Умная теплица - Николай Иванович Курдюмов
• 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 °C, когда рост практически прекращается. Теплица помогает.
• 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, а «тепличным» остается надеяться на полив. Небольшой, но минус. Кстати, неотапливаемая теплица может защитить лишь от незначительных заморозков — до -3… — 5 °C.
Итак, сложив все плюсы и минусы, мы видим, почему в хорошую погоду от теплицы так 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 — существенный плюс — нет перегрева днем. Однако есть проблема: открывать теплицу или нет? Откроешь — температура сравняется с наружной, и эффект будет равен нулю. Не откроешь — при первом же прояснении растения моментально сварятся! А это уже окончательный минус!
Мы видим: минусы почти уравновешивают плюсы. Поэтому теплица и не дает того эффекта, которого мы от нее ждем!
Что же делать? 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, закрываем вечером — и имеем то, что имеем.
Автоматика для теплиц
Вот вам математическая идея: в корне изменить степень свободы!
Что же нам предлагают современная наука и достижения прогресса?
Конечно, за сотни лет существования теплиц в разных странах было много чего понапридумано. Для проветривания — форточки и фрамуги, для отопления — различные конструкции печей, котлов, электрообогрева, использование тепла гниющей органики.
Современная промышленная теплица — это сложный организм, с множеством датчиков, отслеживающих температуру, влажность, освещенность, а также с компьютерным центром управления, анализирующим поступающую информацию и подающим 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 не для нас — они очень 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, удаляя перегретый воздух. Они также имеют свои достоинства и недостатки.
Рассмотрим основные типы таких устройств.
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 такого устройства — работает автономно, а также недорого и просто в изготовлении. Недостаток — небольшая мощность, т. е. может открыть и закрыть только небольшую, хорошо уравновешенную форточку без перекосов и заеданий, которой в теплице не бывает. В итоге — тот же риск (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. Возможно сочетание жидкости с гранулами пластика, например, капрона. В системе имеется гофрированная латунная трубка (сильфон), которая изменяет свою 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 самого гидроцилиндра, 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 4x27 мм, выточить шток и отшлифовать поверхность до 6‑го класса чистоты…» любому нормальному человеку становится скучно и дальше он уже не читает. Потому что ясно: для этого надо иметь свой машиностроительный завод. А тем, у кого нет своего завода, надо искать, что попроще.
Учтя всё сказанное, экспериментировать я начал именно с гидравлическими автоматами — они наиболее надежны. Использовал готовые серийные детали и узлы. Первый мой вариант такого автоматапроветривателя имел вес около 100 кг, длину 5 метров и обошелся мне около 2000 рублей. И это при том, что самая дорогая часть — гидроцилиндр от шасси самолета — был подарен хорошим человеком и достался мне бесплатно, а конструировал и собирал его я сам. Правда, показал он себя на испытаниях прекрасно, с легкостью открывая тяжелую металлическую раму площадью 5 квадратных метров. Впрочем, с такой же легкостью он мог бы поднять и всю теплицу: усилие на штоке составляло 5 тонн! Он исправно трудится и по сей день, обслуживая теплицу площадью 56 кв. м, не доставляя мне никаких хлопот и удивляя соседей. И в этом нет ничего странного: вспомните гидравлические домкраты, которые при собственном весе в несколько килограммов поднимают несколько тонн (рис. 1).
Рис. 1
После успешных испытаний этого «гидромонстра» 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 (фото 1). Этого вполне достаточно, чтобы открывать стеклянную раму площадью до 2 кв. м или пленочную (пластиковую) до 5 кв. м, то есть проветривать теплицу площадью 10-20 кв. м. В более крупных теплицах можно просто сделать несколько таких фрамуг.
Недавно узнал: в Скандинавии довольно давно применяются подобные «открывалки», расширителем в которых служит специальное восковое вещество. А я использовал то, что
