Понимание принципов проектирования теплиц с учетом климатических условий, сельскохозяйственных культур и сельскохозяйственного производства
Теплица — это не просто сооружение, покрытое полиэтиленовой пленкой, стеклом или сеткой от насекомых. Это комплексная сельскохозяйственная система, объединяющая в себе строительную инженерию, технологию материалов, контроль микроклимата, системы орошения и управление растениеводством.
Основная цель теплицы заключается в том, чтобы снизить влияние внешних изменений окружающей среды на сельскохозяйственные культуры и создать более стабильные условия для их выращивания.
Благодаря сочетанию тепличных конструкций, покровных материалов, систем вентиляции, систем затенения, систем орошения и оборудования для регулирования микроклимата производители могут создавать условия, наиболее благоприятные для роста растений.
Однако не существует универсальной конструкции теплицы, которая подходила бы для любого хозяйства.
Различные страны, климатические условия, сельскохозяйственные культуры и производственные задачи требуют различных решений для теплиц.
Например:
- В теплицах Нидерландов и других холодных регионов особое внимание уделяется теплоизоляции, эффективному использованию света и управлению энергопотреблением.
- В теплицах на Ближнем Востоке больше внимания уделяется затенению, вентиляции и охлаждению.
- В тропических регионах больше внимания уделяется защите от насекомых, защите от дождя и регулированию влажности.
- В прибрежных районах требуются конструкции с повышенной коррозионной стойкостью и ветроустойчивостью.
Поэтому при выборе теплицы не следует ориентироваться исключительно на цену. В первую очередь необходимо выяснить требования к ведению сельского хозяйства и местные климатические условия.
Проектирование теплиц начинается с учета климатических условий
При планировании проекта многие люди уделяют основное внимание размерам теплицы, её внешнему виду или стоимости строительства. Однако на самом деле самым важным фактором при проектировании теплицы является местный климат.
Теплица служит барьером между растениями и окружающей средой.
Когда температура на улице слишком высокая, теплица должна способствовать снижению теплового стресса. Когда температура на улице низкая, теплица должна свести к минимуму теплопотери.
Например, проекты по строительству теплиц на Ближнем Востоке сталкиваются с проблемами, связанными с высокими температурами и сильной солнечной радиацией.
Главная цель заключается не в сохранении тепла, а в понижении температуры.
Поэтому при проектировании теплиц в жарком климате обычно уделяется особое внимание следующим аспектам:
- Большие вентиляционные площади
- Системы вентиляции крыш
- Боковая шторная вентиляция
- Системы затенения
- Системы испарительного охлаждения
- Вентиляторы и системы охлаждения
Эти решения помогают снизить температуру внутри помещений и защитить сельскохозяйственные культуры от теплового стресса.
В отличие от этого, европейские регионы с холодными зимами сталкиваются с иными проблемами.
Основные вопросы следующие:
Как сохранить тепло внутри теплицы?
Как можно более эффективно использовать солнечный свет?
Как можно сократить потребление энергии?
Поэтому в теплицах, расположенных в более холодных климатических условиях, обычно уделяется больше внимания следующим аспектам:
- Теплоизоляция
- Герметизация конструкций
- Конструкция, обеспечивающая пропускание света
- Системы отопления
Именно поэтому одну и ту же конструкцию теплицы нельзя просто скопировать и применять во всех регионах мира.
Различные типы теплиц, разработанные для удовлетворения различных потребностей сельского хозяйства
Развитие тепличных сооружений тесно связано с эволюцией сельского хозяйства.
Самая простая концепция теплицы заключается в использовании прозрачных покрывных материалов для создания более тёплых и стабильных условий, чем снаружи.
С развитием сельскохозяйственных технологий постепенно стали появляться различные типы теплиц.
Теплицы из полиэтиленовой пленки
Теплицы из полиэтиленовой пленки относятся к числу наиболее широко используемых типов теплиц во всем мире.
В качестве покрытия они используют пластиковую пленку, которая пропускает солнечный свет и одновременно снижает теплопотери.
Поскольку теплицы из полиэтиленовой пленки отличаются относительно низкой стоимостью строительства и гибкостью конструкции, они широко используются для:
- Производство овощей
- Цветоводство
- Размножение растений в питомнике
- Проекты в сфере коммерческого сельского хозяйства
Для многих сельскохозяйственных проектов в развивающихся странах теплицы из пластиковой пленки представляют собой экономически эффективное решение для закрытого земледелия.
Сетчатые теплицы / Теплицы с сеткой от насекомых
Сетчатые теплицы отличаются по своей конструкции от традиционных теплиц.
Вместо того чтобы создавать полностью закрытое помещение, они используют сетки от насекомых и затеняющие сетки, чтобы улучшить условия выращивания, сохраняя при этом естественную вентиляцию.
Поэтому теплицы широко используются в регионах с тропическим и жарким климатом.
Например:
- Юго-Восточная Азия
- Некоторые регионы Ближнего Востока
- Регионы Южной Америки
В этих регионах основными проблемами в области сельского хозяйства зачастую являются:
- Высокая температура
- Яркий солнечный свет
- Нагрузка от насекомых
Вместо создания строго контролируемой среды теплицы-сетки представляют собой экономичный способ решения этих задач.
Стеклянные теплицы
Стеклянные теплицы обеспечивают более высокий уровень контроля за условиями окружающей среды в сельском хозяйстве.
Поскольку стекло обладает отличной светопроницаемостью и длительным сроком службы, его широко используют для:
- Выращивание высокодоходных сельскохозяйственных культур
- Коммерческие крупные фермерские хозяйства
- Проекты в области «умного» сельского хозяйства
Однако стеклянные теплицы, как правило, требуют более сложных конструкций и опорных систем, что приводит к увеличению инвестиционных затрат.
Именно сельскохозяйственные культуры определяют конструкцию теплицы, а не наоборот
Одно из распространенных заблуждений заключается в том, что в высококачественной теплице можно выращивать любые культуры.
На самом деле проектирование теплиц всегда должно исходить из потребностей сельскохозяйственных культур.
У разных растений разные потребности в:
- Температура
- Влажность
- Свет
- Вода
- Питательные вещества
Например, помидоры.
Для коммерческого выращивания томатов обычно требуются более высокие тепличные конструкции, поскольку растения продолжают расти в вертикальном направлении и нуждаются в опорных системах.
Кроме того, помидоры предъявляют более высокие требования к:
- Термостабильность
- Циркуляция воздуха
- Управление водными ресурсами и питательными веществами
Поэтому для теплиц для выращивания томатов, как правило, требуется более профессиональное проектирование конструкций и микроклимата.
Листовые овощи, такие как салат и китайская капуста, предъявляют разные требования.
Обычно они уделяют больше внимания следующим аспектам:
- Управление температурой
- Водоснабжение
- Гидропонные системы
При выращивании цветов зачастую требуется ещё более точный контроль следующих параметров:
- Условия освещения
- Изменения температуры
- Уровни влажности
Таким образом, теплица не является самостоятельным сооружением. Она является частью целостной системы сельскохозяйственного производства.
Почему конструкции и материалы теплиц имеют такое большое значение
Многие люди, глядя на теплицу, в первую очередь обращают внимание на материал, из которого она покрыта.
Однако именно каркасная конструкция является основой, от которой зависит безопасность теплицы и срок её службы.
Конструкция теплицы должна выдерживать:
- Ветерные нагрузки
- Нагрузки от дождя и снега
- Собственный вес
- Нагрузки на сельскохозяйственные культуры и технику
Поэтому качество стали и конструкция здания напрямую влияют на долговечность теплицы.
Например:
В традиционных сельскохозяйственных регионах широко используется сталь марки Q235 благодаря оптимальному соотношению цены и эксплуатационных характеристик.
В случае больших пролетов, более сильных ветров или более высоких требований к конструкции можно выбрать сталь повышенной прочности, например Q355, или другие высокопрочные материалы.
В то же время защита от коррозии является ещё одним важнейшим фактором.
Теплицы подвержены воздействию:
- Высокая влажность
- Вода для орошения
- Удобрения
в течение длительного времени.
Поэтому стальные конструкции с горячим цинковым покрытием широко используются в современном тепличном строительстве.
Хорошая теплица должна учитывать перспективы дальнейшего развития
Сельскохозяйственные проекты, как правило, являются долгосрочными инвестициями.
Сегодня ферме, возможно, требуются лишь базовые объекты инфраструктуры, но в будущем развитие может включать:
- Расширение площадей под посадку
- Установка системы автоматического полива
- Представляем интеллектуальные системы управления
- Установка систем фертигации
Поэтому вопрос о будущих модернизациях следует учитывать уже на этапе первоначального проектирования.
Хорошо спроектированная тепличная система должна не только отвечать современным требованиям, но и обеспечивать гибкость для будущих усовершенствований.
Лучшей теплицы не бывает — бывает только самая подходящая теплица
Выбор подходящей теплицы, по сути, сводится к поиску баланса между сельскохозяйственным производством и окружающей средой.
При выборе подходящей теплицы необходимо учитывать следующее:
- Местные климатические условия
- Характеристики сельскохозяйственных культур
- Производственные цели
- Инвестиционные планы
- Направления будущего развития
Не существует универсальной теплицы, подходящей для любого региона.
По-настоящему удачный проект теплицы — это проект, адаптированный к местным условиям окружающей среды и требованиям сельского хозяйства, при котором конструкции, материалы и сельскохозяйственные технологии действуют согласованно.
По мере того как мировое сельское хозяйство движется в направлении повышения эффективности, рационального использования водных ресурсов и внедрения более инновационных методов производства, теплицы перестают быть просто помещениями для выращивания растений. Они становятся неотъемлемой основой современного сельского хозяйства.