Солнечный вегетарий. Витаминное изобилие круглый год

Концы труб с одной стороны выводятся из под земли для воздухозабора, с другой — соединяются в батареи, от которых прокладываются каналы подачи воздуха на северной стене или внутри ее под перекрытие. Капал заканчивается коробом с электровентилятором. При включении вентилятора теплый воздух теплицы через воздухозабор проходит по трубам, нагревая почву вокруг них, далее — по каналам в стене и, подхваченный вентилятором, уже охлажденный, возвращается в помещение вегетария, снижая температуру воздуха в нем до требуемой. Чем интенсивнее поток воздуха и больше подземных воздухопроводов, шире трубы, тем ниже будет температура в вегетарии в жаркий солнечный день.

Ночью, когда солнечная энергия не поступает, воздух, пройдя этот же путь и нагреваясь теплом, аккумулированным в почве, повышает температуру внутри теплицы. Если же температура воздуха и почвы низкая (на улице мороз до —15 °C), то, к сожалению, кроме простых вентиляторов необходимо установить электрокалориферы с вентиляторами. Их можно разместить в любом месте вегетария, соблюдая правила электробезопасности. У таких калориферов не должно быть открытой спирали.

Отапливание — это крайний случай. И то если в теплице выращивают теплолюбивые растения. Но даже при этом варианте электроэнергии на обогрев затрачивается гораздо меньше, чем без аккумулирования солнечного тепла в почве. А если нет электросети? Тогда нужна «буржуйка», как в первом вегетарии А. В. Иванова в 40‑е годы.

Но можно, объединившись с соседями, построить элементарную ветростанцию на 2—4 кВт с генераторами от автомобиля (КРАЗ, КАМАЗ и др.) и стандартными авторегуляторами напряжения для них (имеются в продаже). При ветре вращаются лопасти, вырабатывается электрический ток, которым можно подогревать с помощью ТЭН-ов водоем в теплице (воду в бочке и т. д.). Накопленное водой тепло постепенно отдается объему вегетария. Необходимое условие — соблюдение правил техники безопасности.

При отсутствии напряжения даже для вентилятора в жаркие дни необходимо открыть фрамуги или удалить перегретый воздух через вытяжную трубу в верхней части северной стены вегетария. Но это неэкономно, хотя весной и осенью допустимо.

1.3. Полив. Подкормка

Полив растений в теплице возможен прямой и косвенный. Прямой — это дождевание, в борозду, подпочвенный и капельный. Косвенный — конденсация влаги при прохождении воздуха по трубам (или шиферным каналам) системы аккумулирования тепла в почве.

Начнем с последнего, при котором полив потребуется очень слабый. Ведь количество влаги, выделяемой из нагретого воздуха в почву, составляет до 4,5 л/кв. м в сутки. Это обеспечит необходимую влажность почвы в огуречном вегетарии. В томатных вегетариях влаги выделяется 2,5—3,5 л/кв. м в сутки. Чтобы конденсат попал в почву, в трубах необходимо сделать перфорацию шагом 10—15 см. Перфорация — это отверстие диаметром 5—10 мм. В случае использования шиферных каналов влага поступает на орошение свободно.

Но если растения еще небольшие, а влаги недостаточно, желательно проводить и подпочвенный или капельный полив. При таких поливах испарение и теплопотери, связанные с ним, меньше. Если полив осуществляется водой, нагретой солнцем, он полезен вдвойне. Нагретая вода является дополнительным аккумулятором тепла. Чтобы получить такой эффект, внутри вегетария целесообразно сделать простейшую гелиоустановку с баком или бочкой емкостью около 290 л (рис. 6, 7).

Рис 7. Система капельного и общего полива, водоснабжения.

Воздушная система солнечного отопления и аккумулирования энергии в почве обладает еще одним преимуществом. При конденсации влаги в виде росы количество связанного азота (NH₃, NO₃, NO₂) в 2—3 раза больше, чем при дождевании. Это было известно еще в 1925 году.

Во «можно, что конденсат, получаемый в почвенных грубах теплицы, будет содержать азота еще больше, так как больше аммиака может выделяться за счет органических удобрений, вносимых в почву вегетария. Кроме азотистых соединений, в конденсате содержатся. также в 2—3 раза больше, чем при дождевании, и фосфорные соединения (Р₂О₂).

Есть еще одна проблема теплицы — влажность воздуха. При организации системы аккумулирования тепла в почве повышенная влажность воздуха в вегетарии уменьшается интенсивной конденсацией влаги в виде росы на стенках труб. Если влажность воздуха недостаточна, необходим полив дождеванием. Регулировка влажности, особенно ее уменьшение — не самая сложная проблема вегетария.

Очень важно снизить относительную влажность воздуха в ночное время и нс допустить выпадения росы на растения, чтобы избежать их заболевания и ускорить илодообразование. Эффективным способом снижения влажности воздуха в зимних теплицах является совместная работа систем отопления и подпочвенной вентиляции.

Дополнительную подкормку растений можно осуществлять водным настоем свежего коровяка (1:10) или куриного помета (1:20).

1.4. Солнечный вегетарий летом

Приближается долгожданное лето. Солнце встает рано и целый день освещает вегетарий. Какие проблемы нас ожидают? Рассмотрим все по порядку. Ранним утром, когда солнце низко, еще прохладно, наклон рабочей площади (поверхности) к югу или к юго–востоку обеспечивает очень быстрое прогревание всего вегетария и почвы (если она не затенена листьями растений). Это очень хорошо.

Но солнце поднимается все выше. Его лучи под большим углом надают на поверхность стеклянной крыши и с минимальными потерями (4—5% на отражение, 5—10% — из–за запыленности стекла) проникают в вегетарий. Температура повышается, может превысить и 40 °C. Жизнь растений под угрозой. Что делать?

Возможны варианты:

1. Если вы установили рекомендуемую воздушную систему аккумулирования тепла в почве (рис. 6) и работают вентиляторы, то особых проблем нет. Воздух будет охлаждаться, нагревая почву. Если на глубине 40 см температура 32 °C, то урожай помидоров будет в 2—2,5 раза выше и на месяц раньше, а урожай баклажанов повысится в 4 раза. Повышение температуры почвы на 3—4 °C относительно воздуха увеличивает урожайность, например помидоров, на 43% и ускоряет их созревание на 9 дней.

2. Можно зимой и летом мульчировать почву между растениями кусками черной, серой или бесцветной полиэтиленовой пленки. Это поможет не только бороться с сорняками, но и снизит на 17% теплоотдачу в воздух. Значит, будет прохладней в теплице. Интересно, что при мульчировании бесцветной пленкой температура на глубине 5 см выше на 0,4—1,7 °C, а черной — лишь на 0,3—1,2 °C, так как она хуже пропускает инфракрасные лучи.

И еще полезное сведение. В 1971 году доказано, что повышение температуры почвы с 12 °C до 16 °C увеличивает на 100% поглощение ею окиси фосфора (Р₂О₅). А это — питание для растений.

3. Система аккумулирования тепла работает плохо или на ней вообще «сэкономили».

Придется открыть фрамуги, вентиляционную трубу (рис. 6), устроить сквозняк. Температура понизится, но уйдут влага, углекислота, азот, фосфор. Нужно будет дополнительно поработать (поливать, закрывать, открывать, удобрять…). Но это не самое важное. Главное — снижение урожая в 2—5 раз. А можно и вообще его потерять, если на неделю оставить вегетарий без присмотра. Отсюда вывод: нужно все сделать фундаментально и соорудить систему аккумулирования тепла в почве. Это окупится.

4. Если ожидается очень жаркое лето, будет полезно и эстетично завить вегетарий лианами фасоли. Весной они еще не дотянутся до крыши, а летом защитят ее от излишнего солнечного тепла. Да и урожай фасоли (заменители мяса) значительно увеличится.

Широко распространенное мнение, что яркие солнечные лучи вредны в теплице, глубоко ошибочно. Ведь в тропиках и субтропиках не пустыни, а буйство растительности, джунгли. Если в вегетарии влаги достаточно, а излишнее тепло отводится (желательно в почву), ни в косм случае не забеливайте стекла — иначе овощи будут бледные и невкусные. В них не будет витаминов, зато в избытке мы получим нитраты. Именно этим и отличается продукция из двускатных теплиц.

1.5. Микроклимат и автоматика

Известно, что если один из факторов, обеспечивающих развитие растений, будет в недостатке или в избытке (и то и другое отрицательно влияет на растения), то величина урожая определится именно этим фактором.

Поэтому, чтобы получить хороший урожай, теплице нужно либо регулярно уделять немало времени, либо использовать в ней хотя бы простые системы управления температурой, поливом, влажностью.

Без системы авторегулирования микроклимата только 24% времени температура в теплице соответствует требуемой, 41% времени она выше и 35% — ниже нормальной. На рис.8 приведен график температур в январе снаружи типовой гелиотеплицы и внутри ее — без аккумулирования и с аккумулированием излишнего тепла в почве.

Рис. 8. Структурная схема программатора: (а), графики суточного изменения температуры воздуха в вегетарий в зимнее время без почвенного аккумулятора (б) и с аккумулятором тепла (в), схема подключений программатора (г)

При температуре 12—18 °C в теплице можно обеспечить развитие многих овощных культур без дополнительного обогрева, даже когда температура наружного воздуха -10 °C. Однако для этого следует использовать принудительную вентиляцию воздуха через подпочвенные трубы.

Применение систем автоматического полива и подкормки, регулирование микроклимата уменьшают трудоемкость работ в типовых теплицах со 125 час до 17 час (в расчете на 1 кв. м). Выигрыш большой. Поэтому, если вы занятой человек, стоит подумать об автоматике. Для солнечного вегетария, где многие параметры микроклимата поддерживать несложно, внедрение простейшей автоматики даст огромный эффект.

Рассмотрим три задачи авторегулирования в вегетарии: наполнение водой баков для дополнительного (к конденсационному) капельного или подземного полива, включение внутренней принудительной вентиляции и включение дежурного электрокалориферного обогрева в ненастную погоду.

Если эти проблемы решить, то жизнеобеспечение в вегетарии будет на требуемом уровне (все остальное, включая влажность воздуха, решается попутно).

а) Автомат поддержания уровня воды в баке

Если в баке достаточно теплой воды, организовать капельный или подземный полив несложно. Заполнить бак можно, конечно, и ведрами, по у большинства овощеводов есть скважина, водоем и вибрационный насос типа «Малыш» или «Струмок» мощностью 250 Вт. Стоит включить насос и вода через шланг начнет заполнять бак на чердаке или в вегетарии. Чтобы вовремя прекратить подачу воды и не залить потолок или помещение, достаточно сделать некоторые приспособления, сигнализацию. Очень удобно, если система контроля сама включит подачу воды (при уровне ниже нормы) или отключит се (при достижении необходимого уровня). Простейший автомат поддержания уровня воды в баке изображен па рис.9. Он состоит из датчика уровня и электронной системы управления. Питание — от нестабилизированного источника 12 В стоком нагрузки не менее 200 мА.

Рис. 9. Схема включения автомата «Вода» (а), принципиальная схема устройства управления (б), схема капельного и общего полива (b).

Вся система несложна в изготовлении. Но если у вас возникают технические затруднения, обратитесь к радиолюбителям или к нам. Вам помогут сделать или приобрести такой автомат.

Датчик уровня состоит из изоляционной пластины, куда вставлены три медных или алюминиевых прямых отрезка проволоки, два из которых (Е₂ и Е₃) своей длиной определяют нижний уровень воды в баке, третий (E₁) — верхний уровень. От каждого отрезка к устройству идет изолированный проводник (А, В, С). Если бак металлический, отрезок проволоки Е₂ (или Е₃) можно не ставить. В этом случае проводник В (или С) крепится (важен хороший контакт) вместе с металлической пластиной датчика к баку. Датчик электрически безопасен.

Сетевое напряжение от распределительного щита (РЩ) подводится к контактам исполнительного реле Р₁. Здесь 220 В. Это опасно!

Электронная автоматика должна быть хорошо загерметизирована в корпусе из металла или пластика и установлена в удобном месте возле скважины.

Ну, а если нужно тем же насосом подать воду в другие места вашего хозяйства? Тогда установите переключатель S₁ и подайте 220 В к насосу, минуя автомат включения. Шланг с водой также следует переключить или перенести.

б) Автомат включения вентилятора и электрокалорифера.

Логика выравнивания температуры в вегетарии очень проста:

• светит солнце, жарко — включаем вентилятор, который прогонит горячий воздух через подземные трубы. Нагревается почва вокруг труб. Воздух выйдет из них охлажденный;

• наступила ночь, стало прохладно — вновь включаем вентилятор. Прохладный воздух, пройдя по трубам, за счет накопленного в почве тепла выходит нагретым. В вегетарий становится теплее.

Главное, чтобы теплый воздух не покинул теплицу. Поэтому так важна максимальная герметичность ограждающих конструкций.

Ну, а если температура воздуха и почвы возле труб выравнялись? Тогда вентилятор не должен включаться.

По такому алгоритму действует управляющее устройство — программатор.

Для реализации системы автоматического управления работой вентилятора системы аккумулирования тепла в почве и использования его в прохладное время суток необходимо иметь:

два вытяжных кухонных вентилятора питанием 220 В;

один или два программатора с измерителями температуры воздуха и почвы в одном или двух местах с питанием от сети через сетевой адаптер на 12 В.

В крайнем случае возможно использование вентиляторов без программаторов. Но тогда обязательным будет ваше ежедневное присутствие на участке с вегетарием.

Применение программатора позволит автоматизировать поддержание в требуемых пределах температуры воздуха и почвы при любой погоде, если, как уже отмечалось, имеется резервный источник тепла — электрокалорифер. Вариант подключения программатора к цепи управления вентилятором и калорифером показан па рис.8.

В этом случае программатор при понижении общей температуры воздуха ниже величины t_H включает с помощью реле питание калорифера. Выключение его осуществляется при достижении верхнего установленного уровня температуры воздуха t_B.

Оба значения температуры (t_H и t_B) устанавливаются на программаторе с помощью потенциометрических датчиков.

Целесообразно, с точки зрения надежности системы авторегулироваyия, иметь на каждую батарею труб подпочвенного аккумулирования тепла по одному программатору и одному электрокалориферу мощностью 1—1,2 кВт.

Электрокалориферы должны устанавливаться на бетонной подставке, покрытой резиновым ковриком. Их воздушные потоки желательно направить либо на заднюю каменную стену вегетария, либо вдоль его центральной дорожки.

Включение калориферов может происходить лишь при повышенных требованиях к температуре воздуха в вегетарии или при продолжительной ненастной погоде.

2. Начинаем строить солнечный вегетарий

2.1. Выбор места. Заготовка материалов

Место для строительства вегетария должно быть выбрано тщательно.

При этом следует предусмотреть:

а) ориентация — только на юг или на юго–восток;

б) отсутствие затенения от восхода до захода солнца. Особенно это важно для утреннего и вечернего времени, когда солнце низко и каждая постройка или дерево может закрыть доступ его лучей к растению (рис. 10);

в) наличие экранов, защищающих от северного ветра. Это — здания, сад, посадки кустарника, забор;

г) резервное место для продолжения строительства с восточной или западной стороны.

Рис. 10. Ориентация и инсоляция солнечного вегетария в течение дня. Солнечный вегетарий следует располагать на участке так, чтобы в зимний период от восхода до заката солнце облучало восточный, южный и западный фасады. Тени от соседних построек, деревьев и кустов не должны падать на вегетарий. С восточной стороны высаживать только летние низкорослые культуры:

Площадь вегетария 20 кв. м — невелика, поэтому на любом участке всегда можно найти место, где есть солнечная поляна, открытая с восточного и западного направления. Весной, зимой и осенью обнаженные деревья лишь частично затенят вегетарий, летними днями будет достаточно прямого дневного освещения, утром и вечером — рассеянного.

Не стоит начинать строительство, если не накоплены необходимые для стройки материалы и не продуманы все этапы работ: от разметки до посадок.

Лучшим местом для строительства вегетария является естественный склон к югу. Его можно сделать более крутым или пологим. Лучший вариант — под углом 20—30°. При большей величине угла наклона эффективность освещения зимним или утренним солнцем выше, по работать на таком откосе будет труднее.

На рис.11 представлен вариант солнечного вегетария, совмещенного с подсобными помещениями, на естественном склоне 15°. Его глубина около 4—5 м, ширина 10,72 или 5,36 м. Чем определена такая ширина? Прежде всего, исходной запланированной площадью вегетария порядка 20 или 40 кв. м. С другой стороны, учитывая достаточно высокую стоимость стекла, предусмотрено деление его стандартного листа (1300 х 1800 мм) по ширине на две равные части без отходов. С учетом установки стекла на Т-образный металлический шпрос необходимо предусмотреть между устанавливаемыми стеклами зазор в 20 мм. Одна половинка стекла вместе с частью шпроса занимает 650 + 20 = 670 мм. Остальные размеры будут кратными этому числу.

Рис 11. Солнечный вегетарий на естественном южном склоне: Общий вид (а), фасад и план (б, в) первого (площадь 49.5 кв. м) и второго (г) (площадь 21,4 кв. м.) типоразмеров.

Перед началом строительства такую простую закономерность нужно учесть обязательно. Это даст возможность избежать лишних расходов, уменьшить себестоимость вегетария.

Но почему стандартный лист стекла нужно делить пополам? Можно ли его целым укладывать на шпросы?

Да, исходя из требований наилучшей освещенности вегетария, шпросы должны быть как можно реже. Но, к сожалению, зимой снеговая нагрузка может составить 10—30 кг/кв. м. При такой нагрузке стекло большой площади и массы может треснуть. А вот ширина 650 мм вполне допустима.

И еще одна закономерность. Застекленную часть стены вегетария по высоте желательно делать не более 1800 мм, по размеру типового листа.

У большинства земледельцев, к сожалению, садовые участки расположены на горизонтальной поверхности. Как уже отмечалось, в таких случаях для строительства вегетария необходимо создать искусственный склон хотя бы в 15°, то есть при глубине вегетария 4 м сформировать перепад уровней высот около 1 м. Это потребует для внутренней засыпки около 10 куб. м грунта на каждые 20 кв. м рабочей площади вегетария. Еще грунт нужен будет для обсыпки фундамента снаружи. Это и утеплит, и упрочит сооружение.

Максимальную высоту вегетария и необходимый объем дополнительного грунта можно уменьшить, несколько заглубив всю конструкцию. Хотя бы на 30 см (рис. 12). Величина небольшая, но общий выигрыш существенный.

Из рис.12а,б видно, что передняя часть вегетария становится ниже. Переднюю стену можно сделать наклонной. Это улучшит проникновение лучей солнца и уменьшит площадь покрытия вегетария на 3,7 кв. м.