Умные теплицы из поликарбоната

Умная теплица своими руками, готовые проекты

«Умная теплица» – вариант выбора для занятых людей. В целях экономии садоводы-огородники часто отдают предпочтение строительству сооружения своими руками. При возведении принимаются во внимание мониторинг и возможность коррекции температуры воздуха внутри помещения, влажности почвы, а также ее состояния.

Умная теплица и ее особенности

Автоматизация рутинных процессов позволяет экономить время на их выполнении и сосредоточить свое внимание на пасынковании, пересаживании и другом.

Преимущества умных теплиц

К главным преимуществам относятся:

• поддержание необходимой температуры внутри помещения путем контроля над своевременностью обогрева и проветривания;
• своевременность капельного полива;
• восстановление (мульчирование) почвы под заданную культуру.

Виды умных теплиц

В зависимости от типа энергоснабжения достаточно условно теплицы подразделяются на автономные и энергозависимые.

Как следует из названия, автономные сооружения не зависят от подачи электроэнергии. Функционирование происходит благодаря использованию тепловой или солнечной энергии. К недостаткам следует отнести требования к оборудованию.

Для работы второго типа теплиц требуется электроэнергия. К ее достоинствам относят более низкую стоимость по отношению к автономным сооружениям. Тем не менее, можно выделить два ее недостатка. Первый – плата за электроэнергию, которая может быть высокой. Второй – зависимость от электроснабжения.

Умная теплица своими руками: пошаговая инструкция

Для начала определяются с выбором площадки для строительства, при этом учитывают инсоляцию, ландшафт, расположение грунтовых вод и розу ветров.

Не ставьте теплицу туда, где есть тень Схема наиболее благоприятного расположения теплицы относительно сторон света

Вторым моментом является выбор материала с учетом предназначения теплицы. Например, толщина сотового поликарбоната в 8 мм будет достаточна для покрытия теплицы, предназначенной для эксплуатации с весны до осени. Если же планируется выращивать культуры и зимой толщину покрытия рекомендуется увеличить до 16 мм при условии надежной герметизации.

Помочь сохранить тепло может теплоизолирующий фундамент.

Чтобы вложить в конструкцию «интеллект» потребуется осуществить монтаж систем автоматической вентиляции, автополива и обогрева почвы и воздуха.

1 этап. Автоматический обогрев почвы и воздуха

Предусмотрено два технических варианта обогрева теплицы:

• В первый с использованием электроэнергии входят подключение теплового пола, конвекторов и инфракрасных обогревателей.

• Второй основан на подключении водяного отопления с обязательным контролем работы котла вручную.

Обогрев воздуха

В целях обогрева воздуха предпочтительнее остановить свой выбор на электрообогревателях. Рекомендуется закреплять их к каркасу вместе с электросхемами и датчиками, срабатывающими при понижении температуры.

Обогрев почвы

Обогрев грунта можно производить тремя способами:

натуральным – за счет солнечного света;

биологическим – благодаря энергии, выделяющейся при гниении биоматериалов; недостатком является невозможность контроля температуры;

техническим, включающим обогрев почвы посредством:

• подачи теплой воды по проложенным под землей трубам, подсоединенным к котлу;

• монтажа системы «теплый пол», подключенной к электросети.

2 этап. Автоматическое проветривание

Иногда оказывается достаточным установки термопривода внутри теплицы или за ее пределами.

Форточки рекомендуется устанавливать на максимально возможной высоте.

В ряде случаев производится монтаж системы вентиляции, запускающей вентиляторы при изменении температуры воздуха.

3 этап. Автоматизация полива

Капельное орошение реализуется путем установки системы, представляющей совокупность резиновых и пластиковых трубок, а также капельниц. При такой системе полива вода в ходе подачи будет разогреваться, что важно для корневой системы.

Ключевым элементом комплекса является гидроавтомат. Резервуаром служит бак, подача воды осуществляется самотеком.

Освещение

Рекомендуемая продолжительность светового дня в теплице должна составлять 12-16 часов в сутки. Режим работы источников искусственного освещения рекомендуется соотносить с темным и светлым временем суток.

Для автоматизации процесса используют датчики освещенности и таймеры.

Для обеспечения искусственного освещения чаще используют лампы:

• накаливания – их недостатком является инфракрасное излучение, способное при близком расположении нанести вред растениям;

• натриевые – их спектр схож со спектром солнечного света, однако ограничивает их применение малый срок эксплуатации;

• светодиодные – отличаются высоким уровнем безопасности, а спектр близок к естественному освещению;

• люминесцентные – характеризуются экономичностью, высоким КПД и продолжительным временем эксплуатации.

В зависимости от целей можно использовать также источники инфракрасного или ультрафиолетового диапазонов.

Обзоры готовых проектов умных теплиц + цены и фото

Примеры наиболее распространенных моделей готовых проектов представлены в таблице ниже:

Название модели	Особенности	Цена, руб.	Фото.
Отечественные
Умная теплица (4*2*2 м)	Бывают типовыми или изготавливаются по заказу. Выполняются из поликарбоната. Снабжена системами терморегуляции и автополива. Срок службы – 15 лет.	от 7200	.
Новатор-4 (в комплектациях «Комфорт», «Классика», «Премиум», «Элит»); размеры варьируют	Модель арочной формы с сечением труб 4*4 см и расстоянием между дугами 0,66 м. Выполнена из поликарбоната. Выдерживает до 160 кг снега на м2.	от 11000	.
LIFE ENERGY-4 (в стандартной и дополнительной комплектациях)	Круглогодичная. Выполнена с однокамерным стеклопакетом. Снабжена автоматическими системами: полива, вентиляции, подсветки и обогрева.	524600-1573900	.
LIFE ENERGY-5	Круглогодичная, шириной 4 м. Выполнена с люками для проветривания (2-6) с автоприводом. Снабжена автоматическими системами: полива, вентиляции, подсветки и обогрева.	626100-1848300	.
ЙоТик (обучающий электронный набор-конструктор)	Набор включает: корпус в виде конструктора, контроллер ЙоТик v1.0, плату расширения Ардуино, светодиодную ленту 20 см, модули четырех реле и силового MOS транзистора, электропомпу, трубку для подачи воды; а также датчики освещенности, температуры, влажности воздуха, почвы.	15 000	.
Ардуино Мега	Конструкция позволяет создать теплицу с функциями автоматического контроля температуры, влажности, освещенности, проведения полива, создания необходимого микроклимата. Управление возможно дистанционно.	15 000
«Умная теплица» по Курдюмову	Предусмотрены автоматизированные режимы: контроля над температурой воздуха, мульчирования почвы, капельного полива, а также проветривания.	22700-77000	.
Иностранного производства
WERDEBOX (создана в Италии)	Источниками освещения являются светодиоды. Культуры могут выращиваться на 4-х ярусах. Для роста растений предусмотрены специальные капсулы. Благодаря современному дизайну теплица легко вписывается практически в любой интерьер.	600 000	.

Умная теплица — принцип работы, преимущества и недостатки

Теплица для выращивания овощей, ягод и трав станет еще более функциональной и позволит значительно увеличить урожайность растений, если оснастить ее специальными автоматическими устройствами и механизмами, управляемыми современным программным обеспечением. Автоматизация теплицы поможет поддерживать в ней оптимальный микроклимат, сократить трудозатраты и значительно упростить процесс ухода за растениями.

• Умная теплица – что это такое?
• Автоматизация теплицы: эффективно, удобно, безопасно
• Из чего состоит схема умной теплицы?
• Контроллер – «мозг» умной теплицы
• Устройство умной теплицы
• Готовые проекты умных теплиц
• Как выбрать умную теплицу?
• Преимущества использования умных теплиц и парников.

Умная теплица – что это такое?

Теплица или парник представляет собой каркасную конструкцию с одним или несколькими входами, расположенными на противоположных ее сторонах. Чаще всего строение имеет вид небольшого домика с двускатной или арочной крышей. В качестве материала для изготовления стен и верхней, купольной части теплицы используют светопрозрачный материал – стекло, поликарбонат, полимерные пленки: листовой материал закрепляют на металлическом или деревянном каркасе, надежно его фиксируя. За счет использования таких материалов внутри теплицы сохраняется микроклимат, благоприятный для выращивания тепло- и влаголюбивых агрокультур.

Для того чтобы растения правильно развивались, обильно цвели и плодоносили, необходимо обеспечить им:

• Регулярный полив;
• Высокую освещенность;
• Систематическое проветривание;
• Оптимальную температуру воздуха и почвы.

Сделать это вручную очень сложно, но автоматизация теплицы позволяет свести к минимуму человеческое участие в сельскохозяйственном труде. Умная теплица представляет собой совокупность датчиков и исполнительных устройств, соединенных с контроллером. Управлять автоматизированной теплицей можно дистанционно – приборы самостоятельно регистрируют заданные показатели и, в соответствие с ними, обеспечивают автоматический полив, вентиляцию и освещение в теплице.

Автоматизация теплицы: эффективно, удобно, безопасно

Умная теплица позволяет создавать и поддерживать оптимальные условия для выращивания различных сельскохозяйственных растений. Базовые возможности умной теплицы позволяют:

• Регулировать температуру воздуха и контролировать поддержание заданного температурного режима;
• Создавать нужную влажность воздуха – для некоторых агрокультур этот параметр имеет критически важное значение;
• Сохранять в заданных пределах влажность грунта;
• Создавать дополнительное освещение в любое время года и регулировать освещенность пространства теплицы.

Системы с расширенным функционалом также могут проводить орошение растений, обеспечивать подачу CO₂ и питательных растворов для почвы. Умная теплица может работать автономно, используя, например, энергию солнечных лучей, но в климатических условиях средней полосы чаще всего используют энергозависимые системы, работающие от электросети.

Автоматизированные системы устанавливают в парниках, теплицах и оранжереях, используя их для выращивания:

• Рассады;
• Грибов;
• Пряных трав;
• Экзотических растений;
• Овощей и ягодных культур.

Работа умной теплицы строится на автоматическом считывании данных о состоянии окружающей среды, передаче их на контроллер, а затем – на специальные устройства, выполняющие определенные функции.

Из чего состоит схема умной теплицы?

В состав робототехнического комплекса входит широкий арсенал приборов и устройств:

• Датчики освещенности;
• Гигрометры;
• Датчик контроля CO₂;
• Таймеры;
• Датчики расхода воды;
• Внешний термодатчик;
• ТЭНы, электрокабель и терморегуляторы для подогрева почвы и воздуха;
• Система ламп, формирующих световой поток, а также фоторезистор;
• Вентиляторы;
• Пневматические или гидравлические подъемники для фрамуг;
• Автоматические шторы для создания затенения.

В теплицах, используемых крупными производителями сельхозпродукции, устанавливают и более сложные устройства – например, датчики точки росы. Все эти устройства и приборы подключаются к компьютеру, а информация с датчиков передается при помощи цифрового сигнала.

Контроллер – «мозг» умной теплицы

Контроллер теплицы является главным и обязательным ее элементом. Это программируемое электронное устройство обрабатывает информацию со всех устройств и дает команды для исполнительных механизмов. Главным компонентом контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Контроллер программируется, исходя из задач, поставленных специалистами, обслуживающими парник.

Российские производители чаще всего выпускают умные теплицы с автоматикой Arduino: для простейших схем используют плату Arduino Uno, а для расширенного варианта управления микроклиматом теплицы – плату Arduino Mega. Умная теплица на Arduino предоставляет возможности дистанционного контроля оборудования: установить программное обеспечение для теплицы можно как на персональный компьютер, так и на современные гаджеты. Уже разработаны десятки приложений и модулей, которые помогают управлять микроклиматом в парнике и своевременно получать всю информацию о тепличном оборудовании. Разработчики программного обеспечения и приложений постоянно совершенствуют софт, и сейчас приложения для теплиц можно интегрировать с искусственным интеллектом «Алиса» и управлять тепличным оборудованием при помощи голосовых команд.

Устройство умной теплицы

По внешнему виду умная теплица ничем не отличается от обыкновенного парника. Часто эти конструкции имеют специальные форточки, расположенные в крыше или верхней части стен. Слишком высокие температуры в теплице так же губительны для растений, как и заморозки, поэтому проветривание – самый простой и эффективный способ нормализовать температурный режим в парнике. Автоматика для проветривания реагирует на сигнал от контроллера и форточка самостоятельно открывается.

Система автоматического полива, в том числе капельного орошения, представляет собой совокупность резиновых или пластиковых трубок, расположенных на уровне почвы. Если растениям необходимо опрыскивание и дождевание по листьям, то систему автополива располагают выше и дополняют ее форсунками.

Лампы различного спектра используют для досвечивания посадок – увеличение продолжительности светового дня стимулирует развитие растений и ускоряет созревание плодов. Количество ламп рассчитывается, исходя из площади парника и сортовых особенностей выращиваемых культур.

Вырастить урожай при отрицательных температурах на улице можно только с использованием отопления в парнике. Важно, чтобы в теплице нагревался не только воздух, но и почва, так как сильный перепад температур воздуха и грунта приводит к развитию грибковых заболеваний и даже гибели растений. В умных теплицах используют систему отопления с терморегулятором и устанавливают несколько источников тепла. Для подогрева почвы используют многослойную конструкцию, состоящую из:

• Слоя теплоизоляции;
• Слоя песка;
• Армирующей сетки;
• Нагревательного кабеля;
• Песчаной отсыпки;
• Слоя геотекстиля или сетки;
• Верхнего слоя грунта.

Готовые проекты умных теплиц

Многие владельцы приусадебных участков пытаются сделать умный парник самостоятельно, часто используя для этого готовые наборы для автоматизации теплицы. Однако только использование готовых конструкций и систем гарантирует максимальную эффективность парника. Автоматизированные парники и теплицы необходимы владельцам фермерских хозяйств, крупных агрокомплексов и индивидуальным предпринимателям, в промышленных объемах выращивающих агропродукцию. Садоводы также оценят преимущества автоматизированных парников и смогут без хлопот вырастить отличный урожай на своем участке. Садоводам-любителям автоматизированный парник позволит в течение всего года иметь на столе свежие овощи, ягоды и травы, выращенные своими руками.

Производители готовых моделей умных теплиц учитывают потребности покупателей, и выпускают изделия в широком диапазоне размеров и цен. Модели круглогодичных теплиц от отечественных производителей адаптированы к климатическим условиям большинства регионов и укомплектованы автоматическими системами вентиляции, полива, подсветки и обогрева. Иностранные производители предлагают многоярусные парники, оснащенные всей необходимой автоматикой.

Как выбрать умную теплицу?

Перед покупкой готовой теплицы стоит определиться со следующими параметрами конструкции:

• Назначение парника (какие культуры будут выращиваться);
• Степень автоматизации парника;
• Размеры конструкции;
• Период использования парника (только весной/летом или в течение всего года);
• Объем выращиваемых культур (для нужд семьи или на продажу).

На рынке представлен широкий выбор современных теплиц для дачи с автоматикой. Более надежной, долговечной и практичной будет конструкция из стекла на металлическом каркасе. Преимущества такого парника обусловлены свойствами материалов, используемых для его изготовления. Для такого парника необходимо изготовить фундамент и создать высокие грядки. Автоматизировать можно и компактный парник из поликарбоната.

Преимущества использования автоматизированных теплиц и парников

Для некоторых садоводов покупка автоматизированного парника кажется неоправданной тратой денег, однако практика показала, что вложения окупаются в течение первого сезона использования теплицы с автоматикой. Доказано, что применение автоматики в тепличном хозяйстве помогает значительно облегчить работу на дачном участке и сократить расход ресурсов. Использование автоматики в парниках позволяет:

• Уменьшить расход воды и электроэнергии;
• Оптимально дозировать удобрения;
• Получать урожай несколько раз в течение года;
• Увеличить урожайность овощных и ягодных культур.

К недостаткам этого оборудования часто относят его высокую цену, однако экономия на воде, электроэнергии и трудозатратах поможет быстро окупить изделие. К тому же, широкий выбор готовых автоматизированных парников позволяет выбрать модель, точно соответствующую задачам и потребностям садовода.

Важно помнить, что вырастить хороший урожай поможет также соблюдение правил агротехники. Необходимо отобрать качественный, жизнеспособный посадочный материал и обеспечить правильный систематический уход за растением – регулярное удаление лишних соцветий, своевременный сбор урожая, защиту посадок от вредителей. В таком случае садоводство может стать не только любимым хобби, но и бизнесом, приносящим стабильный доход.

Что такое умная теплица и как сделать автоматическое управление своими руками

Занимаясь выращиванием сельскохозяйственных культур в больших объемах, хочется в той или иной степени облегчить работу, сократить сроки ее проведения и минимизировать прикладываемые при этом усилия. Посильную помощь в этом может оказать умная теплица, обустроить которую вполне можно своими руками и без чрезмерных затрат. Эта статья поведает о том, что скрывается за этим понятием, как реализовать на практике теоретические задумки и на что при этом обратить особо пристальное внимание.

Возможности и классификация теплиц с умным управлением

Автоматизированная теплица подразумевает выполнение ряда операций без участия человека, а именно:

• поддержка требуемых температурных параметров внутри;
• автополив растений посредством капельного орошения;
• мульчирование (восстановление) почвенного слоя.

Систему реагирует блок управления, который программируется владельцем, в зависимости от климатической зоны и требований выращиваемых культур. Блок может быть подключен к персональному компьютеру или планшету, что позволяет менять параметры удаленно, находясь вне дома.

Радует тот факт, что система вполне может быть обустроена своими руками – никаких особых проблем в этом нет, да и использование специализированного инструментария и комплектующих не требуется. С точки зрения ценового аспекта также не возникает никаких вопросов – стоимость оборудования по карману каждому дачнику, а некоторые из компонентов так и вовсе можно изготовить самостоятельно.

Умные теплицы можно классифицировать следующим образом:

• автономные – все системы работают исключительно на тепловой или солнечной энергии;
• энергозависимые – питание элементов осуществляется от подведенной электросети.

Каждый тип обладает своими достоинствами и преимуществам о важности, которых споры между дачниками не утихают и по сей день. Впрочем, имеют место и недостатки. Так, например, умная теплица Курдюмова, функционирующая от электросети, вызывает существенный расход электроэнергии, при отключении которой для растений могут наступить наиболее неблагоприятные последствия.

Автоматика автономных теплиц не отличается оперативностью реагирования – при резких температурных колебаниях форточки неспособны быстро закрыться, что может нанести выращиваемым культурам определенный вред.

Этапы внедрения автоматики

Понятно, что создание умной теплицы своими руками возможно лишь при наличии самого сооружения. Сделать его достаточно просто и без чрезмерных финансовых вложений. Те, кто желает сэкономить свое время вполне могут приобрести уже готовое изделие. Для его превращения в «умное» потребуется проделать следующие действия:

1. Установить систему автоматической вентиляции.
2. Организовать автополив.
3. Мульчировать почву.
4. Усовершенствовать функциональность всех систем.

Система автопроветривания и ее особенности

Для автоматической вентиляции помещения используют специальные гидравлические приспособления – покупные или изготовленные самостоятельно. Если с фабричным вариантом все предельно ясно, то самодельное оборудование заслуживает более пристального внимания. Оно состоит из двух емкостей, соединенных посредством шланга и заполненных жидкостью, но не полностью.

Располагают емкости внутри умной теплицы и за ее пределами. При достижении внутри сооружения критичного температурного показателя происходит расширение жидкости с ее последующим перетеканием во внешний сосуд. Под действием увеличившейся массы срабатывает «принцип рычага», и форточка открывается. При остывании температуры внутри происходит обратный процесс.

Проветривание имеет основную цель – оптимизировать температурный режим в теплице.

Форточки следует обустраивать на максимально возможной высоте – таким образом будет достигнута практически идеальная циркуляция воздуха. Их установка возле земли недопустима – это приведет лишь к появлению сквозняков, не более того.

Организация капельного орошения

Капельный полив растений обеспечивает поставку воды непосредственно к корневищу – малыми партиями и индивидуально к каждому кусту, что достигается посредством установки разветвленной системы из резиновых или пластиковых трубок с капельницами. При таком подходе верхний слой почвы всегда будет влажным, а корень получит воду в том количестве, которое ему необходимо.

По поводу холодной воды переживать не стоит – ее медленная подача обеспечивает требуемый прогрев. Для полива достаточно лишь открыть кран – умная система избавляет от утомительных «забегов» с лейкой или шлангом в руках.

Основу системы автополива составляет гидроавтомат, аналогичный тому, который задействуется для автоматического открытия форточек. Все что нужно – закрепить на штоке цилиндра простой крюк, с помощью которого и будет открываться кран. Вода поступает из бака, ее подача осуществляется самотеком – все просто, но эффективно.

Мульчирование почвенной среды

Специалисты рекомендуют покрывать тепличную почву рыхлой органикой (мульчей), оптимизирующей влажность и избавляющей растения от сорняков. В весенний и осенний период такая мульча закрывается темным полиэтиленом – он хорошо прогревается и эффективно снабжает воздух и почву накопленным теплом. Влага при испарении оседает на обратной стороне покрытия и повторно уходит в почву, избавляя ее от пересыхания.

Рекомендовано использовать для укрытия особый нетканый агроматериал, плотность которого варьируется в пределах 40–60 г/м2. Для теплиц это оптимальное решение. В летний период пленка убирается, а почва покрывается опилками или соломой – они отлично отражают излишек поступающего тепла, равномерно распределяя его по всей теплице.

Недостаток удобрений компенсируют заселенные в почву калифорнийские черви – помимо прочего они еще и отлично восстанавливают верхние слои грунта.

Дополнительные усовершенствования и функциональность

Представленная теплица с умным управлением включает минимум автоматизированных процессов и является энергонезависимой. Можно ли еще более улучшить систему и увеличить ее функциональность? Можно, но лишь при подключении электроэнергии. Не лишним будет автоматический подогреватель, оснащенный встроенным тепловым регулятором. Вполне подойдет даже бытовой электронагревательный прибор на масляной основе.

Здесь важно провести правильные экономические расчеты, ведь затраты на электроэнергию сегодня достаточно внушительные. Бак с водой можно дополнить системой наполнения с электронасосом и поплавковым регулятором уровня – в этом случае можно будет раз и навсегда позабыть о ручном пополнении водного запаса.

Выбор места установки – основные аспекты

При выборе месторасположения теплицы следует учесть такие аспекты:

1. Роза ветров.
2. Климатический пояс.

Сильные порывы ветра способны нанести вред теплице, особенно если используется ее облегченная вариация. Да и на температурный режим внутри конструкции ветер способен оказать существенное влияние, «выдув» все то тепло, которое есть. Для предупреждения этого стоит позаботиться о защите – живая изгородь являет собой отличное решение проблемы.

В южных регионах страны умная теплица должна быть установлена в направлении север-юг. Это создаст для растений оптимальные условия на протяжении всего дня. Для центральных и сибирских регионов актуальна западно-восточная направленность, обеспечивающая растениям максимум тепла и света.

Стоит заметить, что умная теплица при кажущейся сложности, имеет достаточно простую и понятную обычному обывателю конструкцию. Справиться с ее обустройством вполне по силам каждому, кто имеет начальные навыки строительства и «дружит» с инструментом. Впрочем, для этой цели вполне можно привлечь команду мастеров-профессионалов, способных выполнить весь спектр требуемых работ с максимальным качеством и в кратчайшие сроки.

Лучшая теплица-автомат из поликарбоната

Теплицу участника нашего портала с ником KosGov многие называют лучшим решением из всего, что есть в русскоязычном интернете с точки зрения технической грамотности. Эта солнечная теплица задумывалась как пассивная, но со временем стала активной. В этой статье мы расскажем о конструкции и принципе работы этого удивительного сооружения.

• Конструкция теплицы
• Их чего сделан теплоаккумулятор для теплицы
• Как устроена циркуляция воздуха в теплице
• Когда делается высадка рассады

Как правильно сделать теплицу из поликарбоната

Размеры теплицы 4х6 метров. Северная сторона утеплена, угол наклона южного ската – 53 градуса.

Каркас сварен из квадратного профиля 40х40мм, сечение промежуточных элементов такой же трубы — 20*х20 мм. Толщина поликарбоната – 6 мм. Больших природных катаклизмов пока не было, но стандартный град теплица пережила без единого повреждения.

Пирог утепления северной стены: 10 мм OSB, 100 мм минеральная вата, ветрозащита, крашеный профильный лист.

Уклон почвы в теплице не делался, и хозяин теплицы очень сомневается в том, что он необходим.

Теплица сразу задумывалась не как круглогодичная, а для длительного использования. Зимой световой день слишком короткий для нормального развития и роста растений, а температура воздуха в феврале-марте в регионе, где живет наш пользователь, стабильно опускается до -25 градусов и ниже.

Круглогодично выращивать овощи в таких условиях можно только в отапливаемой теплице с освещением, но это KosGov посчитал избыточным. Его задачей было построить теплицу, которая умела бы накапливать тепло днем и отдавать его ночью.

Бочки как аккумуляторы тепла

В теплице установлено 15 черных бочек металлических бочек, в которые разлито три тонны воды. Совокупная емкость этого теплоаккумулятора — 12,5 МДж/К

Бочки установлены таким образом, что летом они по максимуму скрыты в тени козырька теплицы (но тень падает только на бочки, на растения – нет). Зимой тень на бочки не падает, они весь день под прямыми солнечными лучами – конечно, когда на небе есть солнце.

Поэтому летом бочки всегда прохладные и охлаждают теплицу, а зимой, наоборот, нагреваются и обогревают ее.

Воду из бочек наш участник ни разу не сливал, и вода в них не замерзала, даже когда на улице было -30 градусов.

По подсчетам KosGov , на квадратный метр его теплицы приходится 116 литров воды, что, согласно подсчетам Мичиганского университета, подходит для теплиц продленного периода вегетации. (Для круглогодичного использования необходима норма в 200 л/м 2) .

Подземные воздуховоды

В грунте теплицы на глубине 50 сантиметров KosGov закопал в грунт воздуховоды. Это дренажные трубы диаметром 10 см. Через них, благодаря канальным вентиляторам, днем и ночью, зимой и летом по определенному алгоритму циркулирует воздух.

Циркуляция начинается, как только температура воздуха в теплице и температура грунта перестают быть одинаковыми.

Воздух забирается в нижней части южной стены, идет через присоединенные воздуховоды в полиэтиленовую бочку, на которой стоит канальный вентилятор, и дальше – в вертикальный воздуховод.

Когда циркуляция не работает, воздух в нижней части теплицы холоднее, чем в верхней. До ее запуска в ноябре, когда температура воздуха на улице поднялась до +15, под коньком теплицы было +63 градуса.

Но уже через несколько минут циркуляции воздух под коньком теплицы на 1-2 градуса ниже, чем в ее средней части.

Эффективность работы воздуховодов хорошо видна на следующем графике.

Здесь наглядно представлены результаты работы теплицы в декабре – погода в этом месяце постоянно была хмурой, солнечные дни выпадали крайне редко.

Из графика понятно, что в те редкие дни, когда светило солнце, температура грунта нагревалась приблизительно на 3 градуса, а в пасмурные дни, без поступления тепла от солнечно радиации, понижалась.

Четко видно, как в пасмурные дни работает циркуляция через грунт, пытаясь удержать разницу температур воздуха в теплице и грунта.

Через пару лет эксплуатации KosGov пришел к выводу, что закапывать дренажные трубы, которые служат воздуховодами, нужно было глубже, тогда и накопление, и отдача энергии будут проходить по максимуму.

Сейчас он считает, что наилучшим вариантом будет закапывать воздуховоды послойно, на двух уровнях: верхний уровень на глубине 50 см, нижний – на глубине 1 метр.

Можно сделать вентилятор отдельно для каждого воздуховода, а можно объединить их в один стояк с одним вентилятором, но тогда важно, чтобы площадь сечений воздуховодов равнялась площади сечения стояка.

Это обеспечит равенство скоростей потока воздуха в стояке и в подземных воздуховодах, а значит, не будут увеличиваться потери на сопротивление воздуха, что позволит использовать более простые вентиляторы.

Также в теплице установлены вытяжной вентилятор и распрыскиватели туманообразования. Распрыскиватели были поставлены, как лучший и единственно эффективный инструмент борьбы с постоянной летней жарой в +40 градусов.

Слово «проветривание» в летнее время, когда в тени + 39 С, вызывает у меня истерический смех.

Как организовано отопление теплицы

Эта теплица во многом – инженерно-технический эксперимент, и ее автор сознательно, в научных целях отказался от отопления. Единственное: в марте-апреле, в период высаживания рассады, он подключает электрический калорифер. Прибор срабатывает, когда температура в теплице опускается до +9 градусов.

Как организуются посадки

Зеленные культуры наш пользователь высевает в декабре, а первый урожай собирает в конце марта–начале апреля. В это же время он обычно высаживает в теплицу рассаду, которую выращивает дома из-за удаленности от дачи.

В теплице сделаны высокие грядки-короба. Вот как там все колосилось и ломилось от урожая даже в ноябре.

Подводим итоги

С моей практической точки зрения теплица оправдывает мои ожидания.

На графике представлены результаты накопления тепла в грунте, которые собирались в течение девяти месяцев.

А вот данные по расходу электроэнергии, потребленной за это время двумя вентиляторами:

Месяц	кВт*ч
Апрель	63
Май	77
Июнь	68
Июль	71
Август	64
Сентябрь	58
Октябрь	33
Ноябрь	18
Декабрь	7

Фактическая производительность двух вентиляторов составляет 1289 м3/час, потребляемая мощность 230 Вт.

Как мы видим, чтобы охладить теплицу в июле, на работу было потрачено в 3,6 раз меньше энергии, чем потребовалось для охлаждения теплицы.

На FORUMHOUSE можно подробнее прочитать о том, как работает теплица с подземными воздуховодами, о том, как должна быть устроена теплица с беззатратным поливом и обогревом, узнать, как построить теплицу-автомат, в которой все агротехнические мероприятия осуществляются автоматически.

Предлагаем почитать статью про теплицу, сделанную по мотивам Курдюмова, и еще одну, про то, как организовать освещение зимней теплицы. Посмотрите наше видео про теплицу с электроприводом, в которой форточки открываются и закрываются строго в определенное время.

Умная теплица на базе arduino из подручного материала с регулятором температуры

Дорогие читатели представляю вашему вниманию детский проект под моим руководством «Smart greenhouse».

Данному проекту уже три года, но он полностью функционирует и до сих пор даёт урожай в домашних условиях.

Техническая структура теплицы

Материал – картон, пластик прозрачный и не прозрачный, пищевая плёнка, удобрение.

Электронная начинка – Arduino Uno, DC двигатель (водяная помпа), светодиоды, двухканальный модуль реле 5В, керамический нагреватель, кулер, блок питания на 12 В и 60 Вт, датчик влажности почвы, датчик температуры и влажности воздуха.

Как показало время — выбранный материал оправдал все идеи.
В качестве ёмкостей для выращивания урожая использовали коробки из под обуви (мужская детская обувь).
Коробки были покрыты изнутри акриловой краской, которую часто используют в декоративных целях. После высыхания краски, каждая коробка было покрыта изнутри и снаружи пищевой плёнкой. Коробки прикручены к фанере, которая является соединительной опорой двух коробок. Для прочности конструкции, фасад теплицы был обклеен пластиковыми футлярами из под CD дисков (набралось огромное количество не нужного софта, музыки и фильмов). Клей использовали двух видом — клей момент кристалл для крепления к коробкам термоклей для заливки места стыков пластика.

Для того, чтобы было освещение в любую погоду построили рамку, где закрепили светодиоды (лучше ультрафиолетовые) — расстояние между ними не более 5 см на высоте не менее 25 см. Рамка создана из пластиковых уголков, которых полно в строительных магазинах.

К данной рамке закрепили пластиковую трубку диаметром 1,5 см (дети принесли, от какой то конструкции), где просверлили множество отверстий (до 3мм в диаметре) с одной стороны трубки, расстояние между отверстиями не менее 3 см.

Так как растениям нужен ультрафиолет, и его очень много от естественного освещения, то принято решение сделать прозрачные стенки. Так как стекло поглощает ультрафиолет, взяли пластик от тех же футляров из под компакт дисков.

Так как растения могут быть разной высоты, то одну из сторон было решено сделать выше на один футляр. Крышка также сделана из футляров и спокойно может открываться.

Для скрепления применяли те же клеи, что описаны были ранее. Для прочности к краям приклеены деревянные рейки, купленные в строительных магазинах.

Места стыка крышки и стенок покрыли теплоизоляцией — получилось немного коряво, но я старался не вмешиваться в процесс творчества детей — это их проект и они должны получить личный опыт в разработке проекта.

Теперь настало время проектировки электроники в теплицу.

Задачи

Разработка структуры «Умной теплицы»

Разработка ПО по ручному управлению и автономной работе проекта, отвечающего поставленным задачам.

Электромонтаж проекта «Умная теплица» — автономное и автоматическое отслеживание состояния влажности почвы и воздуха, температуры воздуха в теплице, автоматический полив (увлажнение) почвы и нагрев воздуха до комфортной, растениям, температуры, автоматическое освещение.

Разработка модели с возможностью реализации её любому человеку и для любых природных условиях по выращиванию растений любого вида.

Возможности модели

Автоматическое управление освещением

Автоматическое управление поливом.

Автоматическое регулировка температуры и влажности воздуха и почвы.

Описание принципа работы

Датчики влажности почвы и датчик температуры и влажности воздуха каждую секунду отслеживают показания. Данные показания обрабатываются в плате Arduino Uno и выдаются команды согласно загруженной в неё программе.

Программа содержит два условия и бесконечный цикл. Если температура воздуха меньше 20 градусов по Цельсию, то подаётся команда на включение через электромагнитное реле керамического нагревателя и кулера. Под действием конвекции воздух начинает равномерно прогреваться, когда воздух прогреется до 21 градуса по Цельсию, то подаётся команда на отключения нагревателя через реле.

Если влажность почвы будет выше установленного значения, то также подаётся команда на реле, где запускается насос для полива растений и увлажнения почвы, пока не понизится до нужного значения.

В данном проекте есть керамический нагреватель — его мы прикрутили к радиатору с кулером, чтобы нагретый воздух быстрее циркулировал. По идеи в помещении для большинства растений он не нужен, за исключением тропических видов.

На видео показана работа теплицы

На сегодняшний день теплица выполняет свою функцию, хорошо получается вырастить капризные растения. Сейчас идёт модернизация её управления и улучшения качества.

Всё дорожает и фрукты с овощами тоже. Выращенный томат, огурцы и сладкий перец намного вкуснее магазинных. Очень насыщенный вкус. Попробуйте, не пожалеете.

Больше интересных проектов можно посмотреть здесь.

Делаем сами умную и автоматизированную теплицу: проекты и что внедрить

Искусственная среда для выращивания растений способствует круглогодичному снятию урожая. При создании микроклимата частным образом используются готовые проекты умной теплицы и самоделки. Среди систем автоматизации тепличных комплексов лидирует аппаратно-программное обеспечение Arduino, которое позволяет роботизировать домашнее хозяйство даже людям, малосведущим в электронике.

Необходимость автоматизации теплицы

Жизнедеятельность растений напрямую связана с температурным режимом, влажностью, освещенностью и другими факторами. Малейшие отклонения в окружающей среде негативно сказываются на темпах роста и урожайности. Соблюдение строгих тепличных условий – кропотливый и трудоемкий процесс, который нуждается в постоянном контроле. Умная теплица своими руками сводит к минимуму человеческое участие, освобождает время и позволяет управлять ростом овощных и фруктовых культур на расстоянии.

Решаемые задачи

Автоматизация создания и поддержания необходимых условий окружающей среды подразумевает управление:

• температурным режимом;
• поливом и орошением;
• освещением;
• подогревом почвы;
• подкормкой CO₂.

Особая роль отводится мониторингу процессов, автономности и оперативной реакции на малейшие отклонения.

Возможности и оборудование

Считывание данных и изменение состояния окружающей среды производится с помощью датчиков и исполнительных устройств. Главенствующую роль играет контроллер, который сопряжен с системой дистанционного управления. Каждое устройство, входящее в робототехнический комплекс, выполняет определенные функции. Оборудование умной теплицы состоит из систем:

• поддержания оптимального температурного режима. Для понижения температуры применяются актуаторы. С помощью этих приспособлений регулируется воздухообмен между помещением и внешней средой. Получая сигнал извне, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит форточку в необходимое положение. Соответствующие сигналы генерируются датчиками температуры и ветра;
• подогрева почвы. Оптимальная температура в теплице достигается с помощью терморегуляторов, ТЭНов, электрокабеля или других нагревательных приборов, интенсивность работы которых зависит от команд температурных датчиков;
• освещения. Система включает лампы и датчик освещенности, главной деталью которого является фоторезистор. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в зависимости от интенсивности светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать автоматические шторы;
• контроля уровня CO₂. Соответствующий датчик связан с вентиляторами, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Подкормка растений двуокисью углерода повышает урожайность на 30%;
• полива. Автоматизация полива обеспечивается сенсорами влажности (гигрометрами). Из экономических соображений система оборудуется датчиками расхода воды. Простейшие устройства представлены таймерами, которые включают и выключают орошение в заданные промежутки времени.

Расход воды – важный фактор, который напрямую связан с площадью тепличного помещения и особенностями выращивания конкретных растений. При оптимально заданных временных интервалах полива, датчики влажности выполняют функции аварийных сигнализаторов.

Преимущества перед обычной

В таблице №1 представлены преимущества и недостатки обыкновенной и умной теплиц.

Обычная		«Умная»
Плюсы	Минусы	Плюсы	Минусы
Независимость от источников энергии	Необходимость постоянного присутствия	Автоматический и удаленный контроль	Зависимость от источников питания
Низкая себестоимость	Повышенные трудозатраты	Точное соблюдение режимов	Затраты на приобретение оборудования
Простота в обслуживании	Минимальное участи человека	Выход из строя отдельных элементов

Недостатки с автономностью умной теплицы решаются с помощью аккумуляторов, генераторов и емкостей с водою.

Проекты и схемы умных теплиц

Среди почитателей роботизации дома и приусадебного хозяйства, наибольшим уважением пользуется умная теплица на ардуино. Главным компонентом платы-контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Используемые для умных теплиц схемы отличаются марками процессоров и функционалом.

Одна из простейших схем-проектов автоматической теплицы на Arduino Uno (мини) изображена на рисунке 1.

Освещенность оценивается фоторезистором. Температурный режим определяется датчиком TMP36. Интенсивность полива регулируется на основании данных с модуля влажности и датчика DHT11.

Расширенный вариант управления микроклиматом в теплице предполагает плата Arduino Mega. Схема-проект интеллектуального «овощевода» представлена на рисунке 2.

Сердцем аппаратной платформы является микроконтроллер ATmega1280. Для считывания/передачи цифровой информации используется 8 выходов. Для обработки аналоговых данных используется 10 портов.

Еще один вариант теплицы с Арудино изображен на рисунке 3.

В качестве универсального таймера-контроллера умной теплицы также можно использовать GyverControl (Рисунок 3).

Интеллектуальное устройство оборудовано семью логическими выходами с напряжением 5В. Для управления серво- и линейными приводами предусмотрены 3 отдельных канала.

Вышеуказанные схемы не являются окончательным решением роботизации теплицы. Появление новых, более совершенных контроллеров, расширяет возможности автоматики и придает ей большую эффективность.

Возможности удаленного контроля и регулирования

Помимо местного управления, умная теплица на Ардуино предоставляет возможность дистанционного контроля оборудования и обмена данными посредством пульта, мобильных гаджетов и персональных компьютеров. В качестве интерфейса может использоваться USB, Bluetooth, Wi-Fi, GSM и интернет. Посредниками в данном процессе служат соответствующие модули и приложения, которые представлены:

• RemoteXY;
• Blynk;
• Virtuino;
• Bluino Loader;
• Arduino Bluetooth Control и пр.

Особого внимания заслуживает софт BT Voice Control for Arduino, которое обеспечивает управление тепличным оборудованием с помощью голосовых команд. При синхронизации с «Алисой» это приложение предполагает массу удобств.

Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц

При кажущейся простоте, выбор оборудования для автоматизации тепличного хозяйства затрудняет даже специалистов. Идеальным условием считается подбор автоматики одного производителя. Поскольку данный критерий труднодоступен, перед тем, как автоматизировать теплицу необходимо:

• определиться с ее площадью и назначением (выращиваемые культуры);
• высчитать количество датчиков и исполнительных устройств;
• в зависимости от предыдущего пункта подобрать контроллер или использовать конструктор;
• решить вопрос с управлением и контролем.

С развитием научно-технического прогресса, готовые проекты умных теплиц быстро устаревают. Поэтому при выборе автоматики для искусственного выращивания овощей и фруктов необходимо опираться на новейшие технологии и оборудование.

Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2020 году являются:

• Контроллер для умной теплицы серии «iТеплица -малый контроллер». Гарантирует комплексный контроль микроклимата в помещении с ограниченной площадью. Обеспечивает поддержание температуры, проветривание, подкормку и полив растений. Предполагает управление вспомогательными механизмами. Рассчитан на длительное хранение данных обо всех изменениях окружающей среды. Оснащен продвинутой системой визуализации SCADA. Комплектуется датчиками влажности, освещенности и программным обеспечением. Цена от 17 тыс. рублей.

• SMART STANDARD VENT «УМНАЯ ТЕПЛИЦА» — набор для автоматизации теплицы. Обладает богатым функционалом, охватывающим практически все сегменты поддержания заданного микроклимата. Для контроля и обмена данными используются гаджеты, связанные с интернетом. Цена от 47,9 тыс. рублей.

• «Умница lite» – бюджетный вариант умной теплицы. Помимо блока управления комплектуется картой памяти micro SD, USB-адаптером, датчиками температуры, влажности, освещенности, уровня воды и пр. Цена от 9,9 тыс. рублей.

• Смарт-теплица на базе контроллера Терраформ. Обеспечивает контроль пяти параметров микроклимата. Комплектуется датчиками температуры, влажности, освещенности, температуры почвы. Предполагает подключение сенсоров CO₂ и pH.

Пошаговая инструкция создания умной теплицы

Наделить «интеллектом» можно практически каждую теплицу, которая отвечает стандартам выращивания овощей, фруктов и цветов в искусственных условиях. Для этого необходимо:

1. Приобрести готовый комплект автоматики или подобрать оборудование, которые соответствуют созданию необходимого микроклимата и площади помещения.
2. Оптимально разместить датчики и исполнительные устройства.
3. Соединить все элементы с контроллером.
4. Установить необходимое программное обеспечение.
5. Предусмотреть дистанционное управление.
6. Организовать автономное питание.

Один из вариантов создания умной теплицы представлен в видео: