Теплица

Тепли́ца — отапливаемый или автономный парник для круглогодичного или внесезонного выращивания тепличных культур и рассады, представляющий собой сооружение защищённого грунта со светопроницаемым куполом^[1] или южной его частью при низком стоянии солнца^[2] для выращивания ранней рассады (капусты, томатов, огурцов, декоративных растений, укоренения черенков или доращивания горшочных растений), для последующего высаживания в открытый грунт или полного цикла выращивания той или иной культуры под куполом теплицы^[2].

Теплица в саду

Промышленный тепличный комплекс

Оранжерейно-тепличный комплекс Cибирского ботанического сада Томского государственного университета

У этого термина существуют и другие значения, см. Теплица (значения).

Не следует путать с оранжереями, ботаническими и зимними садами, это статья о теплицах: англ. greenhouse не является полным синонимом русского слова «теплица».

См. также: Зимние теплицы

Тепличный комбинат — промышленные здания, предназначенные для размещения в них орудий производства и для выполнения трудовых процессов, в результате которых вырабатывается промышленная продукция сельскохозяйственного производства культивационной природы происхождения (круглогодичные и весенне-осенние теплицы, омшаник и площадка для ульев при использовании пчёлоопыляемых сортов, объекты складского назначения, машинный блок, экспедиционное подразделение для вывоза продукции)^[3].

История

Идея выращивания растений на экологически безопасных территориях существует ещё со времён Римской империи. Римский император Тиберий ежедневно ел овощ, похожий на огурец^[4]. 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 колёсах, которые ежедневно ставили на солнце, а затем помещали внутрь, чтобы согреться на ночь. Огурцы хранились под рамой или в огуречных домиках, покрытых либо промасленной тканью, известной как specularia, либо листами селенита (lapis specularis), согласно описанию Плиния Старшего.

Цветы в теплице

Выращивание земляники садовой в теплице

Концепция теплицы

• Поглощение теплицей максимального количества солнечного излучения в течение светового дня:
  • Размещение прямоугольных теплиц в оси запад-восток^[2]
    • В строительных правилах предлагается вариант расположения теплицы по направлению преобладающих зимних ветров^[1].
  • Расчёт наклона прозрачных стенок на основании высоты стояния солнца в расчётное время года.
• Аккумуляция тепла в течение дня и постепенное расходование тепла в ночное время
  • Исполнение внутренней части северной стенки из материала, задерживающего тепло
  • Накопление тепла в грунте за счёт устройства специальных вентиляционных каналов
  • Устройство высоких грядок с коррекцией увеличенных потерь влаги грунтом и избыточной влаги воздуха
• Теплоизоляция всей теплицы для сохранения в ней как можно большего количества тепла
  • Противодействие теплопотерям через промерзание грунта под стенками
  • Раскатывание теплоизолирующих материалов над прозрачной стенкой в период отсутствия инсоляции
• Дополнительные механизмы стабилизации температурного режима, влажности, освещённости
  • Резервные отопительные мощности
  • Системы освещения при низкой продолжительности светового дня в культивации светолюбивых культур.

Теплофизические свойства материалов

Для примера, тепловое излучение человеческого тела свободно проникает через полиэтилен пакета, но задерживается стеклом очков, поскольку некоторые материалы прозрачны в длинноволновом инфракрасном диапазоне, но непрозрачны для видимого света

Проницаемые для света 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 практически прозрачна в тепловом диапазоне, и может вызвать на почве явление радиационных заморозков с образованием инея^[1].

Вентиляция

Воздух, нагретый от внутренней поверхности, конвекционно циркулирует внутри конструкции теплицы, обеспечивая защиту надземных частей растений в ночное время.

На утренние часы, когда почва остыла, более холодный и плотный приземный слой воздуха противодействует эффективному накоплению тепла в грунт^[5]. Эта проблема может быть эффективно решена разными способами:

• южным наклоном посевной площади (грядок)
• принудительной вентиляцией
• разной высотой вентиляционных патрубков подземных воздушных каналов

Самый крупный комплекс теплиц находится в испанской провинции Альмерия. В городе Московский имеется крупнейший в России тепличный комплекс.

Обогащение углекислым газом

Практика использования обогащенных углекислым газом газовых смесей в теплице известна давно^[6].

В процессе фотосинтеза растения потребляют углекислый газ из атмосферы теплицы. При уменьшении углекислого газа в теплице рост и плодоношение растений снижается, но при дополнительной вентиляции увеличиваются потери воды, испаряемой вегетативными частями растений, и тепла^[7]. Дилемму можно разрешить, разместив тепличный агрокомплекс рядом с промышленным источником углекислого газа.

Прямоточный скруббер Вентури и каплеуловитель: Dirty Gas — загрязнённый газ; Clean Gas — очищенный газ.

Для отдельных теплиц распространены такие способы генерации углекислоты (CO₂ генератор, Carbon dioxide generator):

• Ввод очищенных в скрубберах отработанных газов из котельной
• Прямая газация путём установки горелок в помещении теплицы
• Подача углекислоты напрямую из баллона

По нормам технологического проектирования теплиц НТП 10—95 % концентрация углекислого газа в газовой смеси для томатов 0,13—0,15 %, для огурцов 0,15—0,18 %, при условии фотосинтетической активной радиации (ФАР) на уровне не менее 160 Вт/м². При уровне ФАР ниже 16 Вт/м² применение углекислотного обогащения газовой смеси не эффективно. Кроме того предельное содержание углекислого газа в воздухе теплицы, согласно этому документу, составляет 0,33 %^[8].

В России

Овощеводство закрытого грунта имеет в России особое значение из-за климатических условий.

В 2021 году урожай в зимних теплицах обновил рекорд 2020 года — получено более 1,4 млн тонн продукции. В том числе производство огурцов составило не менее 830 тыс. тонн, а томатов — 590 тыс. тонн, самообеспеченность огурцами достигла 95 %, томатами 65 %.

В первую очередь инвесторы начали вкладываться в теплицы по производству огурцов. В итоге за восемь лет производство огурцов защищённого грунта в России увеличилось более чем в два раза — с 392 тыс. тонн в 2013 году до 830 тыс. в 2021 году. Вместе с ростом производства тепличных овощей выросло и их потребление. За восемь лет потребление огурцов в России увеличилось в полтора раза — с 616 тыс. тонн в 2013 году до 935 тыс. тонн в 2021 году. С 2022 года государство начнет компенсировать строительство тепличных предприятий в регионах Дальнего Востока^[9].

Национальный союз производителей плодов и овощей в 2021 году отметил самую высокую динамику в выращивании томатов: это приводит к снижению закупок за рубежом на 10-15 %. В 2022 году производство тепличных овощей продолжится, а после того, как будут закрываться внутренние потребности, российские производители готовы к поставкам за рубеж.

Объёмы увеличиваются за счёт ввода в эксплуатацию новых комплексов и модернизации действующих предприятий. В 2021 году их площади прибавили 6 % — с 3 до 3,2 тыс. гектаров. Ожидается, что к 2025 году объём производства овощей в круглогодичных теплицах составит не менее 1,6 млн тонн овощей^[10].

Урожайность культур ежегодно повышается благодаря использованию продуктивных сортов и современных технологий. В теплицах пятого поколения она достигает порядка 100 кг/1 м² по томату и более 160 кг/1 м² по огурцу^{[источник не указан 18 дней]}.

Лидерами среди регионов России в овощеводстве закрытого грунта являются Липецкая, Московская, Калужская, Волгоградская, Новосибирская, Саратовская, Челябинская области, Краснодарский и Ставропольский края, республики Башкортостан и Татарстан, Карачаево-Черкесская Республика. На их долю приходится более 60 % от общего объёма производства в стране^[11].