Самостоятельная система отопления теплицы: оптимальные методы зимнего обогрева

Для поддержания необходимой температуры в теплице применяются различные обогревательные системы. Выбор конкретного метода зависит от размеров здания, климатических условий региона, доступности топлива, финансовых возможностей и других факторов.

Некоторые владельцы теплиц решают самостоятельно организовать систему отопления — это позволит значительно сэкономить на оплате труда. Нужно отметить, что установка надежного обогрева — задача сложная, но вполне выполнимая. В первую очередь необходимо определить источник тепла.

В данной статье мы рассмотрим различные варианты отопления теплиц, их особенности, достоинства и недостатки. На основе этой информации вы сможете сделать выбор в пользу определенного способа обогрева, провести предварительные расчеты тепловой мощности, а также выбрать необходимые узлы и элементы системы.

Особенности поддержания температуры в теплицах

Отопление теплицы требуется для компенсации потерь тепла, которые происходят через стены, потолок и в связи с поступлением холодного воздуха извне. Для снижения затрат на обогрев в первую очередь важно качественно утеплить теплицу и минимизировать обмен воздуха с улицей.

Кроме материала, из которого построена теплица, важно обратить внимание и на плотное соприкосновение конструкции с землей. Для этого при строительстве парника рекомендуется сделать утепленный базовый фундамент небольшой глубины.

Фундамент должен надежно удерживать теплицу на месте даже при сильных ветрах, предотвращая образование щелей и минимизируя теплообмен с наружной средой через верхний слой почвы.

Для решения этой задачи даже в северных регионах достаточно глубины фундамента 30 см, так как теплопроводность грунта невысока. Интенсивность вертикального теплообмена между внутренним грунтом теплицы и подстилающими им слоями земли минимальна.

Зимой в качестве естественного утеплителя вокруг теплицы вполне можно использовать снег.

Снег обладает отличными теплоизоляционными качествами. Однако конструкция парника должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать дополнительный вес, и сам материал не должен поддаваться деформациям.

Теплица должна обеспечивать поддержание температуры воздуха и почвенного слоя на оптимальном уровне для нормального роста растений. Если теплица функционирует непрерывно, то плодородный слой будет прогреваться за счет обмениваемого тепла с внутренним воздухом, достигая температуры, схожей с летними условиями.

В зимний период почва и подземные слои промерзают на глубину, которая зависит от географической широты и структуры породы. Чтобы прогреть почву и верхний слой до момента высадки растений, необходимо долго поддерживать положительную температуру воздуха (до месяца).

В качестве альтернативного решения можно применять специальные системы, которые передают тепло непосредственно в толщу грунта с помощью подземных трубопроводов, куда подается теплоноситель.

Количество энергии, необходимой для обогрева теплицы, определяется следующими факторами:

• Площадь стен и крыши теплицы. Меньшая площадь стен и крыши способствует снижению теплопотерь. Поэтому для экономии энергии рекомендуется выбирать прямоугольные или полукруглые формы конструкции.
• Коэффициент теплопроводности строительного материала. Чем ниже этот показатель, тем эффективнее материал сохраняет тепло.
• Разница температур между внутренним и наружным воздухом. Чем больше эта разница, тем больше потери тепла.
• Воздухообмен через щели. Для снижения затрат энергии крайне важно исключить неконтролируемый приток холодного воздуха.

Множество вариантов частных теплиц и качество их монтажа затрудняют моделирование температурного режима, поэтому точно рассчитать количество энергии для отопления конкретной конструкции возможно лишь экспериментальным путем.

Качественная оценка данной способности производится путем приближенных расчетов мощности отопительного устройства. Главная проблема заключается в трудности определения коэффициента теплоизоляции для конкретного объекта (+)

Автономное отопление с использованием топлива

Применение сжигания топлива в качестве источника тепла — это один из наиболее распространенных методов обогрева небольших теплиц. Такой способ отопления имеет свои особенности, поскольку требует учета повышенной герметичности помещения, необходимости обогрева грунта и поддержания влажности.

Печи и твердотопливные котлы

Одним из самых простых устройств для обогрева теплиц в холодное время года является печь. Ее популярность обусловлена доступностью топлива, таким как некалиброванные дрова, сухая трава, уголь, мусор и горючие жидкости.

При использовании печного отопления важно обеспечить стабильную тягу, поскольку проветривание теплицы при проникновении продуктов горения внутрь приводит к охлаждению помещения.

Металлическая печь способна быстро нагреваться, передавая энергию окружающему воздуху. Это также самый дешевый и простой способ обогрева, который можно изготовить самостоятельно.

На нашем сайте вы найдете статьи о том, как создать разные модели металлических печей, которые могут использоваться для обогрева теплицы:

1. Как самостоятельно изготовить печь булерьян: пошаговое руководство
2. Буржуйка из газового баллона: схемы и подробные инструкции
3. Эффективная печь на отработанном масле: как сделать печь из простых материалов

Каменные печи разогреваются медленнее, но дольше удерживают тепло, что делает их более подходящими для отопления малых помещений с узким диапазоном температур. Однако такая печь требует укладки и сложнее в перемещении по сравнению с металлическими аналогами.

Существует концепция обогрева теплицы с помощью горячих газов от сгорания топлива. Для этого печь размещают в яме, а дымоход прокладывают горизонтально под землей перед выходом на поверхностное пространство.

Такое положение дымохода значительно увеличивает его длину, и благодаря этому горячие газы отдают больше тепла в помещении.

Этот метод действительно повышает эффективность отопления.

Тем не менее, при практической реализации появляется ряд проблем:

1. Требования к материалам дымохода. Из-за высокой температуры выходящего воздуха дымоход должен иметь низкую теплопроводность, иначе может произойти выжигание почвы вокруг него. Для отвода продуктов сгорания подходят асбестовые трубы.
2. Соблюдение правил установки дымохода. Необходимо предусмотреть ревизионные окна для чистки дымохода, поэтому труба должна проходить между грядками.
3. Необходимость подключения электроэнергии. Длинный горизонтальный участок может создавать проблемы с тягой, и потребуется установка дымососа, что потребует обеспечения электропитания для теплицы либо периодической подзарядки аккумулятора.

По этой причине идея подземного дымохода не получила широкого применения.

Вместо привычных печей можно применять твердотопливные котлы длительного горения. Они более эффективно сжигают топливо, предотвращая резкое выделение тепла, что снижает риск повреждения растений из-за высокой температуры. Такие котлы, выпущенные промышленностью, удобны в эксплуатации и компактны.

Газовые котлы и конвекторы

В качестве альтернативы печному отоплению в теплицах все чаще используются газовые котлы на сжиженном газе или конвекторы. Для небольших частных теплиц чаще применяются устройства, работающие на газовых баллонах.

Перед установкой газового котла необходимо укрепить одну из стен, к которой будет прикреплен аппарат.

Расположение газового баллона лучше осуществить за пределами теплицы, но в этом случае потребуется решить вопрос предотвращения перемерзания редуктора в долгие морозные периоды.

Подключение теплицы к центральной газовой сети — это достаточно сложная бюрократическая процедура. Также стоит ожидать замечания при ежегодной проверке газовой службы.

В любом случае, совмещение газа и открытого пламени в замкнутом пространстве требует строгих мер безопасности. Оптимальным решением будет установка газоанализатора и системы автоматического гашения пламени, срабатывающей при превышении предельно допустимой концентрации горючих веществ в воздухе.

Говоря о сравнении финансовых затрат на установку и эксплуатацию печей и газового оборудования, нельзя сделать однозначные выводы. Простой газовый конвектор стоит около 12-14 тысяч рублей.

Это дороже многих металлических устройств на твердом топливе:

• Затраты на материалы для самостоятельного изготовления печи-буржуйки составляют около 3 тысяч рублей;
• Заводская установка небольшого размера, такая как модель НВУ-50 «Тулинка», стоит около 6,6 тысяч рублей;
• Установка длительного горения модели НВ-100 «Клондайк» оценена примерно в 9 тысяч рублей.

Каменная печь обойдется дороже газового конвектора из-за стоимости работ на устройство фундамента и на ее укладку.

Устанавливать каменную печь имеет смысл только в том случае, если вы уверены, что теплица будет находиться на этом месте не один год.

Затраты на сжиженный или природный газ для обогрева помещений в целом будут ниже, чем при использовании покупных дров или угля. Тем не менее, в теплицах чаще всего применяют бесплатный или недорогой сжигаемый мусор, который можно найти в достаточном количестве в загородной местности и на дачах.

Проблема притока воздуха и влаги

Использование обогревательных устройств с открытым сгоранием топлива требует удаления продуктов горения через дымовую систему. Это подразумевает необходимость компенсации объема воздуха, который уходит наружу.

В зданиях такой приток возможен через неконтролируемую инфильтрацию, возникающую из-за щелей и трещин в стенах и потолках.

Современные теплицы, например, из поликарбоната, создают герметичное пространство. Поэтому для решения проблемы притока воздуха необходимо устанавливать форточки и специальные приточные отверстия.

Форточки следует располагать так, чтобы избежать образования сильного потока холодного воздуха над растениями. Также возможно применение нескольких небольших отверстий для равномерного распределения притока.

Системы вытяжки для газовых конвекторов с закрытой камерой сгорания уже оборудованы трубами для притока наружного воздуха в камеру сгорания.

В таких конвекторах внешний воздух не охлаждает внутреннее пространство, а продукты горения остаются за пределами помещения (+)

После работы печей и котлов часто возникает проблема осушения воздуха. Это связано с тем, что температура холодного приточного потока (особенно в мороз) имеет меньшую абсолютную влажность по сравнению с теплым воздухом, который уходит через дымоход.

Для поддержания оптимальных параметров влажности можно использовать увлажнитель с гигрометром, работающий от локального источника питания. Если нет такой необходимости, можно установить открытую емкость с водой в теплице, что позволит организовать естественный процесс испарения при сильном осушении воздуха.

Методы равномерного распределения тепла

Для небольших теплиц достаточно установить один обогреватель. Циркуляция воздуха в помещении будет происходить благодаря вертикальному перепаду температур, что обеспечит распределение теплого воздуха.

Следует помнить, что в любой теплице при обогреве возникает незначительный вертикальный перепад температур, что важно учитывать при установке термометров.

В больших помещениях или теплицах со сложными формами могут образовываться зоны с различными микроклиматическими параметрами. Это иногда делается в промышленных теплицах, но в большинстве случаев такое распределение нежелательно.

Существует два метода для равномерного распределения тепла:

• Создание искусственного воздухообмена. Для этого часто используют вентиляторы с лопастями, а также могут быть сконструированы системы воздуховодов с насосами, которые забирают воздух с одной стороны помещения и выбрасывают его с другой.
• Передача тепла с помощью теплоносителя. Обычно для этого используется водяная система с принудительной циркуляцией. Трубопроводы можно прокладывать вдоль периметра теплицы или под слоем земли.

Принудительное распределение тепла также необходимо для предотвращения образования зон перегрева рядом с обогревателем. В противном случае растения, находящиеся вблизи печи или котла, могут быть повреждены высокими температурами.

Популярные методы отопления без открытого пламени

Использование открытого огня имеет свои ограничения, так как оно приводит к образованию продуктов горения и требует соблюдения мер противопожарной безопасности. Поэтому часто выбираются другие способы обогрева теплиц.

Электрические обогреватели

Обогрев теплицы электричеством зимой является наиболее дорогим методом. Однако это самый простой способ, так как установка такого оборудования требует лишь подведения электропроводки и подключения приборов.

Использование простых автоматических систем позволяет избежать постоянного контроля за климатическими условиями в теплице.

Схема подключения нескольких обогревателей через терморегулятор достаточно проста. Единственная трудность может возникнуть из-за отключения электричества, поэтому стоит предусмотреть подключение резервных источников энергии (+)

Для электрического отопления теплицы можно использовать следующие устройства:

• Калорифер. Это самый простой и доступный в изготовлении прибор, который можно создать самостоятельно.
• Конвектор. Облагаемый вентилятором нагревает воздух и способствует его равномерному распределению в теплице.
• Тепловой насос. Эффективный прибор для обогрева больших теплиц, который часто комбинируется с системой воздуховодов, чтобы равномерно распределять тепло. Для обогрева небольшой теплицы его можно также изготовить самостоятельно.
• Инфракрасные лампы. Эти устройства нагревают поверхности, на которые направлено их излучение, позволяя скорректировать вертикальный температурный градиент без создания воздухообмена.
• Греющий кабель. Применяется для обогрева локальных зон в теплице.

Когда речь идет о небольших помещениях, использование электрического обогрева полностью оправдано благодаря легкости и безопасности. В промышленных теплицах полезнее применять альтернативные решения.

Греющий кабель отлично подходит для обогрева почвы, его максимальная температура не такая высокая, что позволяет избежать выжигания почвы и потери её свойств.

Биохимическое выделение тепла

Один из интересных методов обогрева заключается во введении в почву органического удобрения, которое не прошло процесс разложения, — навоза животных или птичьего помета. В процессе биохимических реакций выделяется большое количество энергии, что способствует повышению температуры плодородного слоя и воздуха в помещении.

При разложении навоза выделяются углекислый газ, метан, а также небольшие количества водорода и сероводорода, наряду со специфическим запахом. Это накладывает определенные ограничения на его использование, связанное с необходимостью проветривания помещения.

В зимний период или во время длительных похолоданий весной и осенью частая смена воздуха нежелательна. В таких случаях на восстановление теплового баланса после проветривания может потребоваться больше энергии, чем было выделено при разложении навоза.

Использование этого биологического метода обогрева воздухом и почвы оправдано поздней весной, когда проветривание происходит при положительных дневных температурах.

Системы с внешними источниками тепла

Обогрев теплицы можно осуществить за счет близкого расположения жилого дома или другого отапливаемого здания. Это значительно упрощает процесс, так как нет необходимости устанавливать автономный источник тепла. С помощью проводных или wi-fi реле возможно дистанционно получать данные о температуре в теплице и регулировать её климат из дома.

Обычный wi-fi температурный датчик и реле стоят около 2 тыс. рублей. Если температура выходит за пределы установленного диапазона, датчик передает информацию на устройства, работающие с Windows или Android.

Создание отдельного отопительного контура

Если в жилом доме используется водяное или паровое отопление, можно создать отдельный контур для обогрева теплицы. Необходимо обеспечить его отдельным насосом, так как общая длина нового сегмента будет значительной.

В теплице нужно установить расширительный бак открытого типа для отведения воздуха из системы. При этом площадь открытой поверхности емкости следует минимизировать, чтобы избежать чрезмерного испарения горячей воды в помещении.

Установка радиаторов в теплицах встречается достаточно редко, так как их дизайн для данного помещения имеет второстепенное значение. В условиях недостатка тепла целесообразнее увеличить длину трубы, поскольку это менее затратный и безопасный вариант, который снижает вероятность протечек и поломок.

Уличная часть контура должна быть теплоизолированной, чтобы избежать потерь тепла и предостеречь от замерзания. Оптимальным вариантом для этого является подземная прокладка труб.

Подключение отопительного контура теплицы к общей системе можно осуществить при помощи трех- или четырехходового крана.

Стандартная схема подключения дополнительного отопительного контура. Размещение кранов в доме позволяет дистанционно регулировать температуру воздуха в теплице (+)

Возможно также создание автоматической системы регулирования температуры.

Это можно реализовать следующими способами:

• Изменение объема горячей воды в зависимости от показаний температурных датчиков. В этом случае потребуется насос с возможностью регулировки мощности.
• Автоматическое включение и отключение тепличного обогревателя. Для этого используются автоматизированные системы управления кранами.

Вместо ручного изменения положения трех- или четырехходового крана можно использовать устройства на основе сервопривода. Их электронный блок управления настраивается согласно данным с температурных датчиков, размещенных в теплице.

Если требуется смена режима отопления, приходит управляющий сигнал к двигателю сервопривода, который поворачивает механизм, устанавливая новое положение крана.

Сервопривод значительно больше по размеру, чем кран, поэтому для его установки необходимо будет отодвинуть трубу отопления от стены.

Обогрев с применением вытяжного воздуха

Эффективный обогрев может быть достигнут за счет применения теплого воздуха из вытяжной вентиляции в жилом помещении. Если направить утепленный вентиляционный канал в теплицу, можно обеспечить стабильный приток воздуха с температурой в диапазоне 20-25 °C.

Однако важно, чтобы воздух не содержал избыточной влаги и загрязнений, обычно присущих кухонным и санитарным помещениям.

Существует два основных метода организации вытяжки воздуха из теплицы:

• Установка локального вытяжного отверстия, представляющего собой трубку без вентилятора, ведущую на улицу. Она должна быть небольшой по диаметру, чтобы обеспечить высокую скорость потока. При низкой температуре воздуха снаружи, конденсат будет образовываться на некотором расстоянии от трубки, предотвращая образование наледи.
• Организация возврата потока воздуха с помощью дополнительного воздуховода, подключенного к системе общей вытяжки дома. Иначе запахи из теплицы могут распространиться по всему жилищу.

Этот подход наиболее экономичен как с точки зрения единовременных затрат на установку системы, так и для регулярных расходов на топливо. Остается лишь вопрос о достаточности вытяжного объема для поддержания требуемой температуры, что лучше проверить опытным путем.

В случаях, когда температура в теплице падает ниже допустимого уровня в период сильных морозов, можно установить в воздуховод небольшой калорифер или добавить электрическое обогревательное устройство непосредственно в теплице.

Заключение и полезные видео

Представляем вашему вниманию самодельную печь с длинным дымоходом, предназначенную для обогрева теплицы:

Несколько образцов дровяных печей, используемых в реальных теплицах:

Газовые горелки как источник тепла. Схема трубопроводов по теплице:

Нет единого универсального способа обогрева теплицы. Выбор между различными методами или их сочетаниями следует делать с учетом надежности, стоимости установки и эксплуатации, цен на энергоресурсы и продолжительности автономной работы.

Многие из предложенных проектов можно реализовать своими силами, что поможет сократить расходы и даст возможность для последующей самостоятельной модификации.

Имеете ли вы личный опыт в проектировании и обустройстве отопления для теплицы? Хотите поделиться своим опытом или задать вопросы по данной теме? Оставляйте комментарии и участвуйте в обсуждениях — форма для обратной связи находится ниже.