Вопросы микроклимата. Часть 3

Захаренко О.А., Чунихин А.В.,

 Инновационная группа «Микопром».

 Часть 3. Воздухообмен, температура и влажность.

             В предыдущих публикациях мы рассмотрели принципы организации оптимального воздухообмена в помещениях для выращивания вешенки. Напомним основные положения, которыми необходимо учитывать при расчёте и проектировании систем воздухообмена.

  1.     При не правильной организации системы воздухообмена неизбежно образуются градиенты концентрации углекислого газа. Чем ближе к плодоносящим поверхностям, тем выше концентрация СО2 .
  2.  Для того, чтобы поддерживать концентрацию углекислоты в зонах выхода примордиев и формирования плодовых тел в пределах нормы, в данном случае необходимо увеличивать мощности вентиляционного оборудования и скорость оборота воздуха в помещении.
  3. Увеличение мощности вентиляционного оборудования предполагает использование более дорогостоящих систем. Увеличение скорости оборота воздуха в помещении, в свою очередь, требует дополнительных затрат энергии на обогрев или охлаждение приточного воздуха.

 Таким образом, при не правильном подходе к организации системы воздухообмена в помещениях для  выращивания грибов неизбежны либо дополнительные затраты, что снижает рентабельность производства, либо страдает качество продукции и её выход (урожайность). Это также приводит к повышению себестоимости и, как следствие, к снижению рентабельности.

            В предыдущих публикациях мы рассматривали принципы правильной организации систем воздухообмена исключительно в привязке к концентрации СО2 . Однако, кроме данного параметра микроклимата исключительно важную роль играют такие показатели, как температура и влажность воздуха.

 Температурный режим.

             При низких температурах нарушается процесс нормального образования плодовых тел, вплоть до полного «усыхания» примордиев, растягивается период плодоношения.

            При высоких температурах так же задерживается плодоношение, вплоть до полного отсутствия образования примордиев. Качество продукции резко падает. В отдельных  «острых» случаях качество падает настолько, что грибы превращаются в «тряпки» с неприятным запахом. Естественно, продать такую «продукцию» по нормальной цене весьма проблематично. Если вообще возможно продать.

            Поэтому, температуру в помещениях для выращивания грибов необходимо поддерживать строго в тех пределах, которые оптимальны для каждого конкретного штамма в данный конкретный период технологического цикла выращивания. В связи с этим большую часть времени на протяжении года свежий воздух , который подаётся в помещение, необходимо либо нагревать либо охлаждать (примитивные системы обогрева помещений, которые не интегрированы в систему воздухообмена, мы рассматривать не будем, поскольку они абсолютно не приемлемы при выращивании грибов – это совершенно другая тема). Рассмотрим случай, когда нагретый воздух подаётся в помещение, где температура снизилась ниже установленной нормы. Как правило, для поддержания нормального теплового баланса приточный воздух нагревают на несколько градусов выше, чем температурная норма в помещении. Чем теплее воздух, тем меньше его плотность. Если подача организована снизу, а вытяжка (или пассивный отток) – сверху, то поток тёплого воздуха устремляется вверх. При этом более холодный воздух помещения «оттесняется» в направлении, которое перпендикулярно потоку притока. Если вытяжка или пассивный отток не работают, в верхней части помещения образуется своеобразная «подушка» тёплого воздуха с низким содержанием СО2. В результате образуются два градиента: градиент температуры и градиент концентрации СО2. Каждый из них имеет в свою очередь как горизонтальный вектор, так и вертикальный. Поскольку абсолютно герметичных помещений в реальных производственных условиях не бывает, рано или поздно начинается отток воздуха через всевозможные щели и не плотности. При этом характер движения воздуха не предсказуем. В 90% случаев при такой «организации» воздухообмена в зонах, примыкающих к плодоносящим поверхностям образуются застойные зоны, в которых ни температура ни концентрация СО2 не соответствуют норме. Что за этим последует, абсолютно понятно. Среди многих грибоводов бытует ошибочное мнение, что поток приточного воздуха за счёт эжекции «втянет» в себя часть воздуха помещения и поднимет его вверх. Таким образом произойдёт якобы перемешивание. Мы не будем вдаваться в детали теории аэродинамики. Просто отметим следующее. При тех скоростях потока приточного воздуха, которые имеют место при выращивании грибов, эффект эжекции ничтожен. В  лучшем случае поток приточного воздуха будет «увлекать» за собой 0,5-1,5 % внутреннего воздуха от своего объёма. В результате вверху температура будет расти до тех пор,  пока не достигнет температуры приточного воздуха, а внизу будет находиться на том же уровне и никогда не поднимется до технологического уровня. Это конечно, крайний случай, который встречается исключительно редко. Чаще всего сценарий развивается по-другому. Обычно при организации притока организуют либо пассивный отток, либо принудительную вытяжку. В этом случае нагретый свежий воздух будет тут же удаляться . Внизу температура будет падать, а концентрация СО2 расти. Чем это грозит известно. Воздух очень плохой проводник тепла. Поэтому, процессы теплообмена в воздушной среде происходят в основном за счёт конвекции. При данном варианте организации воздухообмена конвекция строго локальная. Поэтому эффективная теплопередача имеет место лишь в узком пограничном слое, который прилегает к потоку. А поток, как правило, весьма удалён от плодоносящих поверхностей. Естественно, при достаточной мощности вентилятора  через определённое время температура в точке контроля  достигнет заданного уровня и автомат или оператор выключат систему. Сразу заметим:  точки снятия показаний размещают, как правило, на стенах, стойках и т. д., т.е., достаточно далеко от плодоносящих поверхностей.  Поэтому, в 80-85 % объёма помещения ни температура ни концентрация СО2 так и не достигнут нормы. Если же точек контроля достаточно много и они расположены по всему объёму,  то при такой системе воздухообмена система будет «колбасить» очень долго. Естественно, и энергозатраты будут соответствующими и стоимость системы управления. Таким образом, подобная схема организации воздухообмена напоминает игру в «рулетку». И то, как повернётся фортуна, во многом зависит от расположения точек снятия показаний.

            Другой, весьма распространённой ошибкой в организации систем воздухообмена, является подача свежего воздуха  «из одной точки». Т.е., отсутствие разводки воздуховодов в помещении в соответствии с реальным расположением блоков, конфигурацией рядов, количеством ярусов и конфигурацией самого помещения. Многие грибоводы считают, что вентилятор «продавит» воздух по всему помещению безо всяких воздуховодов и разводок. Если конфигурация помещения близка к кубу или узкому тоннелю и максимальные геометрические размеры этого помещения не превышают 4-6 метров, то при одноярусном расположении блоков такое предположение имеет под собой некоторые основания. Действительно, при достаточной мощности вентилятора можно достаточно эффективно распределить потоки. Но, для этого требуется соответствующая конфигурация каналов удаления воздуха и их расположение относительно точки (точек) ввода свежего воздуха. Таким образом, существенного выигрыша не получается: экономя на одном, вынуждены нести больше затрат на другом. К тому же, грибоводы, которые имеют в своём распоряжении помещения строго кубической или «тоннельной» формы встречаются крайне редко. Выращивание же грибов в один ярус это шаг назад от эффективной окупаемости производственных площадей. В связи с этим, и с точки зрения обеспечения оптимального температурного режима при минимизации затрат, наиболее приемлемой является «триада» воздухообмена «приток-вытяжка-рециркуляция». image001 На рисунке 1 показано, как распределяются температурные градиенты по объёму помещения в зимнее время (обогрев приточного воздуха). На рисунке 2 показано, как распределяются температурные градиенты по объёму помещения в летнее время (охлаждение приточного воздуха). image002  Давайте теперь совсем коротко рассмотрим как согласуются различные варианты организации воздухообмена с другим, достаточно важным параметром микроклимата.

 Относительная влажность воздуха.

             Относительная влажность воздуха играет в жизни грибов достаточно серьёзную роль. При низкой относительной влажности происходит пересыхание поверхности примордиев и плодовых  тел. Если низкая влажность держится достаточно долгое время, то возможно полное отмирание верхних слоёв клеток плодового тела . При этом наблюдается явное ухудшение качества , а в особо «запущенных» случаях –  увядание и отмирание плодовых тел и примордиев. При повышенной влажности воздуха затрудняется испарение воды с поверхности плодовых тел. Это ведёт к уменьшению притока воды и растворённых в ней питательных веществ к формирующимся генеративным органам. Если повышенная влажность (свыше 93-95%)  в период формирования примордиев и роста плодовых тел держится достаточно долго и, при этом так же отсутствует движение воздуха, то наблюдается пожелтение, покоричневение и т.п. примордиев и развивающихся плодовых тел. Они приобретают «дряблую» консистенцию, прекращают рост. Если не изменить условия и далее, то происходит увядание генеративных органов, на них могут развиться бактериозы. В крайне запущенных случаях наблюдаются явления частичного автолиза. В период формирования генеративных органов грибы очень интенсивно испаряют воду. Чтобы интенсивность испарения находилась в пределах физиологической нормы, необходимо удалять избыточную влагу и обеспечивать поддержание относительной влажности воздуха на уровне 85-90 %. Главную роль в поддержании необходимого уровня относительной влажности играет всё тот же воздухообмен. И от того, как он организован, во многом зависит благополучие будущего урожая. Грибы, выращенные при хронически низком уровне относительной влажности,  имеют сухую, «кожистую» поверхность, растрескавшиеся края, малый удельный вес. При «хронически» высоком уровне относительной влажности воздуха плодовые тела приобретают вид «тряпок», имеют не приятный запах и белёсый цвет. Часто наблюдаются даже очаги роста вторичного мицелия. Ни в первом ни во втором случае это никак не способствует улучшению экономики производства. Относительная влажность воздуха в закрытых помещениях при отсутствии движения воздуха и его обмена также имеет явно выраженные градиенты. Более того, градиенты относительной влажности имеют значительно большие величины, чем, например, градиенты концентрации СО2. Это связано с тем, что водяной пар имеет несколько другие физические свойства, чем истинные газы.

Обратите внимание на рисунки 1 и 2. Градиенты относительной влажности будут распределяться в строгом соответствии с градиентами температур, только в обратном порядке: в зонах с повышенной температурой относительная влажность будет ниже, в зонах с пониженной температурой – выше.

 Подробно останавливаться на этом мы не будем и продолжим рассматривать как будет вести себя относительная влажность воздуха при различных вариантах организации воздухообмена. Летом в помещение подаётся тёплый воздух, в котором массовая доля водяного пара (абсолютная влажность) достаточно высокая. Если он проходит предварительное кондиционирование, то при снижении температуры его относительная влажность возрастает. В некоторых случаях до точки росы. Однако, при принудительном кондиционировании есть возможность удалить часть конденсата. Если же предварительного кондиционирования нет,  то вся влага попадает в помещение. И в том и в другом случае относительная влажность воздуха в помещении возрастает. В зимний период наблюдается обратный процесс: поступление холодного воздуха с низким массовым содержанием водяного пара при его параллельном нагреве ведёт к снижению относительной влажности воздуха в помещении.. В первом случае воздух требует осушения, во втором – увлажнения. И в том и в другом случае это сопряжено с затратами энергии. Осушить воздух гораздо сложнее, чем увлажнить. При этом, чаще всего осушенный воздух требует также некоторых затрат на его дополнительный подогрев (подробно на этом останавливаться также не будем – это другая тема). Таким образом, складывается следующая картина: качаем свежий воздух, охлаждаем его до температуры НИЖЕ температурного оптимума а затем ДОГРЕВАЕМ.  Согласитесь, не экономично. И вот здесь на помощь снова приходит «волшебная» рециркуляция. Если есть система принудительного охлаждения воздуха, мы имеем возможность удалять из него влагу, которую «поставляют» грибы и держать его относительную влажность на таком уровне, что при подаче наружного, пересыщенного водой воздуха, повышения относительной влажности выше заданной нормы не происходит. Ничего не нужно сначала охлаждать, а потом греть. Безусловно, для того чтобы подобная система работала полноценно, без сбоев, необходимы определённые системы автоматизированного управления, которые работают по определённым алгоритмам. Но, в отсутствии рециркуляции эти системы должны быть гораздо сложнее и дороже. Рециркуляция же даёт возможность существенно упростить процесс управления и, что гораздо важнее, намного повысить его эффективность. В зимний же период при наличии рециркуляции и самой примитивной системы увлажнения воздуха задача упрощается  в ещё большей степени. Проблемы поддержания оптимальной влажности воздуха при наличии рециркуляции в зимний период практически не существует. Кроме этого, рециркуляция также успешно помогает «разбивать» установившиеся градиенты относительной влажности как и градиенты концентраций СО2 и температуры. Об этом мы писали ранее.

            Таким образом, грамотно рассчитанная и соответствующим образом организованная система воздухообмена позволяет изначально предупредить появление большинства проблем, которые неизбежно возникают у всех грибоводов с концентрацией СО2, поддержанием температурного режима и оптимальной относительной влажности в летний и зимний периоды , которые попытались «оторвать» эти вопросы от проблемы организации правильного воздухообмена. В любом случае, грамотная организация системы воздухообмена, обойдётся гораздо дешевле, чем решение тех проблем, которые неизбежно возникнут при использовании её примитивных вариантов. Поэтому, ещё раз хотим обратить внимание грибоводов, особенно начинающих и, особенно тех, кто занимается выращиванием вешенки на такой важный момент: не воспринимайте систему воздухообмена как две дырки- в одну втекает, в другую вытекает. Это гораздо более сложная и ответственная система. И, сэкономив на ней, вы многократно потеряете на решении других проблем. Поэтому, если Вы не уверены, что сможете самостоятельно произвести правильный расчёт воздухообмена, подобрать оптимальную конфигурацию системы вентиляции для данного конкретного помещения и согласовать с ней другие системы поддержания микроклимата (обогрев, охлаждение, увлажнение-осушение приточного воздуха), обратитесь к профессиональным специалистам. Это обойдётся гораздо дешевле, чем сумма тех потерь, которые Вы неизбежно получите при допущенных ошибках.

           

 

 

cropped-micoprom1.jpg