Сравнительная характеристика материалов для остекления теплиц

Полиэтиленовая пленка — одно из самых распространённых, дешевых, но в тоже время самое недолговечное покрытие и ее приходится менять практически через год-два эксплуатации. Она восприимчива к механическому разрушению из-за воздействия высокой температуры, солнечной радиации и ветра и кроме этого с течением времени ухудшает свою светопроницаемость [6, 7, 8]. Среди достоинств пленки можно отметить её крайне малый вес — 0,19 кг/м², легкость транспортировки и монтажа, невысокую стоимость, высокую степень прозрачности — до 93% [10]. Лучшие образцы полиэтиленовой пленки имеют следующие коэффициенты пропускания в областях спектра: ультрафиолетовой (250−400 нм) — 72%; видимой (400−750 нм) — 80−90%; инфракрасной (6000−15 000 нм) — 80%. Но в тоже время результаты проведенных исследований показали, что воздействие окружающей среды, таких факторов как дождь, пыль и др., на пленку из полиэтилена снижает коэффициент пропускания фотосинтетической активной радиации в среднем на 10−15% в течении первых трех месяцев эксплуатации и еще на 5−10% в течении следующих 11 месяцев. Также экспериментально было установлено, что лучевая пропускаемость пленки зависит от сезона года [9].

Стекло пропускает 83−85% видимого излучения, около 45% ультрафиолетового, 85% коротковолнового инфракрасного излучения и не более 10% среднеи длинноволнового инфракрасного излучения. Благодаря малому пропусканию в области инфракрасного излучения стекло обеспечивает создание «тепличного», или «парникового», эффекта и тем самым благоприятного температурно-влажностного режима в теплице.

Стекло достаточно хрупкий материал, очень часто бьется, не выдерживает снеговой нагрузки или ударов града. Серьезным «минусом» стеклянной конструкции является ее вес, который составляет в среднем 10 кг/м², поэтому для таких теплиц необходим качественный фундамент [4]. Кроме этого следует учитывать и тот факт, что строительство каркаса для теплицы из стекла — это серьезные затраты по сравнению с другими материалами, такими как та же полиэтиленовая пленка или более современный и совершенный материал — сотовый поликарбонат. Так же необходимо помнить, что стекло обладает высокой теплопроводностью — 0,72−0,9 Вт/м²· °С, из-за чего увеличиваются затраты на дополнительный обогрев внутреннего пространства теплицы зимой и организацию затенения для растений летом. Несомненным достоинством стеклянного ограждения является его высокая прозрачность (до 92%), не меняющаяся с течением времени. Химическая инертность и высокая стойкость к абразивным воздействиям дают возможность поверхности стекла сохранять безупречный внешний вид длительное время. Срок службы стекла превосходит все другие материалы и составляет период до 50 лет [10].

Сегодня все чаще используют при покрытии теплиц такой материал, как сотовый поликарбонат, который имеет неоспоримые преимущества перед другими покрытиями. Промышленно выпускаемый листовой сотовый поликарбонат — сложный полиэфир угольной кислоты и 2,2-бис (4-оксифенил) пропана, обладает рядом привлекательных характеристик: превосходная светопроницаемость — высокая прозрачность для видимого излучения (80−86%); малый удельный вес (1200 кг/м³) — весит в 16 раз меньше стекла и в 3 раза меньше акрила аналогичной толщины; высокие теплоизоляционные свойства (коэффициент теплоотдачи — 205 Вт/м²· К); стойкость к атмосферным воздействиям; высокая ударная вязкость (250−500 кДж/м²); высокая прочность (при статическом изгибе 77−120 МН/м²), что в 200 раз выше, чем для стекла и в 8 раз прочнее акриловых пластиков и ПВХ; морозостойкость (до — 40°С); теплостойкость (до 120°С); устойчивость к действию кислот, растворов солей, окислителей; относится к категории негорючих материалов. Сотовый поликарбонат представляет собой полые панели, в которых два или более слоев поликарбоната соединены продольными ребрами жесткости. Широкое внедрение в практику строительства предопределило решение проблемы защиты поликарбоната от разрушающего воздействия солнечного ультрафиолета путем покрытия его тонким (60−100 мкм) слоем защитного материала при помощи соэкструзии или лакирования [11].

Одной из основных характеристик поликарбоната является его способность пропускать в теплицу световые волны нужной длины, которые необходимы чтобы не нарушать и не снижать естественный ход процесса фотосинтеза. Прозрачность сотового поликарбоната сопоставима со стеклом при большей устойчивости его к повреждениям. И так как именно солнечный свет, проникающий в теплицу и попадающий на растения, определяет основные параметры микроклимата — температурно-влажностный режим и освещенность, то светопропускаемость коротковолнового диапазона солнечной радиации может рассматриваться как основная характеристика покрывного материала.

Целью представляемой статьи является изучение свойств, параметров и характеристик сотового поликарбоната, как основного элемента, максимально обеспечивающего проникновение естественной солнечной радиации, необходимого диапазона волн, в теплицу.