Инженерные системы и особенности климатизации большепролетных зданий и сооружений агропромышленного комплекса

УДК 725
ББК 38.712 

Г15

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная 
продукция маркировке не подлежит.

Рецензенты: 

д-р техн. наук, проф. П.А. Лисин (ОмГАУ); 
канд. техн. наук, доц.  А. Д. Ваняшов (ОмГТУ) 

Работа одобрена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве 
учебного пособия. 

           Галдин, Владимир Дмитриевич.  
Г15 
Инженерные системы и особенности климатизации большепролетных зданий и сооружений  агропромышленного  комплекса : учебное пособие / 
В.Д. Галдин. – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2022. – Режим доступа:
http://bek.sibadi.org/MegaPro, для авторизованных пользователей. – Загл. с экрана. 

Рассмотрены инженерные системы и особенности климатизации большепролетных зданий и сооружений агропромышленного комплекса. Выявлены особенности проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования 
воздуха теплиц, плодоовощехранилищ, складов хранения зерна, животноводческих помещений, холодильных предприятий. 
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. 
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 
«Строительство» профили «Инженерные системы жизнеобеспечения в строительстве», «Теплогазоснабжение и вентиляция», а также специалистов, работающих в области строительства. 
Подготовлено на кафедре «Городское строительство, хозяйство и экспертиза 
объектов недвижимости». 

Текстовое (символьное) издание (6,6 Мб)
Системные требования: Intel,3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista 7; 
1Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения  
pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader 

Редактор И.Г. Кузнецова 
Техническая подготовка Л.Р. Усачева 

Издание первое. Дата подписания к использованию 

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 
РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2022 

~ 3 ~ 

ВВЕДЕНИЕ 

В соответствии со сводом правил СП 304.1325800.2017 «Конструкции большепролетных зданий и сооружений» [28] к большепролетным 
зданиям и сооружениям относят здания и сооружения, конструктивные 
решения которых включают хотя бы одну большепролетную конструкцию. В свою очередь, большепролетная конструкция – это конструкция 
с пролетом 18 м и более – для гражданских, 30 м и более – для промышленных зданий и сооружений или с консолью 9 м и более. Большепролетные здания и сооружения играют значительную роль в агропромышленном комплексе. Сравнительно недавно такие сооружения считались уникальными и строились достаточно редко.  
В настоящее время быстрое развитие науки и техники, а также 
большая потребность в таких сооружениях в агропромышленном 
комплексе предопределили интенсивное строительство таких сооружений во многих странах. 

Учитывая темпы развития экономики России и неудовлетворен
ную потребность в объектах сельскохозяйственного назначения, в том 
числе объектов растениеводства и животноводства, объёмы строительства большепролетных зданий и сооружений будут постоянно 
увеличиваться. Такие конструкции в последнее десятилетие активно 
используются при строительстве теплиц, плодоовощехранилищ, животноводческих помещений, свиноферм и птицефабрик. 

В соответствии со сводом правил СП 73.13330.2016 «Внутренние 

санитарно-технические системы зданий» [29] к основным инженерным системам зданий и сооружений относятся: системы холодного и 
горячего водоснабжения, отопления, канализации, водостоков, вентиляции, кондиционирования воздуха, тепло- и холодоснабжения. 

Обязательным условием нормального функционирования (экс
плуатации) таких зданий и сооружений является наличие систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, которые обеспечивают поддержание заданных параметров микроклимата. К таким 
системам предъявляются все более жесткие требования.  

~ 4 ~ 

1. ОСОБЕННОСТИ КЛИМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ

РАСТЕНИЕВОДСТВА 

1.1. Особенности климатизации теплиц 

Идея выращивания растений на экологически безопасных терри
ториях существует ещё со времён Римской империи. Римский император Тиберий ежедневно ел овощ, похожий на огурец. Римские садовники использовали искусственные методы (аналогичные тепличной системе) выращивания, чтобы они были доступны для его стола 
каждый день в году. Огурцы сажали в тележки на колесах, которые 
ежедневно ставили на солнце, а затем помещали внутрь, чтобы они 
согрелись за ночь. Огурцы хранились под рамой или в огуречных домиках, покрытых либо промасленной тканью, либо листами селенита, 
согласно описанию Плиния Старшего [30]. 

Тепличное растениеводство является важной частью агропромышленного комплекса нашей страны, так как обеспечивает полноценное питание населения во внесезонный период, когда отсутствует 
большинство других источников. По оценкам ассоциации «Теплицы 
России», общая площадь теплиц в стране в 2017 г. выросла до          
2,6 тыс. га, а объем производства продукции в закрытом грунте 
ожидался на уровне не менее 930 тыс. т [1].  

Рис. 1.1. Промышленная теплица

Теплица – отапливаемый или автономный круглогодичный пар
ник, представляющий собой сооружение защищённого грунта со светопроницаемым куполом для выращивания ранней рассады (капусты, 
томатов, огурцов, цветов-сеянцев, укоренения черенков или доращи

~ 5 ~ 

вания горшечных растений), для последующего высаживания в открытый грунт или полного цикла выращивания той или иной культуры под куполом теплицы [30] (рис. 1.1). Теплица входит составной 
частью в тепличный комбинат.  

Промышленные теплицы – это большепролетные сооружения, 

предназначенные для выращивания больших объемов различных 
сельскохозяйственных культур (овощей, ягод, зелени и фруктов) в 
любое время года или круглогодично. 

Теплицы проектируются однопролетными (ангарными) (рис. 1.2) и 

многопролетными (блочными) (рис. 1.3). Многопролетные сооружения состоят из отдельных звеньев теплиц. 

Рис. 1.2. Промышленная однопролетная (ангарная) теплица

Рис. 1.3. Промышленная многопролетная (блочная) теплица

~ 6 ~ 

Промышленные теплицы разделяют на две большие группы: се
зонные и круглогодичные. Большей популярностью пользуются сезонные сооружения, поскольку для выращивания урожая круглый год 
требуются большие финансовые вложения на обустройство отопительных систем, заготовку удобрений, рабочих, которые будут следить за порядком, и т. д.  

Проект сезонных теплиц подразумевает выращивание огородных 

и садовых культур с начала марта по конец ноября. В них хорошо как 
выращивать рассаду, так и проходить полный цикл формирования 
растения. 

Геометрические параметры теплиц определяются в соответствии с 

технологическими решениями проекта. Пролеты ангарных теплиц не 
должны превышать 21 м, блочных – 16 м. Увеличение этих параметров 
возможно по заданию на проектирование. Высота от отметки поверхности пола до низа выступающих конструкций, подвесного оборудования, 
коммуникаций назначается из условия свободного проезда предусмотренных технологией машин и механизмов, но не менее 2,4 м.  

Конструкции теплиц должны обеспечивать максимальное проник
новение в них прямого и рассеянного света, равномерную без резких 
колебаний температуру, минимальные теплопотери, естественный 
воздухообмен для регулирования температурно-влажностного режима и возможность максимальной механизации производственных 
процессов. 

Прямоугольные теплицы размещают по оси запад-восток с учетом 

направления преобладающих зимних ветров. 

Угол наклона прозрачных стенок теплицы рассчитывается на ос
новании высоты стояния солнца в расчётное время года. 

С целью экономии расходования энергии и увеличения урожайно
сти при выращивании культур необходимо:  

– рассматривать возможность максимального поглощения солнеч
ного излучения в течение светового дня; 

– рассматривать вопросы аккумуляции теплоты в течение дня и

постепенное расходование ее в ночное время; 

– выполнять внутренние части северной стенки из теплоаккумули
рующего материала; 

– аккумулировать теплоту в грунте за счёт устройства специаль
ных вентиляционных каналов; 

– выполнять теплоизоляцию всей теплицы для сохранения в ней

как можно большего количества тепла; 

~ 7 ~ 

– противодействовать теплопотерям через грунт под стенками;
– рассматривать возможность раскатывания теплоизолирующих

материалов над прозрачной стенкой в период отсутствия инсоляции; 

– рассматривать возможность использования дополнительных ме
ханизмов стабилизации температурного и влажностного режимов и 
освещенности;  

– предусматривать резервные отопительные мощности;
– предусматривать системы активной досветки при низкой про
должительности светового дня в культивации светолюбивых культур. 
Светопроницаемые стенки теплицы покрываются полиэтиленовой плёнкой, стеклом, пластиком (в том числе сотовым поликарбонатом). Полученное теплицей от солнца и труб отопления тепловое 
излучение (длинноволновое инфракрасное излучение) задерживается 
светопрозрачным ограждением, накапливается растениями и почвой. 
Материал, из которого состоят стенки, играет роль селективно передающей среды для различных спектральных частот, его действие 
заключается в улавливании энергии внутри теплицы. Такими свойствами в разной мере обладают стекло, поликарбонат и полиэфирная 
плёнка. Полиэтиленовая плёнка меньше задерживает длинноволновую радиацию, т. е. практически прозрачна в тепловом диапазоне, и в 
ясные ночи может сильно охлаждать помещение теплиц, вызывая на 
почве так называемые радиационные заморозки. 
Воздух, нагретый от внутренней поверхности, конвективно циркулирует внутри конструкции теплицы, обеспечивая защиту надземных 
частей растений в ночное время. 
В утренние часы, когда почва остыла, более холодный и плотный 
приземный слой воздуха противодействует эффективной теплоаккумуляции в грунт. Эта проблема может быть эффективно решена принудительной вентиляцией и установкой разной высоты вентиляционных патрубков подземных воздушных каналов. 

1.1.1. Отопление и вентиляция промышленных теплиц 

Отопление и вентиляция промышленных теплиц совместно с другими системами должны обеспечивать в них требуемые параметры 
микроклимата (температуру воздуха, почвы или субстрата, относительную влажность и скорость движения внутреннего воздуха). 
Обогрев теплицы может быть солнечным (за счет тепличного эффекта), биологическим (на биотопливе) или техническим. 

~ 8 ~ 

Отопление и вентиляция промышленных теплиц проектируется в соответствии с требованиями СП 60.13330.2020 [26] и СП 107.13330.2012 
[23]. 
Теплоснабжение теплиц может осуществляться за счет вторичных 
энергоресурсов, тепла геотермальных вод, от теплоэлектростанций, 
атомных электростанций, теплоэлектроцентралей или собственных 
источников тепла (котельных, расположенных как в отдельных зданиях, так и внутри тепличных конструкций с учетом соблюдения требований пожарной безопасности и норм по технике безопасности). 
При использовании газа с непосредственным его сжиганием в теплице следует руководствоваться требованиями СП 7.13130.2013 [24].  
При использовании для отопления теплиц вторичных энергоресурсов допускается применять схемы теплоснабжения с использованием пиковой котельной в сильные морозы. 
Коммерческий узел учета тепловой энергии размещается в отдельном помещении – индивидуальном или центральном тепловом 
пункте. 
Необходимость устройства системы отопления теплицы, а также 
ее мощность определяется расчетом. 
Расчетные параметры внутреннего воздуха и температура почвы 
или субстрата теплиц приведены в СП [23].  
Расчетные параметры наружного воздуха следует принимать согласно СП 131.13330.2013:  
а) в холодный период года: 
– для теплиц, эксплуатируемых в течение всего года, – среднюю
температуру наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92; среднюю относительную влажность наиболее холодного месяца и среднюю скорость ветра за январь; 
– для теплиц весенне-осеннего использования – среднюю температуру наиболее холодного месяца за период эксплуатации, сниженную 
на половину максимальной суточной амплитуды температуры воздуха, среднюю относительную влажность и среднюю скорость ветра в 
этом месяце; 
б) в тепличный период года (для всех теплиц) – среднюю температуру и среднюю относительную влажность самого жаркого месяца, 
среднюю скорость ветра за июль. 
Отопление и вентиляция теплиц проектируются без учета поступлений тепла, аккумулированного почвой в дневное время и от солнечной радиации. 

~ 9 ~ 

В зимних теплицах предусматриваются водяное отопление или 
водяное в сочетании с воздушным (комбинированное отопление) и 
водяной обогрев почвы. Применение комбинированной системы отопления должно быть обосновано. Тепловая мощность воздушного 
обогрева в системе комбинированного отопления принимается в ангарных теплицах равной 35–50%, в блочных – 20–40% общего расхода тепла в расчетный период. 
В сезонных теплицах предусматривается воздушное отопление от 
калориферов и теплогенераторов, при обосновании – водяное отопление с регистрами из труб. 
Существует достаточно много систем отопления теплиц, которые 
помогают создать в тепличном сооружении максимально комфортные 
условия для произрастания тех или иных растительных культур, выбор которых зависит от бюджета и размеров конструкции. Каждый 
вариант обогрева характеризуется своими преимуществами и недостатками. 
При выборе отопительного блока необходимо учитывать: 
– размеры теплицы;
– коммуникации, располагающиеся вблизи теплицы: электролиния, газопровод; 
– бюджет на обустройство и на ежемесячное содержание;
– тип сооружения: заземленный или же обычный, возведенный
сверху почвы; 
– разновидность выращиваемых культур.
К основным отопительным системам теплиц промышленного назначения относятся: система водяного отопления, система воздушного отопления и инфракрасная система отопления. 
Водяное отопление – это один из распространенных и экономически выгодных методов отопления помещений для выращивания культурных растений в холодное время года. В качестве теплового источника выступает горячая вода.  
Прогретая до заданной температуры вода с помощью циркуляционного насоса 3 (рис. 1.4) подается в замкнутую трубопроводную систему, которая располагается по всему периметру сооружения и между 
грядками с растениями или же под слоем почвы. 
Теплоноситель, отдав тепловую энергию в атмосферу теплицы, 
направляется в нагревательный котел 1, где снова подвергается нагреву. За счет большого количества труб удается снизить температуру 

~ 10 ~ 

нагрева теплоносителя. Стоит отметить, что трубопроводная система 
обладает свойством достаточно медленно прогреваться. 

Рис. 1.4. Схема отопления теплицы: 1 – нагревательный котел; 

2 – бак-аккумулятор; 3 – циркуляционный насос; 4 – реле-регулятор; 

5 – регистры; 6 – термопара 

Нагревательный котел может работать либо за счет поступающего 
газа, либо за счет электричества. 
В районе, где есть центральная газопроводная магистраль, очень часто используют для таких целей газовые котлы как наиболее экономически выгодный вариант. Проектирование газового обогрева необходимо 
осуществлять в соответствии с требованиями СП 7.13130.2013 [24]. 
При отсутствии газа используют электронагревательные котлы, 
работающие от электросети.  
При водяном отоплении используют стальные и пластиковые трубы. Пластиковые трубы дешевле и легче стальных, не поддаются 
процессам коррозии и вполне соответствуют поставленной цели. 
Обычно вода циркулирует по системе принудительно, для чего 
используется насос. Иногда, в случае с небольшими площадями сооружения, можно встретить систему с естественной циркуляцией теплоносителя. 
Преимущества водяного отопления: 
– одновременный прогрев грунта и воздуха;
– выгодное обслуживание;
– возможность установки терморегуляторов, за счет которых
можно задавать и контролировать температуру теплоносителя, подстраивая ее под определенный вид культурной растительности. 

1

2

3

6

4

5

~ 11 ~ 

К недостаткам водяного обогрева можно отнести: 
 сложность монтажа трубопроводной системы;
 высокую стоимость устройства;
 необходимость постоянного контроля на предмет протечек и
прочих моментов, которые негативным образом отражаются на работоспособности системы. 
Традиционная схема водяного отопления связана с большими потерями тепла. 
Для промышленных теплиц площадью более 1000 м2 требуются 
котельные. Как вариант, это может быть блочно-модульная газовая 
котельная (рис. 1.5). 

Рис. 1.5. Блочно-модульная газовая котельная

При проектировании системы водяного отопления температура 
теплоносителя принимается: для систем подпочвенного и субстратного обогрева – 40 °С; надпочвенного (боковой-торцевой, стационарный 
и переносной) – 95 °С, остальных систем – до 150 °С. 
При водяном отоплении теплиц в качестве отопительных приборов применяются (в зависимости от температуры теплоносителя) пластмассовые, стальные гладкие трубы с соответствующей антикоррозионной защитой. Применение стальных труб для подпочвенного 
обогрева не допускается. 
Системы отопления присоединяются к двухтрубным водяным тепловым сетям по зависимой схеме. 
При технико-экономическом обосновании допускается применять 
теплоноситель с температурой до 150 °С по независимой схеме, предусматривающей установку теплообменников и регуляторов давления