Николай Курдюмов - Умная теплица

       " Поздний вечер. Хозяева закрыли теплицу (если не забыли), на улице холодает, а "тепличным" еще пару часов можно подрасти, пока температура внутри не упадет до 10-15 градусов, когда рост практически прекращается. Это плюс.

       " Ночь. Температура внутри и снаружи отличается на 1-3 градуса, что почти не имеет значения, если, конечно, это не заморозки! Плюс весной и осенью. Снаружи выпадает роса, давая растениям источник влаги, "тепличным" остается надеяться на полив. Небольшой, но минус.Кстати, неотапливаемая теплица может защитить лишь от незначительных заморозков - до -3° -5°.

Итак, сложив все плюсы и минусы, мы видим, почему в хорошую погоду в целом от теплицы мало пользы.

В пасмурную погоду ситуация несколько лучше. Тепловая энергия Солнца, частично проникая через облака, все же нагревает теплицу, хотя и не так быстро. Зато - это существенный плюс- нет перегрева днем. Однако есть проблема - открывать или нет теплицу? Если открыть - температура сравняется с наружной, и эффект будет равен нулю. Не открывать - при первом же прояснении растения моментально сварятся! А это уже окончательный минус!

Мы видим, что минусы почти уравновешивают плюсы, и поэтому теплица не дает того эффекта, которого мы от нее ждем.

Что же делать? Получается, что для того, чтобы получить пользу от теплицы, нужно стоять рядом с ней днем и ночью, глядя на градусник, и без конца открывать и закрывать ее?! Вначале мы так и делаем. Потом, махнув рукой, просто открываем утром, и закрываем вечером - и имеем то, что имеем.

Автоматика для теплиц

Что же нам предлагает современная наука и техника?

Конечно, за сотни лет существования теплиц в разных странах было много чего понапридумано. Для проветривания - форточки и фрамуги, для отопления - различные конструкции печей, котлов, и использования тепла гниющей органики.

Современная промышленная теплица - это сложный организм, с множеством датчиков, отслеживающих температуру, влажность, освещенность, а также компьютерного центра управления, анализирующего поступающую информацию и подающего необходимые команды на исполнительные механизмы. В нужное время открываются фрамуги, жалюзи, включаются вентиляторы, увлажнители воздуха, полив и т.п. Растениям постоянно обеспечиваются оптимальные условия для роста - и для высоких урожаев. Вот тут-то и проявляются высокие качества новых сортов и гибридов, созданных именно для этих условий. Но все эти компьютерные системы имеют существенный недостаток - они дороги, и поэтому практически не применимы на дачном участке.

Однако армия садоводов-энтузиастов не желает сдаваться. В различных садоводческих и изобретательских изданиях описано множество устройств, позволяющих автоматизировать теплицу. Это прежде всего автоматы для проветривания, которые оптимизируют температурный режим. Они также имеют свои достоинства и недостатки.

1. Электрические. Состоят из вентилятора и термореле, включающего вентилятор при достижении заданной температуры воздуха. Достоинство - высокая чувствительность и удобная регулировка, а также неограниченная мощность. Недостаток - ненадежность, так как даже кратковременное (1-2 часа) отключение электроэнергии в жаркую погоду может оставить вас без урожая на весь сезон.

2. Биметаллические. Состоят из склепанных между собой пластин из двух металлов, или металла и пластика, имеющих разные коэффициенты теплового расширения. В результате нагрева пластина изгибается и открывает форточку, при охлаждении распрямляется и закрывает. Достоинство - работает автономно, а также недорого в изготовлении. Недостаток - небольшая мощность, т.е. может открыть и закрыть только небольшую, хорошо уравновешенную форточку без перекосов и разбухания, которой в теплице не бывает. В итоге - ненадежность (см. п.1).

3. Гидравлические. Основаны на свойстве жидкостей расширяться при нагревании. Представляют собой герметичную систему, заполненную легкокипящей жидкостью (фреоны) или другими жидкостями с высоким коэффициентом теплового расширения: водой, маслом, соляркой и т.п. В системе имеется гофрированная латунная трубка (сильфон), которая изменяет длину при заполнении жидкостью, или гидроцилиндр, имеющий выдвижной шток. Достоинство - автономность и несомненная высокая надежность системы вследствие простоты конструкции, а также очень большая мощность и долговечность. Недостаток - относительная дороговизна, из-за использования сложных технологий производства, что впрочем, вполне компенсируется высокими достоинствами.

Общий же и основной недостаток всех этих систем - то, что я никогда не видел их ни в продаже, ни в теплицах у садоводов, а только в описаниях умников-новаторов. Изобретатели охотно делятся своими конструкциями и чертежами, однако после слов: "…приварить штуцер, запрессовать сальник 4х27мм, выточить шток и отшлифовать поверхность до 6-го класса чистоты…" любому нормальному человеку становится скучно и дальше он уже не читает. Потому что любому нормальному человеку ясно, что для этого надо иметь свой машиностроительный завод. А тем, у кого нет своего завода, надо искать, что попроще.

Исходя из вышесказанного, я начал экспериментировать именно с гидравлическими автоматами, как наиболее надежными, используя готовые серийные детали и узлы. Первый мой вариант такого автомата-проветривателя имел вес около 100 кг, длину 5 метров, и обошелся мне около 2000 рублей, при том, что конструировал и собирал его я сам, применив подаренный хорошим человеком гидроцилиндр от шасси самолета. Правда, он показал себя на испытаниях прекрасно, с легкостью открывая металлическую раму площадью 5 квадратных метров. Впрочем, с такой же легкостью он мог бы поднять и всю теплицу, так как усилие на штоке составляло 5 тонн. Он исправно трудится и по сей день, обслуживая теплицу площадью 56 кв.м., не доставляя мне никаких хлопот, на удивление соседям. И в этом нет ничего странного; вспомните гидравлические домкраты, которые при собственном весе в несколько килограммов поднимают несколько тонн.

После успешных испытаний "монстра" я начал разрабатывать более дешевую и компактную конструкцию, чтобы она была доступна большинству садоводов. В итоге получился мини-вариант, который имеет вес около 3 кг и усилие на штоке около 100 кг ( рис. 5). Этого вполне достаточно, чтобы открывать стеклянную раму площадью около 2 квадратных метров, или пленочную (пластиковую) около 5 кв.м., то есть проветривать теплицу площадью 10-20 квадратных метров. В более крупных теплицах можно просто сделать несколько таких фрамуг. Стоимость получилась приемлемая, учитывая долговечность. Посудите сами - срок его службы не менее 15-20 лет. Даже если стоимость принять в размере 1500 рублей и разнести эту сумму на 10 лет, он обойдется вам по 150 рублей в год. Посчитайте, сколько вы тратите бензина на лишние поездки на дачу весной, чтобы только открыть или закрыть теплицу? Такой автомат окупится за один сезон. Про стоимость Вашего времени и нервов я уже не говорю.

Силы же этого автомата хватает еще и на включение полива, но об этом дальше. 

Конструкция теплицы

Конструкций теплиц существует такое великое множество, что даже перечислить их весьма непросто. Это арочные и шатровые теплицы, одно- и двухскатные, пристенные, пленочные и стеклянные, поликарбонатные и т.д. и т.п. Кроме того, существуют разные типы теплиц, такие как зимние сады, оранжереи, теплицы временные, передвижные, парники и рассадники.

Выбрать конструкцию теплицы - дело вкуса, каждый хозяин руководствуется своими соображениями. Часто мы исходим из тех возможностей, которыми располагаем - есть клочок свободного места и немного денег.

У большинства из имеющихся в продаже готовых теплиц есть один существенный недостаток - их проектируют и изготавливают не те, кто ими пользуется. И соответственно, конструкция их приспособлена в первую очередь для удобства их производства, а не использования!В частности, фрамуги в них либо очень малы, либо вовсе отсутствуют, и в таком случае покупателю остается только каждый день открывать и закрывать пленку на крыше, либо дверь, если она имеется.

Если мы строим теплицу сами, то можем сразу сконструировать ее так, чтобы она была удобна и для нас, и для растений.

В чем же должен быть основной принцип конструкции теплицы?

Как мы уже говорили, в теплице должно быть тепло, но не слишком.

И конструкция теплицы в первую очередь должна быть функциональной, то есть выполнять ту функцию, для которой она предназначена: поддерживать оптимальную для роста растений температуру и влажность воздуха.