Автономные агротепличные комплексы с БГУ

3. Прямая вентиляция, необходимая летом, уносит весь углекислый газ (главное питание растений!), часть азота и всю влагу, испарённую листьями – отсюда постоянная нужда в поливах и удобрениях.

                                                                  - 28 - 
Вегетарий решает сразу все эти проблемы. 
Проблема 1.

Строится вегетарий на склоне в 15-20°, естественном или насыпном, скатом на юг или юго-восток (рисунок).

При размере 4 на 5 м это вполне реально.

Кровля делается плоской – стекло, а лучше сотовый поликарбонат – вот где он действительно незаменим!

Результат: солнце падает перпендикулярно, и отражения – почти ноль.

По данным авторов, в сравнении с обычными арочными теплицами, приход энергии солнца повышается в 4-5 раз, а утром, вечером и зимой – в 18-21 раз.   
Но и это не всё. Задняя стенка – капитальная.

Собственно, это стена дома или подсобки.

Она побелена, а в идеале – оклеена зеркальной плёнкой.

При низком солнце она – отражатель, почти удваивающий попадание лучей на почву.  
Сам наклон на 15° на широте Киева увеличивает зимнее поглощение лучей на 32%.

Плюс плоская кровля и экран. Чем ниже солнце, тем сильнее эффект.

При стоянии солнца под углом 20°  поглощается вдвое  больше энергии, при 10° - втрое, при 5° - вчетверо.

Уклон теплицы в 25° увеличивает поглощение низкого солнца соответственно в 2,5-4-6 раз. 
Проблемы 2 и 3 решаются одним изящнейшим изобретением  замкнутым циклом воздухо- и теплообмена.  
Под почвой, на глубине 30-35 см, через 55-60 см друг от друга, вдоль всей теплицы лежат пластиковые (асбоцементные) трубы (рисунки). Нижние их концы выведены на поверхность и прикрыты от мусора сеточкой.

Верхние (северные) концы соединены в один поперечный коллектор.

Из коллектора идёт вертикальная труба - стояк, проложенный в капитальной стене.

Она выходит на крышу, но не напрямую, а сквозь регулировочную камеру.

Камера открывается в теплицу примерно на высоте 1,5 м.

Снизу и сверху она ограничена заслонками, а выход в теплицу – вентиляторный. 

Если летом притенять кровлю глиной или мелом, бытовой вытяжной вентилятор мощностью 15-20 Вт нормально обслуживает две трубы диаметром 70-100 мм.

Если труб больше, делаются дополнительные стояки с вентиляторами. 
В солнечный день, даже зимой, когда наружи -10°С, внутри вегетария - +30-35°С.

Верхняя заслонка камеры закрыта.

Вентилятор засасывает воздух в трубы и гонит его снизу вверх (рисунок).

Воздух отдаёт тепло почве.

Остывший воздух вдувается обратно в теплицу – и снова греется.

За день почва прогревается до 30° и выше – ВСЯ ПОЧВА становится аккумулятором тепла.

Его запасается столько, что хватает почти на всю ночь. 

Ночью вентилятор продолжает работать, подавая тепло уже из почвы в воздух. 
Несколько читателей подметили: не лучше ли направить поток нао-борот – засасывать горячий воздух сверху и качать вниз, через почву? Это кажется более логичным.

Но факт: это потребует резкого увеличения мощности вентиляторов и расхода энергии. Тут надо пробовать. 
В последние два десятка лет эта система широко используется в

                                                                  - 29 --

Европе, особенно в Скандинавии.

Там тёплый воздух закачивают и в почву, и в каменный пол, и в коллекторы внутри бассейнов, и даже в стены прилежащих комнат.  
Таким образом, без всякого отопления, при дневном морозе  -10° и ночном  -15°С, в вегетарии держится температура: днём -  +18°, ночью -  +12°С.   
Главное – хорошая герметизация покрытия.

Для сравнения, в обычной теплице в это же время: с 9 до 20.00 - выше 10°С, с 12 до 16.00 – выше 30°С, а ночью, с 23.00 до 7.00 – около нуля и ниже.

Без системы автоматического регулирования нормальная температура в теплице держится лишь четверть времени суток! 
На случай сильных морозов в камеру вставляется простой калорифер, и в теплицу задувается тёплый воздух.

На любой форс-мажор хватает калорифера мощностью в 1,0-1.2 КВт. Но таких ночей бывает немного, да и лучше зимой выращивать зелень, не требующую подогрева. 
Весной и даже нежарким летом тот же вентилятор в том же режиме спасает теплицу от перегрева.

В почве запасается уже не тепло, а прохлада.

Днём греется и отдаёт свою прохладу остывшая за ночь почва, а ночью – прохладный воздух.  
А ведь нагрев почвы – самый мощный ускоритель развития растений. При температуре почвы 32°С томаты и огурцы дают вдвое больший урожай на месяц раньше, а баклажаны – вчетверо больший урожай! 
И всё же, при наступлении долгой летней жары приходится отводить лишнее тепло наружу.

Тогда закрывается нижняя заслонка камеры, а верхняя – открывается. Меняется и направление продува: вентилятор начинает просто гнать горячий воздух из теплицы наружу.

Но при этом теряется СО2 и влага.

Посему нужно как можно меньше пользоваться вентиляцией.

Лучше на время жары накинуть сверху маскировочную сетку или самоделку из верёвок с пришитыми кусками полотна.

Очень эффективно опрыскать теплицу раствором обычной  глины. Поглощается как раз столько, сколько нужно – около 50% излучения. 
Видимо, проблему поддержания температуры нужно решать комплексно.

Летом мощность вентиляторов должна явно увеличиваться.

В режиме наружной вентиляции вентилятор всё равно будет удалять из теплицы влагу и СО2, и тратить на это электричество неразумно.

Поэтому, скорее всего, стоит всё же предусмотреть форточки с умными открывалками.

Вентиляторы включаются автоматически через датчики температуры, на крыше - притеняющая сетка, и потери от вентиляции минимальны.  
Проблема 3. При открытой вентиляции, несмотря на уход и поливы, урожай снижается в 2-4 раза ниже возможного то есть получаемого в вегетарии.

Почему? Тут два главных момента.  
Первое: углекислый газ.

На его истинную роль недавно открыл мне глаза учёный из Уфы О.В. Тарханов. 

Вот полевые цифры.

Для создания нормального урожая овощей на гектаре требуется до 300 кг СО2, а метровом слое воздуха – всего 6 кг СО2. 

Всего 2%! Как же растут растения?

                                                               - 30 -

Почти весь нужный углекислый газ даёт гниющая органика.

И чем его больше, тем выше урожай.

Именно замкнутый цикл воздухообмена накапливает в вегетарии уникальную массу СО2, которая и раскрывает весь продуктивный потенциал растений.  
Второе: почвенная и воздушная влага.  
Поверхностный полив, даже если он капельный, имеет массу недостатков: большие потери с испарением, охлаждение почвы, поверхностное развитие корней, влияние на физику и химию почвы.

Система почвенных труб – готовая система «атмосферной ирригации».

Это собиратель конденсата! 

Проходя по прохладным трубам, тёплый воздух отдаёт массу воды – она выпадает в виде конденсата на стенках труб.

А трубы дырчатые: по всей своей «донной» части, через каждые 15-20 см, пробиты отверстиями шириной в карандаш.

Чтобы вода успевала просочиться, трубы уложены на небольшой слой керамзита или щебня 
Весь день, а летом – всю первую половину дня, вода, испаренная листьями и почвой, принудительно возвращается в подпочвенную систему, а там струйками стекает в отверстия.

Тёплой водой увлажняется  тёплая почва вокруг труб.

Здесь, в тёплой влажной глубине, и благоденствуют корни.

Внешний полив практически не нужен.

Вода абсолютно свободна от жёстких солей, но обогащена аммиаком разлагающейся органики.

Органно-минеральные удобрения вносятся заранее, при подготовке почвы, и работают постепенно.

На случай нехватки влаги смонтирован капельный полив.

Он подключается только при открытой вентиляции.

Побочный эффект: воздух в теплице постоянно влажный.

Это ещё один важный фактор продуктивности.

Влажность воздуха  сильно уменьшает испарение через листья, и растения, разгруженные от ненужной работы, ещё в полтора раза увеличивают синтез биомассы! 
Как уже сказано, вентилятор связан с простыми датчиками температуры, и автоматически отключается, если температурный режим в теплице близок к норме – когда температура воздуха и подземных труб выровнялась.

Для вегетария можно использовать любой склон, от восточного до юго-западного, и даже вершину гряды.

Грядки в вегетарии устраиваются узкие террасами.

Растения развиваются огромные, под самую кровлю, и нужны достаточно широкие проходы.

Под крышей, над грядками, есть брусы для подвязки растений.  
Вегетарий – капитальное, долговременное сооружение.

Это часть жилого дома, часть образа жизни хозяев.

Это не просто теплица, а образец гелиотехнологии  новой технологии рационального использования Солнца.

Когда-то я мечтал о доме с пристроенной капитальной теплицей. Теперь я знаю, как её надо делать! 
В начале 60-х А.В. Иванов выращивал в вегетарии лимоны, мандарины, бананы и ананасы.

 

- 31 -

С 17 м2. вегетария с двух 8-летних деревьев он снял 193 кг лимонов, а на следующий год  216 кг.

Это не считая тут же собранных ананасов.

Удельная стоимость вегетария была меньше 15 долларов за 1м2

В 1963-м на 22м2. примитивного вегетария были выращены 110 кустов томатов из очень плохой рассады.

Урожай составил 269 кг крупных плодов по 12,5 кг с куста.

Затем тут же выросли 110 хризантем.

Не потратив ни рубля на отопление, Иванов сдал продукции на 600 долларов.

Удельная стоимость того вегетария была около 3 долларов за 1м2

1964 г., сравнительный опыт с двускатной  теплицей.

Томаты в вегетарии созрели на 43 дня раньше – за 92 дня.

Продукции с той же  площади в вегетарии собрано втрое больше, а себестоимость её  втрое ниже.

Труда ушло вдвое меньше, а плёнки на укрытие  в 2,4 раза меньше. 
Даже без системы принудительного аккумулирования тепла в почве эффект вегетария поражает специалистов.

21 апреля 1992 г. в примитивном вегетарии  посеяли томаты.

17 мая они были уже высотой 10 см,

7 июня – 40 см и с десятком  соцветий, 

21 июня – с полусотней соцветия  и 6 спелыми плодами, и до конца  июля несли по 50-60 соцветий и 35-45 плодов.  
В среднем, соцветия в вегетарии появляются на месяц раньше, чем в теплицах, а зрелые плоды – на полтора.

При морозах меньше -10°С никакой энергии, кроме солнечной, не требуется.

Расходы на эксплуатацию и поддержание микроклимата – в 60-90 раз меньше, чем в обычных теплицах.

Несмотря на капитальное строительство, окупается вегетарий уже за первый год.

Себестоимость урожая в вегетарии более, чем в 10 раз меньше, а продукция намного полезнее для здоровья, чем в промышленной теплице. 
Александр Васильевич мечтал, что вегетарий будет при каждом доме, и мы приручим Солнце, и перестанем нуждаться в топливе и покупных овощах.

Этого тогда не произошло.

Власти не поддержали, стекло и металл были дороги, а денег было немного.

Теперь – другой расклад.

Власти роли не играют, денег у многих достаточно, есть пустые стены больших домов, и есть сотовый поликарбонат!

Ну что, неужели слабо нам, братцы, дорасти до вегетария?!

Опыт умных скандинавов

Когда рукопись была почти готова, мой добрый знакомый из г. Ипатово, Виктор Шарапов, прислал книгу:  Б. Эрат и Д. Вулстон, «Теплица в вашем доме», Москва, «Стройиздат», 1994. Книга оказалась чудесной.

Это детальный анализ всех аспектов строительства северных теплиц, и прежде всего пристроенных к дому в виде зимних садов.

Привожу то, что показалось самым интересным. 
1. Профессор Росси разработал форму теплицы, максимально улавливающую излучение при низком стоянии Солнца.

Нет предела человеческому уму!

Оказывается, отражатели можно использовать не только внутри, но и снаружи (рисунок)!

Получается «теплица-рефлектор».

- 32 -

В снеговых регионах наружным отражателем служит снег. Южане могут и белую плиточку перед тепличкой постелить. А внутренние отражатели белая краска или зеркальные плёнки (отражающие поверхности обозначены пунктиром).  
Особенно эффективна такая теплица, когда она «утоплена» в дом (на том же рисунке слева – вид сверху). Установлено: через щели теряется намного больше тепла, чем через герметичное одинарное стекло.

Проблема одинарного стекла одна: зимой оно леденеет от конденсата. В целом, чем меньше площадь стекла, тем меньше потери тепла. Стены дома согревают теплицу, хорошо сглаживая температуру и спасая растения от весенних морозов.

Зимой, для накопления тепла, стена и пол «рефлектора» затемняются чёрной плёнкой, а летом осветляются белой или зеркальной. 
2. Вместо фрамуг в пристроенных теплицах удобно использовать вытяжные трубы.

Тяга в трубе зависит от её высоты и бывает весьма нехилая!

Для теплички в 20м2 вытяжка сечением в четверть квадратного метра плюс лёгкое притенение в сумме эффективнее, чем вентилятор в 140 Вт!  
Чем выше труба, тем сильнее тяга.

Каждый метр вытяжки равносилен расширению сечения на 12-15% или снижению температуры на 1,5-2°С.

Так, вытяжка высотой 7 м и сечением в половину квадратного метра сама, без всякого вентилятора, за минуту высасывает весь воздух из теплицы объёмом 45м3,  снижая температуру с 40 до 30°С. 
3.  Любителям вентиляторов пригодится расчёт их мощности.

Она совпадает с численным значением скорости воздушного потока, кубометров в секунду.

Выяснено: хорошая вентиляция – это когда весь воздух теплицы  заменяется новым за одну минуту. Иначе тепло не успевает полностью уходить. Привожу эмпирическую зависимость:                                          

Диаметр вытяжки, мм	мощность вентилятора, кВт.
100	0,014 = 14 Вт
125	0,028
160	0,070
200	0,120 = 120 Вт
250	0,260
315	0,550
400	1,2 кВт