в компенсации разницы температур внутри теплицы и окружающей среды. Расчеты в данной статье приведены для обогрева теплицы из сотового поликарбоната 6мм, коэфф-т теплопроводности которого 3.6.
Мощность = Т1 — Т2 * S * К.
S – площадь теплицы, К – коеффициент теплопроводности.
Теплопроводность материалов:
| Поликарбонат 4 мм | 3.9 |
| Поликарбонат 6 мм | 3.6 |
| Поликарбонат 8 мм | 3.3 |
| Поликарбонат 10 мм | 3.0 |
| Поликарбонат 16 мм | 2.3 |
| Стекло 3 мм | 6.0 |
| Однокамерный стеклопакет 4 мм | 1.9 |
| Полиэтиленовая плёнка 180–200 mkm | 7.5 |
| Двухслойная надутая полиэтиленовая плёнка 180–200 mkm | 3.5 |
Таким образом, мощность обогрева для теплицы из других материалов рассчитывается с учетом их теплопроводности:
Обогрев стеклянной теплицы – Мощность обогрева (поликарбонат 6 мм) * 1.7
Обогрев теплицы из полиэтилена – Мощность обогрева (поликарбонат 6 мм) * 2.1
Далее необходимо подобрать готовый комплект по мощности или длине кабеля в секции. Как мы говорили выше, резистивный кабель продается только готовыми комплектами, поэтому подобрать секции необходимой длины и рассчитать их количество нужно перед началом монтажа, так как изменять длину секций нельзя.
В зависимости от линейной мощности кабеля (ВТ/м) – рассчитывается общая мощность одного комплекта (отрезка кабеля в секции).
Например:
Теплица с полезной площадью 17 м2 требует систему обогрева общей мощностью 17 м2 * 100 Вт/м2 = 1700 Вт.
Если выбранный вами греющий кабель имеет линейную мощность 14 Вт/м, вам потребуется секция длиной 121 м.
В случае, если общая обогреваемая площадь превышает максимальную длину одной секции кабеля в комплекте (обычно максимальная длина одного комплекта кабеля не превышает 200 м) – используются две или более отдельных секций, подсоединяемых к сети через терморегулятор.
Подбор системы управления обогревом теплицы
Подключение секций резистивного кабеля к сети осуществляется только!!!! через терморегулятор. Так как резистивный кабель имеет постоянную мощность, температура его нагрева зависит только от параметров, заданных настройками терморегуляторов. Подключенная без терморегулятора система будет нагреваться до максимальной температуры без учета параметров внешней среды, что приведет к пересушиванию корней растений, быстрому выходу из строя системы и аварийным условиям работы.
С помощью терморегулятора можно установить необходимую температуру воздуха в теплице, а также настроить режимы работы в зависимости от времени суток (при использовании программируемых моделей терморегуляторов). Таким образом терморегулятор позволяет сэкономить до 30% электроэнергии.
Контроль за температурой осуществляется при помощи термодатчиков (обычно это температура грунта – датчик устанавливается между витками греющего кабеля) и датчиком температуры воздуха (расположенного в самом терморегуляторе). Терморегулятор устанавливается внутри помещения теплицы на высоте не менее 30 см от поверхности грунта.
Существуют ограничения по мощности системы, подключаемой на один терморегулятор. Существуют разные виды терморегуляторов в зависимости от мощности – 3/3,5/4/6 кВт. Таким образом общая мщоность системы не должна превышать номинал терморегулятора.
Например:
В нашем случае общая мощность системы 1.7 кВт, значит можно использовать терморегулятор на 3–3.5 кВт, что соответствует большинству бытовых терморегуляторов, используемых в системах кабельного обогрева.
- Максимальная мощность: 8 Вт
- Возможность программирования: Нет
- Датчик температуры: Встроенный (повоздуху)
- Тип: механический
- Управление обогревом: кнопочное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Максимальная мощность: 8 Вт
- Возможность программирования: Нет
- Датчик температуры: Выносной
- Тип: механический
- Управление обогревом: кнопочное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Максимальная мощность: 2 Вт
- Возможность программирования: Нет
- Датчик температуры: Выносной + Встроенный
- Тип: электронный
- Управление обогревом: кнопочное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Максимальная мощность: 2 Вт
- Возможность программирования: Да
- Датчик температуры: Выносной + Встроенный
- Тип: электронный
- Управление обогревом: кнопочное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Максимальная мощность: 3.5 Вт
- Возможность программирования: Да
- Датчик температуры: Выносной + Встроенный
- Тип: электронный
- Управление обогревом: сенсорное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Возможность программирования: Нет
- Датчик температуры: Встроенный (повоздуху)
- Тип: механический
- Управление обогревом: кнопочное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Габариты упаковки: 9.5Х10Х6.5см
- Возможность программирования: Нет
- Датчик температуры: Встроенный (повоздуху)
- Тип: механический
- Управление обогревом: кнопочное
- Рабочее напряжение: 220 В
- Габариты упаковки: 9.5Х10Х6.5см
Выбор силового кабеля
Для подвода питания к системе используется следующий расчет сечения проводника:
| Сечение провода | Допустимый ток (медь) | Допустимый ток (алюминий) |
|---|---|---|
| 1.5 мм² | 16 А | 10 А |
| 2.5 мм² | 25 А | 26 А |
| 4.0 мм² | 32 А | 25 А |
Монтаж греющего кабеля в теплице своими руками
Теплицы могут быть различных конфигураций и исполнения: с вертикальными/наклонными стенами, арочные, односкатная, двухскатная, с крышей мансардного типа, округлой формы, прямоугольные, купольные. Кабельный обогрев может быть реализован в теплице любой формы и площади.
Перед началом монтажа необходимо нарисовать план раскладки кабеля в масштабе и отметить место размещения терморегулятора.
Удаление грунта: снимается верхний слой почвы на глубину 40–50 см. Это самая трудоемкая часть процесса монтажа. Углубление необходимо, так как укладка греющего требует формирования нескольких слоев песка, укрепленного сеткой.
Установка каркаса: оптимальна на данном этапе для теплицы из легких конструкций. Углубление каркаса в основание теплицы придаст дополнительную устойчивость и сопротивление ветру.
Слой песка 10см: далее устанавливаются бортики из теплоизолирующего влагостойкого материала, и засыпается песок, который в свою очередь будет теплоаккумулирующим слоем и позволит равномерно распределяться теплу в основании.
Уплотнение: слой необходимо пролить и утрамбовать, чтобы предотвратить смещение слоев песка при укладке кабеля и последующего монтажа верхних слоев пирога.
Теплоизоляцию грунта в теплице устанавливать не рекомендуется, так как при углублении на 40–50 см охлаждение почвы происходит снаружи, при этом утеплитель как правило состоит из водонепроницаемых материалов, что может привести к скоплению влаги в месте пролегания греющего кабеля. Также препятствие водоотведению не исключает загнивание корней растений. Можно поставить бортики из утеплителя, чтобы предотвратить теплопотери за периметр теплицы.
По той же самой причине мы не рекомендуем устанавливать гидроизоляцию, так как влага не вредит нагревательному кабелю, расположенному в песчаной подушке, а гидроизоляция мешает естественному влагообмену системы.
Укладка сетки: армирующая пластиковая сетка необходима для фиксирования нагревательного кабеля. Сетка укладывается непосредственно в тех местах, где будет уложен кабель. Также сетка предотвращает также смещение слоев песчаной прокладки.
Укладка кабеля: греющий кабель укладывается «змейкой» согласно схеме, составленной заранее. Для крепления можно использовать пластиковые хомуты или перфорированную монтажную ленту типа ТП.
Расчет шага укладки:
После выбора подходящего комплекта необходимо рассчитать шаг укладки теплового кабеля, с которым секция будет монтироваться на площади. Применяем следующую формулу:
Площадь укладки / длину секции * 100 = шаг укладки в см.
Шаг укладки – это расстояние между витками, которое необходимо соблюдать для равномерного распределения теплоносителя (кабеля) в слое песка. Площадь, соответственно берется полезная (обогреваемая).
При намокании песок уплотняется и обезвоздушивается, предотвращая возникновение воздушных пузырей вокруг нагревательной ленты, что повышает теплопроводность и аккумулирующие свойства слоя. По сути пролитый песок близок по своим свойствам к цементной стяжке.
Укладка армированной сетки: мелкоячеистая сетка (25Х25мм) служит для защиты кабеля от механических повреждений при культивировании почвы и удерживает грунт от смещения.
Внесение грунта: поверх сетки насыпается слой почвы, в которую можно высаживать растения.
Схемы обогрева нестандартных теплиц
- Рассчитаем требуемую мощность
- Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
- Порекомендуем удобную систему управления
