Распространенные ошибки, которых следует избегать при проектировании коммерческой теплицы.
Выбор правильной конструкции и укрывного материала — это лишь одна часть проектирования коммерческой теплицы. При проектировании также необходимо с самого начала учитывать планировку, климат-контроль, потребности культур, вентиляцию, орошение, дренаж и планы производства.
Некачественная конструкция коммерческой теплицы может привести к увеличению эксплуатационных расходов, неравномерным условиям выращивания, проблемам с техническим обслуживанием и снижению производственной мощности. Стратегическое планирование может помочь предприятиям избежать дорогостоящих изменений после строительства. Оно также упрощает планирование будущих изменений.
Наиболее дорогостоящие ошибки проектирования объединяет одна общая черта: это решения, которые казались разумными, потому что не был установлен целевой показатель. Вентиляция, охлаждение, несущая способность конструкции и светопропускание — все это имеет общепринятые проектные значения в коммерческой практике, и проект, в котором они не указаны, невозможно проверить. Приведенные ниже значения — это те, которые стоит указать в спецификации, прежде чем запрашивать у поставщика ценовое предложение.
Ошибки в планировании и размещении теплиц
Первые проблемы проектирования часто возникают еще до начала строительства, когда предприятия сосредотачиваются на конструкции теплицы, не учитывая, как будет функционировать вся производственная система. Успешная коммерческая теплица должна планироваться с учетом выращиваемых культур, доступного пространства, рабочих процессов, климата и ожидаемого расширения, а не рассматривать каждое требование по отдельности.
Игнорирование местного климата
Строительство теплицы без учета природных условий может привести к перегреву, охлаждению или проблемам с вентиляцией. Требования к конструкции и контролю микроклимата зависят от температурного режима, влажности, солнечного света, ветра и сезонных изменений.
При проектировании вентиляционного и охлаждающего оборудования следует учитывать климатические условия. Конструкция должна обладать достаточными возможностями для регулирования внутренних условий при изменении внешних. Климатическое планирование имеет важное значение для коммерческой теплицы, поскольку проблемы могут возникать одновременно, затрагивая более широкую площадь. Особое упущение, которого следует избегать, — это проектирование системы охлаждения с учетом пика сухого термометра и игнорирование понижения температуры влажного термометра, поскольку именно это определяет, какой объем охлаждающей жидкости может обеспечить испарительная система в жаркий летний день.
Неудачная планировка внутреннего пространства
Рост растений оказывает такое же влияние, как и повседневная работа в помещении. Посадочные участки могут быть переполнены, что затрудняет выполнение рутинных операций, а узкие проходы могут замедлять работу; недоступное оборудование и неправильное расположение ирригационных линий также могут повлиять на работу.
Перед завершением планировки продумайте перемещение рабочих, материалов, собранной продукции и оборудования из одной секции в другую. Не допускайте ненужных перерывов в работе производственных зон. Практичная планировка должна предусматривать достаточно места для:
Выращивание сельскохозяйственных культур: Выделите достаточно места для посадки и ожидаемого роста урожая.
Перемещение рабочих: Обеспечьте наличие удобных маршрутов между производственными участками.
Доступ к оборудованию: Оставьте достаточно места для установки, осмотра и технического обслуживания.
Обработка материалов: Проанализируйте, как перемещаются материалы и собранная продукция по территории предприятия.
Будущие изменения: Оставьте за собой возможность гибкого подхода в случае изменения производственных требований.
Проектирование без учета будущих возможностей расширения
Отправной точкой для теплицы может стать мелкомасштабное производство, которое затем существенно увеличится после формирования рынка сбыта. Добавление новых производственных площадей может оказаться сложной и дорогостоящей задачей, если расширение не было предусмотрено на начальном этапе проектирования.
При планировании будущих тепличных блоков, дополнительного оборудования, подсобных помещений и подъездных дорог учитывайте следующее: производитель коммерческих теплиц Важно, чтобы первоначальная застройка не стала излишне сложной в будущем, даже если в настоящее время нет намерения расширять ее. Практическим критерием является то, рассчитаны ли системы, которые должны будут расти вместе со зданием — водосточные желоба и трубы, приводы вентиляционных систем, системы защиты от насекомых, электроснабжение и водоотведение — на большую площадь крыши, чем та, которую фактически покрывает первая фаза строительства.
Ошибки в контроле окружающей среды и управлении урожаем
Проектирование систем контроля микроклимата должно отражать реальные потребности выращиваемых культур и должно быть включено в проект, а не рассматриваться как дополнительная задача после завершения строительства теплицы. Для производителя коммерческих теплиц крайне важно понимать взаимодействие между планируемой производственной зоной и системами вентиляции, контроля температуры, влажности, освещения и орошения.
Недооценка потребностей в вентиляции
При недостаточной вентиляции может возникать избыток тепла и влажности, особенно при высокой плотности посадки. Даже простая установка вентиляторов без четкого плана циркуляции воздуха может привести к недостаточной вентиляции некоторых участков.
Проектируйте системы вентиляции таким образом, чтобы свежий воздух поступал внутрь, а теплый выходил наружу. Крышные отверстия, боковые вентиляционные отверстия, циркуляционные вентиляторы и механическая вентиляция должны функционировать как единая система. Это касается не только зон, расположенных рядом с вентиляционным оборудованием, но и всей зоны выращивания.
Измеримые целевые показатели следующие. Воздухообмен должен быть рассчитан примерно на 40–60 воздухообменов в час в пик летнего охлаждения, с контролируемым минимумом около 1 воздухообмена в час для регулирования влажности зимой. Суммарная площадь кровельных и боковых отверстий должна составлять не менее 15–20% от площади пола, считаясь эффективной свободной площадью после ферм, механизмов и экранов. Внутренняя циркуляция является отдельным требованием, рассчитанным на производительность вентилятора около 2 CFM на квадратный фут площади пола, примерно 0,6 м³/мин на м².
И потери от использования сетки следует не игнорировать, а вычитать: стандартная противомоскитная сетка снижает поток воздуха примерно на 10–20% по сравнению с незаблокированным проемом, сетка с ячейками 75 меш уменьшает естественную вентиляцию примерно на 25% по сравнению с сеткой с ячейками 40 меш, а сетка с ячейками 50 меш и 55% открытой площади на проеме 100 м² пропускает воздух, эквивалентный лишь примерно 55–60 м². Конфигурация проема также имеет значение: боковой воздухозаборник в сочетании с наветренными вентиляционными отверстиями на крыше обеспечивает максимальный естественный поток воздуха, около 12,3 воздухообменов в час при скорости ветра 0,5 м/с.
Использование недостаточного экологического мониторинга
Расположение одного датчика может не отражать условия во всей большой теплице. Точки мониторинга следует размещать в подходящих зонах выращивания, чтобы операторы могли выявлять различия в температуре и влажности.
Количество и расположение датчиков должны соответствовать планировке теплицы, расположению культур и зонам климат-контроля. Минимальный, но приемлемый вариант — мониторинг трех высот: водосточного желоба, листвы и пола — в нескольких зонах, а не в одной точке посередине теплицы, поскольку именно разница температур и влажности между этими уровнями отличает неисправность распределительной сети от неисправности, связанной с недостаточной мощностью.
Перед окончательным утверждением проекта проверьте мощность энергоснабжения.
Потребности в коммунальных услугах следует рассчитать до утверждения планировки теплицы. По мере увеличения объемов производства может потребоваться увеличение мощности водоснабжения, электроснабжения, отопления, канализации и других коммуникаций.
Расчет размеров водопроводных и электрических систем для планируемой эксплуатации.
На потребление электроэнергии могут влиять ирригационные насосы, оборудование для дозирования удобрений, вентиляторы, системы охлаждения, отопительное оборудование, экраны, освещение и системы управления. При проектировании следует проверить требуемый расход, давление, электрическую нагрузку и точки подключения.
Проверку системы орошения следует проводить, исходя из потерь давления в самой удаленной зоне, а не у насоса, поскольку потери на трение на длинном участке являются обычной причиной неравномерной подачи воды в конце большого подключенного дома. Расчет электропроводки должен основываться на одновременно подключенной нагрузке систем вентиляции, охлаждения, защиты от солнца, орошения и освещения, поскольку эти системы достигают пиковых нагрузок одновременно в самые жаркие дни.
Прокладка инженерных коммуникаций также должна осуществляться таким образом, чтобы их можно было осматривать и ремонтировать, не нарушая производственные зоны.
Разделите большие теплицы на зоны, за которыми легче ухаживать.
Крупную теплицу не всегда нужно эксплуатировать как единую климатическую зону. Разные участки для выращивания культур могут иметь разные требования к поливу, вентиляции, отоплению или климату.
Разделение объекта на подходящие зоны позволяет операторам корректировать системы в зависимости от типа культуры, стадии развития культуры или особенностей зоны выращивания. Количество и размер зон должны соответствовать производственному плану и мощности оборудования. Размещение границ зон по линиям водоотводных каналов внутри несущего модуля упрощает процесс строительства и контроль за зонами.
Избегайте проектирования каждой системы с учетом максимальной производительности.
Использование оборудования большей мощности может увеличить затраты на приобретение и эксплуатацию, в то время как оборудование меньшей мощности может оказаться неспособным удовлетворить потребности урожая в сложных погодных условиях.
Оборудование, такое как вентиляторы, насосы, системы охлаждения, системы отопления и компоненты орошения, следует выбирать исходя из фактических проектных требований. При расчете необходимо учитывать размер теплицы, местный климат, выращиваемые культуры, ожидаемый объем производства и условия эксплуатации.
Проверка производительности системы в условиях пиковой нагрузки
При проектировании следует учитывать периоды наибольшей нагрузки, например, очень жаркую погоду для охлаждения или пиковую потребность в орошении во время активного роста сельскохозяйственных культур. Это помогает предотвратить работу системы сверх ее запланированной мощности.
Для охлаждения следует выбирать систему, исходя из пиковой тепловой нагрузки, а не средней, и указывать требуемый КПД системы (с учетом влажности воздуха) — испарительные панели рассчитаны на 70–80% понижения температуры по влажному термометру, что при общей эффективности системы около 80% приводит к падению температуры примерно на 9 °F (5 °C), при этом температура подаваемого воздуха будет на 10–20 °F ниже температуры окружающей среды. Систему, заявленный КПД которой не указан, невозможно проверить, если она работает неэффективно.
Перед окончательным утверждением планировки помещения продумайте дренажную систему.
Дренажная система должна проектироваться совместно с полом теплицы, системой выращивания растений, системой орошения и дренажной системой участка. Низкие точки и места скопления воды следует определить до начала строительства.
В тех случаях, когда сточные воды собираются для очистки или повторного использования, необходимые точки сбора и трубопроводы должны быть включены в первоначальный проект.
Ошибки в планировании строительства, эксплуатации и технического обслуживания.
Теплица может иметь хорошую базовую концепцию, но при этом стать неэффективной, если не уделить должного внимания деталям конструкции и долгосрочному техническому обслуживанию. Прежде чем окончательно утвердить проект коммерческой теплицы, предприятиям следует подумать о том, как конструкция и оборудование будут устанавливаться, проверяться, ремонтироваться и эксплуатироваться на протяжении всего срока службы.
Выбор материалов без учета области применения.
При выборе материалов для теплицы учитывайте особенности различных ее частей и условия эксплуатации. Ориентируясь только на цену, вы можете пойти на компромисс в отношении долговечности, обслуживания или экологичности.
При проектировании следует учитывать конструктивные требования, включая устойчивость к коррозии, используемые материалы, требования к очистке и условия эксплуатации. В частности, несущая способность каркаса должна рассчитываться в соответствии со специальным стандартом для теплиц, таким как EN 13031-1, который регулирует ветровую нагрузку, контролируемые снеговые нагрузки на прозрачную облицовку и вес покрытия и подвесного оборудования; типичные коммерческие каркасы проектируются для скорости ветра около 85 миль в час и снеговых нагрузок около 32 фунтов на квадратный фут, с возможностью модернизации до примерно 140 миль в час в случаях, когда это необходимо.
Выбор покрытия также имеет реальные оптические последствия: стеклянная кровля Venlo обычно обеспечивает светопропускание около 75–85%, стекло толщиной 4 мм пропускает примерно на 1% больше света, чем стекло толщиной 5 мм, варианты с матовым покрытием обеспечивают светопропускание от 15% до 85%, а антибликовое рассеивающее стекло может достигать светопропускания до 97,5% на уровне отдельных панелей.
Кроме того, детали необходимо использовать скоординированно, а не по отдельности. Хороший производитель коммерческих теплиц сможет объяснить, как материалы будут применяться в проекте.
Забывая о доступе к техническому обслуживанию оборудования
В конечном итоге, такие компоненты, как вентиляторы, вентиляционные отверстия, насосы, элементы управления, компоненты ирригационной системы и т. д., нуждаются в осмотре или обслуживании. Если они установлены в труднодоступных местах, это может сделать техническое обслуживание трудоемким и затруднить выполнение рутинных задач. Доступ для технического обслуживания следует предусмотреть на этапе проектирования, до установки оборудования.
Работник должен иметь возможность получить доступ к важным частям, не повреждая другие элементы системы и не нанося вреда урожаю. Это особенно важно в тех случаях, когда крупная проблема с техническим обслуживанием может затронуть большую производственную зону, как, например, на крупных предприятиях. Здесь следует упомянуть чистые сетки, поскольку сетка, которая и так снижает расход воздуха на 10–20% в чистом состоянии, значительно увеличивает его после загрязнения.
Отношение к автоматизации как к чему-то второстепенному
Хотя автоматизация может помочь повысить согласованность и свести к минимуму повторяющиеся ручные задачи, это гораздо проще сделать, если автоматизация заложена на этапе первоначального проектирования. Добавление автоматизированных систем управления на более позднем этапе может включать перекладку проводки, изменение местоположения оборудования, установку датчиков и корректировку операций управления.
Определите функции, требующие автоматического управления, и те, которые могут управляться вручную. Система также должна включать удобные для операторов методы проверки условий и внесения корректировок. Наиболее надежные функции, которые оправдывают автоматизацию, — это поэтапное управление вентиляцией, управление защитными сетками и последовательность работы циркуляционных вентиляторов, поскольку эти три функции определяют равномерность распределения тепла и влажности в большом доме.
Часто задаваемые вопросы
Одна из самых распространенных проблем — планирование только на текущий уровень производства. Перед началом строительства предприятиям следует учитывать рост урожая, доступ оборудования, контроль за микроклиматом, перемещение рабочих и возможное будущее расширение. Более серьезная и вредная версия этой ошибки — полное игнорирование целевых показателей, из-за чего невозможно проверить вентиляцию, охлаждение и несущую способность конструкции.
Вентиляция необходима для регулирования температуры, влажности и движения воздуха. Ее следует планировать с учетом конструкции теплицы и расположения растений, а не добавлять как отдельное оборудование. В цифрах: 40–60 воздухообменов в час при пиковом охлаждении, минимум около 1 воздухообмена в час зимой, и суммарная площадь вентиляционных отверстий на крыше и боковых стенках не менее 15–20% от площади пола, измеренная как эффективная свободная площадь.
Достаточно, чтобы выявить закономерность, а не просто среднее значение. Работоспособный минимум — это мониторинг температуры и влажности на трех высотах — в водостоке, навесе и полу — в нескольких климатических зонах, что позволяет отличить неисправность распределительной сети от неисправности, связанной с пропускной способностью. Один датчик в большом многопролетном тепличном доме может показывать совершенно нормальные значения, в то время как растения на удаленных пролетах испытывают стресс.
Укажите проектные условия и требуемые показатели производительности перед запросом коммерческих предложений. Для охлаждения это означает указание пиковой тепловой нагрузки и требуемой эффективности нагревательной панели в 70–80%, что при общей эффективности системы около 80% соответствует примерно падению температуры на 9 °F (5 °C). Для вентиляторов это означает указание как требуемой скорости воздухообмена, так и внутренней циркуляционной мощности около 2 CFM на квадратный фут площади пола.
Для коммерческих теплиц подходящим ориентиром является специальный конструктивный стандарт для теплиц, такой как EN 13031-1, охватывающий ветровую нагрузку, контролируемые снеговые нагрузки на прозрачную облицовку, а также вес укрытия и подвесного оборудования. Типичные коммерческие каркасы рассчитаны на скорость ветра около 85 миль в час и снеговую нагрузку около 32 фунтов на квадратный фут, а для открытых участков конструкции рассчитаны примерно на 140 миль в час.
Потому что в большой теплице наиболее значимые недостатки носят вертикальный и пространственный, а не абсолютный характер. Теплый, влажный участок, ограниченный уровнем листвы, в то время как водосточный желоб показывает нормальные показатели, — это проблема циркуляции воздуха; равномерный подъем по всему пролету, соответствующий условиям окружающей среды, — это проблема вентиляции или пропускной способности. Только многоточечные, многоуровневые данные могут помочь различить эти два явления.
Наиболее дорогостоящие ошибки при проектировании теплиц часто возникают из-за решений, принятых слишком рано или без учета всего производственного процесса. Размер, климат, планировка, вентиляция, орошение, мониторинг, материалы, доступ для обслуживания, инженерные сети и автоматизация должны оцениваться как взаимосвязанные части одного проекта.
Решение состоит в том, чтобы зафиксировать целевые значения до утверждения проекта: эффективная площадь вентиляционных отверстий 15–20%, 40–60 воздухообменов в час в пиковые часы и около 1 в зимний период, циркуляция воздуха примерно 2 CFM на квадратный фут, охлаждение с эффективностью вентиляционных панелей 70–80%, светопропускание в диапазоне 75–85% для стеклянной конструкции и расчетные нагрузки на конструкцию в соответствии с EN 13031-1 для конкретного объекта. Проект, в котором указаны эти цифры, может быть проверен, оценен и протестирован; проект, в котором они не указаны, — нет.
Предприятиям следует выбирать производителя коммерческих теплиц, исходя из его способности понимать все аспекты задачи, а не просто поставлять конструкцию. Хорошо спланированная коммерческая теплица может обеспечить большую гибкость в эксплуатации, упростить техническое обслуживание и создать более прочную основу для стабильного производства по мере развития бизнеса.
