Air temperature prediction in a cultivation facility after heating system shutdown | Прогнозирование температуры воздуха в культивационном сооружении после отключения системы отопления

英语. Creating favorable climatic conditions for plant cultivation in an indoor structure is directly linked to the stable operation of the heating system, particularly during the winter period. The objective of this study is to prevent plant loss in protected ground in the event of an emergency heating system shutdown. A method for determining indoor air temperature as a key microclimatic parameter, following the complete cessation of heat supply and subsequent cooling of the heating system is suggested. The calculation method is based on the thermal balance equation of the room, widely used in the design of heating systems, and on the law of the first kind of regular thermal regime, which essence lies in the assumption that the temperature in all parts of the system decreases uniformly during cooling, following the exponential law (for conditions of convective heat exchange Bi much less than 1). The method suggested is implemented in a "Farmer 7.5" industrial greenhouse designed for full year plant cultivation. It has been established that after an emergency shutdown of the heating system, the indoor air temperature (initial value 22 ℃) will reach a conditionally critical value of 8 ℃ after an approximate time interval of 1 h and 15 min. The effect of the magnitude of heat losses on the duration of the drop in indoor air temperature to a critical value is insignificant (on average, it increases by 0.2 h for every 0.1 m²⋅K/W of thermal resistance of the fence). Reducing heat loss will lead to an expected reduction in the initial thermal power of the heating system (before it is switched off) in order to maintain the required indoor air temperature and, as a consequence, to a reduction in the amount of thermal energy that it transfers to the room during cooling.

俄语. Создание благоприятных климатических условий для выращивания растений в культивационном сооружении напрямую связано со стабильной работой системы отопления, особенно в зимний период года. Цель исследований – предупредить гибель растений в защищенном грунте в случае аварийного отключения системы отопления. В работе предложен способ определения температуры внутреннего воздуха как основного параметра микроклимата помещения после полного прекращения подачи тепловой энергии и последующего остывания системы теплообеспечения. Метод расчета основан на уравнении теплового баланса помещения, широко используемом при проектировании систем отопления, и законе регулярного теплового режима первого рода, суть которого заключается в том, что понижение температуры во всех точках системы в ходе ее остывания происходит одинаково, подчиняясь экспоненциальному закону (для условий конвективного теплообмена Bi гораздо меньше 1). Реализация предложенного способа выполнена на примере промышленной теплицы "Фермер 7.5", предназначенной для круглогодичного выращивания растений. Установлено, что после аварийного отключения системы отопления температура внутреннего воздуха (начальное значение – 22 ℃) достигнет условно критического значения 8 ℃ через приблизительный интервал времени 1 ч 15 мин. Влияние величины тепловых потерь на продолжительность падения температуры воздуха в помещении до критического значения незначительно (в среднем увеличивается на 0,2 ч на каждые 0,1 м²⋅К/Вт термического сопротивления ограждения). Уменьшение тепловых потерь приведет к закономерному снижению начальной тепловой мощности системы отопления (до ее отключения) с целью поддержания требуемой температуры внутреннего воздуха, и как следствие – к сокращению количества тепловой энергии, которую она передаст помещению в течение остывания.