Як побудувати шампіньйонницю

Загальновідомо, що печериці (шампіньйони) можна вирощувати в різних приміщеннях (підвалах будинків, утеплених сараях, погребах, овочевих теплицях, каменоломнях, шахтах, парниках), але інколи причиною низького врожаю є не лише недостатнє знання агротехніки та брак досвіду, а й невідповідно збудоване і погано оснащене приміщення. Типові проекти споруд для вирощування грибів, які були б розроблені для умов України, невідомі.

Використання типових проектів, розроблених в інших країнах, певною мірою нераціональне з огляду на те, що типовий проект розробляється для певних кліматичних зон і з урахуванням енергетичних, технічних, агрономічних та інших особливостей регіону. Тепер широко можна використовувати різні приміщення або спеціальні тунелі, які мають відповідати таким умовам:

• температура повітря має бути сталою відповідно до технології вирощування; приміщення має належно провітрюватися з рівномірним розподілом свіжого повітря (для запобігання перепадам температур і концентрації вуглекислого газу); приміщення повинно мати належну вологоізоляцію, вологість повітря має становити 90%;
• у приміщення не повинні проникати прямі сонячні промені;
• розмір і конфігурація приміщення мають забезпечувати виконання основних виробничих операцій механізованим способом.

У деяких європейських країнах будували шампіньйонниці переважно за однозональною системою вирощування. Однак значну кількість печериць вирощують і за багатозональною системою. Нині схема вирощування печериць у таких країнах дещо змінилася. Так, існують спеціальні підприємства, що мають вузький напрям діяльності, наприклад, приготування субстрату до вирощування з дальшою пастеризацією його в масі тощо. Пастеризований субстрат разом із міцелієм занурюють у поліетиленові контейнери та реалізують на ринку. Завдяки можливості придбання субстрату створюється можливість розширення малих шампіньйонниць без наявності відповідного технічного забезпечення для ферментації і пастеризації субстрату.

Сучасна шампіньйонниця повинна мати дешеве джерело теплової енергії і надійне джерело питної води. Водночас важливим елементом є близьке розміщення до ринку збуту, а також до джерела, що забезпечує шампіньйонницю субстратом або його основними елементами (кінським гноєм, соломою, курячим послідом). Розміщення та орієнтація культиваційних приміщень має неабияке значення в енергетичному балансі теплиць. Під час будівництва нового приміщення тип споруд обирають, виходячи із розуміння зручності технології виробничих процесів, наявності бази будіндустрії тощо.

Однак практика свідчить, що вимоги технології слід співвідносити з енергозберігаючими рішеннями (у заглиблених приміщеннях узимку тепло, а влітку прохолодно).

Розміщення та орієнтація споруд залежать від сукупності таких чинників: топографії, наявності водоймища, рослинності, характеристики грунту та висоти території над рівнем моря. Культиваційну споруду бажано орієнтувати так, щоб узимку стіни й дах добре прогрівалися, поглинаючи сонячну енергію, а влітку, навпаки, були б по можливості захищені від сонячних променів. На тепловий режим приміщень впливають напрям і швидкість вітру. Щоб зменшити цей вплив з боку холодних вітрів, передбачають захисні екрани. Це можуть бути будь-які підвищення ділянки, зелені насадження, будівлі тощо. Бажано, щоб напрям холодних вітрів збігався з поздовжнім напрямом будівлі.

Кліматичні умови в Україні майже однакові, але західні області та райони Полісся України є найсприятливішими для вирощування печериць. Під час будівництва шампіньйонниці тип грунту не впливає значно на споруду, хоч бажано будувати її на легких грунтах. Рівень підгрунтових вод має бути не нижче 1 м. Залежно від об’єму вирощування грибів і вибору системи та способу вирощування, визначають корисну площу шампіньйонниці, проводять розрахунок, у разі потреби, площі цехів приготування субстрату і покривного матеріалу. У разі однозональної системи вирощування оптимальна площа шампіньйонниці має становити 0,5 і 1 га, а за багатозональної — 0,35 і 0,7 га.

Будуючи шампіньйонницю, можна використовувати різні будівельні матеріали, які мають забезпечувати утримання в приміщенні відповідних параметрів мікроклімату. Шампіньйонниця, що призначена для вирощування грибів за однозональною системою вирощування, являє собою наявність кількох камер вирощування, що розміщуються в один або два ряди в споруді ангарного типу. Між рядами камер вирощування проходить центральний (технологічний) коридор. Уздовж протилежних торцевих стін камер передбачається широкий коридор, що дає змогу механізовано проводити роботи щодо наповнення камер вирощування субстратом і покривним матеріалом. Камера, де проходить вирощування печериць, може бути побудована за такими внутрішніми розмірами: довжина — 17 м, ширина — 5,86 м. У такому приміщенні загальна виробнича поверхня становить 200 м2, де існують два ряди стелажів кожний по 136 см завширшки, є один центральний прохід завширшки 118 см і два бічних по 92 см завширшки. Довжина приміщення може бути іншою залежно від місця та масштабів будівництва, але практикою доведено, що корисна площа 200 м2 із точки зору розподілу праці є оптимальною, тому що 1 м2 виробничого приміщення в камерах із меншими розмірами є задорогим.

У шампіньйонницях, що складаються з 12 камер, будують часто прилеглі приміщення без внутрішніх стін, що дає змогу отримати камери з шириною вдвічі більше і з 4 рядами стелажів. У таких шампіньйонницях корисна поверхня однієї камери становить 400 м2. Висота кожної камери — 3,7 м, що дає змогу монтувати 5 ярусів на одному стелажі й додержуватися заданої відстані між найвищим ярусом і стелею для монтування вентиляційного каналу.

Процес підтримання потрібної температури під час вирощування грибів у такому об’єкті потребує істотної теплової ізоляції приміщення. Товщина стін залежить від будівельного матеріалу, середніх температур району і призначення. У разі проведення пастеризації субстрату у шампіньйонниці стіни приміщення мають бути дещо грубішими від стін виробничого приміщення.

Щоб зменшити тепловитрати приміщення, стіни будують із повітряним простором, а щілину заповнюють пінопластом, який має чудові теплоізоляційні властивості. Доволі доброї теплоізоляції можна досягти за товщини повітряної щілини 3–4 см. Стелю шампіньйонниці можна будувати із різних матеріалів (залізобетонні, керамічно-залізобетонні плити та інші), але втрати тепла мають бути мінімальні. Утворення водяної пари на стелі за недостатньої ізоляції призводить до того, що на останньому ярусі неможливо вирощувати гриби через суцільне зволоження субстрату конденсатом. Залізобетонні плити додатково теплоізолюють поліуретановою плитою, пінопластом, торфом, корою, мінеральною ватою тощо.

Підлога в камері для вирощування печериць і пастеризаційному приміщенні має бути цементною. Під час будівництва підлоги слід враховувати її нахил. Нахил має бути спрямований до середини камери або до стін, де є труби водяного обігрівання. Для зменшення втрат тепла її можна ізолювати 5-сантиметровим шаром пінопласту.

Двері до камер вирощування мають бути щільними.

У внутрішній стіні камери та з боку внутрішнього коридору двері повинні мати розміри 120х200 см для можливості використання технологічного транспорту. Штукатурка стін виробничого приміщення виконується із суміші цементу, вапна та піску з додаванням розчину Abizol R або Abizol D. Стіни покривають таким розчином двічі, після чого вони набувають світлого кольору, що дає змогу краще проводити спостереження за розвитком та утворенням плодових тіл гриба. Для внутрішньої побілки стін можна водночас застосовувати й хлоркаучукову фарбу. Зовнішню штукатурку стін виконують згідно із загальноприйнятими вимогами.

Приміщення для приготування та дезінфекції покривної землі — обов’язковий елемент шампіньйонниці. Для проведення дезінфекції землі потрібне приміщення загальним об’ємом 15–20 м3, яке забезпечує одну виробничу камеру. Таке приміщення дає можливість дезінфікувати покривну землю на полицях або в контейнерах із товщиною землі в кілька сантиметрів. Контейнери встановлюють на подвійну (ажурову) підлогу (для забезпечення відтоку конденсату). Приміщення забезпечується внутрішнім та зовнішнім вентиляторами для рециркуляції повітря. Елекричним освітленням забезпечують усі приміщення шампіньйонниці. Частіше застосовують освітлення на бічних стінах за допомогою звичайних ламп розжарювання в герметичних світильниках, які забезпечують достатню освітленість у приміщеннях. Інколи під час збирання грибів використовують переносні світильники. У камерах, де проходить процес вирощування печериць, із точки зору техніки безпеки, електричні розетки не монтують.

Одним із основних елементів проектування шампіньйонниці є правильний вибір системи опалення, вентиляції, кондиціонування повітря та, відповідно, засобів їх автоматизації. Опалення теплиць є одним з найенергоємніших процесів у технології вирощування грибів. Так, для обігрівання 1 га теплиці потрібно від 10 до 30 ГДж тепла за годину залежно від типу споруди та району будівництва, а частка теплової енергії у собівартості продукції може становити 80%. Тому правильний вибір джерела теплової енергії та системи опалення є доволі актуальним.

При проектуванні котельні для шампіньйонниці слід врахувати те, що для забезпечення технологічного процесу варто мати два теплоносії (вода і пара), а тому котельня повинна мати котлоагрегати для отримання як гарячої води (для опалення), так і пари (для пастеризації субстрату).

Одним із завдань, яке доводиться вирішувати під час проектування системи опалення, є вибір енергоносія. Вибір проводять з точки зору вартості енергоносія та типу котельного агрегату з урахуванням витрат на будівництво та експлуатацію. Потужність котельного агрегату бирають відповідно до конкретного приміщення (приміщень) і визначають за рівнянням теплового балансу. Для визначення економічно доцільного носія теплової енергії ми проаналізували використання котелень на різних видах палива.

У результаті дослідження було визначено, що найменші щорічні витрати на виробництво продукції має варіант із котельнею, що працює на газі, далі йде варіант із використанням вугілля, і далі, відповідно: мазуту, електроенергії та пічного побутового палива. Якщо власник має обладнання для використання кількох видів палива, економічно доцільний енергоносій можна визначити за допомогою вартісних еквівалентів. Вартісний еквівалент енергоносія — це такі розрахункові витрати (в гривнях) на придбання та транспортування його, які є однаковими з базовим енергоносієм. За базовий обирається будь-який з енергоносіїв, відносно якого проводили порівняння.

Вартісний еквівалент енергоносія визначається за формулою. Еі= (Тб+rбт)ЧQі Чkі /QбЧkб, де Тб — вартість (тариф) одиниці базового енергоносія, грн/кВтЧгод, грн/м3, грн/кг; Qі — енергомісткість, МДж/кВтЧгод, МДж/м3, МДж/кг; kі — коефіцієнт використання; Qб — енергомісткість палива за базовим варіантом; kб — коєфіцієнти використання за базовим варіантом; rт — приведені витрати на транспортування та зберігання.

 Для зручності інтерпретації результатів розрахунків доцільно використовувати відносну величину вартісних еквівалентів енергоносіїв sЕ= (Тб+rбТ) ЧQі Чkі / QбЧkб (Ті+rТі) - 1, де Тб — тариф базового енергоносія.

При проектуванні системи опалення культиваційних приміщень використовують систему обігрівання шатра. Це пов’язано з тим, що гриби вирощують на багатоярусних стелажах або в контейнерах. Обігрівання шатра, своєю чергою, може бути виконано з використанням різних теплоносіїв (вода, пара, повітря). Кожен із варіантів має свої плюси та мінуси.

За водяного обігрівання теплоносій нагрівається в котлах і подається безпосередньо в опалювальну систему. Водяне обігрівання залежно від подання води в труби поділяється на самоточне та примусове. Температуру води регулюють залежно від температури внутрішнього та зовнішнього середовища.

Система обігрівання з примусовою циркуляцією води має деякі переваги перед самоточною: внаслідок великої швидкості потоку води діаметр труб може бути меншим. Також ця система має відносно невеликі тепловитрати під час транспортування енергоносія по трубах. Водночас до вад належать теплова інерція, яка затримує регулювання тепловіддачі опалювальних пристроїв, а також значна витрата металу на систему теплозабезпечення.

За парового обігрвання, залежно від температури, використовують пару низького (до 0,05 МПа) і високого (понад 0,05 МПа) тиску. Перевагою такого обігрівання є подання пари на великі відстані без додаткових пристроїв. До вад парової системи належать великі тепловитрати під час транспортування пари, виникнення шуму при русі по трубах, важче регулювання температури внаслідок швидких змін, які виникають при поданні та зупинці подання пари. Ці вади останнім часом стримують використання останньої на опалення, та використання її обмежується здебільшого термічною обробкою субстрату та дезінфекцією приміщень після вирощування печериць.

При повітряному обігріванні теплоносієм є повітря, яке нагрівається в калориферах і подається вентилятором через повітроводи в приміщення. При використанні повітря як теплоносія забезпечується швидке прогрівання приміщення і відносна рівномірність температури, можливість поєднання системи опалення і вентиляції, а також зменшується загальна металомісткість системи. Мінусом у використанні повітря є його мала теплоакумулююча здатність, що має вияв під час відмикання електроенергії, що своєю чергою призводить до потреби впровадження аварійного енергопостачання.

Також істотною вадою використання повітряного обігрівання є великі експлуатаційні витрати (вартість електроенергії, яку споживають електродвигуни вентиляторів). За останні десятиліття тенденція у будівництві культиваційних приміщень спрямована в бік використання водяного опалення з примусовою циркуляцією. Особливого значення це питання набуло в останні десять років з огляду на зміну в структурі цін на енергоносії. Розрахунок і проектування опалення культиваційного приміщення проводять, орієнтуючись на найпрохолодніший період року.

Для розрахунку опалення враховують план і розрізи приміщення, його орієнтацію відносно сторін світу, район розташування і вид енергоносія.

Розпочинають розрахунок із розгляду рівняння теплового балансу, кВт Qoп+Qс.р+Qоб±Qгр= =Qтв+Qв+Qвип+Qвент, де, відповідно, теплова потужність, яка надходить від Qоп — опалювальної системи; Qгр — грибного субстрату; та тепловтрати, відповідно: Qтв — через зовнішні огородження; Qвент — з вентиляцією; Qвип — на випаровування вологи; Qв — на підігрівання припливного повітря. Тепловтрати через зовнішні огородження Qтв=Qогр+Qгр+Qінф, де, відповідно, тепловтрати через: Qогр — стіни, двері, засклення, дах та інші загороджувальні конструкції; Qгр —грунт (підлогу); Qінф — нещільності в конструкціях (інфільтрація). Конструктивний розрахунок системи опалення проводять залежно від вибраного типу системи.

При розрахунку повітряно-калориферного опалення визначають кількість агрегатів та їх розташування. Кількість агрегатів встановлюють за потрібною сумарною теплопродуктивністю: n=Qоп/Qагр.к3, де: Qоп — потрібна теплопродуктивність системи опалення (визначається за рівнянням теплового балансу); Qагр — теплопродуктивність окремого агрегату; к3 — коефіцієнт запасу. Під час проектування водного опалення визначають загальну площу опалювальних приладів, їх кількість та розташування: Sоп=Sтр+Sпр, де, відповідно, загальна площа: Sоп — системи опалення, м2; Sтр — трубопроводів, м2; Sпр — опалювальних приладів, м2. Sоп = Qоп .1000 /Kот (tср-tв), де Кот — коефіцієнт теплопередачі труб, В/м2°С; tср — середня температура труб у системі опалення (на вході та виході), °С; tв — температура повітря, °С.

Велике значення для отримання високого врожаю має правильно вибрана система вентиляції. Вид вентиляційної системи й тип вентиляційної установки для кожного виду приміщень добирають індивідуально. Кожна вентиляційна установка має працювати так, щоб у приміщенні утримувався невеликий тиск повітря. Це запобігає проникненню через нещільності в конструкціях збудників хвороб і шкідників. При проектуванні вентиляції розглядають такі чинники: концентрація вуглекислого газу в приміщенні, наявність надлишкової теплоти та вологи — й, залежно від цього, розраховують продуктивність вентиляційної системи. Повітрообмін визначають із балансу шкідливостей.

Рівняння балансу шкідливостей за СО2 матиме вигляд: Асо2+L3C3=LвCв, де, Асо2 — витрата СО2, який утворюється у приміщенні в результаті технологічного процесу, л/с; L3, Lв — об’ємна витрата, відповідно, зовнішнього і внутрішнього повітря, м3/с; С3, Св — відповідно, — концентрація СО2 в зовнішньому і внутрішньому повітрі, л/м3. Якщо не зважати на зміну щільності повітря, то потрібний повітрообмін за вуглекислим газом буде L=Асо2/Св-С3. Рівняння балансу шкідливостей за вологою має вигляд  W+Gd3=Gdв, де W — вологовиділення в приміщенні, г/с; G — масова витрата повітря, кг/c; dв, d3 — вологовміст, відповідно, внутрішнього та зовнішнього повітря, г/кг. Звідки потрібний повітрообмін за вологою становитиме (масова витрата) G= W/dв-d3 Об’ємна витрата повітря L= W/q(dв-d3), де q — щільність повітря, кг/м3. Повітрообмін за надлишковою теплотою: Qз.т+сGt3= сGtв, де Qз.т — зайва теплота в приміщенні (різниця між надходженням і втратами теплоти), кВт; с — питома теплоємність повітря, кДж/кг°С; t3, tв — температури, відповідно, зовнішнього та внутрішнього повітря,°C. Виходячи з цього, G=Qз.т/c(tв-t3), Об’ємна L= Qз.т/qc(tв-t3) За розрахунковий повітрообмін приймають більший із розрахованих повітрообмінів. Із практики відомо, що у прохолодний період року вентилювання проводять за СО2, а в перехідний і теплий — за СО2, вологою та надлишковою теплотою.

Існує багато схем вентиляції, кожна з них має свої переваги та вади. У культиваційних приміщеннях у період плодоношення виділяється велика кількість вуглекислого газу, який нагромаджується у верхній частині приміщення (аналогічно, як і тепло). Враховуючи також обмеження за швидкістю руху повітря, доцільним є використання схем вентиляції типу “знизу — догори” або “згори — догори”.

Рециркуляція повітря є одним із способів зменшення використання теплової енергії. Вона полягає в тому, що частина повітря використовується з вентильованого приміщення, а не ззовні, і подається назад до приміщення. Подача рециркульованого повітря відбувається завжди до того самого приміщення, з якого воно використовувалося, чим виключається можливість перенесення інфекції від одного приміщення до іншого. Улітку за вирощування грибів у засклених і плівкових теплицях, коли внаслідок парникового ефекту температура всередині приміщення значно підвищується і традиційними засобами (вентиляція, затемнення, засклення тощо) зменшити її не вдається, слід проводити кондиціонування повітря або ж на цей період робити технологічну перерву у вирощуванні грибів. Упродовж усього періоду вирощування в культиваційних приміщеннях підтримується висока вологість повітря (95–99%). Традиційну систему зрошувального поливу у шампіньйонницях не використовують. Пряме потрапляння крапель води на плодові тіла небажане. Субстрат також не поливають. Потрібна вологість у приміщенні підтримується завдяки зволоженню повітря. Досягнути цього можна різними методами, наприклад, розпилюванням води на опалювальні пристрої, з яких вона потім випаровується; розпилюванням води у вентиляційних каналах; поданням пари у вентиляційні канали тощо. 

С.Вдовенко, О.Кепко, Уманська державна аграрна академія