Оптимізація мікроклімату в теплиці для рослин і відпочинку

_ Якщо теплиця не відповідає своєму призначенню, тобто непридатна для вирощування рослин і не може слугувати як кімната для відпочинку, то причиною цього може бути незадовільний мікроклімат у ній. Автор виходить у даному разі з того, що теплиця була відповідним чином спроєктована і побудована. Однак навіть при високому рівні майстерності будівельників теплиці в ній не будуть досягнуті ідеальні умови для перебування людини або

вирощування рослин, якщо теплиця має неправильну орієнтацію за сторонами горизонту або розташована в тіні, якщо в ній не забезпечена герметичність конструкцій (вітер може продувати її наскрізь, і з неї буде виходити тепло) або не передбачене штучне затінення (при високій температурі).

Якщо закрити приміщення теплиці плівкою або склом, то це може справити такий вплив на мікроклімат: внутрішня температура, як правило, буде вищою, ніж зовнішня (при інсоляції навіть занадто високою, часом навіть до надто високих значень, при яких припиняється проростання насіння деяких рослин. Ґрунт у теплиці не промерзає; кількість освітлення майже наполовину менша, ніж під відкритим небом: кількість сонячного світла, що проникає в теплицю, залежить від виду матеріалу покриття; якась кількість освітлення в деяких областях оптичного спектра сонця не проходить через матеріал покриття; вплив вітру усувається майже повністю, що істотно підвищує комфорт для людини і лише частково для рослин; повітрообмін зменшується, рослинам може бракувати вуглекислого газу (СО2);

теплиця захищає від природних дощів, і отримання вологи рослинами цілком залежить від людини, яка доглядає за ними;

утруднюється доступ корисних комах до рослин, оскільки вони можуть проникати в теплицю тільки через двері, вентиляційні люки або кватирки;

проникання комах-шкідників у теплицю також утруднене, але якщо вони все-таки потрапляють у приміщення, то починають розмножуватися у сприятливих умовах теплиці, що на деяких людей справляє досить гнітюче враження; — у теплиці вологість вища, ніж це необхідно для

Рис. 101. Життя рослин регулюють численні фактори навколишнього середовища

1 — розвиток рослин і плодоношення; 2 — ріст рослин; 3 — виживання

Рис. 102. Температура, вологість, кратність повітрообміну і сонячне випромінювання — фактори навколишнього середовища, які регулюють ступінь комфорту для людини

1 — зона комфорту; 2 — зона допустимих умов; 3 — зона можливого існування

рослин, оскільки при тривалій вологості спостерігаються утворення плісняви та ріст грибів;

у неопалюваній теплиці надмірна вологість, як правило, не створює додаткових труднощів для людей;

при інсоляції, як правило, у теплиці створюються сприятливі умови для перебування людей;

завдяки наявності рослин повітря в теплиці містить більше кисню, ніж у квартирі.

пов'язана між собою: наприклад, зниження висоти сонця після полудня призводить до зменшення кількості сонячного освітлення і тим самим зумовлює зниження температури, а також підвищення вологості

Для регулювання мікроклімату теплиці або оранжереї насамперед необхідна організація систем вентиляції.

Рис. 108. Способи забезпечення двоокисом вуглецю в кількості, необхідній для біологічного росту рослин

1 — із зовнішнього повітря; 2 — з природного ґрунту на грядках; 3 — з активного компосту; 4 — в результаті реакцій бродіння

Зменшення потреби у вентиляції можна домогтися шляхом накопичення надлишкової теплоти в теплоакумулювальній масі (див. гл. 5), використання пристроїв для затінення та створення душових і туманоутворювальних пристроїв (див. п. 7.5).

Задовольнити потребу в двоокисі вуглецю (вуглекислому газі) можна такими способами:

за рахунок виділень із ґрунту з компостом або з органічного ґрунту, закладеного в парникові ящики. Цього виявляється достатньо, якщо безперервно підтримувати активність рослинної основи;

у результаті процесів бродіння. Якщо в теплиці буде знижена температура, яка перешкоджає протіканню процесів бродіння, то двоокис вуглецю можна подавати з посудини поліетиленовим шлангом через водяний затвор (СО2 важчий за повітря). Таким шляхом можна отримати двоокис вуглецю, як правило, навіть у більшій кількості, ніж це потрібно;

у результаті перебування в теплиці людей, які видихають двоокис вуглецю, внаслідок чого збільшується його вміст у повітрі.

Одне із завдань системи вентиляції полягає в зниженні рівня запахів, гнильних утворень і плісняви. Це має велике значення в умовах вологої, дощової осені, коли треба швидко провітрювати приміщення теплиці. Ріст плісняви все ж можна звести до мінімуму шляхом регулювання процесів вирощування і захисту рослин.

Через прагнення економити енергію режим провітрювання теплиці часто порушується. Нижче розглянуто два автоматичних пристрої, за допомогою яких полегшується вентиляція теплиць.

Автоматичний відкривач дверей і вентиляційного люка. Автоматичний відкривач дверей або вентиляційних люків, так званий дверний насос, який показано на рис. 104 і 105, являє собою пристрій, що самовідкривається і не споживає електроенергії. Невеликі моделі є малопотужними. Сильний вітер або занадто важкі двері чи вентиляційний люк можуть утруднити їх функціонування. При цьому необхідно запобігти можливості защемлення дверей або вентиляційного люка.

Автоматичне провітрювання без електрики

Для підтримання оптимального мікроклімату в теплиці не обов'язково підводити електромережу. Автоматизувати вентиляцію можна за допомогою автономних відкривачів, що працюють на розширенні рідин або газів. Такі пристрої монтують безпосередньо на кватирки, фрамуги або двері. Вони дозволяють точно регулювати подачу свіжого повітря залежно від температури навколишнього середовища.

Принцип роботи пристрою заснований на фізичних властивостях спеціального воску або газу, герметично замкненого в циліндрі. При підвищенні температури наповнювач розширюється і висуває шток, відкриваючи вентиляційний люк. Коли повітря охолоджується, об'єм робочого середовища зменшується, і зворотна пружина закриває раму. Налаштування порога спрацьовування в межах від 13 до 30 °C забезпечується регулювальним гвинтом.

Інший автономний варіант — геліовентиляційна труба, що працює за рахунок сонячного нагріву. Її південну сторону роблять зі скла, а внутрішню задню стінку — з чорного листового заліза. На сонці повітря всередині труби нагрівається значно сильніше, ніж у теплиці, створюючи потужну конвекційну тягу. У похмуру погоду тяга зберігається за рахунок природного ефекту димової труби та тиску вітру. У практичних випробуваннях така система в поєднанні з теплоакумуляторами та жалюзі, що затінюють, показала себе ефективнішою за осьовий вентилятор.

• Розміри вентиляційної труби — 0,5х0,5х4 м
• Площа остеклення вікон — 25 м²
• Площа підлоги оранжереї — 30 м²
• Потужність вентилятора-аналога — 140 Вт
• Максимальна температура повітря — 4 °C

Сезонний графік вентиляції та регулювання світла

Своєчасне регулювання вентиляції безпосередньо впливає на здоров'я рослин. На початку вегетації, особливо в березні та квітні, погода нестабільна. Якщо залишити люки відкритими занадто довго, виникне ризик переохолодження посадок, а якщо тримати їх закритими — рослини постраждають від перегріву. У цей перехідний період рекомендується використовувати автоматичні двері або термоприводи на кватирках.

Для ручного контролю вентиляції слід орієнтуватися на середньомісячні норми. Нижче наведено оптимальний режим провітрювання у денний час. Розрахунок зроблено з урахуванням того, що ґрунт виділяє вуглекислий газ, а в теплиці встановлені теплоакумулятори для підтримання нічної температури. Також передбачається використання засобів затінення в разі сильної сонячної активності.

Позначення в таблиці: 0 — люки повністю закриті; 1 — люки злегка прочинені; 2 — люки відкриті наполовину; 3 — люки відкриті повністю.

Використання теплиці зазвичай починають у сонячні дні лютого або березня, коли ґрунт і повітря прогріваються до комфортних температур. У цей період природного світла цілком вистачає для активного росту. Восени складається зворотна ситуація: тепла в теплиці ще достатньо, але через короткий світловий день рослини відчувають дефіцит освітлення.

У літні місяці регулювати приплив тепла допомагають листяні дерева, посаджені перед теплицею. Вони створюють природну тінь у найспекотніший період року. Однак не варто залишати занадто багато дерев з південної сторони, інакше вони критично знизять кількість сонячного випромінювання, що надходить.

влаштовують іноді штучне освітлення. Однак автори книги не рекомендують його застосовувати. Для рослин потрібно значно більше світла, ніж для людей. Наприклад, людина може читати при такому освітленні, якого ледь вистачає рослинам для підтримання обмінних реакцій. Штучне світло все ж можна використовувати ранньою весною для вирощування розсади в спеціальних ящиках. | Надмірне освітлення теплиці також несприятливе, особливо для людей похилого віку. Тому автори рекомендують застосовувати для скління теплиці матеріали, що розсіюють сонячне світло. У березні відбиті від снігу сонячні промені особливо подразливо діють на зір. Пізніше рослинам потрібна затіненість. Зайва освітленість, як і надмірний перегрів, може призвести до сумних наслідків для рослин. Автори рекомендують за допомогою засобів затінення зменшувати сонячне освітлення до 50%, у результаті чого в теплиці виявиться 05Ж0,9==0,45 загальної освітленості на відкритому повітрі. Це легко встановити за допомогою фотоелектричного експонометра.

У теплицю, прибудовану до житлової будівлі, як правило, потрапляє менше сонячного світла, ніж у традиційну теплицю або оранжерею. Це пов'язано з тим, що житлова будівля закриває щонайменше половину небосхилу. Освітленість істотно поліпшується, якщо всі непроникні для світла поверхні теплиці будуть пофарбовані в білий колір або покриті якимось іншим світловідбивним матеріалом. Якщо розділова стіна між житловим будинком і теплицею не використовується для акумулювання теплоти (див. гл. 5), то її поверхню можна покрити якимось світловідбивним матеріалом, що призведе до збільшення освітленості теплиці. У цьому випадку освітленість при інсоляції приблизно така сама, як на відкритій місцевості, а в похмурий день у теплицю надходить така кількість світла, яка надходила б до неї в тому разі, якби задня стіна теплиці була виготовлена зі скла і житлова будівля зовсім не затінювала б теплицю.

Зміни температури та її регулювання

Регулювання температури в теплиці значно відрізняється від регулювання її в житловому будинку. У теплиці, як правило, у період росту рослин не потрібні додаткові джерела тепла. Регулювання температури тут в основному являє собою регулювання природних енергетичних потоків. Для цього використовують кватирки, пристрої для створення затіненості, люки, що замикаються, штори, розбризкування води тощо.

На мікроклімат теплиці впливають вітер, сніг, лід, інсоляція, похмура погода, зміни

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

Рис. 107. У теплиці з задньою стінкою, пофарбованою в білий колір `} або покритою алюмінієвим листом, рослини отримують при інсоляції (1) майже таку саму кількість освітленості, як і на -1 відкритому повітрі (3), а в умовах хмарності (2) — майже таку саму кількість освітленості, як і в теплиці, яка пол3

Рис. 108. Зміна температури в теплиці порівняно з температу3 рою зовнішнього повітря. Щомісячні спади температу3 ри — щоденні максимуми та мінімуми (дані економічної \

Рис. 109. Порівняння сонячної теплиці зі звичайною. Типові | температурні криві, отримані в економічній теплиці в? парку Пуйстола (сонячна погода до обіду, без опадів після 3

1 — звичайна теплиця; 2 — сонячна теплиця з теплоізоляцією на північній стіні, відбивною поверхнею і водяним тепло- | акумулятором; 8 — температура водяного теплоакумулятора; 4 — температура зовнішнього повітря | Рис. ПО. Порівняння сонячної теплиці зі звичайною. Типові температурні криві (день без опадів); 1 те саме, що на | і—293 температури зовнішнього повітря. Характерні річні зміни мінімальної та максимальної температур наведено на рис. 108, а криві зміни температури протягом доби — на рис. 109 і 110. Усі ці криві відображають температурні зміни невеликої звичайної теплиці (але не теплиці при житловому будин- - ку). У звичайних теплицях із покриттям із поліетилено3 вої плівки в ранні ранкові години (близько 5 год) спо- 1 стерігається похолодання на відміну від теплиці при житловому будинку, в яку надходить теплота з житлової 1 будівлі. У звичайних теплицях також спостерігаються по- $ ниження максимуму і підвищення мінімуму темпера- ° тур, при цьому значно поліпшуються умови росту, наприклад для вирощування салату і пекінської капусти, з цим автори книги рекомендують застосовувати теплоізолювальні штори або теплоакумулювальну масу. При використанні цих засобів відпадає потреба в додаткових джерелах теплоти. Підвищення температури навіть на 1° має велике значення, } так як відносна вологість повітря при цьому 3 зменшується приблизно на 6 Ф. Таким чином, повітря, що надходить у теплицю вночі, доводиться обігрі7 вати тільки на 9-—3°С, щоб на листі рослин не '

Температура, сприятлива для перебування | людини в теплиці при житловому будинку. Зміни тем4 ператур, сприятливі для перебування людини в теплиці, вельми обмежені, так як людина перебуває в стані спокою (практично без руху), до того 1

Температурні умови для росту рослин. 71 Розвиток і ріст рослин відбуваються в межах не- % великої амплітуди температурних коливань, при2 клад від 7 до 30°С. Однак найкращі умови для * росту рослин досягаються при ще меншій амплі- # туді коливань температур. Рослини реагують не3 тільки на температуру повітря теплиці. При інтенсивній інсоляції температура листків рослин не3 рідко на 10—12°С вища за температуру повітря, а вночі 3 вона може опуститися: нижче за температуру повітря на * 5—6°С. У прохолодні ночі на листках рослин наз капливається волога, яка створює серйозну..небез3 пеку заледеніння і утворення плісняви. Для боротьби 3

Деякі будівничі розміщують у кутку теплиці гриль, невеликий камін або якийсь інший осередок. Важливо, щоб такий осередок не створював диму і добре функціонував, тобто щоб він не перетворився на декоративний пристрій. |

Вологість повітря в теплиці при житловому будинку, як правило, надмірно висока, а в сонячні дні вона занадто низька. Щоб запобігти утворенню літніми ночами надмірно високої вологості повітря, вентиляційні люки залишають відчиненими на всю ніч (у суху погоду). |

Деякого збільшення вологості повітря в сонячні дні можна досягти кількома способами. Застарілий спосіб «зрошення» проходів і всіх теплих мас справляє вплив протягом однієї або кількох годин. Таке «зрошення» проводиться шляхом розбризкування води за допомогою поливального бачка або шланга. Цей спосіб використовується, як правило, тільки під час перегріву. Створювати в теплиці водяний туман доцільно дуже рано вранці — до того, як сонячні промені проникатимуть у теплицю. Не рекомендується влаштовувати водяний туман після 16 год, оскільки листя рослин повинно встигнути висохнути до настання ночі.

Мікроклімат у різних частинах простору теплиці та розміщення рослин

Мікроклімат теплиці створюється сукупністю взаємозалежності складових. У різних частинах теплиці умови можуть відрізнятися досить істотно. Важливо зрозуміти ці відмінності, а також періоди їх змін (протягом доби при зміні погоди, при зміні пір року). На підставі цього встановлюють, коли і де слід проводити садіння рослин.

Рис. ПТ. Типова щоденна зміна основних факторів Я

1— відносна вологість; 2 — освітленість, лк; 8 — температура повітря, °С; 4 — концентрація СО₂ в зовнішньому повітрі, %:; 5 — концентрація СО₂ у внутрішньому повітрі, %