Оптимизация микроклимата в теплице для растений и отдыха

_ Если теплица не отвечает своему. назначению, т; в. 8 непригодна для выращивания растений и не может служить в качестве комнаты для отдыха, то причиной этого.может быть неудовлетворительный микроклимат в ней. Автор исходит в данном случае из того, что тей: } ‚лица была соответствующим образом запроектирова; 1 на и построена. Однако даже при высоком уровне мастерства ‘строителей теплицы в ней не будут достигнуты идеальные условия для пребывания человека или

‘выращивания растений, если теплица имеет непра3 вильную ориентацию по сторонам горизонта или } расположена в тени, если в ней не обеспечена герметич:

ность конструкций (ветер может продувать ее на1 сквозь, и из нее будет уходить тепло) или не предус; | усственное затенение (при высокой температуре).:1

Если закрыть помещение теплицы пленкой или стеияние на ее `} клом, то это может оказать следующее вл микроклимат: внутренняя температура, как правило, будет выше, чем наружная (при инсоляции даже слишком высо3 мере, часть даже до слишком высоких значений, при которых прекращается прорастание семян некоторых 1 растений. Грунт в теплице не промерзает; количество освещения, почти наполовину меньше, чем под открытым небом: количество солнечного света, проникающего в теплицу, зависит от вида материала покрытия; | какое-то количество освещения в некоторых областях оптического спектра солнца не проходит через материал покрытия; влияние ветра устраняется почти полностью, что существенно повышает комфорт для человека и только частично для растений;, воздухообмен уменьшается, растениям может не хватать углекислого газа (СОз);

теплица предохраняет от естественных дождей, и получение влаги растениями полностью зависит от человека, который ухаживает за ними;

затрудняется доступ полезных насекомых к растевиям, поскольку они могут проникать в теплину только через двери, вентиляционные люки или форточки;

проникание набекомых-вредителей в теплицу также затруднено, но если они все-таки попадают в помещение, то начинают размножаться в благоприятных условиях теплицы, что на некоторых людей производит ‘весьма удручающее впечатление; —_ в теплице влажность выше, чем это необходимо для

Рис. 101. Жизнь растений ре. 4 гулируют многочисленные факторы окружающей среды

1 — развитие растений и плодонощение;: 2— рост растений; 3 — выживание

Рис. 102. Температура, влажность, кратность воздухообмена 1 и солнечное излучение — факторы окружающей среды, которые регулируют степень комфорта для человека -

1— зона комфорта; 2 — зона допустимых условий; $ — зона возможного существования и з >

растений, поскольку‘при длительной влажности наблюдаются образование плесени и рост грибов;

в неотапливаемой теплице избыточная влажность, как правило, не создает дополнительных затруднений для людей;

при инсоляции, как правило, в теплице создаются благоприятные условия для пребывания людей;

благодаря наличию растений воздух в теплице со- $ держит больше кислорода, чем в квартире.

зана между собой: например, снижение высоты солнца. после полудня приводит к уменьшению количества } солнечного освещения и тем самым обусловливает понижение температуры, а также повышение влажности |

Для регулирования микроклимата теплицы или оранжереи прежде всего необходима организация систем вентиляции.

Рис. 108. Способы обеспечения двуокисью углерода в количестве, необходимом для биологического роста растений

1 — из наружного воздуха; 2 — из естественного грунта на грядках; 8 — из активного компоста; 4— в результате реакций брожения

Уменьшения потребности р вентиляции можно добиться путем накопления избыточной теплоты. В теплоаккумулирующей массе (см. гл. 5), иепользевания устройств для затенения и создания душевых и тумановоспроизводящих устройств (см. п. 7.5).

’ Удовлетворить потребность в двуокиси углерода (углекислом газе) можно следующими способами:

за счет выделений из грунта с компостом или из.

органического грунта, заложенного в парниковые ящики. Этого оказывается достаточно, если непрерывно поддерживать активность растительной основы;

в результате процессов брожения. Если в теплице будет пониженная температура, которая препятствует протеканию процессов брожения, то двуокись углерода можно подавать из сосуда полиэтиленовым шлангом через водяной запор (СО. тяжелее воздуха). Таким путем можно получить двуокись углерода, как правило, даже в большем количестве, чем это требуется;

в результате пребывания в теплице людей, которые выдыхают двуокись углерода, вследствие чего увеличивается ее содержание в воздухе.

Одна из задач системы вентиляции состоит в снижении уровня запахов, гнилостных образований и плесени. Это имеет большое значение в условиях влажной, дождливой осени, когда надо быстро проветривать помещение теплицы. Рост плесени все же может свести к минимуму путем регулирования процессов выращивания и защиты растений.

Из-за стремления экономить энергию режим проветривания теплицы часто нарушается. Ниже рассмотрены два автоматических устройства, с помощью которых облегчается вентиляция теплиц.

Автоматический открыватель двери и вентиляционного люка. Автоматический открыватель двери или вентиляционных люков, так называемый дверной насос, который показан на рис. 104 и 105, представляет собой самооткрывающееся устройство, не потребляющее электроэнергии. Небольшие модели являются маломощными. Сильный ветер или слишком тяжелые дверь или вентиляционный люк могут затруднить их функционирование. При этом необходимо предотвратить возможность защемления двери или вентиляционного люка.

Автоматическое проветривание без электричества

Для поддержания оптимального микроклимата в теплице не обязательно подводить электросеть. Автоматизировать вентиляцию можно с помощью автономных открывателей, работающих на расширении жидкостей или газов. Такие устройства монтируют непосредственно на форточки, фрамуги или двери. Они позволяют точно регулировать подачу свежего воздуха в зависимости от температуры окружающей среды.

Принцип работы устройства основан на физических свойствах специального воска или газа, герметично запертого в цилиндре. При повышении температуры наполнитель расширяется и выдвигает шток, открывая вентиляционный люк. Когда воздух остывает, объем рабочей среды уменьшается, и возвратная пружина закрывает раму. Настройка порога срабатывания в пределах от 13 до 30 °C обеспечивается регулировочным винтом.

Другой автономный вариант — гелиовентиляционная труба, работающая за счет солнечного нагрева. Ее южную сторону делают из стекла, а внутреннюю заднюю стенку — из черного листового железа. На солнце воздух внутри трубы нагревается значительно сильнее, чем в теплице, создавая мощную конвекционную тягу. В пасмурную погоду тяга сохраняется за счет естественного эффекта дымовой трубы и давления ветра. В практических испытаниях такая система в сочетании с теплоаккумуляторами и затеняющими жалюзи показала себя эффективнее осевого вентилятора.

• Размеры вентиляционной трубы — 0,5х0,5х4 м
• Площадь остекления окон — 25 м²
• Площадь пола оранжереи — 30 м²
• Мощность вентилятора-аналога — 140 Вт
• Максимальная температура воздуха — 4 °C

Сезонный график вентиляции и регулирование света

Своевременное регулирование вентиляции напрямую влияет на здоровье растений. В начале вегетации, особенно в марте и апреле, погода нестабильна. Если оставить люки открытыми слишком долго, возникнет риск переохлаждения посадок, а если держать их закрытыми — растения пострадают от перегрева. В этот переходный период рекомендуется использовать автоматические двери или термоприводы на форточках.

Для ручного контроля вентиляции следует ориентироваться на среднемесячные нормы. Ниже приведен оптимальный режим проветривания в дневное время. Расчет сделан с учетом того, что грунт выделяет углекислый газ, а в теплице установлены теплоаккумуляторы для поддержания ночной температуры. Также предполагается использование средств затенения в случае сильной солнечной активности.

Обозначения в таблице: 0 — люки полностью закрыты; 1 — люки слегка приоткрыты; 2 — люки открыты наполовину; 3 — люки открыты полностью.

Использование теплицы обычно начинают в солнечные дни февраля или марта, когда почва и воздух прогреваются до комфортных температур. В этот период естественного света вполне хватает для активного роста. Осенью складывается обратная ситуация: тепла в теплице еще достаточно, но из-за короткого светового дня растения испытывают дефицит освещения.

В летние месяцы регулировать приток тепла помогают лиственные деревья, посаженные перед теплицей. Они создают естественную тень в самый жаркий период года. Однако не стоит оставлять слишком много деревьев с южной стороны, иначе они критически снизят количество поступающего солнечного излучения.

устраивают иногда искусственное освещение. Однако авторы книги не рекомендуют его применять. Для растений требуется значительно больше света, чем для людей. Например, человек может читать при таком освещении, которого едва хватает растениям для поддержания обменных реакций. Искусственный свет все же можно использовать ранней весной для выраЩивания рассады в специальных ящиках. | Избыточное освещение теплицы также неблагоприятно, особенно для людей преклонного возраста. Поэтому авторы рекомендуют применять для застекления теплицы материалы, рассеивающие солнечный свет. В марте отраженные от снега солнечные лучи 060бенно раздражающе действуют на зрение. Позднее растениям требуется затененность. Излишняя освещенность, как чрезмерный перегрев, может привести к печальным последствиям для растений. Авторы рекомендуют с помощью средств затенения уменьшать солнечное освещение до 50%, в результате чего в теплице окажется 05Ж0,9==0,45 общей освещенности на открытом воздухе. Это легко установить с помощью фотоэлектрического экспонометра.

В теплицу, пристроенную к жилому зданию, как правило, попадает меньше солнечного света, чем в традиционную теплицу или оранжерею. Это связано с тем, что жилое здание закрывает по меньшей мере половину небосвода. Освещенность существенно улучшается, если все непронидаемые для света поверхности теплицы будут окрашены в белый цвет или покрыты каким-нибудь другим светоотражающим материалом. Если разделительная стена между жилым домом и теплицей не используется для аккумулирования теплоты (см. гл. 5), то ее поверхность можно покрыть каким-либо светоотражающим материалом, что приведет к увеличению освещенности теплицы. В этом случае освещенность при инсоляции примерно такая же, как в открытой местности, а в пасмурный день в теплицу поступает такое количество света, которое поступало бы в нее в том случае, если бы задняя стена теплицы была изготовлена из стекла и жилое здание вовсе не затеняло бы теплицу.

Изменения температуры и ее регулирование

Регулирование температуры в теплице значитель“ но отличается от регулирования ее в жилом доме. В теплице, как правило, в период роста растений не требуются дополнительные источники тепла. Регулирование температуры здесь в основном представляет собой регулирование естественных энергетических потоков. Для этого используют форточки, устройства для создания затененности, запираемые люки, шторы, разбрызгивание воды ит. д.

На микроклимат теплицы оказывают влияние ветер, снег, лед, инсоляция, пасмурная погода, изменения

Г м - Уаь о — ке П.А НТВ а ке ОСИ | ^^ 4-7 АДА - ы р: въ:

Рис. 107. В теплице с задней стенкой, окрашенной в белый цвет `} йли покрытой алюминиевым листом, растения получают при инсоляции (1) почти такое же количество освещенности, как и на -1 открытом воздухе (3), а в условиях облачности (2) — почти та- } кое же количество освещенности, как и в теплице, которая пол3

Рис. 108. Изменение температуры в теплице по сравнению с тем- *} пературой наружного воздуха. Ежемесячные спады температу3 ры — ежедневные максимумы и минимумы (данные экономичной \

Рис. 109. Сравнение солнечной теплицы с обычной, Типичные | температурные кривые, полученные в экономичной теплице в? парке Пуйстола (солнечная погода до обеда, без осадков после 3

1 — обычная теплица; 2 — солнечная теплица с теплоизоляцией на северной стене, отражающей поверхностью и водяным тепло- | аккумулятором; 8 — температура ‘водяного теплоаккумулятора; 4 — температура наружного воздуха | Рис. ПО. Сравнение солнечной теплицы с обычной. Типичные температурные кривые (день без осадков); 1 то же, что на | и—293 температуры наружного воздуха. Характерные годовые изменения минимальной и максимальной температур приведены на рис. 108, а кривые изменения температуры в течение суток — на рис. 109 и 110. Все эти кривые отображают температурные изменения небольшой обычной теплицы (но не теплицы при жилом до- - ме). В обычных теплицах с покрытием из полиэтилено3 вой пленки в ранние утренние часы (около 5 ч) на1 блюдается похолодание в отличие от теплицы при жилом доме, в которую поступает теплота из жилого 1 здания. В обычных теплицах также наблюдаются по- $ нижение максимума и повышение минимума темпера- ° тур, при этом значительно улучшаются условия роста, например для выращивания салата и пекинской капусты, с этим авторы книги рекомендуют применять теплоизолирующие шторы или теплоаккумулирующую массу. При использовании этих средств отпадает потребя ность в дополнительных источниках теплоты. Повыше-: ние температуры даже на 1° имеет большое значение, } так как относительная влажность воздуха при этом 3 уменьшается примерно на 6 Ф. Таким образом, поступающий в теплицу ночной воздух приходится обогре7 вать только на 9-—3°С, чтобы ва листьях растений не '

Температура, благоприятная для пребывания | человека в теплице при жилом доме. Изменения тем4 ператур, благоприятные для пребывания человека в теплице, весьма ограничены, так как человек находится в состоянии покоя (практически без движения), к тому 1

Температурные условия для роста растений. 71 Развитие и рост растений происходят в пределах не- % большой амплитуды температурных колебаний, при2 мерно от 7 до 30°С. Однако наилучшие условия для * роста растений достигаются при еще меньшей ампли- # туде колебаний температур. Растения реагируют не3 только на температуру. воздуха теплицы. При интенсивной инсоляции температура листьев растений не3 редко на 10—12°С выше температуры воздуха, а ночью 3 она может опуститься: ниже температуры воздуха на * 5—6°С. В прохладные ночи на листьях растений наз капливается влага, которая создает серьезную..опас3 ность заледенения и образования плесени. Для борьбы 3

Некоторые строители размещают в углу теплицы гриль, небольшой камин или какой-либо другой очаг. Важно, чтобы такой очаг не создавал дыма и хорошо функционировал, т. е. чтобы он не превратился в декоративное устройство. |

Влажность воздуха в теплице при жилом доме, как правило, чрезмерно высокая, а в солнечные дни она слишком низкая. Чтобы предотвратить образование В летние ночи чрезмерно высокой влажности воздуха, вентиляционные люки оставляют открытыми на всю ночь (в сухую погоду). |

Некоторого увеличения влажности воздуха в солнечные дни можно добиться несколькими способами. Устаревший способ «орошения» проходов и всех -теплых масс оказывает влияние в течение одного или нескольких часов. Такое «орошение» производится путем разбрызгивания воды с помощью поливочного бачка или шланга. Этот способ используется, как правило, только во время перегрева. Создавать в теплице водяной туман целесообразно очень рано утром — до того, как солнечные лучи будут проникать в теплицу. Не рекомендуется устраивать водяной ‘туман после 16 ч, так как листья растений должны успеть высохнуть до наступления ночи.

Микроклимат в различных частях пространства теплицы и размещение растений

Микроклимат теплицы создается совокупностью взаимозависимости составляющих. В различных частях теплицы условия могут отличаться весьма существенно. Важно понять эти различия, а также периоды их нзменений (в течение суток при смене погоды, при смене времен года). На основании этого устанавливают, когда и где следует производить посадку растений.

Рис. ПТ. Типичное ежедневное изменение основных факторов Я

1— относительная влажность; 2 — освещенность, лк; 8 — темпа 4 ратура воздуха, °С; 4 — концентрация СО. в наружном воздухе, 2

%:; 5 — концентрация СО› во внутреннем воздухе, %