Системы микроклимата в теплицах нового поколения

Современные технологии выращивания сельскохозяйственных культур требуют постоянного поддержания оптимальных режимов микроклимата в теплицах. Созданные благоприятные и контролируемые среды для растений в теплицах нового поколения дают высокое качество продукции и уровень рентабельности.

Факторы оптимального микроклимата

Теплицы нового поколения являются автономными системами с управляемым микроклиматом в любое время года, с малообъемными безгрунтовыми технологиями выращивания и с полным автоматизированным контролем температуры, влажности, освещенности, подачей С02, вентиляцией, а также питанием с использованием только биологических препаратов и энтомофагов для борьбы с вредителями и болезнями. Кроме этого, датчики самостоятельно проводят дистанционное управление всеми процессами, влияющими на урожай. Температура, влажность и временной период относятся к основным факторам оптимального микроклимата, который создается работой всех узлов и механизмов теплицы, в частности, трубного отопления с разделенными автономными контурами, естественной и принудительной системой вентиляции, подачей СО2 от собственной котельной, системой досвечивания. В строительство современных тепличных комплексов вкладываются серьезные инвестиции. Средняя стоимость строительства составляет приблизительно 250 млн рублей за гектар. Быстрая окупаемость проекта может быть только за счет высокой урожайности выращиваемых культур. Один из значимых факторов - создание оптимального микроклимата в теплицах. Для того, чтобы создать комфортную среду обитания растений отслеживают и поддерживают максимально точно температуру воздуха, относительную влажность, воздухообмен, уровень СО2, уровень освещенности. Именно поэтому современному тепличному комплексу нужна сложная, надежная и качественная система управления микроклиматом на основе микропроцессоров.

Простота управления микроклиматом

Многие крупные российские тепличные предприятия применяют зарубежные технологии. Однако климатические системы российского производства есть, и очень хорошего качества, при этом стоимость отечественных систем микроклимата во много раз ниже зарубежных аналогов.
Российские компании достигли больших успехов и на равных конкурируют с зарубежными производителями. Современные системы управления микроклиматом выпускают несколько отечественных компаний, в частности, «ЛиС», НПО «Автоматика». Стоимость любой системы управления микроклиматом в основном зависит от площади теплиц, конфигурации системы, комплектности поставки и производителя автоматики. Цена в широких пределах начиная от 0,5 млн руб. за 1 га.

В новых теплицах обычно применяют технические решения и системы, включающие в себя оборудование полива, вентиляции, зашторивания, отопления, подачи С02, системы контроля, управления оборудованием и системой туманообразования, промышленные компьютеры и программное обеспечение.
Самой распространенной на рынке системой управления микроклиматом является PRIVA (Голландия). Основным элементом такой системы является промышленный управляющий контроллер, у которого высокий показатель бесперебойной и надежной работы. Система включает в себя подсистему измерительных датчиков, установленных внутри и снаружи теплицы, легко интегрирующихся с котельной. Для этого дополнительно устанавливают специальный модуль, который по интерфейсу передает данные в котельную для управления выработкой тепла, СО2, а также электроэнергией и другими системами. Следить за процессом создания и поддержания микроклимата и вносить задания в удобной форме помогает ПК. Кроме того, во всех системах доступна функция удаленного администрирования через интернет. Особенностью системы микроклимата является обратная связь между состоянием самой теплицы и источниками энергии в энергоцентре (котлы и ГПУ). У тепличных хозяйств появляется возможность оперативно регулировать режим выращивания, рационально и эффективно использовать энергоносители. Кроме того, быстродействие системы микроклимата позволяет вовремя реагировать на ветер, дождь, снег и другие внешние изменения погоды без риска потерять нужные параметры внутри теплицы.
Оператор задает нужные агроному параметры микроклимата: температуру, влажность, уровень СО2, освещенность, которые отслеживают установленные в теплицах датчики и в случае расхождения заданных и измеряемых величин компьютер задает задачу исполнительным механизмам, компенсирующих разницу. Эта простота управления достигается за счет сложных алгоритмов, заложенных разработчиками в микропроцессорную технику. Современные алгоритмы управления и программы предоставляют широкие возможности агрономам тепличных хозяйств, например, задание микроклимата в зависимости от времени суток, бессрочное архивирование, анализ данных, полная автоматизация процессов без вмешательства оператора, обработка, анализ и контроль внештатных ситуаций, мониторинг состояния растений и другие возможности, которые разработчики могут предоставить агрономам при составлении технического задания на систему.

Как избежать перегрева

Существенный недостаток большинства современных теплиц в том, что невозможно поддерживать оптимальные параметры микроклимата летом. Хорошее начало температурного режима утром к восходу солнца, когда воздух прогревается до +17…+19° С, начиная с полудня сопровождается постепенным повышением температуры до +26° С. Причины заключаются в стимулирование поглощения питательного раствора, оптимальном фотосинтезе, выходе пыльцы на пчелоопыляемых культурах. Если температура превышает положенные нормы, ее понижают за счет полностью автоматизированной системы форточной вентиляции.Кроме вентиляции снижает температуру воздуха в теплицах ее регулирование и досветки, зашторивание, система туманообразования.
Наиболее распространенной системой для понижения температуры сегодня является система испарительного охлаждения и доувлажнения воздуха (СИОД). Принцип ее работы заключается в мелкодисперсном распылении воды по всей площади теплицы. Вода, испаряясь, забирает часть энергии, таким образом несколько охлаждая воздух в теплице и увеличивая влажность. Такие системы могут работать с насосами низкого или высокого давления. Оба варианта имеют существенные недостатки при ограниченных возможностях, основной из которых — незначительное понижение температуры. Кроме этого, система СИОД низкого давления повышает риск заболевания сельскохозяйственных культур, так как при частом использовании увлажняются сами растения, а у СИОД высокого давления высокая стоимость и высокие требования к качеству распыляемой воды, что также ведет к увеличению цены системы. Тем не менее, даже учитывая все риски и недостатки систем, без них не обходится ни один современный комбинат. Для снижения температуры воздуха кроме СИОД широко используют систему теневого зашторивания, когда специальное полотно закрывает теплицу и ограничивает приток солнечной радиации. Также есть системы естественной и принудительной вентиляции. Особенностью работы любых систем снижения температуры является принципиальная ограниченность. В частности, тканевая штора снижает температуру, но ограничивает растения в солнечном свете. Система естественной вентиляции вместе с температурой понижает влажность, необходимую растениям. Кроме этого, не всегда в жаркую и ветреную погоду можно открыть фрамуги из-за того, что могут разрушиться сами форточные механизмы. Дует сильный ветер, светит солнце, теплица перегревается, но форточки не открываются из-за конструктивного предела открытия по скорости ветра. Очень характерная ситуация для южных стран и регионов. Следить за влажностью воздуха нужно постоянно, независимо от времени года, климатических условий, требований выращиваемой культуры. Если для выращиваемых культур требуется повышенная влажность, то эффективна система туманообразования с автоматическим регулированием. Более сложная ситуация, когда требуется снизить влажность в теплице. На данный момент наиболее распространенный способ — это подогрев воздуха в теплице и выпуск его наружу. Однако более современным решением является предварительная подготовка воздуха с нужными параметрами в установках системы вентиляции и подачей подготовленной смеси по перфорированным рукавам, расположенными под грядками.

Источник: «АПК Эксперт»