Умная теплица своими руками - что это?

Строительство и установка теплицы на садовом участке позволит круглогодично заниматься выращиванием сельскохозяйственных культур. Умная теплица своими руками – абсолютно реальная задача, которую вполне можно реализовать на даче. Но поскольку выбор моделей на современном рынке огромный, начинающему садоводу может быть сложно разобраться в этом многообразии. Кроме того, за растениями в теплице нужно правильно ухаживать, обеспечивать им правильный полив, освещение и поступление воздуха.

Именно вентиляция является одной из основных сложностей, но и эту проблему можно быстро решить с помощью автоматики. Из этой статьи вы узнаете, какие автоматические системы для теплиц существуют, и как их сделать и установить своими руками.

Как сделать умную теплицу своими руками

Сделать умную теплицу своими руками несложно, если знать основные особенности ее обустройства. Основное отличие умной теплицы от обычной в том, что все процессы, происходящие в конструкции закрытого грунта, являются автоматизированными, и практически не требуют вмешательства человека.

Автоматика поможет не только поддерживать оптимальный температурно-влажностный режим, но и вовремя проводить проветривание, включать обогрев или подсветку. С помощью таких систем овощи, фрукты и зелень можно выращивать круглогодично с минимальными трудозатратами.

Как сделать такую конструкцию своими руками вы узнаете из видео.

Для чего нужна

Успешное выращивание растений практически полностью обеспечивается благоприятным микроклиматом внутри помещения. На рисунке 1 приведены основные условия обеспечения благоприятного микроклимата: уровень освещения, влажности и вентиляции. Добиться правильной температуры и влажности помогут автоматические системы вентиляции.

В противном случае, микроклимат будет нарушен и это приведет к отрицательным последствиям:

1. Температура внутри будет гораздо выше, чем снаружи, создавая благоприятные условия для развития болезнетворных микроорганизмов;
2. Повысится и температура грунта, что тоже нежелательно, так как семена некоторых растений не прорастают при повышенных температурах;
3. Негерметичность конструкции или неправильно проведенный расчет вентиляции приведет к продуванию строения, и из него будет постоянно уходить теплый воздух;

Поскольку микроклимат помещения постоянно меняется под воздействием освещения, погодных условий и других внешних факторов, уследить за его стабильностью практически невозможно. Именно поэтому и были придуманы автоматические системы вентиляции, полива и проветривания.

Особенности построения

Чтобы построить умную теплицу своими руками, нужно учесть некоторые особенности конструкции.

Рекомендуем ознакомиться с практическими советами по обустройству автоматики своими руками (рисунок 2):

1. Правильно подобрать место для строительства, чтобы максимально использовать солнечную энергию. Оптимальным считается размещение с юга на север, чтобы все растения в течение дня равномерно прогревались и освещались солнцем. Также следует обустроить защиту от ветра, к примеру, высадив в метре от здания живую изгородь.
2. Спроектировать каркас так, чтобы форточки и окна находились в верхней части конструкции. Холодный воздух, проникая внутрь, опускается вниз, поэтому и форточки нужно располагать как можно выше для защиты растений от сквозняков. Для этой же цели нужно сделать прочные двери без щелей, которые не будут пропускать холодный воздух внутрь.
3. Установить надежную автоматику для полива и проветривания. Для автоматического открывания форточек достаточно установить гидроцилиндры, которые приводятся в действие при нагревании жидкости, находящейся внутри цилиндра и толкают шток, открывающий окно. При снижении температуры действие происходит в обратном порядке. Для автоматического внесения влаги рекомендуют устанавливать систему капельного полива с датчиком.

Если помещение будет использоваться зимой, в ней устанавливают обогревательные приборы и аккумуляторы с датчиками, которые будут автоматически включать обогрев при определенном температурном режиме окружающей среды.

Польза

Польза автоматики очевидна: любые растения в таких конструкциях можно выращивать круглогодично с минимальным участием человека.

Существует мнение, что обустройство умной теплицы влечет серьезные финансовые расходы, но эта точка зрения правдива лишь отчасти. Для автоматизации необходимо купить датчики и систему капельного полива, а монтаж можно провести и своими руками.

Автоматика для теплиц

Теплицы, которое долгое время находятся без присмотра человека или находятся далеко от жилья, в обязательном порядке оборудуют автоматическими системами.

В первую очередь это необходимо с точки зрения обогрева. Если на улице тепло, и отопительные приборы выключили, это не значит, что такая же температура сохранится до следующего визита хозяев. Если вовремя не включить обогрев, растения могут просто погибнуть от заморозков. Такая же ситуация складывается с проветриванием и поливом, поэтому для бесперебойной работы необходимо обязательно устанавливать автоматику для проветривания, полива и обогрева.

Суть автоматизированных теплиц

Вся суть автоматики сводится к тому, что конструкция закрытого грунта функционирует в практически автономном режиме (рисунок 3). К примеру, для автоматического обогрева в помещении делают теплый пол или устанавливают котлы, камины, радиаторы или вентиляторы с датчиками, реагирующими на температуру окружающей среды.

Примечание: Газовые котлы нельзя подключить к автоматическому включению или выключению из соображений техники безопасности, поэтому лучше выбирать другие способы обогрева, если вы планируете сделать конструкцию полностью автоматизированной.

С проветриванием, поливом и подсветкой задача более простая. Все эти системы подключаются к датчикам, которые программируются на включение и выключение в заданное время.

Виды

Все автоматические системы имеют одну функцию – обеспечивать автономное функционирование конструкции закрытого грунта с минимальным участием человека.

Среди основных видов систем выделяют:

• Автоматику для проветривания, которая самостоятельно открывает и закрывает форточки в зависимости от температуры окружающей среды;
• Системы обогрева воздуха и почвы, которые включают котлы, радиаторы, тепловентиляторы и теплый пол;
• Системы автоматического капельного полива, с помощью которых все растения получают достаточное количество влаги.

Кроме того, внутри обязательно устанавливают искусственное освещение, которое играет важную роль в росте культур, особенно в зимнее время, когда продолжительность светового дня сильно сокращается.

Из видео вы узнаете, как обустроить автоматическое проветривание в теплице.

Автоматика для проветривания теплиц

В теплицах очень быстро возникает парниковый эффект, так как солнечные лучи попадают внутрь, а застоявшийся воздух не дает необходимого охлаждения. Помимо распространения болезней и вредителей, некачественная система вентиляции может привести к снижению объемов урожая.
Хорошая автоматическая система вентиляции позволяет поддерживать режим влажности воздуха и гарантирует стабильный микроклимат. Считается, что для качественного проветривания будет достаточно нескольких форточек, хотя на самом деле это не так.

Примечание: На рынке существует лишь несколько моделей готовіх конструкций с достаточным количеством форточек, а большинство строений подразумевают дальнейшую установку систем вентиляции своими руками. Эта тенденция распространена потому что слишком большое количество форточек нарушает инженерную конструкцию, требует использования дополнительных материалов, а это приводит и к более высокой стоимости строения.

Процесс вентиляции с помощью открытых форточек приведен на рисунке 4. Он происходит следующим образом:

1. Плотность нагретого воздуха ниже, чем холодного, поэтому теплые потоки начинают подниматься вверх.
2. Если в крыше предусмотрены форточки, горячий воздух будет выходить через них.
3. Свежий воздух поступает через открытые двери, щели между стеклами, которые неизбежно есть в каждой постройке, и процесс повторяется.

Для качественной вентиляции общая площадь форточек должна составлять шестую часть площади пола, но это количество во многом зависит от типа помещения:

• Для небольших строений будет достаточно установить по две форточки на каждые два метра длины крыши.
• В больших промышленных теплицах устанавливают сплошные ряды форточек с двух сторон крыши.
• Теплицы, предназначенные для выращивания альпийских растений, также должны хорошо вентилироваться, поэтому и на их крыше должны быть предусмотрены сплошные форточки.
• Для теплиц любого типа предпочтительнее устанавливать и боковые форточки. Лучше располагать их с двух сторон на уровне почвы или стеллажей. Это позволит наладить проветривание в холодную или ветреную погоду.

Основное назначение автоматической системы вентиляции состоит в снижении количества плесени, гнилостных образований и неприятных запахов. Это условие становится особенно актуальным дождливой осенью, когда нужно обеспечивать быстрое и качественное проветривание.

Довольно часто режим вентилирования нарушается из соображений экономии энергии. Существует два типа устройств, которые обеспечивают приток свежего воздуха в помещение, но при этом не требуют никаких энергозатрат:
1) Дверной насос (рисунок 5). Данное устройство представляет собой автоматический механизм, который позволяет открывать и закрывать двери, вентиляционные люки и форточки. Установка дверного насоса и его дальнейшая эксплуатация не требует использования электроэнергии. И хотя подобный механизм для автоматического открывания окон, люков и дверей считается весьма действенным, у него тоже есть некоторые недостатки:

• Низкая мощность небольших моделей;
• Если в теплице установлены тяжелые двери или люки, механизм будет функционировать неправильно;
• Работу дверного насоса может нарушить сильный ветер;
• Нужно постоянно контролировать работу прибора, чтобы не допустить защемления окон или дверей.

Благодаря простоте устройства, установить и изготовить подобную систему вентиляции можно и своими руками. Принцип действия механизма следующий:

• Внутри устройства находится специальный воск, который расширяется при повышении температуры;
• Расширение приводит в работу механизм, который открывает створки;
• Когда температура снижается, объем воска сокращается и окно закрывается.

Подобные механизмы можно приобрести в специализированных магазинах. Иногда вместо воска в устройстве используют газ. Важно, что данный тип механизма для автоматического проветривания реагирует только на колебания температуры, а не на качество воздуха ли наличие плесени. Из видео вы сможете узнать все подробности строительства и оборудования теплицы, начиная от фундамента и возведения самого строения до обеспечения правильной вентиляции и микроклимата.

2) Самофункционирующая вентиляционная труба (рисунок 5). Этот тип устройства также не требует подключения к энергосети, но некоторые манипуляции с постройкой все же придется провести. В строении потребуется пробить специальное вентиляционное отверстие, через которое и будет поступать свежий воздух. Принцип работы такой вентиляционной трубы основан на разнице температур внутри и снаружи помещения. Когда солнечные лучи попадают на трубу, воздух в ней прогревается, и его температура постепенно становится намного выше, чем внутри. В результате образовывается тяга, и свежий воздух начинает поступать в помещение. Соответственно, чем больше солнца попадает на трубу, тем интенсивнее будет работать механизм.
Данное устройство оказалось настолько успешным, что самофункционирующую вентиляционную трубу даже установили в оранжерее одного из парков в финской столице Хельсинки.Таким образом, проветривание – необходимое условие для нормального функционирования конструкции и сбора богатого урожая. Но если летом определить, когда нужно проветрить помещение, достаточно легко, то в другое время года неопытный садовод может и не заметить, что внутри необходимо наладить вентиляцию.

Проветривание помещения напрямую зависит от погодных условий и месяца. Например, в солнечную погоду с ноября по февраль проветривание можно и не проводить. Начиная с марта количество проветриваний постепенно возрастает и достигает своего пика в мае-августе. Для солнечного и теплого марта будет достаточно одного проветривания в сутки, в апреле требуется включать вентиляцию два раза в день (и один раз, если на улице пасмурно). Уже в мае количество проветриваний увеличивается до трех раз, и в дальнейшем такой режим проветривания сохраняется до августа. Однако, при пасмурной погоде, количество суточных проветриваний сокращается.

Поскольку вентилирование требует постоянного контроля, специалисты рекомендуют устанавливать именно автоматические системы проветривания, которые не нуждаются во вмешательстве человека и обеспечивают стабильный микроклимат для растений.

Системы автоматического проветривания теплиц своими руками

Существует несколько устройств автоматического проветривания:

1. В промышленных теплицах для принудительной вентиляции часто используют электромоторы, которые с помощью шестеренок приводят в движение специальное устройство для открытия и закрытия форточек. Чтобы начать использовать механизм, достаточно нажать на специальный переключатель.
2. Для маленьких помещений применяют систему со специальной теплочувствительной жидкостью, которая и выполняет функцию контроля. Процесс автоматической вентиляции в небольших теплицах из поликарбоната осуществляется таким образом:
   • В помещении устанавливают металлическую емкость, закрытую с одного конца;
   • В нее наливают жидкость и закрывают отверстие поршнем;
   • Когда температура внутри повышается, жидкость внутри емкости нагревается и начинает толкать поршень;
   • По мере повышения давления в процесс задействуется система рычагов, которые и открывают форточку;
   • Когда необходимость в проветривании отпадает, происходит обратный процесс: жидкость постепенно остывает, сужается, поршень возвращается в исходное положение, а рычаги закрывают форточку.

Такую систему автоматической вентиляции можно сделать и своими руками, главное – правильно установить температурный режим для теплочувствительной жидкости.

1. В теплицах, требующих особого внимания к микроклимату, устанавливают более сложные механизмы для автоматического открывания форточек. Подобные системы оснащены специальными датчиками, чувствительным к погодным условиям. Датчики ветра приводят в движение мотор, который закрывает форточки, чтобы внутри не было сквозняков. Датчики температуры окружающей среды реагируют на ее снижение и также дают сигнал для закрытия форточек. Также есть специальные системы, которые включают функцию автоматической вентиляции теплицы при изменении солнечной активности.
2. И в небольших, и в промышленных теплицах довольно часто устанавливают вентиляторы. Несмотря на то, что даже самая простая система вентиляции может обеспечить бесперебойный приток воздуха, его все равно будет недостаточно для поддержания однородного микроклимата. В больших теплицах есть зоны теплого и холодного воздуха, которые могут негативно сказаться на росте растений. Именно поэтому в промышленных теплицах устанавливают системы вытяжной вентиляции, которые ликвидируют сквозняки или повышение температуры.
3. Для конструкций с пленочным покрытием также целесообразно устанавливать вытяжную вентиляцию, так как она предотвращает образование конденсата на поверхности покрытия.

Несмотря на то, что большинство садоводов делают самодельную вентиляцию из бутылок, или оснащают строение специальными окнами, данный метод обеспечения циркуляции воздуха все же имеет некоторые недостатки:

• Для обеспечения правильного воздухообмена необходимо отдать обширную площадь под окна и форточки;
• Окна должны быть не только стандартными, но и перемещающимися;
• Для каждой форточки необходимо установить петли и крючки (для открывания окна), а также уплотнительные шнуры. Все эти детали быстро изнашиваются в условиях постоянной эксплуатации;

Именно поэтому многие садоводы предпочитают одновременно использовать и другие средства, которые обеспечивают стабильную температуру и эффективную циркуляцию воздуха внутри. К ним относят установку вентиляторов, а также механическое притенение.

Автоматика для полива теплицы своими руками

Готовую систему капельного полива можно купить в магазине, но можно изготовить ее и своими руками. Для этого внутри устанавливают большой бак, подключенный к системе водоснабжения. От бака по всему помещению раскладывают шланги с капельницами – небольшими клапанами, через которые воздух поступает напрямую к растениям (рисунок 6).

В небольших постройкаъ можно сделать простой капельный полив из обычных пластиковых бутылок. Их просто вкапывают в землю горлышком вниз, предварительно просверлив в крышке несколько небольших отверстий. Дно бутылки срезают, и в нее наливают воду, которая будет постепенно поступать к корням растения.

Чтобы вода поступала более равномерно, в бутылку можно вставить старый стержень от шариковой ручки. Его очищают бензином от остатков пасты, и вставляют в небольшое отверстие в бутылке. Вода под давлением будет медленно поступать в стержень и капать на землю.

Системы автоматического полива теплицы: схема

Чтобы обустроить капельный полив самостоятельно, нужно сделать схему расположения труб и капельных лент. После этого нужно сделать расчет необходимой длины оборудования и предусмотреть место для емкости с водой.

Примечание: Бак для хранения воды располагают на высоте не менее 1,8 метров над землей, чтобы жидкость под давлением и самостоятельно поступала в помещение.

К баку подключают магистральную трубу, а к ней, с помощью специальных коннекторов – капельные ленты, которые раскладывают по всем грядкам. Концы капельных лент и магистральной трубы закрывают заглушками. По всей длине лент размешают капельницы, через которые вода будет поступать к растениям. Для регулировки напора воды на соединении магистральной трубы с баком устанавливают шаровой краню

Автоматика для открывания окон в теплице

Методы проветривания теплицы с помощью форточек делят на ручные и автоматические.

• В маленьких теплицах с небольшим количеством форточек, их открывают вручную. Чтобы зафиксировать окно, используют шплинты и металлические планки с прорезями (рисунок 7).
• Вентиляция с помощью форточек в промышленных зданиях чаще всего автоматизирована, так как отверстия находятся высоко под потолком. Для открытия форточек используют специальные механизмы для автоматического открывания форточек (рукоятки, зубчатые колеса и шестеренки).

Несмотря на то, что ручные системы вентиляции считаются весьма надежными, все же лучше установить приборы, которые будут проветривать помещение автоматически. Бывает, что садовод не всегда находится на участке, а в его отсутствие растения могут погибнуть из-за недостатка воздуха.

Для небольших бытовых конструкций на маленьких садовых участках достаточно установить по одному вентилятору с каждого торца строения. В промышленных масштабах вентиляторы располагают не только на противоположных торцах, но и на боковых стенах. При этом лопасти вентилятора должны вращаться параллельно стене.
При установке вентиляторов следует придерживаться некоторых рекомендаций:

• Стекло в стене, на которой установлен вентилятор, заменяют на жалюзи. Их основное назначение – плотно закрывать отверстие в стене, когда вентилятор выключен.
• Во время работы вентилятора створки жалюзи должны располагаться горизонтально.
• При установке вентилятора монтируется и термодатчик, который автоматически контролирует работу вытяжной вентиляции.
• Высота установки вентилятора напрямую зависит от его размера: чем он меньше, тем выше должно находиться оборудование. Например, в небольших бытовых помещениях вентилятор чаще всего находится над дверью.
• Для промышленных теплиц установка вентиляторов требует более тщательного подхода. Оборудование располагается на различной высоте в зависимости от сорта выращиваемых культур. Зачастую промышленные вентиляторы используются не для обеспечения притока свежего воздуха, а для циркуляции подогретых воздушных масс внутри. Но и в том случае, если помещение не подключено к системе обогрева, качественный промышленный вентилятор обеспечит стабильную температуру, необходимую для нормального роста и развития растений.

Для качественной циркуляции воздуха необходимо располагать вентиляторы внутри помещения, руководствуясь мощностью оборудования. За вентилятором обязательно должно быть приточное отверстие, через которое внутрь и будет попадать свежий воздух. Летом, при высокой температуре воздуха, отверстия можно прикрыть влажной тканью.

Умные теплицы из поликарбоната

Современные теплицы из поликарбоната или других материалов бывают совершенно разнообразных форм. Это может быть и самостоятельное строение, и часть другого здания или какой-нибудь опоры.

Многое зависит и от формы здания и его крыши. Для небольших садовых участков лучше выбирать компактные пристенные модели. Если позволяет площадь, можно установить современные конструкции с изогнутыми краями. Подобная форма будет предотвращать перегрев внутри помещения и поможет украсить садовый участок.

Что нужно для построения умной теплицы

Помимо монтажа вентиляционных систем, применяют и другие способы обеспечения нужного микроклимата. К примеру, зимой нужно обеспечить максимальный прогрев помещения (рисунок 8), а летом защитить растения от слишком интенсивных солнечных лучей.

Для этого используют притенение, которое в комплексе с приточной или принудительной вентиляцией и поливом обеспечивает комфортные условия для роста культур. Существует два основных способа притенения:

1. С помощью нанесения специальных составов на поверхность;
2. И использование навесных материалов.

Ранее для притенения использовали разведенную краску или известь. Но недостаток этих средств в том, что их сложно снять с поверхности в конце сезона. Сейчас на рынке есть специальные составы, которые обеспечивают отличное притенение, не смываются дождем, но при необходимости легко ликвидируются обычной щеткой.

Правила построения

Если вы уже установили самодельную вентиляцию с электроприводом или без, вам необходимо позаботиться и о защите растений от ультрафиолета. Сделать это довольно просто, причем притенить теплицу вы сможете и с использованием подручных материалов. Основные способы притенения приведены на рисунке 9. Для изготовления притеняющего экрана подойдут следующие материалы:

• Деревянные или пластиковые рейки;
• Жалюзи;
• Пластик, покрытый белой краской;
• Мешковина или другая плотная ткань;
• Светонепроницаемая пленка.

Преимущество всех этих материалов в том, что они прочные, износостойкие, их легко монтировать и снимать, а в сложенном состоянии эти экраны можно хранить в кладовой или на чердаке.

Для притенения небольшого помещения будет полезно установить электропривод, который будет опускать и поднимать экраны, когда садовода нет дома.

Особенности

Умная теплица – полностью автономное сооружение, которое бесперебойно функционирует практически без вмешательства человека. Для этого нужно установить в ней отопительные приборы с датчиками, подключить свет, капельный полив и обязательно установить автоматику для проветривания.

Чтобы проветривание было эффективным, нужно не только предусмотреть систему автоматического открывания и закрывания форточек, но и правильно расположить окна. Желательно, чтобы они находились в верхней части постройки, например, на крыше. Так вы защитите растения от сквозняков и переохлаждения.