Сравнение современных промышленных теплиц – стекло или пластик?

У стекла много достоинств: высокая прозрачность, не меняющаяся с течением времени, химическая инертность, не менее высокая стойкость к абразивным воздействиям, дающая возможность поверхности сохранять безупречный внешний вид неограниченное время.
К существенным недостаткам стеклянных теплиц можно отнести хрупкость, приличный вес и высокую теплопроводность.

"…Месяцы восстановительных работ и сотни миллионов рублей потребуются работникам КСУП "Тепличный" Оршанского района, чтобы ликвидировать последствия 20 минут ненастья. Во время грозы теплицы хозяйства подверглись разрушительной "бомбардировке"градом. По словам директора "Тепличного" Василия Коваленко, разрушено около 40% стеклянного покрытия теплиц 30 000 кв. м.. Размер ледяного "гороха" не превышал 1,5 _ 2 см, но бил он с такой силой, что во многих местах 4-миллиметровое стекло "прошило" насквозь, как пулями…  По подсчетам местных специалистов, только для восстановления теплиц понадобится около 200 миллионов рублей, однако истинный масштаб ущерба сейчас подсчитать невозможно. ЧП пришлось на самый пик плодоношения и наверняка скажется на урожайности. Под открытым небом на порядок возрос риск заболевания парниковых культур. Даже по предварительным оценкам, потери урожая томатов могут достигнуть 800 тонн".
- "Беларусь сегодня", 17 мая 2003 г.

"Сильный ливень с градом, обрушившийся сегодня во второй половине дня на Северную Осетию, нанес значительный материальный ущерб сельскому хозяйству, сообщили в Министерстве сельского хозяйства и МЧС республики. В результате действия стихии пострадали посевы сельскохозяйственных культур и сады ряда хозяйств Алагирского района. Град разрушил несколько теплиц в Пригородном районе, 4 га в теплицах овощеводческого хозяйства "Восход".
- "Северная Осетия", 01.06.2004 г.

"Как мы уже сообщали, над территорией области пронесся мощный ураган, натворивший беды. Последовавшие затем сильные ливневые дожди еще больше усугубили ситуацию. По информации управления сельского хозяйства и продовольствия облгосадминистрации, уничтожено 11 тысяч гектаров сельхозкультур.  …Кроме посевов, смерч и ураган нанесли значительный урон теплицам - в них полностью выбиты стекла на площади 13 320 кв. метров ..".
- "Донбасская областная массовая газета", 26 июня 2001 г.

Первые стеклянные сооружения для растений наподобие теплиц появились на юге Франции в начале XVI века. Изначально теплицы изготовляли из стекла, так как это был единственный доступный материал, не мешающий поступлению света к растениям со всех сторон. В начале XIX века русское стеклоделие в технологическом отношении развивалось по канонам XVIII столетия. В 1915 году был внедрен новый процесс получения листового стекла методом вытягивания со свободной поверхности с помощью перегибного валика (машина Фуко). В этом процессе стекло вытягивается с помощью охлажденного стального валика, который выполняет также функцию поворота стеклянной ленты в горизонтальную плоскость. Стекло в таком процессе благодаря постепенному охлаждению подвергается гораздо меньшему температурному напряжению.
В 1959 году возникает новый способ изготовления стекла, предложенный Пилькингтоном, флоат-способ (от англ. "float" - "плавать"). Он позволяет получать стекло очень высокого качества (оно получило также название "зеркального полированного").
Сегодня в мире флоат-способом производится 90% архитектурного листового стекла. Альтернативы стеклу для оранжерей не было двести лет. Однако, как известно, все меняется. С середины прошлого века начал бурно развиваться химический синтез. Появилось множество полимерных прозрачных материалов с программируемыми свойствами: сотовый поликарбонат, профилированный ПВХ "Ондекс" (Ondex), светостабилизированный полиэтилен и т.п. Возможности современного производства позволяют синтезировать покрытия с заданными свойствами. Существует возможность менять светопрозрачность покрытий и степень рассеивания лучей, включить в материалы УФ-барьер или, наоборот, снизить пропускную способность пластика в отношении длинноволнового излучения. Большой популярностью пользуются материалы с обработанной от конденсата поверхностью. Полиэтиленовые пленки Di ff LJ и LJ, например, устойчивы к воздействию серы (1000 ррm). Возможно комбинирование трех-четырех необходимых свойств, как, например, в пленках марок LJ AB, INC AB, Di ff LJ, Di ff LJ AB.

В России требования к качеству листового стекла определяются ГОСТ 111-90 "Стекло листовое. Технические условия". В этом стандарте предусмотрено восемь марок листового стекла (M1-М8), различающихся требованиями к внешнему виду (допустимому количеству и размерам пороков стекла) и к оптическим характеристикам. Чем выше номер, тем ниже качество. М4 и М5 наиболее приемлемы для теплиц, но, как ни парадоксально, найти данные марки сложнее: современный рынок сориентирован на производство высококачественного стекла для производства стеклопакетов. М6 не годится: подобно тому, как волнорезы сдерживают морские волны, дефекты поверхности стекла, выявляемые на микроуровне, препятствуют прохождению световых волн, значительно ухудшая оптические свойства изделия.

В летнее же время остекленная поверхность, напротив, основной источник избыточной солнечной радиации. Например, через 10 кв.м. обычного стекла проникает около 6000 Вт избыточного тепла.
Что касается прочности, то для сравнения обратимся к свойствам сотового поликарбоната.
Ударная стойкость для панели толщиной 6 мм равна 2,1Дж.
Это означает, что панель выдержит удар градины диаметром 2см, летящей со скоростью 114 км/ч, что соответствует скорости ветра при урагане. В теплицах чаще всего используется РС 8 или 10 мм. При этом высокая пластичность и прочность самого материала делает возможным получение экструзионным способом листов с очень тонкими стенками (0,3-0,7 мм) и очень низкой массой без потери ударопрочных характеристик. То есть панели в данных случаях надежны практически на
100%, что исключает аварийные ситуации в зимнее время и потери материала при монтаже и эксплуатации. В полной мере это можно отнести и к светостабилизированному полиэтилену.

Итак, от рассмотрения возможных материалов мы переходим к продолжению разговора о конструктивных особенностях теплиц, разработанных для стекла и пластика.

Количество света в теплице

Как известно, у европейских овощеводов относительно защищенного грунта существует правило: сокращение освещенности на 1% ведет к потере 1% урожая. Безусловно, эта закономерность предполагает массу оговорок, но общий смысл именно таков.

Прозрачность различных покрытий для теплиц

Покрытие

Количество проникающего света

Одинарный полиэтилен 200 µ anti-drip

90% (89-93 %)

Двойной полиэтилен 2 x 200 µ anti-drip

82% (79-87 %)

Стекло

90% (89-92%)

Существует множество факторов, влияющих на степень освещенности теплицы:

светопроницаемость покрытия;

степень загрязнения его поверхности;

количество затеняющих элементов конструкции и оборудования;

светоотражающая способность материалов внутри конструкции и поверхности пола и т.п.

Рассмотрим некоторые из них, связанные непосредственно с конструкцией. Что касается стекла, то оно устанавливается на шпросы. Кровля с пленкой легче, полиэтилен натягивается одним единым рулоном шириной порой до 15 м. Поэтому и конструктивных элементов, затеняющих растения, в ней меньше.
Компьютерная симуляция позволяет говорить, что затеняющие конструкции в пленочных теплицах относительно площади поверхности пола теплицы составляют 5,5%; в стеклянных теплицах Venlo это 15%.

Тени от конструкции теплиц 

 

Двойной полиэтилен R 9 м 60

Venlo 3,20 м

Разница

Части тепличных конструкций, создающие тень

Желоба

1

3

 

Труба в коньке

1

3

 

Труба привода вентиляции

1

3

 

Расстояние между арками

2,50

 

 

Профиль для крепления стекла

0

73 cм (старая модель)

 

 

112 cм (новая модель)

 

Зашторивание

 

15-20 cм каждые 4 м

 

Относительно поверхности под теплицей

Теплица Venlо без зашторивания

6,6 %

15 % (старая модель)

В 2,3 раза больше

6,6 %

9,5 % (новая модель)

В 1,5 раза больше

Теплица Venlo с зашториванием

6,6 %

20 % (старая модель)

В 3 раза больше

6,6 %

15 % (новая модель)

В 2,3 раза больше

Однако количество проникающего света зависит от многих факторов - материал покрытия лишь один из них. Большое значение имеет угол падения, зависящий не только от формы поверхности кровли, но и от высоты стояния солнца по времени года.
Зимой она выше в теплицах с двойным полиэтиленом, в летнее же время немного выше в теплицах VENLO. По данным, оставшимся за рамками публикации, во время замеров солнечной радиации при пасмурной погоде в обоих типах теплиц существенных различий не наблюдалось.

Таким образом, высокая конструкция пленочных теплиц отбрасывает меньше тени на поверхность пола теплицы. И это вполне естественно: пластик - легкий материал, не требующий для своего монтажа значительного усиления конструкции.
Вместе с тем, пленочные теплицы часто не требуют систем зашторивания при активном солнце за счет высокой степени рассеивания света. Полиэтилен пропускает часть ультрафиолета (Спектр UV-A). Это является преимуществом данного вида покрытия для выращивания горшечных культур и цветов.
То, что полиэтилен пропускает свет с длиной волны, оптимальной для опылителей, позволяет шмелям лучше ориентироваться в теплице при фуражировании. Видимый спектр для насекомых сдвинут относительно человеческого глаза в сторону ультрафиолета. Стекло же, напротив, задерживает часть UV-лучей, необходимых для нормальной работы ульев.

Сравнительные таблицы по эффективности вентиляции и объему воздуха в стеклянных и пластиковых теплицах

Тип вентиляции в теплицах

Параметры

Двойной полиэтилен 9,60 м

Venlo 3,20 м;  высота 4 м

Разница

Расположение вентиляции

Наверху

Наверху

 

Тип вентиляции

Цельнооткрывающаяся

Фрамуги или др.

Лучше
циркуляция воздуха

Максимальное открывание, м

1,20

0,80

+ 50 %

Объем воздуха, м³/м²
(поверхности земли)

5,52

4,35

 

Объем воздуха на 1 м² площади теплицы

Высота до желоба, м

Многорядная пленочная теплица 9,60 м

Стеклянная теплица VENLO 9,60 м

Разница
в объеме, %

 

Высота в коньке, м

Площадь торца теплицы, м²

Объем воздуха, м³/м² площади

Высота в коньке, м

Площадь торца теплицы, м²

Объем воздуха, м³/м² площади

 

4,00

6,50

53,00

5,52

4,70

41,76

4,35

+26,90

3,50

6,00

48,20

5,02

4,20

36,96

3,85

+30,00

3,10

5,60

44,36

4,62

3,80

33,12

3,45

+33,90

2,80

5,30

41,28

4,32

3,50

30,24

3,15

+37,00

Прочность конструкции теплиц

  Конструкции пленочных теплиц рассчитаны на высокую снеговую и ветровую нагрузки (устойчивость к которым является важнейшим фактором для средней полосы России) и имеют повышенную жесткость за счет наддува.

Устойчивость к снеговой нагрузке мультиспенов серии "Richel CH96SR", которые чаще всего возводились ООО "Тепличные Технологии" в России, 63 кг /м²  кровли;  устойчивость к ветровой нагрузке 120 км/час.

Высокая прочность достигается за счет целого ряда факторов: прежде всего, это чрезвычайно удачный расчет самой конструкции и применяемых для ее сборки материалов и комплектующих. Например, профиль арок имеет овальную форму, что создает дополнительный эффект ребра жесткости в элементах конструкции.

Хомуты для сборки позволяют уменьшить количество дополнительных отверстий, ослабляющих профиль. В конструкции предусмотрены усиленные лотки для сбора воды и конденсата - на 5-метровый пролет они выдерживают нагрузку 1350 кг.
Наддув также придает дополнительную жесткость элементам каркаса по всем векторам.

Существенную роль играет и угол наклона кровли около 270: снег с легкостью скатывается по гладкому, натянутому воздухом верхнему слою полиэтилена. При этом на поверхности кровли нет ни швов, ни каких-либо стальных элементов - она абсолютно гладкая.

Прочность конструкции теплиц

Пленка крепится замками по всему периметру без нарушения целостности
кромки. Металлические части зажимов (замков) имеют дополнительный защитный слой (450 г/м2 цинка). ПВХ-части изготовлены из материала, отвечающего строительному стандарту NFT 54-405. При эксплуатации теплицы только в весенне-летний период демонтаж пленки в зимние месяцы не требуется.

Нагрузка

Стандарт NF U 57064, Франция

Нидерланды

Снег

От 63  до 133 кг/м

25 кг/м

Сельскохозяйственная культура

15 кг/м2

15 кг/м2

Ветер

120 км/ч

 

Высокие конструкции в сочетании с системой верхней вентиляции способствуют созданию равномерного температурного поля в теплице, обеспечивают более стабильный микроклимат.

Возможные сложности и как с ними справится

Нежелательно устанавливать покрытие в холодное время года или при ветреной погоде В этом случае необходимо большее количество людей и лестниц.

Покрытие должно быть хорошо натянутым Имеется оригинальная система для натяжения одинарного или двойного покрытия.

Чтобы исключить конденсат между слоями, при надуве межпленочного пространства необходимо проводить забор воздуха с внешней стороны теплиц.

Специальная светостабилизированная пленка имеет покрытие от образования конденсата.

Илья Иванов