Автоматизація електрообігріву теплиць із застосуванням контактних датчиків температури

Автоматизація обігріву захищеного ґрунту дозволяє підтримувати оптимальний температурний режим без постійної присутності людини. За допомогою простої електричної схеми та датчиків нагрівальні елементи вмикаються одразу, як тільки ґрунт або повітря остигають нижче норми, і вимикаються при досягненні цільової температури. Це виключає переохолодження розсади та оптимізує витрату електроенергії.

• Глибина закладення датчика в ґрунт — 5–7 см
• Струм контактів реле — не менше 5 А
• Ємність іскрогасних конденсаторів — 1000 пФ
• Розривна потужність ртутних термометрів — 2–4 Вт

Електроконтактні датчики та схеми автоматизації

Для збирання автоматичної системи використовується реле змінного струму (наприклад, МКУ-48) або альтернативна схема з діодами Д226 та іскрогасними конденсаторами С1 і С2. Система працює за замкненим циклом, реагуючи на зміну температури в зоні коренів.

1. Датчик температури (електроконтактний термометр КТ) встановлюють у ґрунт. При зниженні температури до критичної позначки його контакти замикаються.
2. Замикання контактів активує реле К1, яке своїми контактами К1.1 подає живлення на нагрівач (ТЕН).
3. Обігрівач підвищує температуру в теплиці або парнику до необхідного значення.
4. При досягненні заданої температури терморегулятор подає сигнал на розрив кола живлення реле К1, контакти розмикаються, і ТЕН вимикається.

Для контролю температурного режиму застосовують ртутні контактні термометри. Вони складаються з капілярної трубки з ртуттю та впаяних електродів: нижній постійно контактує з ртуттю, а верхні розташовані на висоті, що відповідає цільовій температурі. Коли температура зростає, ртуть, що розширюється, замикає коло між контактами, а при охолодженні — розмикає його.

На електродних нагрівачах встановлюють манометричні електроконтактні термометри типів ТПР-СК, ТПП-СК, ТПГ-СК та ТИП-СК. Тиск газу або рідини (азоту, аргону, фреону, хлористого метилу або ацетону) у герметичному термобалоні змінюється при нагріванні, згинає манометричну пружину і повертає стрілку з рухомим контактом до замикання з нерухомим контактом на шкалі.

Для автоматичного регулювання також підходять термометри опору — мідний або платиновий дріт на ізоляційному каркасі в захисному кожусі, а також напівпровідникові термістори. Вони працюють у зв'язці з приладом, що вимірює електричний опір датчика. Напівпровідникові варіанти компактні та високочутливі, хоча їхні характеристики менш стабільні порівняно з металевими.

Біопаливо як альтернатива електричному обігріву

Якщо провести електрику в теплицю неможливо, обігрів організовують за рахунок біопалива. При перегниванні органічних матеріалів виділяється тепло, яке зігріває ґрунт і захищає кореневу систему рослин. Як джерело тепла використовують гній домашніх тварин, побутове сміття, тирсу, деревну кору, солому та рослинні рештки.

Найбільшу тепловіддачу дають коров'як та опале листя лісових дерев. Заготівлю листя починають восени: його збирають і вкладають під кронами садових дерев. Взимку цей шар захищає коріння саду від вимерзання, а навесні злежале і частково перепріле листя переносять у теплицю як гріючу подушку. Надлишки сировини відправляють у компост.

Цю роботу треба виконати якомога раніше: як тільки зійде сніг у саду, а земля в теплиці відтане настільки, що її можна буде копати. Щоб прискорити процес відтавання землі, виконують такі дії:

• на теплицю ставлять рами;
• землю на грядах поливають нагрітою водою;
• після поливу землю вкривають папером (пакувальним або старими газетами) і фартухами з плівки.
• відталу землю, що знаходиться з одного боку проходу, перекидають на інший бік і утворену траншею заповнюють листям.

Товщину шару листя доводять до 30-40 см. Цей шар поливають теплою водою, а ще краще розчином коров'яку, і на кілька днів залишають накритим лише фартухами. Коли в листі відновиться процес гниття з виділенням тепла (визначається термометром), відкинуту землю повертають на своє місце і вкладають рівним шаром поверх листя. Таким же способом заробляють біопаливо в грядку і з іншого боку проходу.

Побутове сміття та солому розігрівають за тиждень до закладання в теплицю, розпушуючи його вилами. Біопаливо вкладають

Термосифон: 1 — біопаливо; 2 — ґрунт; 6

3 — повітряне середовище; 4 — корпус сифо5 УХ на; 5 — ребро; 6 — гумова пробка 3 і в підготовлену теплицю і поливають гарячою водою або гноївкою. 1 77 4 Можна використовувати і 0,6%-ний розчин сечовини. Через 3—4 дні матеріал2 І ал розігрівається і на нього можна насипати шар ґрунту. ру і

Біопаливо не тільки обігріває ґрунт, а й покращує температурний і газовий режим повітря в теплиці. й

За наявності обігріву ґрунту можна захистити рослини від невеликих заморозків, застосовуючи термосифонні труби, що здійснюють інтенсивний теплообмін між ґрунтом і повітрям у теплиці. Одна з конструкцій представлена на малюнку.

Термосифон являє собою металеву трубу довжиною 600 мм і внутрішнім діаметром 18 мм. Для інтенсивної тепловіддачі у верхній частині труби приварено шість ребер розміром 150х20 мм. Термосифон цієї конструкції встановлюється під кутом 60° до горизонту. При встановленні термосифонів (із розрахунку один пристрій на 0,4 м² площі) температура повітря в теплиці може бути підвищена на 2—3°С.

Особливе місце в конструкції теплиць займає система вентиляції. Вентиляція індивідуальних теплиць здійснюється в основному відкриттям фрамуг, причому площа вентиляційних отворів повинна становити 10-15% поверхні теплиці.

Вентиляційні отвори влаштовують у торцевих стінах (за рахунок шторних дверей), у бічних стінах або покрівлі.

У теплицях із плівковим покриттям можна закочувати бічну огорожу за допомогою спеціальних бобін.

Конструктивно кватирки можна виконувати з підвісом за одну зі сторін до коника або верхньої обв'язки бічної стіни. Кріплять кватирки на петлях. Для запобігання витоку теплого повітря в закритому стані роблять спеціальні ущільнювальні прокладки. Знизити зусилля, потрібне при відкритті або закритті кватирки, можна, розташувавши вісь обертання останньої не по одній зі сторін, а з деяким зміщенням до центру.

4* 99 ГА Г] а 6 в г

Схеми розташування кватирок в індивідуальних теплицях:

а — розсувні торцеві; б — у бічних стінах; в — на покрівлі; г — шторна в бічних стінах

Індивідуальні теплиці можна обладнати припливно-витяжною примусовою вентиляцією. Для цього в одному з торців теплиці встановлюють електровентилятор із розрахунковою подачею повітря 1-1,5 м³/хв на 1 м² площі теплиці. Для вентиляції невеликих теплиць цілком придатні побутові вентилятори продуктивністю 20-30 м³/хв. Вентилятори вмикають на витяжку, а з протилежного торця теплиці для забезпечення припливу повітря встановлюють жалюзі. Жалюзі повинні бути постійно закритими, а при вмиканні вентилятора вони відкриваються завдяки розрідженню повітря в теплиці.

Якщо теплиця обладнана кватирками, їх слід забезпечити електроприводом. Як відкриваючий пристрій можна використовувати електромагніт або виконавчий механізм із електродвигуном. Часто використовують приводи промислового виготовлення ПР-1М потужністю 50 Вт або приводи для обертання новорічних ялинок, що є в продажу. Оскільки

> НХ 7 я > и й 8 СН КЕ

0 о 5 4 72 4. И — —--— Г) 6 с А 7

‚- Конструкція кватирки з двома нерівними схилами: 1 — стійка; 2 — бічна стійка; 3 — коникова рейка; 4 — схил, що відкривається; 5 — кроквяна рейка; 6 — козирок; 7 — ущільнення; 8 — болт; 9 — відтяжка

Е и =: И < А кА Побутильна механічна вентиляція теплиці: 1 — припливні жалюзі; 2 — вентилятор

5 8 9 т Ня ОИ `- гро 8}] 10 6 Т а 2 р 1 5 КВ.3 КВ.0 | -220В тл-3| | ТЛ-3 РП1 РП1 РП2

Схема автоматичної вентиляції індивідуальної теплиці: а — структурна схема вентиляції теплиці з електроприводом торцевих кватирок; 6 — принципова схема управління електроприводом кватирок; 1 — терморегулятор ТЛ-3; 2, 3 — проміжні реле управління електроприводом; 4 — датчик температури; 5, 6 — кінцеві вимикачі відкриття і закриття кватирок; 7 — електропривод ПР-1М; 8 — вал; 9 — трос; 10 — кватирка електропривод виконаний на базі реверсивного електродвигуна, необхідно вмикати його через проміжне реле, забезпечуючи два сигнали управління. Слід зазначити, що такий електропривод працює надійніше, ніж електромагнітний. Одна з можливих кінематичних схем відкривання кватирок і схема управління приводом представлені на малюнку. Значно простіше вентиляція теплиць вирішується при використанні терморегуляторів прямої дії. У них власне терморегулятор і виконавчий механізм об'єднані в одному пристрої.

Автоматичне провітрювання: терморегулятори прямої дії

Для вентиляції теплиць без використання електроенергії застосовують регулятори прямої дії. Їх робота заснована на фізичних властивостях матеріалів — розширенні рідин і газів при нагріванні або різниці лінійного розширення металів. Ці пристрої автономні, прості у виготовленні і дешеві.

• Діаметр циліндра «Тюльпан» — 60 мм
• Довжина циліндра «Тюльпан» — 450 мм
• Об’єм технічного масла — 1 л
• Робочий хід штока-поршня — 170 мм
• Температура початку відкривання — 20–25 °C
• Розмір двошарової пластини приводу — 1100х170 мм

Крім рідинних пристроїв, як-от терморегулятор «Тюльпан», застосовують приводи на різниці розширення металу та вініпласту. Двошарову пластину кріплять шарнірами до цоколя теплиці та тяги фрамуги. При нагріванні повітря пластина вигинається, відкриваючи отвір, а при охолодженні повертається у вихідне положення.

Існують також повітряні конструкції. У них фрамуга піднімається за рахунок розширення повітря в герметичній посудині під куполом, яка з’єднана шлангом з автомобільною камерою. Повітря, що розширюється, роздуває камеру в бочці з водою, і вона спливає, захоплюючи за собою тягу кватирки. Інший варіант — перерозподіл води між двома ємностями під тиском повітря, що розширюється.

Повітряні приводи прості, але громіздкі через малу теплоємність повітря. Заміна повітря на легкокиплячі рідини (наприклад, фреон) дозволяє зменшити габарити системи, проте на практиці такі приводи часто виходять з ладу через витік робочої речовини через ущільнення.

Організація системи автополиву та підготовка води

Регулярне постачання рослинам вологи — обов’язкова умова високої урожайності, особливо якщо теплиця розташована на віддаленій ділянці. Для безперебійної роботи автополиву потрібна накопичувальна ємність, яка вирішує відразу три завдання: акумулює запас води, створює необхідний тиск у мережі та дозволяє воді прогрітися на сонці.

1. Установіть накопичувальну бочку об’ємом 200–250 л на висоті 1,5–2,5 м від землі для створення самопливного тиску. За наявності водопроводу змонтуйте всередині бочки поплавковий клапан від змивного бачка унітаза для автоматичного підтримання рівня води.
2. Прокладіть по центру гряди магістральний розподільний трубопровід — поліетиленовий шланг або трубу діаметром 15–20 мм.
3. Підготуйте мікротрубки для адресної подачі води. Використовуйте відрізки полівінілхлоридної ізоляції монтажних дротів довжиною 50–60 см і внутрішнім діаметром 0,9–1,0 мм.
4. Проколіть шилом отвори в магістральній трубі та щільно вставте в них кінці мікротрубок. Другий кінець кожної трубки закріпіть на підставці біля рослини: водовиливний отвір повинен бути піднятий над ґрунтом на 2–3 см і відстояти від стебла на 5–6 см.

Для автоматизації поливу можна використовувати готові заводські комплекти (наприклад, систему «Водомір») або зібрати лінію самостійно. Якщо полив здійснюється вручну зі шланга, установіть на відстані 10–15 см від його вільного кінця запірний кран самоварного типу. Це дозволить швидко перекривати воду при переході між грядками та регулювати натиск, а душовий розсіювач на кінці шланга захистить ґрунт від розмиву.

Шланг зручно використовувати і при поливі з лійки. Шматок шланга довжиною близько 1 м насаджують на носик лійки, зі стінки теплиці знімають раму, лійку ставлять на брус нижньої обв’язки, кінець шланга підводять до лінії висаджених рослин. Лійку нахиляють і шланг ведуть уздовж цієї лінії, силу витікання води регулюють нахилом лійки. Притому сила повинна бути такою, щоб не розмивався ґрунт і не оголювалася коренева система.

Якщо конструкція теплиці така, що рами легко знімаються, то поливати з лійки зручніше, перебуваючи ззовні теплиці.

Керування поливом рослин легко здійснювати, застосовуючи датчики вологості ґрунту. Можна використовувати кілька принципів вимірювання вологості. Один із них заснований на зміні об’ємної маси ґрунту при зволоженні. Регулятор вологості містить датчик вологості у вигляді заповненої водою камери 1, і з’єднаний з нею сифон 3, підвішений на підпружиненому важелі 5. Один кінець важеля забезпечений клапаном 19, який перекриває зливні патрубки 17 і 18 гідроциліндра 10. Збільшення вологості ґрунту призводить до підвищення його маси, прогину мембрани 2 камери 1 і переливу частини води в сифон 3. Збільшення маси сифона призводить до пере-

4 9 р 18 11 13 14 » 16

5 = 3 г 17 А 6 12 15