Системы отопления теплиц сильно различаются степенью сложности и дороговизны, однако в целом реализовать обогрев помещения не так уж трудно. А возможна ли полноценная система климат-контроля для этого помещения? Как она может быть реализована?
Попробуем найти ответ.
Узел управления климатом.
Автоматическая вентиляция
Общие принципы
Это простейший и наиболее простой в реализации способ автоматизировать управление климатом. Его суть в том, что при достижении определенной температуры автоматическое устройство с несложным приводом, работающим от автономного источника энергии или полностью энергонезависимым, открывает форточку и проветривает теплицу.
Уточним: возможности такой системы климат-контроля вполне сообразны ее невысокой стоимости.
Подразумевается, что нагрев обеспечивается исключительно солнечными лучами при ограниченной вентиляции.
Проветривание снизит температуру лишь при условии, что на улице она существенно ниже.
Наиболее дорогие и сложные устройства — электронные термостаты с сервоприводами, питающимися от батареек или сети. При достижении заданной пороговой температуры термостат подает питание на привод, который приводит в движение фрамугу или форточку вплоть до момента срабатывания концевого выключателя.Очевидное достоинство этого класса устройств — универсальность: они могут открывать и закрывать створки любого размера. Очевидный недостаток — сравнительно низкая отказоустойчивость. Разряженная батарейка или сбой подачи электричества может стоить вам урожая.
Механизм с электропитанием и цифровым термодатчиком.
Любопытно: термостаты с питанием от сети могут не только распахивать форточку или фрамугу, но и включать принудительную вентиляцию.
Такие схемы автоматической вентиляции несколько дороже, зато сохраняют эффективность в полное безветрие.
Биметаллические приводы работают за счет того, что разные металлы имеют разные коэффициенты расширения при нагреве. Стоит спаять две разнородных пластины вместе — и при изменении температуры получившаяся конструкция изогнется в ту ли другую сторону.
Наконец, пневматические и гидравлические устройства используют тот факт, что воздух и многие жидкости сильно расширяются при нагреве. Достаточно приладить к наполненной воздухом емкости большого объема поршень — и форточка при достижении определенной температуры станет открываться самостоятельно.
Система последнего типа может быть с минимальными затратами сооружена своими руками.
Принципиальная схема механизма.
Инструкция по изготовлению довольно проста; список необходимого включает самые простые и доступные материалы:
Алюминиевую канистру.
Цилиндр, склеенный из поликарбоната. После сборки теплицы у вас наверняка останутся обрезки, которые пойдут в дело.
Надувной шарик.
Шланг — садовый, кислородный, ацетиленовый или любой другой.
Вязальную спицу и кусок пенопласта — шток и поршень.
Тонкий шнур или рыбацкую леску.
Стальную или алюминиевую пластинку, которая пойдет на коромысло.
Герметик и скотч.
Собственно, приведенная схема не требует особых комментариев.
Уделим внимание лишь паре моментов:
Соединение канистры с шлангом должно быть абсолютно герметичным. Шарик тоже стягивается на шланге максимально плотно.
Импровизированный поршень должен ходить в направляющем цилиндре с минимальным сопротивлением.
Особенности
Если система электронного контроля способна реагировать на изменение температуры почти мгновенно, то биметаллические, пневматические и, в наибольшей степени, гидравлические системы обладают определенной инерционностью. Когда в межсезонье солнечная погода может смениться резким похолоданием, лучше быть рядом и проконтролировать срабатывание автоматики.
На фото — гидравлическое устройство автоматического проветривания. Оно производятся промышленно и стоит около 1000 рублей.
Бытовой кондиционер
В регионах с теплым и умеренным климатом система отопления в теплицах (а заодно и полноценная защита от их перегрева) может представлять собой обычный бытовой кондиционер. Сплит-система монтируется на любую достаточно прочную стену и устанавливается в автоматический режим поддержания заданной температуры. При существенном отклонении от нее в верхнюю сторону, устройство переходит в режим охлаждения, в нижнюю — в режим нагрева.
Поскольку бытовой кондиционер — ничто иное, как простейший тепловой насос, электроэнергии он израсходует куда меньше, чем любой обогреватель. Питание требуется не для выработки тепла, а для его транспортировки из низкопотенциального источника. При температуре около нуля градусов разница в затратах между калорифером и кондиционером может достигать 3-4 раз.
Предпочтительный выбор — инверторные модели. За счет преобразования переменного тока в постоянный они позволяют гибко управлять работой компрессора и снижать мощность по мере необходимости, что обеспечивает опять-таки заметную экономию электричества.
Такая система климат-контроля хороша своей полной автоматизацией: кондиционер способен поддерживать заданную температуру в рамках своих возможностей неограниченное время. Кроме того, в режиме охлаждения он решит проблему избыточной влажности. Конденсат, оседающий на теплообменнике, будет удаляться за пределы теплицы.
Нижний порог температуры, при которой бытовой инверторный кондиционер сохраняет работоспособность — -25С у лучших моделей. У большинства температурный минимум еще скромнее — -5 — -15 градусов.
Чем ниже температура на улице, тем меньше киловатт тепла транспортируется в теплицу в пересчете на единицу электрической мощности.
Несмотря на эффективность теплового насоса, в настоящее время он проигрывает в экономичности газовому отоплению, что бы ни утверждали продавцы этих устройств.
Стационарные тепловые насосы
Кондиционер — лишь частный случай теплового насоса, получающий низкопотенциальное тепло из атмосферного воздуха. Но ведь воздух — не единственный источник тепловой энергии!
Откуда еще она может извлекаться?
Насосы, работающие по схеме грунт — воздух, используют геотермальное тепло. На сравнительно небольшой глубине почва имеет постоянную температуру в 10-12 градусов. Заглубленные зонды выполняют функцию теплообменников: зимой они отбирают у грунта тепло, а в летнюю жару — наоборот, отдают.
Источником тепла или холода может послужить и вода. В этом случае наружный теплообменник в виде десятков, а то и сотен метров полимерной трубы помещается в расположенный на минимальном удалении незамерзающий водоем.Альтернативное решение — отбор воды из одной скважины и последующий ее слив после прохождения теплообменника в другую.
Принципиальная схема теплового насоса.
В отличие от всех типов тепловых насосов воздух-воздух, устройства, работающие по этим схемам, независимы от температуры на улице и климатической зоны. Их эффективность не уменьшается с морозами, и в отсутствие магистрального газа это прекрасное решение.
Единственный недостаток — высокая цена, как самого устройства, так и работ по его монтажу.
Однако: это одноразовое вложение, которое будет обеспечивать дешевое и эффективное отопление не менее полувека.
С учетом неизбежного и быстрого подорожания газа в обозримом будущем (это все-таки невосполнимый ресурс, запасы которого заканчиваются) оно выглядит весьма перспективным.
Промышленные комплексные решения
Для промышленных теплиц большой площади современный рынок предлагает комплексные решения, обеспечивающие автоматизацию всех основных процессов:
Отопления;
Вентиляции;
Контроля влажности;
Полива;
Контроля содержания в атмосфере углекислоты;
Подкормки растений минеральными удобрениями.
Комплексное решение контролирует не только температуру, но и влажность, питание растений и массу других параметров.
Поскольку решение ориентировано на промышленный сектор, не станем вдаваться в мелкие технические детали.
Обрисуем лишь основные моменты реализации.
Система отопления теплиц в данном случае представляет собой полноценную котельную, работающую на газе. Все основные параметры — температуры подачи и обратки, рабочее давление в контуре водяного отопления, расход газа — контролируются обычным компьютером под управлением ОС Windows.
Тот же компьютер, оснащенный весьма специфичным программным обеспечением, контролирует при посредстве сервоприводов положение форточек. Оно сообразуется не только с внутренней температурой, но и с показаниями внешних термодатчиков, с направлением ветра, уровнем освещенности и количеством СО2 в атмосфере теплицы.
Элемент графического интерфейса программного обеспечения.
Для защиты от прямых солнечных лучей служит подвижный теплозащитный экран. При недостатке света включается локальная система освещения.
Полив — капельный. Вместе с водой к корням растений подается автоматически дозированная подкормка.
Для равномерного нагрева и влажности служит принудительная вентиляция внутри теплицы. Она может использоваться и для воздухообмена с окружающим пространством.
Вывод
Системы полноценного климат-контроля для теплиц существуют и весьма эффективны. Однако организация ухода за растениями без вмешательства человека потребует значительных вложений. Как всегда, видео в этой статье продемонстрирует наглядные нюансы по теме. Успехов!
