НОВЫЕ  КОНСТРУКТИВНЫЕ  ВИДЫ  ТЕПЛИЦ  И  ОРАНЖЕРЕЙ  В  РОССИИ

Амоян  Миша  Фрикович

студент  3  курса,  Саратовский  Государственный  Технический  Университет  имени  Гагарина  Ю.А.,  РФ,  г.  Саратов

E -mail:  ezid-007@yandex.ru

Алиев  Ариз  Алихан  оглы

студент  2  курса,  Саратовский  Государственный  Технический  Университет  имени  Гагарина  Ю.А.,  РФ,  г.  Саратов

E -mail:  164apple164@gmail.com

Ким  Алексей  Юрьевич

научный  руководитель,  д-р  техн.  наук,  профессор  кафедры  ТСК,  Саратовский  Государственный  Технический  Университет  имени  Гагарина  Ю.А.,  РФ,  г.  Саратов

Последние  тридцать  лет  отрасль  защищенного  грунта  в  России  медленно  и  уверенно  угасает.  Площади  под  теплицами  с  1985  года  сократились  с  4,7  тыс.  га  до  1,8  тыс.  га.  Перестали  существовать  практически  все  НИИ,  занимавшиеся  разработкой  и  внедрением  новых  технологий  и  тепличного  оборудования.

Свыше  75  %  находящихся  на  балансе  тепличных  хозяйств  были  построены  в  70-е  годы.  К  2020  году,  по  прогнозам  Минсельхоза,  площадь  российских  теплиц  составит  4,7  тысяч  га,  а  производство  тепличных  овощей  должно  вырасти  до  1,7  млн.  тонн  в  год.  Таким  образом,  государство  считает  реальным  за  5  лет  увеличить  площади  теплиц  и  валовой  сбор  овощей  закрытого  грунта  более  чем  в  3  раза.

До  начала  западных  санкций  доля  некоторых  овощей  и  фруктов,  поставляемых  из-за  рубежа,  составляла  в  России  до  70  %,  достигнув  максимума  в  2010  году.  В  2014  году  доля  импортных  овощей  значительно  упала  до  45  %.  По  прогнозу  Федеральной  службы  государственной  статистики  объемы  потребления  фруктов  и  овощей  населением  не  будут  существенно  изменяться.  Тем  не  менее,  по  прогнозам,  изменится  количество  денег,  затрачиваемых  на  потребление  основных  продуктов  питания  (с  35  %  в  2014  году  до  45  %  бюджета  потребителей  на  продовольствие  в  2016  году).

Инновационная  модернизация  овощеводства  сейчас  идет  по  следующим  направлениям:

·     технологическое  переоснащение  отрасли  на  основе  энерго-ресурсосбережения;

·     внедрение  прогрессивных  агротехнологий;

·     создание  новых  экономичных  конструктивных  форм  теплиц  и  оранжерей.

Рассмотрим  подробно  последний  пункт.  Современные  принципы  развития  конструктивных  форм  многопролетных  вантовых  теплиц  и  оранжерей.  За  вторую  половину  двадцатого  века  в  России  выполнен  большой  объем  научно-исследовательских  и  экспериментальных  работ  в  области  расчёта  и  проектирования  облегчённых  металлических  конструкций  перекрытий,  благодаря  интенсивному  развитию  строительной  науки.

Основными  факторами  технического  прогресса  в  области  строительства  облегченных  покрытий  теплиц  и  оранжерей  больших  пролетов  явились:

·     применение  структурных,  тонкостенных,  предварительно  напряженных,  вантовых,  балочных,  мембранно-стержневых  и  других  легких  конструкций;

·     применение  ЭВМ  на  всех  стадиях  проектирования  и  шаговых  методов  с  применением  на  шаге  МКЭ  и  основанных  на  этой  теории  программных  комплексов  Лира  САПР  и  другие  [1].

Эти  и  другие  принципы  проектирования  облегченных  рациональных  систем  были  применены  авторами  данной  статьи  для  проектирования  эффективной  теплицы  и  оранжереи.

Рассмотрим  новые  конструктивные  формы  вантовых  теплиц  и  оранжерей  с  подвесной  дождевальной  системой  трубопроводов.  (См.  рис.  1).

Авторы  под  руководством  профессора  Кима  А.Ю.  и  с  учетом  опыта,  накопленного  в  России  и  других  странах  мира,  разработали  ряд  многопролетных  линзообразных  мембранно-стержневых  сооружений  больших  пролетов  предназначенных  для  теплиц  и  оранжерей.

Авторами  разработано  многопролетное  линзообразное  мембранно-стержневое  сооружение,  которое  содержит  внешние  и  внутренние  опорные  устройства.  Теплица  содержит  мембранно-стержневое  покрытие  с  многопролетной  нижней  и  выпуклой  верхней  мембранами.  Мембраны  закреплены  во  внешних  опорных  устройствах.  Сооружение  является  капитальным.  Мембраны  покрытия  изготовлены  из  стеклоткани  с  полупрозрачным,  как  правило,  тефлоновым  покрытием.  Площадь  такого  сооружения  около  10  000  кв.  м.  [1].

Экономия  при  проектировании  такого  сооружения  достигается  за  счет,  того  что  внешнее  опорное  устройство  имеет  ригель,  объединенный  с  колоннами  и  расположенный  в  плане  перпендикулярно  пролетам.  Внутреннее  опорное  устройство  имеет  ригель,  объединенный  с  колоннами  и  расположенный  в  плане  перпендикулярно  пролетам.  Мембраны  соединены  между  собой  распорками,  соединены  над  ригелями  опорных  устройств  и  по  длине  пролетов  образуют  несколько  линзообразных  пролетных  строений,  опирающихся  на  ригели.

Рисунок  1.  Многопролетная  теплица

Линзообразные  пролетные  строения  снабжены  расположенными  по  торцам  покрытия  вертикальными  мембранно-стержневыми  панелями,  соединяющими  нижнюю  и  верхнюю  мембраны.  В  случае,  когда  колонны  выполнены  наклонными,  внешнее  опорное  устройство  включает  вертикальную  стенку,  закрепленную  в  фундаменте.

Монтаж  сооружения  производится  на  готовый  фундамент.  Сначала  в  фундаменты  устанавливают  колонны  и  на  них  крепят  ригели.  Одновременно  монтируют  каждое  внешнее  опорное  устройство,  включающее  ригель,  объединенный  с  наклонными  колоннами,  и  стенку,  закрепленную  в  фундаменте.  Нижнюю  и  верхнюю  мембраны  укладывают  рядом  с  сооружением  в  виде  заранее  изготовленных  монтажных  полотнищ,  которые  затем  с  помощью  полиспастов,  лебедок  и  талрепов  натягивают  на  ригели  и  скрепляют  их  между  собой  распорками,  с  ригелями  внешних  опорных  устройств  и  торцевыми  панелями.

Как  показала  практика,  такой  факт,  как  отсутствие  коробления  мембран  сооружений  является  редкостью.  Для  этого  требуется  либо  простейшее  очертание  оболочек,  как  в  данном  случае,  либо  применение  довольно  сложных  конструктивных  решений.

Увеличение  полезной  площади  сооружения  за  счет  многопролетности  покрытия  может  быть  многократным.  Так,  при  предельном  пролете  в  60  м  для  мембран,  выполненных  из  нержавеющей  стали  толщиной  1,5  мм,  ширина  здания  может  быть  увеличена  до  180  м  и  более.  Длина  здания  произвольная.

Уклон  кровли  за  счет  очертания  верхней  выпуклой  мембраны  обеспечивает  необходимый  водоотвод  с  покрытия  естественных  осадков.  Наличие  воздушных  линз  в  покрытии  обеспечивает  хорошие  теплозащитные  свойства  зданий.  Проблему  удаления  снега  с  покрытия  можно  осуществлять  подачей  нагретого  воздуха  в  линзообразное  покрытие.  Относительно  низкая  материалоемкость  и  стоимость  сооружения  в  сочетании  с  надежностью  и  долговечностью  конструкций  обеспечивают  высокую  экономическую  эффективность  сооружения.  Бригада  монтажников  сможет  собрать  такое  здание  на  готовом  фундаменте  примерно  за  месяц.  Стоимость  СМР  примерно  два  миллиона,  стоимость  всего  объекта  около  двадцати  миллионов,  стоимость  оборудования  для  теплицы  около  трех  миллионов  [1].

За  рубежом  построено  более  100  тысяч  мембранно-стержневых  и  покрытий  сооружений  различного  типа  благодаря  их  низкой  себестоимости.  (См.  рис.  2  и  3).

Рисунок  2.  Оранжерея  в  Голландии

Система  полива  в  таких  сооружениях  очень  проста  и  экономична.  Трубопроводы  подвешиваются  в  узлах  расположения  подвесок  вантовых  двухпоясных  систем.  Водопроводящий  трубопровод  собран  из  секций  труб  длиной  6  м  и  диаметром  16—24  мм.  Общая  длина  водопроводящего  пояса  может  достигать  100  м  и  более.  Высота  его  над  поверхностью  земли  3—6  м.  [2].

Рисунок  3.  Теплица  по  выращиванию  цветов

По  всей  длине  трубопровода  через  каждые  3  м  расположены  короткоструйные  низконапорные  дождеватели  секторного  действия,  которые  обеспечивают  очень  тонкое  и  равномерное  распыление  воды,  хорошее  впитывание  ее  в  почву.  Насадки  трех  типоразмеров,  отличающиеся  диаметрами  сопл:  5,  6  и  7  мм.

Рисунок  4.  Схема  полива  растений  в  большепролетной  теплице

Достоинствами  короткоструйных  насадок  являются  простота  устройства  и  хорошее  качество  работы.  Они  хорошо  распыляют  струю  при  небольшом  напоре  воды,  дают  равномерный  дождь  небольшой  интенсивности  (0,17—0,22  мм/мин  в  среднем)  с  мелкими  каплями,  что  позволяет  применять  их  при  поливе  овощных  и  плодово-ягодных  культур.  Данный  автоматизированный  полив  легко  управляется  датчиками  и  требуют  сравнительно  небольших  затрат  энергии  на  образование  дождя.  Данный  полив  признан  одним  из  самых  экономичных  [2;  3].

Основные  технико-экономические  показатели:  при  годовом  расходе  электроэнергии  около  195,0  тыс.  кВт;  на  1  тонну  овощей  кВт.  ч  2,34,  на  одну  тонну  овощей  Гкал  335.  По  нашим  подсчетам  себестоимость  продукции  огурцов  будет  около  60  рублей  килограмм  и  окупаемость  капвложений  примерно  пять  лет.

Новые  мембранно-стержневые  системы  сооружений  авторы  статьи  рекомендуют  использовать  при  строительстве  теплиц  и  оранжерей  с  подвесной  дождевальной  системой  трубопроводов  при  создании  в  России  современной  инфраструктуры  сельского  хозяйства  для  производства  собственной  продукции.  Это  поможет  за  3—5  лет  обеспечить  Российскую  Федерацию  собственной  овощной  продукцией.

Список  литературы:

1.Ким  А.Ю.  и  другие.  Многопролётные  мембранно-стержневые  покрытия  теплиц/  А.Ю.  Ким,  Р.Б.  Нургазиев  //  Вестник  СГАУ.  —  2013.  —  №  2.  —  С.  72—73.

2.Pneumatic  construction  of  greenhouses  with  automatic  irrigation  St.  Paul,  1997.  —  128  р.

3.Air  supported  structures,  Canadian  Standards  Assoociation,  1979.  —  232  р.