Для ленивого союза. Вы можете пропустить довольно длинный раздел рассуждений, перемежаемый расчетами, и прокрутить вниз до подзаголовка «Результаты», где основные положения перечислены в одном абзаце. Вы также можете получить заключение, но это необязательно.
Как говорится, такого никогда не было, и это происходит снова. С 6 по 8 мая 2025 года в Беларуси три дня подряд зафиксирована высокая температура. Например, в Барановичах температура воздуха в ночь на 8 мая составила -2,6ºС, тогда как в 1976 году она составляла -0,3ºС.
9 мая в Беларуси было зафиксировано экстремально холодное время года, было побито 23 местных температурных рекорда. Температура в Минске опустилась до -4,1℃, побив предыдущий рекорд -3,3℃, установленный 113 лет назад в 1912 году).
Данные Meteociel.fr на вечер 9 мая
И это происходит не в первый раз. Майские морозы третий год подряд были просто потрясающими. Три повторения выглядят как закономерность.
Модель прогноза GFS показывает, что примерно с 25 мая, когда верхняя ложбина «X» покинет наш регион, а верхняя гряда «T» повернет обратно к нам, в Беларуси будет более-менее теплая погода».
данные с wxcharts.com
В 6 утра 10 мая я увидел интересную картину. Уличный термометр показывает -4ºС, а температура внутри теплицы -4ºС. В металлической пепельнице, наполненной водой, вода не замерзла, как будто ночью и не было отрицательных температур. Напротив, около 6 утра 9 мая вода в пепельнице замерзла. Затем за полчаса температура поднялась на несколько градусов, достигнув -2ºС, но вода в поддоне превратилась в кашицу (смесь частиц льда и воды). Примерно через час вода снова тает, а температура воздуха поднимается до +2ºС. То есть, поскольку ночью не было отрицательных температур или отрицательные температуры были очень небольшими, вода оттаивала на рассвете, а около 6 часов утра температура резко падала, в результате чего вода переходила в частично замерзшее состояние, но поскольку взошло солнце, температура также быстро повышалась, и лед растапливался. Прогноз погоды говорит, что температура будет -1ºС, но здесь все загадочно: облака часто проплывают, а температура ниже, чем в ближайшей метеорологической обсерватории. Иногда в июле приходится надевать пуховик с утра, чтобы не замерзнуть. Может ли это быть связано с тем, что за домом тянется непрерывная полоса Налибокских холмов протяженностью 50 километров? Напишите свои догадки в комментариях. Поскольку дом расположен рядом с большим лесом, возможен частый контакт с дикими животными. Я уже писал на эту тему в рассказах «Шнурки», «Зубр» и «Кабан.
В начале мая саженцы были бережно перевезены в наш небольшой дом в Пушкаре, Налибок, и были готовы к перемещению в теплицу, но из-за плохого прогноза погоды на следующие выходные нам пришлось остановиться. Через некоторое время растения адаптировались к простым условиям содержания в отдельном неотапливаемом помещении с температурой воздуха около 10-15 градусов. Если они не выживут и не пересадятся, то, я думаю, они, скорее всего, зацветут 25 мая, и тогда начну думать о том, как пересадить их раньше, не обрекая на гибель и не обанкротившись. Я очень желаю моей любимой Анютке всего самого наилучшего.
Конечно, можно было бы вырабатывать тысячи киловатт электроэнергии, обогревая всю теплицу и повышая среднюю температуру в деревне, но, вероятно, было бы дешевле заказать помидоры чартерным рейсом из Испании, а затем доехать до аэропорта и обратно на такси. Примерный расчет затрат на электроэнергию я уже приводил в статье «Расчет выделяемой Землей энергии и теплопотерь теплицы». Знания, которые я тогда получил в ходе своих экспериментов, помогли мне осознать, что существует более экономичный и эффективный способ. Изоляция необходима, но вся теплица имеет площадь около 50 квадратных метров, поэтому накрывайте ее на ночь и разбирайте утром, и делайте это каждый день. Вам также необходимо защищать его и снимать с него защиту. Я боялся, что помидоры и перцы на второй день таких тренировок последуют моим указаниям и песням и пойдут в определенном направлении, направляемом не только мной, но и моей женой. Шутки в сторону, обеспечение здания площадью 50 м² хорошей и легкосъемной изоляцией — довольно простая и дорогостоящая задача, которую следует продумать заранее. Хотя идея в целом интересна, учитывая хорошую, легкосъемную изоляцию толщиной 40 мм и теплопроводность 0,04 Вт/(м×К), энергия, необходимая для поддержания температуры внутри теплицы, очень мала, учитывая теплопередачу от нагрева земли, и даже дополнительное светодиодное освещение могло бы справиться с этой задачей.
потери тепла внутри теплицы также можно сократить, если построить ее по принципу окон или двойного остекления, используя два или даже три слоя поликарбоната с воздушным зазором между ними. В случае двойного слоя потери тепла составят менее 3 Вт на квадратный метр на градус Цельсия, то есть, чтобы сделать температуру внутри теплицы на 10 градусов выше температуры окружающей среды, потребуется около 50x3x10 = 1,5 кВт энергии, то есть электричество не понадобится, так как прогрев земли в течение дня может дать больше электроэнергии. Если у вас есть какие-либо сомнения, я надеюсь, что их будет легко развеять с помощью простых физических формул. Как вы думаете, сколько энергии будет содержаться в слое почвы в теплице толщиной 10 см, если его нагреть, скажем, до 25 градусов? Плотность Земли составляет 5500 кг/м3, объем этого слоя составляет 0,1 х 8 х 3,5 = 2,8 м3, теплоемкость Земли составляет 1 кДж/(кг ºС) или 0,27 Вт/(кг ºС), энергия будет эквивалентна 4,1 кВт на градус Цельсия. То есть, если температура этого слоя Земли охладится с 25 градусов до 15 градусов, а после охлаждения на 10 градусов, то он выделит более 40 киловатт энергии. То есть, нагретая почва в теплице уже содержит в себе энергию, необходимую для поддержания температуры в теплице, если, конечно, потери тепла из самой теплицы не слишком велики. Эффективность термоизолированной упаковки рассчитана давно. Я считаю, что толщина воздушного зазора также оптимальна, дальнейшее увеличение зазора не повлияет на теплопроводность, но увеличит стоимость. Хотя основным критерием выбора стеклопакетов, возможно, была стоимость, для советских инженеров, рассчитавших и установивших расстояние между оконными стеклами около 5 см, главным критерием было снижение теплопотерь. Несмотря ни на что, везде есть баланс и компромисс — где-то теряешь, где-то находишь. В любом случае, здесь есть интересный момент, когда увеличение зазора становится неэффективным, поскольку начинает действовать конвекция, а теплопроводность практически не уменьшается при дальнейшем увеличении зазора. Но если объем зазора разделить на малые части, то его увеличение приведет к увеличению термического сопротивления почти пропорционально. Таким образом, потери тепла можно сократить как минимум до 0, шучу, но определенно их можно сократить до 50 Вт на градус Цельсия в теплице. Таким образом, теплицу можно использовать круглый год, даже в суровые зимы.
но я отвлекся. Если вам необходимо сохранить рассаду в течение первых нескольких недель, вам не нужно утеплять всю теплицу; Достаточно спрятать каждый куст саженца под слоем утеплителя, а энергии самой земли должно хватить, чтобы поддерживать температуру внутри утепленного кокона на достаточно высоком уровне. Конечно, чем сильнее и глубже нагревается Земля в течение дня, тем значительнее будут последствия. Затем я вспомнил о куче пенопластовых плит, которые годами лежали в сарае и никогда не использовались. Теплопроводность пенопласта толщиной 0,04 м (40 мм) и размером 1,5×0,6 м составляет примерно 0,04 Вт/(м×К). Я использовал его для изготовления параллелепипеда с внешними размерами примерно 0,4×0,4×0,6 метра. Этих размеров должно быть достаточно для крупных саженцев кустарников. Грубо говоря, площадь этого параллелепипеда составляет около 1 квадратного метра. Для простоты я буду называть его в дальнейшем кубом.
Отдельно стоящие термометры, пенопластовые кубы и полиэтиленовые пенопластовые конусы
Мы с Анюткой установили отдельно стоящий термометр и один термометр под кубом и один под конусом. Я сделал конусы, чтобы получить дополнительные данные для сравнения эффективности. Ночью все термометры показывали +9ºС. Мы сделали ставки: я поспорил, что температура под конусом будет на 3 градуса выше, под кубом — на 5 градусов выше, а Анютка поспорила, что температура под конусом будет на 1ºС и на 3ºС выше. Как это часто бывает, истина где-то посередине: +2ºС и +4ºС.
Утром термометр, не накрытый блоком, показывал -3ºС, а накрытый блоком термометр показывал +1ºС. Неудивительно, что под конусом из вспененного полиэтилена толщиной 10 мм температура составляет около -2ºС. Результаты оказались где-то посередине между нашими ожиданиями.
легко подсчитать, что при разнице температур внутри и снаружи куба тепловой поток равен q = 0,04 Вт/(м×К)/0,04м×(+1-(-3)) = 4 Вт/м2. Поскольку площадь куба составляет 1 м2, можно сделать вывод, что Земля компенсирует потерю кубом 4 Вт, тем самым стабилизируя температуру на 4 градуса выше температуры окружающей среды. Это было бы верно, если бы значения теплопроводности пены, взятые из интернета, соответствовали истинным значениям, но мир стар и несовершенен, как и пена, а тепла, исходящего от земли, на самом деле больше, как показывают измерения, упомянутые в посте, ссылку на который я привел в тексте. Теория также предполагает, что Земля должна выделять около 2 Вт энергии на градус Цельсия из области 33x33 см под кубом, что приводит к значению теплопроводности меньшему, чем значение, полученное из Интернета. Ну да ладно, сейчас это уже не важно, главное, что есть результат, который неплох, но, на мой взгляд, недостаточен. Я ошибочно полагал, что энергии Земли достаточно. Чтобы получить удовлетворительные результаты, вам понадобится примерно столько же тепла, сколько дает земля, то есть примерно на 8 Вт больше. Тогда при -3 градусах вне куба будет +5, а при +8 — +16.
Время восхода: 11 мая 2025 г. 5:30
Одуванчики не боятся мороза
Иней на крапиве 11 мая 2025 г
Дополнительную мощность можно получить, добавив последовательный резистор. Например, при напряжении сети 230 В мощность 24 резисторов сопротивлением 22 Ом будет равна 230^2/(24×22)=100 Вт или 4,2 Вт/резистор. Можно использовать резисторы номиналом 12–24 кОм и подключить их параллельно. Это более удобно, поскольку цепь можно удлинять по мере необходимости.
Обратите внимание: Капиллярные маты для полива рассады и комнатных растений: что за "зверь" и зачем нужны?.
При принятии решения я руководствовался доступностью товара в магазине, ценой и простотой установки. Например, резистор С5-47Б, качественный советский резистор с номинальной мощностью 10 Вт, можно закрепить на радиаторе двумя винтами. Между резистором и радиатором следует нанести как можно более тонкий слой термопасты (например, КПТ-8), в идеале заполняющий только микронеровности сопрягаемых поверхностей.
Резистор C5 - 47В
В компании «Белчип» резистор типа С5-47 сопротивлением 470 Ом стоит 0,43 белорусских рубля, что эквивалентно 11,5 в России. Интересно, что в российском магазине Chip Deep такие резисторы стоят от 2 до 20 белорусских долларов или от 50 до 500 российских долларов. Это нормальный спред. В целом цена в 0,43 белорусских рубля меня вполне устроила, а имеющиеся в продаже резисторы сопротивлением 470 Ом заставили меня соединить резисторы последовательно, по четыре штуки, так что мощность каждого резистора составила чуть больше 7 Вт. 230x230/(470×4)/4=7,03 Вт. На самом деле сопротивление немного меньше — 460 Ом, в пределах 5%, а мощность немного больше — около 7,2 Вт.
И чтобы быть совсем точным, можно смело использовать резисторы с распределенной мощностью близкой к максимальной рассеиваемой резистором мощности, так как они будут использоваться при температурах близких к нулю градусов, но, как всегда, есть нюансы и если вы хотите, чтобы резистор работал правильно, он должен нагреваться до температуры немного выше той, которую мы хотим поддерживать, а температуру, до которой он нагревается, можно легко рассчитать по следующей формуле:
Тр = Тос + П / (Ав × S),
Где Tр — температура резистора, P — выделяемая им мощность, S — площадь его поверхности, АБ — коэффициент теплопередачи от резистора к окружающему воздуху, обычно принимаемый равным 10-15 Вт/(м2×К). Мы планируем поддерживать температуру на уровне 8ºС. Мощность рассчитывается по закону Ома и равна квадрату напряжения на резисторе, деленному на его сопротивление. При параллельном соединении резисторов напряжение всегда одинаково и равно напряжению источника; При последовательном соединении, если резисторы имеют одинаковое сопротивление, оно делится на количество резисторов, подключенных к источнику. Например, если резистор представляет собой параллелепипед размерами 20х10х10 мм, то площадь его поверхности будет равна 0,001 кв метра. То есть при выходной мощности 2,5 Вт без дополнительного радиатора не обойтись. Необходимо склеить несколько листов жести размером 30х30 мм. Тогда площадь увеличится примерно в 4,5 раза, а перегрев снизится до значения, при котором резистор можно будет коснуться, но нам нужна такая температура, чтобы растениям было комфортно вблизи нагревательного элемента и как можно меньше тепла уходило на нагрев глубокой почвы. Кроме того, чем больше площадь радиатора, тем меньше будет перегрев, но выходная мощность не изменится и останется на уровне 2,5 Вт. Но температура имеет значение. В конце концов, чем жарче Земля, тем больше тепла используется для обогрева планеты. В идеале температура резистора с радиатором должна быть равна температуре земли. В этом случае все направление теплового потока будет направлено на устранение теплопотерь пенопластового параллелепипеда и не будет использоваться для обогрева земли. Даже название «тепловой поток» похоже на название «электрический ток» в электротехнике. Однажды я даже использовал свой обычный Proteus, адаптированный для электроники, для расчета тепловых процессов с течением времени, работая в компании, занимающейся электрическим отоплением. Достаточно сравнить величины: температура – напряжение, тепловой поток – ток, тепловое сопротивление – нормальное сопротивление. Программа предназначена для моделирования электронных процессов и хорошо справляется с тепловыми процессами. Потому что все в мире построено на общих принципах и устроено примерно одинаково. Все в мире подчиняется одним и тем же правилам.
Для всех 50 кустов во всей теплице достаточно мощности около 350 Вт, и кабеля с большим запасом самого дешевого 0,5 мм2 медного ШВВП. Осталось только спаять и изолировать паяные соединения термоусадочной трубкой на клеевой основе типа 3 мм/1 мм. Нескольких метров термоусадочной трубки хватит на сотню точек пайки. Еще несколько центов, и стоимость электроэнергии примерно за 3,2 киловатта за ночь (8 часов): 76 белорусских копеек или 20 российских рублей. В России цены на электроэнергию, кажется, дешевле, чем в Беларуси, разве не 0,24 белорусских доллара или 6,5 российских долларов за киловатт? Если это правда, пожалуйста, напишите об этом в комментариях.
Цепь резисторов на радиаторе
для радиатора я использовал алюминиевый лист размерами 8х10х1см. По всему гаражу был разбросан хлам, я даже не мог вспомнить, откуда он взялся, это были выброшенные останки чего-то. В этом случае, ввиду наличия зоны рассеивания, теоретический перегрев относительно температуры окружающей среды составит 7 Вт/10-15 Вт/(м2×К)/0,02м2, что составляет около 25 градусов. Если использовать две платы или плату в два раза большего размера, то перегрев уменьшается вдвое. На данный момент я решил остановиться на варианте с одним диском. При таком перегреве потребуется немного больше мощности для обогрева земли, чем при перегреве в 10-15 градусов, но я думаю, что перегрев в 25 градусов довольно близок к оптимальному. Испытания показали, что при комнатной температуре 22 градуса можно держать палец на резисторе сколь угодно долго, это означает, что температура резистора составит около 45 градусов, а перегрев — 23 градуса. Если вы можете удерживать палец на резисторе в течение нескольких секунд, это означает, что температура составляет около 50 градусов.
Неудивительно, что теория снова совпадает с практикой. Обычно это происходит, когда вы понимаете основные принципы физики. В советских вузах обычно преподавали именно так, стараясь донести до студентов суть и активно используя аналогии в объяснениях. Возможно, именно поэтому советское образование когда-то считалось одним из лучших в мире. В настоящее время учащиеся плохо понимают предмет и не способны почувствовать, как работает электронное устройство или программа на уровне нейронных связей. Им были даны формулы и функции, но не было объяснений их значения. Им были предоставлены практически неограниченные ресурсы и возможности, которые они использовали для создания идеального вращающегося, сияющего логотипа, как показано на видео ниже.
У меня под рукой был скотч, который, как мы знаем, для нас очень важен, поэтому все кубики были им обмотаны. Возможно, когда-нибудь будет изобретено что-то более цивилизованное, но пока это так.
Кубики на грядке
Кубики спасли недавно высаженную рассаду перца, поскольку на следующее утро температура упала ниже нуля, о чем свидетельствовала замерзшая вода на улице. Прогноз +4. Температура внутри теплицы была на полтора градуса теплее, чем снаружи, с кубом без нагревательного элемента было на четыре градуса теплее, чем внутри теплицы, а с нагревательным элементом было на восемь градусов теплее, чем внутри теплицы.
Температура утром 19 мая
Повторяю, ночью температура опустилась ниже нуля, свидетельством чему стала замерзшая вода, хотя прогноз погоды обещал +4. Вот такие у нас загадочные места. В этом году сирень фактически не цвела, за исключением нескольких отдельных цветков. Видимо, 2025 год я запомню такой строкой: это год, когда не цветет сирень Налибок-Пушкар возле моего дома. Именно из-за этой сирени мы купили этот дом в Налибокской пуще: Сирень пятилистная.
Прогноз на 19 мая 2025 г
Через несколько дней погода внезапно стала теплой, и, как и у тех яблок, у них возникло две проблемы: их было слишком много и некуда было их девать; слишком мало и нечего есть. То же самое происходит и в теплице: резкие заморозки сменяются палящим солнцем, в результате чего дневные температуры в теплице очень высокие. Еще даже не июль. К счастью, высокая температура продлилась недолго, и наступил сезон дождей, но теперь нам все равно приходится думать, как избежать жары. Планирую накрыть теплицу тканью спанбонд, которая будет блокировать около 30-40% солнечного света, таким образом, излучаемая внутри теплицы мощность, пропорциональная квадрату светового потока, снизится на 70-80%, то есть, грубо говоря, это не киловатты на квадратный метр, а около 300 Вт. И явление перегрева будет уменьшаться по мере увеличения мощности. Но это уже другая история.
Меня сейчас больше интересует следующая ночь с 24 на 25 мая, самый пессимистичный прогноз температуры модель GFS предсказывает температуру +5 на эту ночь. Еще час назад прогноз был +4.
Модель GFS предсказывает, что в ночь с 24 на 25 мая
Спанбонд не защищает от отрицательных температур, так как теплопроводность спанбонда примерно равна теплопроводности пенопласта, 0,04 Вт/(м•К), но так как теплопроводность материала обратно пропорциональна его толщине, то для пенопласта толщиной 0,04 мкм она равна S(м2)×0,04Вт/(м•К)/0,04м=1Вт•м2/К, а для спанбонда толщиной 60 мкм она равна 0,06 мм=0,00006 м (по данным производителя, плотность спанбонда (г/м) соответствует толщине (мкм), S(м2)×0,04Вт/(м•К)/0,00006м~650Вт•м2/К. По сравнению с пенополистиролом спанбонд практически прозрачен для тепла. Его эффективность всего миф, придуманный для обеспечения продаж. Поэтому неудивительно видеть такую информацию: «Девушки, на упаковке спанбонда написано -7 градусов, а у меня помидоры и перцы заморожены при -1 градусе, в чем дело?» Даже если толщина спанбонда составляет 1 мм, его теплоизоляционная эффективность в 40 раз ниже, чем у пенополистирола толщиной 40 мм.
Хотя для меня следующее утро еще не наступило, а для вас уже прошло, пожалуйста, насладитесь красотой восхода солнца в Минске.
Минск. 23 мая, 5:27
Минск. 22 мая, 5:12
Как красиво цветет каштан
Утренняя температура была такой, как и прогнозировалось. Температура +5, в теплице +9, под спанбондом тоже +9 градусов, десятых не различаю, может они там и есть. При отрицательных температурах прирост такой же.
в заключение.
Все в мире относительно, но, как говорят классики, это не значит, что то, что можно приписать сейчас, можно приписать и потом. Все в мире относительно, просто и ясно, но в то же время сложно. Жизнь – сложная штука, но после того, как А следует В, напряжение создает ток из более высокого места в более низкое через сопротивление, точно так же, как температура создает тепловой поток из более высокого места в более низкое, и чем ниже тепловое сопротивление, тем сильнее этот тепловой поток. Аналогии можно использовать везде, где они полезны. Невозможно создать что-то из ничего. Все в мире происходит естественно и подчиняется законам физики.
результат.
под коробкой в форме параллелепипеда размером 40x40x60 см, изготовленной из старого пенопласта толщиной 40 мм, температура на 8ºC выше температуры окружающей среды, если под коробкой установлен нагревательный элемент мощностью 7 Вт, и на 4ºC выше температуры окружающей среды, если нагревательный элемент не установлен, под конусом из полипропилена толщиной 10 мм температура на 2ºC выше температуры окружающей среды, а под чехлом из спанбонда плотностью 25 г/м2, который примерно равен по размеру кубу, температура практически не зависит от температуры окружающей среды.
Стоимость куба 90% пенополистирола составляет около 6 белорусских долларов или 160 российских долларов за квадратный метр. Возможно, это обойдется вам дешевле, кубики можно сделать меньше, затраты будут единоразовыми, прослужат практически всю жизнь, а результаты гарантированы.
«Стакаван, ты гений», — сказала Анютка.
«Нет, я просто изобрел велосипед», — ответил я.
[Мой] Расчет теплопроводности пенопласта для теплиц видео без звука вертикальное видео короткое видео длинная версия 12Больше интересных статей здесь: Дача.
Источник статьи: Защита рассады в теплице в майские заморозки.
