Рассказываем о том, как создать умную теплицу, используя новейшие технологии и инновационные решения. А также, какие преимущества дает автоматизация процессов в теплице и как она помогает создать идеальный микроклимат для различных видов растений. Получите советы по выбору оборудования, установке и настройке системы управления системой “умная теплица”.
В 21 веке у жителей мегаполисов стремительный темп жизни. При этом каждый из них стремится к рациональному и здоровому питанию. Масса горожан приходит к мнению об экологичном земледелии и возможности потреблять натуральные продукты, выращенные собственноручно. Сегодня, к сожалению, рынок переполнен замороженными продуктами или блюдами быстрого приготовления. Люди реже питаются полезными и экологически чистыми фруктами и овощами. Быстрый темп жизни мегаполисов диктует жителям правила, заставляя вдумчиво распределять свободное время, по возможности экономя на некоторых важных вещах. Из-за этого уже привычная практика по выращиванию растений на собственном участке постепенно уходит в прошлое. Работающие люди физически не успевают содержать земельный участок и работать одновременно, максимум — на выходных, чего не хватает для получения первосортного урожая.
Преимущества системы «Умная теплица»
Главным преимуществом выращивания собственного урожая является фактор применения только натуральных добавок, без применения пестицидов и агрохимикатов. Для таких случаев и разрабатываются системы «Умная теплица». Кроме вышесказанного, применение умных теплиц на территории Российской Федерации является достаточно актуальным и прибыльным для промышленных агрокомплексов, которые прибегают к технологии «Умных теплиц» для разведения различных культур в промышленных масштабах. Благоприятная среда для растений в теплице – залог урожайности. Микроклимат должен быть сбалансированным по параметрам: влажность, состав воздуха, температура. Для удовлетворения требуемых параметров применяется автоматизация теплиц. Это позволяет максимально освободить дачника от привязанности к собственному земельному участку. В большинстве случаев придется лишь контролировать такие параметры, как уровень жидкости в емкости под воду или наличие электричества в сети, при питании от общей сети.
Автоматизированная умная теплица предполагает выполнение ряда процессов без участия человека, а именно:
- поддержка требуемых температур
- автополив посредством капельного орошения
- мульчирование почвы
- установка принудительной и естественной вентиляции
- обогрев воздуха и грунта
- искусственное и естественное освещение
Автоматизированные теплицы можно классифицировать следующим образом:
- автономные – системы, работающие исключительно на тепловой или солнечной энергии
- энергозависимые – питание элементов осуществляется от электросети
Данные теплицы обладают своими преимуществам и недостатками.Так, автономная теплица, функционирующая от электросети, требует существенный расход электроэнергии, при отключении которой для растений могут наступить неблагоприятные последствия.
Виды вентиляции
Существует два типа системы вентиляции: гидроцилиндрическая и терморегулируемая. В гидроцилиндрической системе основным элементом является гидроцилиндр, который открывает окна для вентиляции. В этом способе для открытия используется гидроцилиндр, полость которого наполнена жидкостью. При повышении температуры жидкость расширяется и выдвигает поршень, который и открывает окно вентиляции. При понижении температуры жидкость сжимается и под действием пружины поршень возврaщается, закрывая окно. Терморегулируемый способ более точный и сложный, с установкой контактного термометра и сложного механизма открытия и закрытия окна. Это позволяет более точно регулировать температуру, но требует немалых затрат на установку.
Кроме того терморегуляторы можно разделить на 3 типа:
- Механические и электромеханические устройства. Имеет минимальное количество настроек. Это ограничивает температурный диапазон и точность настроек. Может иметь погрешность на несколько градусов, но при этом отличается надежностью. Недостатком является ручное управление.
- Цифровые электронные устройства. Отличаются высокой стоимостью по сравнению с механическими аналогами. Они имеют более широкий функционал и дистанционное управление настройками. Оснащены дисплеем, на котором можно выставлять не только температуру, но и ее изменения в зависимости от времени суток.
- Программаторы – это сложные по своему строению приборы, которыми можно управлять, находясь далеко от загородного дома. Как правило, кроме расширенной программы наблюдения за микроклиматом в теплице, они оснащены встроенным Wi-Fi или сим-картой. Это позволяет контролировать или менять настройки у них через смартфон, планшет или компьютер при наличии выхода в интернет.
Системы капельного орошения
Капельное орошение — система полива, при котором вода подаётся непосредственно в прикорневую зону растений регулируемыми малыми порциями с помощью дозаторов-капельниц. Это позволяет получить экономию воды и других ресурсов (удобрений, трудовых затрат, энергии и трубопроводов). При этом почва остается влажной, что благоприятно сказывается на росте растений. Для автоматического полива используют шланги с небольшими отверстиями, через которые вода подается к корневой системе. Емкость для воды устанавливается внутри или снаружи теплицы. В резервуар вода подается из водопровода. Контроль уровня и пополнение при расходе осуществляется с помощью поплавкового затвора. Кроме того в систему полива можно использовать подкормки, добавляя в резервуар жидкое удобрение. Из резервуара вода поступает к капиллярным трубкам через кран с дистанционным управлением. Он может открываться с помощью автоматического управления, либо в определенное заданное время, или при изменении уровня влажности в теплице. Контроллеры для автоматического орошения можно разделить на бытовые (для полива небольших участков) и профессиональные, предназначенные для орошения больших площадей.
Автоматический обогрев почвы и воздуха.
При использовании теплицы в холодное время года для созревания овощей и других культур необходим обогрев. Система автоматики должна включать обогрев при понижении температуры и выключаться при достижении верхнего предела оптимальной температуры. Для обогрева теплиц применяют несколько способов: установка электрических тепловых пушек, обогревателей и калориферов; прокладка системы «теплый пол», с подключением к котлу или к электроэнергии; установка котла, газового или электрического с радиаторами по периметру теплицы.
Приборы освещения
Недостаток освещения отрицательно сказывается на развитии овощей и других культур. Поэтому необходимо в теплице устанавливать освещение для продления светового дня. Оптимальной продолжительность светового дня должна быть в пределах 12-16 часов в сутки. Для освещения используют следующие типы ламп: накаливания, создает инфракрасное излучение, но при близком расположении от растений может обжечь; натриевая, наиболее максимально эффективная для роста растений, но имеет малый срок эксплуатации; светодиодная, дает яркий свет, приближенный к солнечному; люминесцентная, обладает ярким светом и длительным сроком службы. Кроме этого, для освещения используют инфракрасные и ультрафиолетовые лампы. Инфракрасная лампа может не только освещать, но и обогревать теплицу. Для автоматизации процесса включения освещения необходимо установить датчики освещенности или таймеры. Таймеры включают и выключают свет в определенное заданное время.
Источники питания
Автоматизированные теплицы делятся на 2 вида: автономные и энергозависимые. Максимально благоприятные условия для роста овощных растений и культур способны создать энергозависимые теплицы, работа которых зависит от внешней электросети. При этом зависимость автоматики от электроэнергии может привести к потере урожая в максимально короткие сроки при аварийном отключении на 1-2 ч. При этом может значительно возрасти себестоимость продукции, что связано с расходами на оплату электроэнергии. Автономные источники питания – это системы, включающие в себя солнечные батареи, ветрогенераторы, дизельный или бензогенератор, аккумуляторные батареи, контроллеры заряда, инверторы и конверторы.
Преимущества автономных источников электроснабжения:
- надежность
- отсутствие необходимости в обслуживании
- бесшумная работа
- быстрая окупаемость работа на малых скоростях ветра и в широком температурном диапазоне от -50 до +60 градусов по Цельсию
Солнечная батарея — объединение полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Основные преимущества в использовании солнечной энергии: неиссякаемость, экологичность технологии, длительный срок эксплуатации больше 50 лет, использование солнечных батарей снижает себестоимость продукции. При этом система на солнечных батареях достигает невысокий КПД, это объясняется не только сложностями технологических процессов, но и солнечным насыщением. Максимальный результат возможно получить в ясный солнечный день. Поэтому для того, чтобы получить независимость электроснабжения в комплексе с солнечными батареями используются аккумуляторы. Основные виды солнечных батарей: монокристаллические; поликристаллические; тонкопленочные. Монтаж солнечных батарей не представляет особой сложности: при размещении панелей солнечных батарей, необходимо соблюдать правильную ориентацию. Рекомендуется устанавливать батареи с южной стороны на крышах здания. Необходимо предусмотреть изменение наклона панелей, так как в разное время года солнечные лучи падают на землю под разными углами.
Ветрогенератор – оборудование для преобразования энергии ветрового потока в энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию. Применение ограничено из-за непостоянной ветровой насыщенности в регионах Российской Федерации. Необходимы открытые пространства, в лесных районах для применения ветрогенераторов используют возвышенные места и специальные мачты длиной не менее 4 метров. Научно доказано, чем выше ветрогенератор, тем на 35% больше вырабатывает электроэнергии. Разновидности ветрогенераторов подразделяют по направленности оси вращения: горизонтальные ветрогенераторы, вертикальные ветрогенераторы. Исходя из перечисленного делаем вывод, что наиболее эффективно применение в автономных системах «Умная теплица» дистанционного управления обогрева, вентиляции и капельного полива, на базе энергонезависимого источника питания – солнечных батареях, дают сокращение потребления электроэнергии.
