Instalacja wymiennika ciepła w obiekcie szklarniowym. Źródło: Wikimedia Commons (CC)
Dobór systemu ogrzewania szklarni zależy od kilku czynników: powierzchni obiektu, uprawianego gatunku, wymagań temperaturowych roślin, dostępności nośników energii oraz planowanego okresu eksploatacji. W Polsce stosuje się zarówno rozwiązania tradycyjne, jak i hybrydowe łączące różne źródła ciepła.
Ogrzewanie wodne z kotłem centralnym
Najczęściej stosowanym rozwiązaniem w polskich szklarniach o powierzchni powyżej 1000 m² jest system centralnego ogrzewania wodnego z kotłem jako źródłem ciepła. Woda grzewcza o temperaturze zazwyczaj od 60 do 90°C przepływa przez sieć rur rozłożonych pod uprawą lub wzdłuż ścian szklarni.
Rodzaje kotłów
Dostępne na rynku kotły szklarniowe można podzielić ze względu na stosowany nośnik energii:
- Kotły gazowe — gaz ziemny lub LPG, wysoka regulowalność mocy, niższe wymagania eksploatacyjne, wyższy koszt energii w porównaniu z biomasą
- Kotły na biomasę — zrębki drzewne, pellet, słoma; niższy koszt paliwa przy wyższych nakładach na obsługę i magazynowanie
- Kotły olejowe — stosowane pomocniczo lub jako backup; wysoka cena oleju opałowego ogranicza ich stosowanie jako źródła podstawowego
- Kotły elektryczne — w małych szklarniach i obiektach badawczych, gdzie istotna jest precyzyjna regulacja temperatury
Norma projektowa
Systemy grzewcze szklarni w Polsce projektowane są zgodnie z normą PN-EN 13031-1 „Szklarnie — Projektowanie i budowa". Określa ona wymagania konstrukcyjne oraz klimatyczne dla obliczania zapotrzebowania na ciepło.
Rozkład rur grzejnych w szklarni
O efektywności systemu decyduje nie tylko moc kotła, ale przede wszystkim rozmieszczenie rur grzejnych. W szklarniach warzywniczych stosuje się dwa główne schematy:
Ogrzewanie podpodłogowe (tunelowe)
Rury grzejne biegną bezpośrednio pod uprawą, często na poziomie terenu. Temperatura wody jest w tym przypadku niższa — zazwyczaj 40–50°C. Rozwiązanie to sprzyja równomiernemu rozkładowi temperatury przy glebie, co korzystnie wpływa na wzrost korzeni. Jest szczególnie zalecane przy uprawach pomidorów, ogórków i papryki.
Ogrzewanie peryferyjne
Rury umieszczone wzdłuż ścian bocznych szklarni tworzą tzw. kurtynę termiczną, ograniczającą straty ciepła przez przegrody. Temperatura wody może być wyższa. System jest prostszy montażowo i sprawdza się w obiektach starszego typu bez możliwości instalacji rur podpodłogowych.
Przemysłowy obiekt szklarniowy z instalacją grzewczą. Źródło: Wikimedia Commons (CC)
Biomasa jako nośnik ciepła
Zastosowanie kotłów na biomasę w szklarniach jest w Polsce uzasadnione ekonomicznie szczególnie tam, gdzie dostęp do surowca jest lokalny. Zrębki drzewne i słoma są tańszymi nośnikami energii niż gaz ziemny, choć wymagają odpowiedniej infrastruktury: silosów, podajników i systemów odpopielania.
Ponadto spalanie biomasy wiąże się z emisją pyłów, co w przypadku instalacji o mocy powyżej 1 MW może podlegać krajowym przepisom dotyczącym ochrony powietrza (ustawa Prawo ochrony środowiska). Dlatego instalacje tego typu wyposażane są często w elektrofiltry lub multicyklony.
Straty ciepła a materiał pokrycia
Zapotrzebowanie na ciepło szklarni w dużej mierze zależy od materiału pokrycia. Szklarnie ze szkłem hartowanym charakteryzują się wyższymi stratami ciepła niż obiekty z poliwęglanem wielokomorowym, który ma lepszą izolacyjność termiczną. Szklarnie foliowe (z folii PE lub EVA) wymagają zazwyczaj większej mocy grzewczej przy porównywalnej powierzchni upraw.
Praktyczna wskazówka
Przy projektowaniu systemu grzewczego przyjmuje się zazwyczaj zapotrzebowanie na ciepło rzędu 80–120 W/m² dla szklarni szklanych i 120–180 W/m² dla szklarni foliowych, przy projektowej temperaturze zewnętrznej dla danej strefy klimatycznej.
Ogrzewanie nawiewne (nagrzewnice powietrzne)
Alternatywą dla ogrzewania wodnego w mniejszych szklarniach są nagrzewnice powietrzne gazowe lub elektryczne. Urządzenia te ogrzewają bezpośrednio powietrze w obiekcie, bez pośrednictwa wody grzewczej. Zaletą jest prostota instalacji; wadą — nierównomierny rozkład temperatury i większe ryzyko powstawania stref przegrzanych i niedogrzanych.
Źródła i odniesienia
Informacje techniczne w niniejszym artykule opierają się na publicznie dostępnych normach branżowych. Dodatkowe dane znajdziesz w:
- Agencja Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa — informacje o wsparciu dla rolnictwa
- Główny Urząd Statystyczny — statystyki dotyczące powierzchni szklarni w Polsce