«умная» теплица: особенности конструкции и этапы автоматизации

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;

Рисунок 1. Соблюдение благоприятного микроклимата

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.

Рисунок 2. Пошаговая инструкция для строительства теплицы своими руками

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.

Умная теплица из поликарбоната

Устройство умной теплицы

Почему именно теплица из поликарбоната умная? Все очень просто, этот материал отвечает всем требованиям конструкции.
Он имеет отличные технические показатели, которые помогут сэкономить тепло и правильно распределит солнечные лучи. Влага внутри будет сохраняться дольше.
Что нужно сделать для создания умной теплицы? Как и говорилось выше, умная теплица представляет собой конструкцию с автоматическим поливом, обогревом и проветриванием.

Автоматический полив в теплице

Автоматический полив можно организовать в принципе в любой конструкции теплицы.Для этого понадобиться:

• Трубы.
• Насадки.
• Автоматика.
• Постоянное электроснабжение.

Особенности:

• Стоит учесть, что для того, чтобы можно было организовать автоматический полив нужно иметь постоянный бесперебойный источник водоснабжения. Это может быть колодец или скважина с насосным оборудованием для постоянной подачи воды.
• Трубы проводятся в теплице согласно установленной системе полива. Как правило, они прокладываются вдоль посаженых растений или между грядками.
  Все зависит от того, на сколько растение любит влагу. Также используются многочисленные насадки (капельное орошение, дождевальное, внутрипочвенное).
• Что касается автоматики, то она должна быть качественной. Автоматический полив может включаться от определенного пульта управления, который находится рядом с конструкцией, а может и от датчика, который выставляется на определенную температуру в конструкции или на уровень влажности.

Подключить оборудование можно и самостоятельно. На фото показаны примеры такой теплицы с автоматическим оборудованием.

Самостоятельное автоматизирование теплицы

Автоматическое проветривание

Теплицы в разумном управлении помогают экономить время. Это касается и проветривания теплицы.
Оно необходимо для того, чтобы вовнутрь теплицы поступал свежий воздух, а прогретые воздушные массы вышли наружу.

Этапы работы:

• Осуществляется проветривание теплицы за счет открытия форточек, которые на покрытии должны быть расположены правильно.
  Одной или двух таких форточек будет мало для осуществления качественного проветривания. Конечно, количество зависит от размера теплицы. Все они располагаются вверху каркаса.
• Для автомата проветривания необходимо приобрести датчики, гидравлическое оборудование или другие виды автоматики.
• Как это работает? Внутри конструкции теплицы под самым верхом устанавливается датчик температур, который имеет подключение к оборудованию, установленному на форточке теплицы.
• Датчик программируется на определенную температуру, по достижению которой срабатывает автоматика и при помощи гидравлического цилиндра форточка автоматически открывается.

Для программирования такого датчика есть специальная инструкция. Необходимо ее точно соблюдать.

Автоматическое отопление

Конструкцию теплицы нужно отапливать в том случае, если она используется в холодное время года, например, в конце зимы или ранней весной. Для того, чтобы создать растениям комфортную среду надо использовать отопительное оборудование.
Его на сегодняшний день очень большое количество.Как это работает:

• Есть инфракрасные обогреватели, которые также имеют датчик температур. И как только температурный режим начинает внутри конструкции снижаться, сразу включается автоматика.
  Такой способ является надземным отоплением.
• Есть также и внутрипочвенное отопление, в котором принимают участие специальные пластины. Они также имеют температурные датчики и включаются автоматически.
  Единственное, что нужно учесть, такие пластины устанавливаются внутри грунта под самими растениями.

Можно использовать автоматику на обычных газовых горелках или так называемых буржуйках из металла. Если газовые горелки некоторых видов могут уже в своем наборе иметь автоматику, которая включает и выключает оборудование, то вот самодельные печи требуют приобретения отдельно автоматической системы.
Устанавливать его не сложно. Пульт управления может находиться рядом с теплицей или в подсобном помещении.
Также используется температурный датчик, который программируется на определенный режим.

Создание автополива своими руками

Сейчас продают различные системы автоматического полива, но изготовление автоматики для теплицы своими руками доступно многим. Можно сделать капельницы с наружными насадками, оросителями, кнопочные, ленточные со встроенными капельницами в трубку. Принцип работы у покупного и сделанного ручным способом устройства в целом одинаков. Главное — понимать, что вы от данного устройства хотите, сколько средств готовы вложить и сможете ли вы самостоятельно выложить и настроить систему правильно

Поэтому важно знать, как сделать автополив для теплицы своими руками

В первую очередь нужно решить, откуда будет подаваться вода: колодец, цистерна, бак или из трубы водоснабжения. Бак или бочку можно приобрести в магазине или на рынке. Источник должен находиться вблизи места, где вы расположите систему полива. Необходимо рассчитать площадь орошаемой почвы. Далее идем в магазин и приобретаем (желательно с помощью консультанта) шланг или пластиковые трубы, капельницы, тройники, насос, таймер или контроллер (если хотите, чтобы полив проходил в определенное время). Лучше приобрести фильтры для очистки воды.

Подготовку почвы для полива, а также сборку системы нужно сделать заранее, до посадки семян. Когда начнутся первые засушливые дни, у вас не будет времени бегать по магазинам искать трубы и налаживать систему. Установите бак или бочку рядом с теплицей. Желательно поставить источник выше уровня земли на 1 м. Проделайте траншеи (если трубы будут проходить в верхних слоях почвы). Соберите систему труб в самой теплице, соединив все стыки согласно схеме. Трубы должны проходить по всей длине грядки. На концах труб установите заглушки. Проделайте отверстия в трубах или шлангах шилом таким размером, чтобы капельница вставлялась в отверстие с усилием.

Подсоедините все трубки к основной трубе, питающейся от насоса. Расположите капельницы так, чтобы их не было слишком много на одну группу растений. Вытащите все заглушки и сделайте первый пуск системы. Проверьте, достаточное ли давление, нет ли переизбытка расхода воды, из всех ли капельниц течет вода. Далее убедитесь, работает ли система по таймеру. Вода должна подаваться и перекрываться в определенное время, иначе будет и большой расход воды, и перелив растений.

Таким образом, автоматизация теплиц является неотъемлемой частью ухода за растениями и хорошего урожая. Причем системы автоматизации управления теплицей доступны большинству дачников.

Где установить теплицу или парник?

Выбирая место под строительства парника или теплицы, нужно учесть два фактора:

• климатический пояс, где она будет расположена;
• местную розу ветров.

Схема самодельной системы полива для теплицы.

Теплицу или парник в южных широтах нашей страны лучше всего располагать в направлении север-юг. Таким образом, растения получат достаточно солнца в утреннее и вечернее время и не «сгорят» на солнце в знойный полдень. Этот же вариант стоит выбрать для зимнего использования. Если же климатический пояс относится к сибирским районам и центральным регионам, то следует расположить теплицу в направлении запад-восток. Таким образом, теплица получит максимум солнечного тепла.

Розу ветров стоит учесть, т.к. сильный ветер запросто может «выдуть» все тепло. А если у вас легкий поликарбонатовый парник, то вовсе сдуть конструкцию целиком. Поэтому при необходимости стоит сделать ветровую защиту. Например, в нескольких метрах от теплицы посадить «живую изгородь».

Кроме того, необходимо верное расположение, как и наличие, форточек и плотно закрываемые двери в конструкции парника или теплицы. Форточки должны быть максимально высоко, а плотно закрывающиеся двери необходимы для исключения возможного сквозняка, ведь теплый воздух поднимается вверх.

Автоматизируем по-хитрому и домашними средствами

Давайте посмотрим, как можно обеспечить тот же автополив растениям подручными средствами:

Способ №1. Солнечная дистиляцция

Это – очень простой способ автополива, который дает достаточно влаги для растений даже в самые жаркие дни. Суть этого принципа – в солнечной дистилляции – когда вода греется до выделения пара, а этот пар потом конденсируется в воду.

Итак, берем две пластиковые бутылки разного размера, в одну из них наливаем воду, а вторую используем как колпак для нее. Когда вода от солнца будет испаряться, пар осядет на стенках колпака. Такой конденсат хорошо увлажняет грунт, и чем более палит солнце, тем больше влаги получат растения.

Способ №2. Стержень от ручки

Самые простые и бесплатные устройства для капельного полива вы можете сделать из обычных пластиковых бутылок и стержней от старых шариковых авторучек. Стержни промойте бензином от пасты и один конец плотно закройте деревянной палочкой. Швейной иглой проколите отверстие на 3-4 мм от заглушки. В бутылке тоже проколите отверстие – только чуть меньше диаметром, чем у стержня.

И ставьте бутылки так:

• Вариант 1. Отрежьте у бутылки дно, а отверстие для стержня сделайте на уровне плечиков. Горлышко закройте пробкой и поставьте бутылку вверх дном.
• Вариант 2. Сделайте отверстие на расстоянии 20-25 мм от самого дна, пробку снимите, а бутылку поставьте на дно. Отверстие уплотните пластилином.

Вот и все. Налейте воду и смотрите, как она капает из стержня – в норме за 5 минут должно вытечь 10 капель.

Как вы заметили, автополив и контроль за влажностью организовать и правда непроблематично, а вот с проветриванием придется повозиться. Самый надежный и простой вариант – купить автооткрыватели для форточек. Но, при желании, вы можете сделать такие и сами. Для этого посмотрите на нашем сайте статьи на такую тематику: как сделать гидроцилиндр или термопривод. Но суть всех этих конструкций одна: масло или другая какая жидкость в них расширяется от повышения температуры и выталкивает поршень. Он, в свою очередь, оказывает давление на следующий элемент конструкции и форточка медленно начинает открываться. Любопытный момент: когда в «умной» теплице едва начинают подниматься фрамуги, соседи счастливого обладателя тоже начинают бежать к своим теплицам делать проветривание. Вот такой себе датчик для окружающих.

Конечно, ни одна автоматическая теплица не будет делать на все 100% за вас вашу работу, но все-таки максимально освободиться от рутины и «танцев с бубном», как любят говорить сегодня русские мастера, – это приятно. И это дополнительное время на новые эксперименты!

Есть мечта…

Ижевчанка Людмила Яковлева о своем огороде может рассказывать часами: так ей нравится выращивать овощи. Самая большая как в буквальном, так и переносном смысле гордость – ее теплица. Занимает почти четверть дачного участка, но свое место «отрабатывает» с лихвой: помидоров, перцев, баклажанов и огурцов хватает и свежими поесть, и заготовки на зиму сделать, да еще и излишки на продажу остаются. Но так было не всегда.

Я уговорила мужа теплицу поставить, когда еще работала. Она была из старых оконных рам и «оргстекла», как его называли. Большая тоже была, но урожая мы почти не видели: то «сгорит» все от жары, то пересохнет без полива: ездили-то тогда на дачу только по выходным. Намучились мы и рукой махнули, теплицу разобрали. А как на пенсию вышла, новую поставили – красивую, из поликарбоната, я ее утром в 7 утра открываю, вечером, как роса падать начнет, закрываю, режим полива соблюдаю.
Людмила Яковлева

Ижевчанка призналась: есть у нее мечта обустроить теплицу так, чтобы вообще не нужно было беспокоиться о температуре воздуха и влажности почвы в теплице. Как выяснилось, устроить это несложно и вполне доступно.

Работа для робота

Робототехнику в тепличном овощеводстве можно разделить на две категории: роботы для сервисной зоны и роботы для рассадных и овощных отделений, обращает внимание Александр Ачкасов, директор по инновациям НПФ «ФИТО» (проектирование и строительство тепличных комплексов и энергоцентров под ключ). Первая группа, по его словам, решает задачи внутренней логистики и упаковки

Здесь речь идет о взаимодействии робота с тарой и упаковкой, поэтому в большинстве случаев задачи имеют слабовыраженную отраслевую специфику, а решения могут строиться на базе существующих промышленных роботизированных платформ. «Такие решения отработаны и все чаще встречаются на рынке, но процент реализованных проектов с их применением пока еще невелик, т. к. им приходится конкурировать с менее гибкими автоматическими линиями, на стороне которых, как правило, большая производительность и меньшая стоимость», — отмечает Александр Ачкасов.

Вторая группа, продолжает он, решает задачи мониторинга, ухода за растениями и сбора урожая. Здесь уже речь идет о необходимости взаимодействия робота с растениями и, ввиду сложности и специфичности задач, все еще о прототипах, а не готовых продуктах для рынка.

«Таким образом, в тепличном овощеводстве роботы скорее редкость, но общий вектор на роботизацию не обходит отрасль стороной, и из года в год появляется все больше как новых идей, так и представляемых прототипов», — уверен Александр Ачкасов.

Более перспективным и интересным направлением он считает создание роботов для овощных отделений. «Фонд оплаты труда в тепличном овощеводстве, в зависимости от региона, может составлять от 20 до 50 % от общих затрат, — рассказывает специалист НПФ «ФИТО». — При этом практически вся работа с плодовыми и овощными культурами осуществляется вручную и представляет собой выполнение однотипных повторяющихся задач, зачастую требуя при этом высокой степени концентрации».

Например, как рассказал Александр Ачкасов, робот-скаут, используя технологии машинного зрения, может повысить точность и качество контроля за текущим состоянием растений, а также эффективность их биологической защиты. «Мне известны два прототипа робота данного типа, один из них — наш собственный, — отмечает специалист. — В перспективе по результатам обхода такой робот может выдавать объективную информацию о качестве вегетации и плодоношения, наличии и локализации патологий и вредителей».

Робот-резчик может помочь в выполнении одной из самых массовых операций в теплице — удалении листа, продолжает Александр Ачкасов. По его словам, чистая скорость по удалению листа опытным работником в ближайшее время точно останется непревзойденной, но если говорить о производительности в неделю и, например, стоит задача дезинфекции ножа при переходе от растения к растению, то здесь уже робот может превзойти человека

«Мне известен один прототип данного робота, работы над ним ведутся более 10 лет, и, несмотря на успехи в условиях испытательных теплиц, рыночное решение еще не готово», — обращает внимание специалист

Еще один тип робота — робот-сборщик, призванный помочь непосредственно в сборе урожая. «Существует более пяти прототипов подобных роботов, каждый из которых специализируется на своей культуре», — говорит Александр Ачкасов. Он подчеркивает, что, как и в случае с роботом-резчиком, данные роботы уступают в скорости человеку, но ставка делается на возможность круглосуточной работы. «Таким образом, ни один из известных мне разрабатываемых в настоящее время прототипов не предполагает замену один в один текущих ролей людей на тепличном комбинате. Это говорит о том, что роботы в тепличном овощеводстве если и смогут изменить состав и принцип работ, то пока не заменят людей полностью даже на отдельном участке», — заключает специалист НПФ «ФИТО».

Безусловно, оценивать экономическую выгоду без конкретных цифр по стоимости вышеперечисленных решений сложно, убежден Александр Ачкасов. Но в сфере инновационных разработок в целом нельзя просто сравнивать себестоимость и делать выводы, ведь инновации часто выходят за рамки экономии и оптимизации, создавая добавленную стоимость в виде предсказуемости, прозрачности и качества результата, подытоживает специалист.

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.

Рисунок 7. Способы открывания форточек в конструкциях закрытого грунта

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.

Выбор системы управления умным домом

Современные системы позволяют управлять подключенными к модулю управления электроприборами: датчиками, терморегуляторами, электроклапанами по беспроводным технологиям. Не требуется закладывать провода и кабели внутри стен или плинтусов помещения, штробить стены и нарушать существующие коммуникации или отделку.

Наиболее распространенными является путь управления по Wi-Fi каналу. Неудобство заключается в том, что эта функция предназначена для передачи значительных объемов информации и не адаптирована для большинства приборов «умного дома», которые работают с короткими командами: «включить/выключить», «прибавить/убавить», «вверх/вниз» и т. п.

• Z-Wave – специализированный протоколом управления «умным домом» работающий на частоте 869 МГц и имеющий высокую защищенность от постороннего воздействия и помех.
• ZigBee – похожий специализированный протокол, специально разработанный для работы устройств в комплекте «умного дома», но использующий другую частоту 2400–2485 МГц.

До сих пор широкая автоматизация жилых домов в РФ буксует из-за высоких цен на оборудование и инсталляцию, наладку и обслуживание оборудования. Ведь оно должно работать круглосуточно 24 часа в неделю без каких-либо сбоев. В противном случае неисправное оборудование умного дома может само стать источником ЧП – пожара, затопления помещения, разморозки систем отопления.

В первую очередь рассчитывается экономический эффект от внедрения систем автоматизации. Чтобы примерно оценить эффективность и срок окупаемости вложений, нелишним будет перечитать инструкции к имеющимся в доме электроприборам. Большинство владельцев пользуются только основными, самыми распространенными функциями, не утруждая себя программированием полного функционала телевизора, кондиционера или водонагревательного бойлера.

Вполне возможно, что кажущиеся вам «новые» возможности, которые откроются после установки системы «умный дом» уже заложены и реализованы в имеющейся у вас технике, причем на более высоком уровне, чем «включить/выключить» или «прибавить/убавить».

Просчитайте, настолько ли критична возможность дистанционной регулировки температуры воздуха в различных помещениях? Эта функция окупается только для владельцев загородных домов, когда на время отсутствия хозяев температура снижается до приемлемого минимума, а ко времени приезда хозяев повышается до комфортной жилой.

Большинство функций, реализуемых в «умном доме», интересны только в первое время после их установки. Возможность дистанционного визуального контроля удовлетворяет только любопытство владельца помещения, ни сколько не препятствуя действиям злоумышленников, проникших в дом. Гораздо эффективнее система централизованной охраны. Использование функции автоматического открытия/закрытия штор в спальне или возможность регулировать громкость музыки в соседней комнате – настолько сомнительны, что могут заинтересовать только истинных фанатов непрерывного общения с мобильным устройством, вместо физического движения рукой.

Фото теплицы своими руками

Также рекомендуем просмотреть:

• Мельница своими руками
• Мотоблок своими руками
• Калитка своими руками
• Летний душ своими руками
• Садовые фигуры своими руками
• Качели своими руками
• Туалет на даче своими руками
• Садовые дорожки своими руками
• Детская площадка своими руками
• Веранда своими руками
• Сарай своими руками
• Пруд своими руками
• Грядки своими руками
• Курятник своими руками
• Цветник своими руками
• Септик своими руками
• Фонтан своими руками
• Поделки из покрышек своими руками
• Погреб своими руками
• Ловушка для мух своими руками
• Вольер своими руками
• Бассейн своими руками
• Навес своими руками
• Огород своими руками
• Крыльцо своими руками
• Тротуарная плитка своими руками
• Коптильня своими руками
• Детская кроватка своими руками
• Мангал своими руками
• Бочка своими руками
• Гамак своими руками
• Ландшафтный дизайн своими руками
• Клумбы своими руками
• Альпийская горка своими руками
• Сделать клетку своими руками
• Как украсить двор своими руками
• Полив своими руками
• Поилка своими руками
• Бытовка своими руками
• Удочка своими руками