1.3. ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИЙ И СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕПЛИЦ

Современные теплицы промышленного типа собирают из деталей заводского изготовления, что в значительной степени упрощает и ускоряет их монтаж, снижает трудоемкость строительства. Большинство элементов конструкций унифицировано, что позволяет использовать их в различных типах теплиц.

Основными конструктивными элементами теплиц являются фундаменты, цоколь, стойки, фермы каркаса (рис. 5) . В зимних остекленных теплицах цоколь должен иметь высоту 0,3 м, в весенних пленочных — 0,1 м. Для стока воды по лоткам кровли фундаменты устанавливают на разных отметках, обеспечивающих уклон конструкций 0,03 (0,3%) от центральной дорожки к торцам блочных теплиц.

Рис. 5. Основные строительные элементы теплиц: а - ангарные теплицы: 1 - цоколь; 2 - стойки; 3 - ригели; 4 - прогоны; 5 — ферма; б — шпросы; 7 - форточки; с — пролет; b — шаг стоек; h_б - высота бокового ограждения; h - высота теплицы; а - угол наклона кровли; б - блочные теплицы: обогрев шатровый (1); боковой (2); подпочвенный (3); надпочвенный (4) 5 - трубы надпочвенного обогрева; 6 - почвенный дренаж; 7 - водосток; 8 - кровля; 9 - форточки; 10 - рейка; 11 - ороситель; 12 - шпросы; 13 - коньковый брус; 14 — водосточный желоб; 15 — стойка

Высота стоек в ангарных теплицах принимается равной 2,5 м для теплиц с пролетом 18 м и 3,1 м — с пролетом 24 м. Шаг стоек 6 м, высота стоек в блочных теплицах 2,2 м, ширина пролета 6,4 м.

Стальные элементы конструкций теплиц изготовляют из специальных гнутых облегченных профилей, шпросы (элементы, на которых закрепляется стекло или пленка) часто делают из алюминия и его сплавов» Применение алюминия позволяет экономить металл при строительстве, обеспечивает быстрый и удобный монтаж конструкций. Кроме того, уменьшаются эксплуатационные расходы в результате снижения боя стекла и экономии топлива.

Важное значение имеет герметизация теплиц, зависящая от способов крепления стекла и пленки. В современных конструкциях со стальными шпросами стекло закрепляется при помощи специальных клямме-ров (прижимов) и герметизирующей мастики "Гэлан" или "Гемаст", сохраняющей эластичные свойства в диапазоне температур от -40 до +80 °С. Мастику наносят при помощи электрогерметизатора "Шмель" в два приема. Вначале укладывают валик мастики Диаметром 5—6 мм на поверхность шпросов (элементов для крепления стекла), затем после укладки стекла и закрепления кляммерами промазывают наружный стык стекла и шпроса. При использовании алюминиевых шпросов герметизация осуществляется благодаря уплотняющим прокладкам или обеспечивается выбором рационального сечения шпроса.

В теплицах для индивидуального пользования с покрытием из стекла по металлическим поверхностям используется шпрос Т-образного сечения, стекло закрепляется кляммерами из полосок жести или алюминия, как это осуществлялось в первых отечественных блочных теплицах по типовому проекту — 810-56 (Все типовые проекты теплиц, в том числе и для подсобных хозяйств, разработаны орловским институтом "Гипрониселъпром". С проектной документацией по теплицам можно ознакомиться также в Центральном институте типового проектирования (ЦИТП) по адресу: Москва, ул. Смольная, 22). Различные способы герметизации остекления приведены на рис. 6.

Рис. 6. Способы герметизации остекления: а - с применением герметизирующей мастики; б - беззамазочное остекление; в - с применением уплотнителя; г - крепление стекла к шпросу таврового сечения; д - крепление стекла на замазке к деревянному шпросу; е - соединение стекол с. помощью кляммера; 1 - стекло; 2 - шпросы; 3 - кляммеры; 4 - герметизирующая мастика, замазка или уплотнитель; 5 - кляммер КЛ-3; б - штифты

Светопрозрачные материалы, применяемые при строительстве теплиц, должны обладать высоким пропусканием в области фотосинтетически активной радиации (ФАР), поглощать инфракрасное излучение, быть прочными и иметь значительное термическое сопротивление.

Наиболее распространенными материалами для покрытия теплиц являются стекло и полиэтиленовая пленка. Стекло пропускает 83—85% видимого излучения, около 45% ультрафиолетового, 85% коротковолнового инфракрасного излучения и не более 10% средне- и длинноволнового инфракрасного излучения. Благодаря малому пропусканию в области инфракрасного излучения стекло обеспечивает создание "тепличного" или "парникового" эффекта и тем самым благоприятного температурного режима в теплице.

При всех положительных качествах стекло обладает серьезным недостатком — хрупкостью, из-за чего необходима постоянная замена части остекления теплиц. Для теплиц используют листовое оконное стекло по ГОСТ 111-78 толщиной 4 мм и шириной 600 мм для ангарных и 750 мм для блочных теплиц. Масса 1 м² такого стекла составляет 10 кг.

Полимерные материалы обладают показателями пропускания в области видимого излучения, близкими к показателям стекла. Характерной особенностью для многих полимерных материалов является более низкая граница пропускания интегрального солнечного излучения, что позволяет приблизить условия выращивания в теплицах к открытому грунту — это особенно важно при выращивании рассады овощных культур для высадки в поле.

Ультрафиолетовое излучение вызывает старение (потерю первоначальных качеств) полимерных материалов, что резко снижает их срок службы по сравнению со стеклом.

Существенным недостатком полимерных материалов, особенно нестабилизированной полиэтиленовой пленки, является высокая проницаемость в области инфракрасной радиации, что приводит к значительным потерям тепла в ночное время.

Полиэтиленовая пленка, для сельского хозяйства С (ГОСТ 10354-82) легко сваривается (температура плавления пленки (110—120 °С), она практически водо- и паронепроницаема, но достаточно проницаема для углекислого- газа и кислорода. Разрушающее напряжение при разрыве 14—18 МН/м², удлинение при разрыве 400-600%.

Для покрытия теплиц применяют пленку 0,1—0,2 мм. Ее выпускают в рулонах в полотна, полурукава, минимальна ширина полотна 0,8 м, 8 м (может достигать 12 м). Соотношение толщиной и массой полиэтиленовой пленки.

Из-за высокого удельного поверхностного полиэтиленовая пленка способна электризоваться, что приводит к накоплению электрического потенциала. В свою очередь это вызывает образование капельного конденсата на пленке и загрязнение ее поверхности пылевидными частицами. Поэтому уже через несколько месяцев проницаемость полиэтиленовой пленки снижается на 15—20%. Капельный конденсат кроме снижения прозрачности способствует развитию болезней на растениях. Для устранения недостатков на полиэтиленовой пленке разработаны специальные неэлектризирующиеся образцы. В нашей стране выпускают гидрофильную антистатическую полиэтиленовую пленку по рецепту 108-82 (НПО "Пластполимер").

Для повышения прочности и долговечности полиэтиленовых пленок применяют их стабилизацию и армирование полимерными волокнами. Срок службы увеличивается с 6 до 2 лет.

Для улучшения теплофизических характеристик полиэтиленовых пленок в исходное сырье вводят специальные добавки, снижающие пропускание пленки в области инфракрасного излучения и улучшающие температурный режим в сооружениях. Одним из таких компонентов служит каолин, вследствие чего некоторые образцы теплоудерживающих пленок окрашены в желтоватый цвет.

При строительстве теплиц используют поливинилхлоридные и сополимерные этиленвинилацетатные пленки. Поливинилхлоридные пленки обладают меньшим пропусканием (до 10%) в области красного излучения и большим сроком службы (до 3 лет) по сравнению с полиэтиленовыми пленками.

Для сельского хозяйства выпускают пластифицированную поливинилхлоридную пленку марки С (ГОСТ 16272-79) шириной 1,2—1,8 м при толщине 0,15 мм. Разрушающее напряжение пленки при разрыве 25—30 МН/м², относительное удлинение 280—300%. Как правило, поливинилхлоридные пленки армируют. Этиленвинилацетатная пленка обладает пропусканием в инфракрасной области спектра, равным 20% с разрушающим напряжением при разрыве 24—26 МН/м², относительным удлинением 600%.

Основные технические данные светопрозрачных полимерных материалов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные технические данные светопрозрачных пленочных полимерных материалов

Разработаны несколько типов селективных пленок, имеющих специальные спектральные характеристики пропускания. Эти пленки используются для оптимизации светового климата в теплицах общего и специализированного назначения.

При укоренении черенков для избежания ожогов и перегревов применяют полиэтиленовую пленку, имеющую с одной стороны шероховатую поверхность, рассеивающую солнечную радиацию, проникающую в теплицу.

Представляет интерес полимерная пленка "Полисветан", изготовленная на основе полиэтилена с добавками редкоземельных элементов. Отличительной особенностью этого материала является частичная флуоресценция, т. е. преобразование ультрафиолетового излучения солнца в видимое. Это позволяет повысить фотосинтетически активную радиацию, проникающую в теплицу.

Селективными свойствами обладают и некоторые виды стекла, выпускаемого стекольными заводами по специальным рецептам. Выпускают и теплоудерживающие сорта стеклах обладающие повышенным термическим сопротивлением и позволяющие снизить расход тепловой энергии на отопление теплиц на 25—30%.

Для покрытия теплиц можно использовать рулонный и листовой стеклопластик, изготовленный на основе органических ненасыщенных полиэфиров и стекловолокна. Однако выпускаемый в настоящее время рулонный стеклопластик из-за низкого пропускания в области ФАР (около 70%) и быстрого старения непригоден для применения в теплицах.

Лучшими характеристиками обладает листовой стеклопластик толщиной от 1 до 5 мм и шириной до 3 м. Пропускание этого материала в области ФАР составляет до 90%, срок службы 15—20 лет.