Наткнулся на новый, лично для себя, приём — воздушная шахта в полу зимней теплицы. Сразу оговорюсь — речь о зимовке растений в спящем состоянии, а не о выращивании их зимой.
Напомню. Зиму в спящем состоянии могут проводить не только инжиры, гранаты и персики, но и такие нелистопадные, как некоторые цитрусовые, фейхоа и другие — их устроят температуры около 0°С или немного ниже. То есть, приток тепла всё равно нужен, но гораздо меньше, чем для полноценного обогрева.
Вопрос только, — где взять источник дешёвого, а лучше бесплатного тепла? Ответ прост — под землёй. Чем глубже, тем земля теплее, тем больше тепла с квадратного метра поверхности можно получить. Внутри это выглядит примерно так:
Выбрал фото из Сети нарочно без растений, чтобы было видно что и как.
Это подземная теплица (метра на два вглубь). Да, стены здесь земляные и т.д. , но в целом понятно.
Но, есть и заглублённые — примерно на 70-90см. Конструкции есть всякие — это отдельный большой вопрос.
И всё бы хорошо, но площадь условно «тёплого» пола ограничена размерами теплицы и её явно мало по отношению к площади «холодных» стен и крыши теплицы в условиях нашей Средней полосы. Глубина таких теплиц — не больше 2-2,5 метров. А, температура на этом подземный горизонте зимой всего на пару градусов выше нуля. Да, температура положительная, но важен поток тепла, а не просто температура земли. А поток-то там мал… В итоге, тепло мы получаем. И зимой в таких теплицах теплее, чем снаружи. Но, этого тепла не хватает для подогрева и зимовки. Сделать глубже? Но, тогда и света летом почти не будет…
И тут может помочь вертикальная шахта в земле. Занимая мало места на поверхности, она даёт КРАТНУЮ дополнительную площадь для съёма тепла со своих стенок, которые не только теплее уличной земли, но и ТЕПЛЕЕ ПОЛА теплицы, поскольку тянут тепло из более глубоких горизонтов!
Возьмём шахту диаметром 0,4м и глубиной 3 м. Площадь её стен равна ~3,77м2.
Возьмём тепличку 4,2 х 3,5м, т.е. площадь пола 14,7м2. Если я сделаю внутри всего 4 указанных выше шахты, то площадь теплосъёма увеличится в ДВА раза!
Повторюсь: эта дополнительная вторая поверхность будет более тёплая, чем пол. То есть, суммарный приток тепла от земли должен быть по крайней мере в полтора (если не в два) раза больше. А это значит, что уж если без шахт у людей получается передержать растения, то с тепловыми шахтами результаты должны быть заметно лучше 🙂
Описание воздушной шахты
В виденном мною видео (с Кубани) автор сделал шахту видимо без особых расчётов — просто 6-метровый колодец в земле, диаметром 60см и сверху закрыл крышкой с маленькими отверстиями.
Сама идея шахты — просто отличная. Но, такое претворение в жизнь мне не понравилось — КПД явно крайне низкий, т.к почти нет потока воздуха. Судя по видео, для Кубани вполне хватило, но для Средней полосы — явно мало. Вот, сижу, думаю…
Пока надумал так:
В вырытую шахту вставляем трубу из согнутого гофрированного кровельного листа (оцинковка, профнастил), диаметром 40 см для определённости.
Кладём на дно шахты круг из теплоизолятора диаметром 25-30см, приподняв его над дном шахты на 15-20см. Затем в шахту опускаем трубу 20 см диаметром, теплоизолированную (10-15мм рулонного пенополиэтилена или изофола должно хватить). Нижний конец трубы до уложенного ранее круга не доводим.
По бокам между трубой и кругом останется зазор около 10 см. Тогда получится тяга — воздух будет опускаться по внутренней трубе, выходить в стороны внизу, потом будет нагреваться вдоль внешних стенок и выходить наружу.
Воздухозабор надо отвести в сторону, за пределы шахты, чтобы потоки не смешивались.
Круг внизу нужен, чтобы тёплый воздух от дна не пытался подняться вверх по приточной внутренней трубе.
Бортики по краям круга возможно не обязательны.
Теплоизолятор нужен для предотвращения передачи тепла — иначе возникнут встречные потоки воздуха.
Да, кусок трубы выше грунта ставим только под зиму — летом это всё снимается и накрывается крышкой, чтобы не мешало ходить.
Выше я немного занизил ожидания, учитывая не очень пока понятный КПД отбора тепла из шахт. При указанных размерах, получается одна такая шахта на 4 м2 с шагом 2м между шахтами. Наверное можно и чаще, но тогда и температура оставшейся площади пола понизится сильнее. По-хорошему, надо конечно расчитывать в какой-то программе. Точно знаю что есть, видел примеры подобных диаграмм теплового распределения в средах, но не смог найти названий этого ПО.
Оставшиеся вопросы
Вариант с вентилятором пока не рассматриваю:
1) надёжнее небольшой пассивный поток воздуха, не зависящий от электроэнергии.
2) переохлаждать землю сильным потоком воздуха на глубине без меры смысла нет — грунт может быстро промёрзнуть, а нам нужна именно положительная температура воздуха.
Но, если в теплице будет электричество, то не поставить аварийный вентилятор с тепловым реле будет уже просто неправильно — оно может включать продув при опускании температуры ниже критической. Сильные морозы редко длятся дольше нескольких дней — потом земля в шахтах снова постепенно прогреется.
Размеры. Все приведённые размеры сейчас умозрительны — желательно расчитать движение холодного и тёплого воздуха при разных сечениях труб, чтобы лишнего не копать. Малое сечение длинного воздуховода может дать большое сопротивление при слабом потоке воздуха. А, слишком большое может привести к появлению встречных потоков тёплого и холодного. Вдобавок, пока не знаю как вырыть яму диаметром 30-40 см глубже ОДНОГО метра — нам же надо метра ТРИ и более… Есть ручные буры, но их диаметр около 20-25 см — хватит ли этого диаметра для организации воздушных потоков, или нужно расширять шахту — непонятно…
Сколько тепла оттуда можно получить?
Тут лучше бы посчитать, но сейчас приведу только встреченное где-то готовое «среднепотолочные» данные, что зимой в Средней полосе с квадратного метра земли излучается порядка 10-15 Вт. Здесь зависит от типа грунта и от его влажности до промерзания — разная теплопроводность.
Если принять эти цифры, то тогда, без шахт, общий тепловой поток от пола 14,7 м2 будет около 150-200 Вт.
Как расчитать дополнительный тепловой поток из шахты — пока не знаю. Но, если принять, что с квадратного метра стенок шахт удастся отобрать хотя бы половину излучаемого тепла, то на итоговые 225-300Вт надеяться вполне можно. (по оптимистичным — 400-600 Вт, учитывая более высокую температуру шахт на большей глубине и более глубокие шахты, чем 3 метра)
Мало? Да, бананы зимой не выживут. Но, они не выживут даже если там киловатт обеспечить… А вот для инжира, а то и для гранатов может и хватить, если на зиму дополнительно укрыть — они же в траншее зимуют… Здесь ещё много зависит и от наземной части теплицы — её высота, форма, будет ли снег сверху…
В любом случае, тепловые шахты дадут дополнительное бесплатное тепло. И, оно вполне может обеспечить тот самый недостающий градус в сильные морозы и уберечь растения от вымерзания.
От такого подспорья ни один садовод-подвижник не откажется.
