1

Умная теплица. Делаем сами.

 

 

Задумался я над такой проблемой: построив теплицу, мы используем её 3-4 месяца в году. Как продлить время её эксплуатации?

Ответ напрашивается сам собой. Конечно, с помощью обогрева. Вопрос в том, каким образом обогрев осуществить?


Варианты электрообогрева, печного и т.п. я не счёл нужным рассматривать.

парник на дачеВ начале 50-х годов прошлого века киевский учитель физики Александр Васильевич Иванов создал вариант теплицы, названный им «солнечным вегетарием».

Идея в том, что нагретый в теплице воздух вентиляторами загоняется в перфорированные трубы, уложенные в почве, которая, в свою очередь, является аккумулятором тепла.

Ночью почва отдает накопленное тепло растениям.

В трубах одновременно конденсируется вода, содержащаяся в избытке в нагретом воздухе теплицы и увлажняющая грунт.

 

 

Почва (гряды) также имеют небольшой уклон к югу.

Однако у проекта есть ряд недостатков:

1. В землю укладывается очень большое количество труб-воздуховодов. Однако почва имеет невысокую теплоёмкость и в тоже время большую аэропроницаемость. Т.е. тепло довольно быстро «выходит» из грунта.

2. В качестве накопителя тепла помимо почвы на форумах ещё предлагается вода, в 200-литровых бочках, обладающая большей теплоёмкостью, чем почва.

3. Очень мало внимания уделяется теплоизоляции теплицы.

4. И всё это при огромных затратах материала и труда.

Анна Эдеи, фермер из штата Массачусетс, предложила свой вариант, названный фитотроном.

Это теплица, вытянутая на восток-запад. Северная стена – вертикaльная белая – отражатель света, являющаяся одновременно передней стеной подсобного помещения. Кровля теплицы плоская, наклонная к югу. Боковые стенки полупрозрачные, но очень тёплые: пакеты из 10см стекловолокна. Конструкция очень герметична. Кровля покрыта четырьмя слоями сангейна. Всё направлено на уменьшение потерь тепла.

Кто-то из великих, известных людей (кажется, Менделеев Д.И.) на вопрос, почему бы ему не выращивать кур, ответил: «Я не хочу за свой счёт отапливать Вселенную». А ведь действительно, все теплокровные животные в процессе своей жизнедеятельности выделяют довольно много тепла. Вот и у кроликов моих в крольчатнике температура на 4-5 градусов выше, чем на улице. Несмотря на довольно активную вентиляцию.

Вот в этом и состоит главная изюминка идеи Анны Эдеи – симбиоз с животными. С одного торца теплицы пристроен птичник, с другого – крольчатник. И то, и другое светлое и герметичное.

Воздух из крольчатника и курятника с помощью вентилятора закачивается в перфорированные трубы, проходящие под почвой. А с воздухом – тепло, углекислый газ, влага и аммиак! Это обогрев теплицы, увлажнение и обильная подкормка почвы, очистка воздуха в помещениях для животных. По её словам, растения просто бушуют на таком прикорме без всяких азотных удобрений.

Но главные чудеса – с теплом. Каждый «зверь» даёт за сезон столько же тепла, сколько и сжигание 10 л нефти!

Анна аккумулирует массу тепла в воде. Под потолком расположены вентиляторы, которые работают от солнечных батарей и автоматически включаются в солнечную погоду. Они гонят горячий воздух вниз, на ёмкости с водой, которые днём отгораживаются от растений подвижной шторкой. Этот «аккумулятор» поглощает тепло воздуха, отдавая его ночью. Колонны (опорные стойки теплицы) – чёрные пластиковые ёмкости с водой. Кроме того, в центре сооружения расположен резервуар (бассейн) для полива ёмкостью 2,5 тонны. И бассейн, и нижние ёмкости связаны трубами. Тёплая вода периодически перегоняется сверху вниз с помощью маленького насоса. Так тепло запасается во всём водяном объёме.

Анна выращивает редкие и декоративные сорта овощей (салаты и зелень, декоративные баклажаны и томаты, съедобные цветы, экзоты и пряности) для ресторанов. СБОР ОСНОВНОГО УРОЖАЯ – С ОКТЯБРЯ ПО МАЙ. В летнее время – плодовые овощи, цветы и пряные травы. Все отходы растений достаются животным.

Технические данные, по информации Анны Эдеи:

Площадь теплицы ~ 300кв.м.

Общий объём резервуаров с водой – более 16 тонн!

Полив – капельный подпочвенный.

Вентиляция – с помощью фрамуг, на южной стороне у самой почвы, а на северной стороне – вверху, у самой стены.

Каждый «зверь» даёт за сезон столько же тепла, сколько 10 л нефти! Экономия на отоплении - до 7000 долларов в год. Без всякого отопления зимой (Массачусетс - это 120 тёплых дней в году, как и в Киеве) почва прогрета до +14 'С, а воздух не холоднее +5 'С.

Доход от экотеплицы – до 1600 долларов в неделю.

 

Задача. Построить фитотрон, аналогичный идеям А.В.Иванова и Анны Эдеи, учитывая реалии, нас окружающие.

Теплица.

Теплица вытянута с востока на запад с целью получения в зимнее время максимума освещения и нагрева.

Пожалуй, это можно отнести к недостаткам идеи. Не у всех есть возможность использовать свой участок именно таким образом.

Взяв за основу приведённый в статье «Умная теплица – фитотрон» эскиз можно приступать к конструированию своей теплицы.

Северная (задняя) стена пристроенной теплицы одновременно является стеной подсобного помещения. Эту стену стоит окрасить в белый цвет или покрыть зеркальной плёнкой для наибольшего светоотражения. Это – летом. Зимой, для накопления тепла, стена затемняется черной плёнкой. Наружным светоотражателем будет служить снег. Там же, где его нет, можно перед теплицей выложить белую плитку.

Над подсобкой – пасека. Обслуживание ульев – с задней стороны. С торцов теплицы и подсобки строим крольчатник и курятник. Поскольку сама подсобка получается очень внушительных размеров, часть её (а может, и целиком) используем для животных.

Как вариант: торцы теплицы оставляем свободными, а кролям с курями оставим только подсобку. При этом с торцов теплицы сооружаем выгулы для кур, а может, кто и для кролей пожелает выгул. Для кроличьего молодняка – вполне приемлемо. На постоянно растущей травке. Это летом, конечно.


Крыша теплицы.

Сангейн – материал в России, думаю и в Украине неизвестный.

В нашей теплице для крыши и стен вполне применим сотовый поликарбонат в два-три слоя. Прозрачный – для крыши, и, возможно, полупрозрачный – для стен. При низком зимнем солнцестоянии и коротком световом дне это не имеет особого значения. Летом он в какой-то степени спасёт растения от перегрева. Укладываем листы поликарбоната с тонкими рейками между ними для создания воздушной прослойки (воздух – лучший теплоизолятор). Стыки герметизируем (выбор герметиков для стекла огромен). Своего рода – стеклопакет. Поликарбонат можно заменить обычным стеклом. Наклон плоской крыши для широты Киева – 25 град. Главное при постройке – сохранение тепла.

Поскольку такая крыша имеет большую массу, необходимы опорные стойки, её поддерживающие. Изготовим их из труб, запаянных (заваренных) с нижнего конца. Пластиковые или стальные. И заполним их водой. Одна стойка из стандартной трубы диаметром 273мм длиной три метра (100-120 см – в земле) вместит 78 литров воды! Таких стоек в теплице несколько. Получим дополнительный аккумулятор тепла.

Аккумуляторы тепла.

Фактически, у нас их два. У А.В.Иванова нагретый воздух теплицы загоняется в трубы под почву. Она и является аккумулятором тепла. У Анны Эдеи воздухом из крольчатника и курятника нагревается почва, а тепличным – вода, как наиболее доступный материал, в специальных ёмкостях. Это второй аккумулятор.

Подпочвенный аккумулятор.

Перфорированные трубы укладываются под почвой на глубине около 35 см, через 55-60 см в направлении с юга на север. Тёплый воздух с курятника и крольчатника с помощью вентилятора (15-20 Вт на три-четыре трубы диам.70-100мм) подается в «южные», объединённые вместе одной поперечной, но уже неперфорированной трубой (на приведённом рисунке не показаны). «Северные» – также объединяются и через одну вертикальную трубу выводятся под крышу теплицы. В теплице может быть установлена принудительная вытяжка с дополнительным вентилятором, работающим при необходимости на вытяжку воздуха. При большой ширине теплицы трубы можно объединить в секции по нескольку штук, снабдив каждую своей вытяжной трубой и вентилятором.

Так происходит подогрев почвы. Соответственно, растения получают тепло, аммиак, углекислый газ и влагу. Чтобы влага успевала впитываться в почву, трубы укладываются на небольшой слой керамзита или гравия.

Следует учесть, что перфорированные трубы со временем затягиваются грунтом и корнями растений. Ведь именно здесь для растений максимум питательных веществ. Сколько времени они прослужат – мне неизвестно. Уложенные под землю на другом моём участке для отвода паводковых вод мелиоративные перфорированные трубы служат в течение 25 лет очень эффективно. Но здесь очень мощные паводковые воды, вымывающие грунт из труб. За 35-40 лет с момента изготовления они стали несколько хрупкими, но и с ними сейчас работать можно.

Водяной аккумулятор

В качестве ёмкостей для воды следует использовать 5-ти литровые бутылки из-под воды с магазина (или даже 1,5-литровые), а не 200-литровые бочки.

Дело в том, что вода нагревается, соприкасаясь с нагреваемой солнцем или воздухом поверхностью ёмкости. Достаточно подсчитать площади освещаемых солнцем и нагреваемых поверхностей, к примеру, 200-литровой бочки и 5-ти литровых бутылок при одинаковой массе воды. Выигрыш бутылок очевиден. Как при дневном нагреве, так и при ночной компенсации прохлады.

Бутылки, с целью экономии площади внутри теплицы, можно поставить вдоль торцовых стен в несколько этажей, проложив между ними доски, фанеру, пластик. Ну и в один-два ряда с южной стороны. Лишь бы они не закрывали растения от солнечных лучей. Кроме того, бутылки займут меньше полезной площади теплицы, чем бочки.

«Горячий» воздух теплицы, забираемый сверху, вентилятором через трубы подаётся на ёмкости, изолированные перегородками сбоку и крышками сверху от остальной части теплицы (своего рода «шкафы») и, отдав тепло воде, возвращается в теплицу. Избыток тёплого воздуха с помощью фрамуг (преимущественно, летом) удаляется наружу. С наступлением прохлады «шкафы» с водой открываются с помощью шторок. И подогретый бутылками воздух поступает в теплицу. Если бутылки не заполнять «под горлышко» водой, то зимой при замерзании в них воды они не пострадают.


Гидроуправление.

Управление шторками и фрамугами осуществляется с помощью гидропривода.

Он представляет собою ёмкость для масла (гидробак) и гидроцилиндр, соединённые меж собою шлангом. Гидробак устанавливается под коньком теплицы, т.е. там, где наибольшая температура воздуха. Он при этом не займёт полезной площади внутри теплицы. Гидроцилиндры механически связаны или со шторкой, или с фрамугой соответственно. Открытие-закрытие можно отрегулировать на любое значение температуры. Масло предпочтительнее – веретённое, имеющее наименьшую вязкость в широком диапазоне температур. Преимущества гидравлики – нет электрических и электронных компонентов, не требуется эл.питание, обслуживание практически сводится к «нулю».

Вентиляция.

Хорошая вентиляция – замена всего воздуха в теплице за одну минуту.

Эмпирическая зависимость (по Курдюмову Н.И.):Диаметр вытяжки, мм Мощность вентилятора, кВт:
100 0,014=14Вт
125 0,028
160 0,070
200 0,120
250 0,260
315 0,550
400 1,2

Вентилятору при этом помогает высота вытяжной трубы.

Вытяжная труба сечением 0,5 кв.м и высотой 7м без вентилятора обеспечивает за минуту смену воздуха в теплице объёмом 45 куб.м, снижая температуру с 40 до 30 град.

Каждый метр высоты трубы равносилен увеличению сечения на 15% и снижению температуры на 1,5-2 °С.

Не буду говорить о преимуществах такого комплекса. Они очевидны.

Конечно, для его сооружения потребуются весьма существенные затраты. Как материальные, так и трудовые. Каждый волен принимать решение для себя сам. Поэтому конкретных чертежей не привожу. Поступаем, исходя из собственных возможностей.


Укладка труб.

Чтобы уложить трубы в земле, необходимо выкопать траншеи, перекидав немало земли. Если же вынуть весь грунт внутри теплицы и рядом с перфорированными трубами установить с промежутками (для лучшего обтекания нагретым воздухом) наши бутылки, получим ещё один аккумулятор тепла – под почвой. Укрыв всё наше подземное сооружение листами перфорированного (для проникновения тепла, аммиака и влаги) пластика, досками (которые, конечно, прослужат меньше), опирая их на капитальные опоры и частично на установленные бутылки, засыпаем почвой. Процесс этот можно проводить последовательно, ряд за рядом, трубу за трубой, не вытаскивая весь грунт из теплицы. При этом добавляя компост, навоз, удобрения и формируя будущие грядки.

В трубы будем с помощью вентилятора направлять воздух, как из крольчатника-курятника, так и воздух из самой теплицы. При этом будет увеличиваться подогрев почвы в самой теплице, что более важно, чем подогрев воздуха, и экономиться её полезная площадь.

Возможны варианты. Например: вынув грунт, установим бутылки и опоры под будущий грунт, укроем всё вплотную листами железа, пластика, затем уложим наши префорированные трубы, потом грунт и т.д.

Можно укрыть уложенные на бок трубы П-образными листами как тоннелем, прогоняя нагретый воздух теплицы через них.

В обоих случаях получим как бы двухэтажный накопитель тепла. Я сейчас не говорю о затратах, только идеи.

Капельный полив


В теплице с довольно высокой температурой воздуха летом значителен расход воды. И большая часть её будет уноситься с проветриванием. Вывод: нужен капельный полив. Принцип капельного полива прост: вода подаётся постоянно или периодически, но понемногу и под каждое растение отдельно. Преимущества: почва не пересыхает, растения получают влагу постоянно, их корни находятся в зоне оптимальной влажности. Вода поступает тёплая, из бочки, находящейся в теплице, или из бассейна.

Далее – по замыслу Малышевского К.Г. из г.Красноярск.

Удобнее такую систему сделать с помощью резинового шланга диам. 1-2см. Шланг располагаем наверху над грядами, укрепив на небольших колышках и обеспечив уклон в 5см/метр длины.

В качестве капельниц хорошо использовать медицинские капельницы. В больницах их выбрасывают сотнями. Мы используем их иглы, толстые, что втыкаются в бутылку для растворов, сохранив трубки, на них надетые (по полметра). Воткнём их в шланг навстречу движения воды, второй конец трубочки к корням растения. После проверки работоспособности грядку с трубками замульчируем (соломой, шелухой, черной п/э плёнкой), чтобы не было лишнего испарения воды и зарастания трубок водорослями.

У такой системы есть недостаток: если воду подавать экономно, медленно, то она вытекает только из первых отверстий, не доходя до последних. Если воду открыть сильно, то все форсунки работают, но воды не напасёшься, да и растениям столько не нужно. Использовать для регулировки входящие в комплект капельниц зажимы не стоит – замучаетесь с их регулировкой. Здесь можно приставить к теплице тёщу. Но есть и другое решение.

Дозатор.

Работает по принципу унитаза. Две 2-х литровые пивные бутылки закрепляем в перевёрнутом состоянии (см.рисунок). В верхнюю вставляем шланг диам. 5-10мм петлёй. Сгиб – у дна, который теперь вверху, конец шланга – у горлышка. Пропускаем второй конец шланга в дно второй бутылки. В дне верхней прорезаем два отверстия: под шланг 2-3мм (от той же капельницы из больницы) и узкую (чтоб не попадали мошки) щель – сапун для выхода воздуха.

Как только верхняя бутылка наполняется, вода через сифон быстро сбрасывается в нижнюю и далее по поливным трубкам. Необходимо наладить систему – проконтролировать расход воды. Регулировка расхода краном. Для снижения скорости подачи воды внутрь подающей трубки можно вставить жиклёр – трубочку меньшего диаметра.

Недостатки:

1. За системой нужен постоянный контроль (опять тёща?).

Если воды избыток – имеем размывание почвы и перерасход воды. Если из-за засорения какой-то из капельниц прекратится подача воды – растение может погибнуть. Тем более, что при такой системе полива корни растения располагаются в зоне повышенной влажности, т.е. у поверхности почвы. А значит, и пересыхать будут в первую очередь. Чтобы капельницы не засорялись, необходим какой-либо фильтр на входе – на рисунке это кусок поролона. И укрытие всей системы от прямых солнечных лучей, ибо в трубках на солнце начинают расти водоросли и просто «забивают» их.

Укроем всё сооружение черной плёнкой, например. Тем самым, исключим образование водорослей, попадание мусора, мошек и т.д.

2. Полив не нужен круглосуточно.

Оптимально с 10 до 17 часов. В солнечную погоду – больше воды, в пасмурную – меньше. Выход: «привязать» нашу систему капельного полива к солнцу. К изображенному на рисунке крану крепим что? – Гидроцилиндр. Как для открытия фрамуг. И управляет поливом теперь – солнце.

По данным Малышевского К.Г.: на 7 огурцов и 12 помидоров одной бочки (200л) хватает на пять суток.

Можно вместо 2-х литровых использовать 5-ти литровые и распределить их на две-три грядки. Но в этом случае потребуется ещё одна бутылка – распределитель, из которой вода по двум-трём шлангам распределяется в сбрасывающие ёмкости.

Если нужно, соорудим вторую, третью «капельницу для растений».

А если зима слишком морозная?

Ну, а при невозможности по какой-то причине использования фитотрона зимой по своему прямому назначению, можно туда на месяц-другой «поселить» кур. Например, в моей, довольно холодной климатической зоне (до – 38 °С), знакомый зимой отапливал стеклянную теплицу природным газом с помощью небольшой газовой горелки. И, несмотря на открытое пламя горелки, куры к ней не совались. А яйца лежали по всей теплице. При этом куры Вам оставят свой навоз прямо в теплице – перетаскивать потом не придётся.

Автор статьи: Круглов Евгений Вячеславович, Ивановская область, Россия.