Обзор конструкций теплиц

        Общие положения

    В данном обзоре будут описаны варианты теплиц для сезонного выращивания растений. Для круглогодичного варианта теплицы - повышенные требования к теплоизоляции, освещения, систем обогрева.

Предпочтение отдавалось вариантам длительного использования (не менее 15 -20 лет) с оптимальной стоимостью.

Общие требования к конструкции всех вариантов теплиц.

• Минимальный размер теплицы 4,5х8 метров. Применять теплицу меньшего размера экономически не выгодно. Затраты на обслуживание будут значительными, а выход продукции небольшой. Указанный размер, при почти одинаковых трудозатратах сможет обеспечить овощами семью из 3-4 человек весь сезон. Комплект из двух теплиц может обеспечить семью консервированными овощами на весь год.

• Устойчивость к большим снеговым нагрузкам.
• Предпочтительная форма верхней части – «куполообразная». В этом случае снег будет меньше задерживаться на крыше.
• 
•  
•  
•  
•  

 

Фото 1.

• Для южных районов страны или небольших теплиц, крыша может быть круглой.

Фото 2.

• Размер профиля каркаса не менее 25х25 мм (только оцинкованный).
• Толщина поликарбоната не менее 8-10мм.

На данный момент промышленность предлагает различные варианты теплиц.

При соотношении цена/качество, изготовитель отдает предпочтение  наименьшей цене.

Оно и понятно - ему нужно продать товар, не афишируя возможные недостатки.

       В основной массе предлагаемые теплицы комплектуются поликарбонатом толщиной 4мм. Фактический срок сохранности такого покрытия 4-6 лет. (проверено на теплице у соседей по даче). Теплицы комплектуются 1 окном или вообще не комплектуются оными. Для вентиляции используется дверь.

   При закрытом поликарбонатом пространстве, температура внутри теплицы может достигать 40 – 50 градусов, что губительно сказывается на растениях.

В интернете есть много фотографий, на которых группа рабочих выстроилась на коньке теплицы, что бы показать устойчивость теплицы к снеговым нагрузкам.

Это не совсем верно, данная демонстрация показывает только прочность каркаса теплицы. Поликарбонат в 4 миллиметра такую демонстрацию не выдержит.

        На практике проверено, что поликарбонат  10мм при толщине снега в 40-60см   прогнется между дугами (расстояние 1 метр) на 4-5 см. При более большем прогибе края поликарбоната выйдут из соединения с соседними листами, что может привести к поломке покрытия теплицы. Можно установить дополнительные дуга поддержки на расстоянии 50 см, но это приведет к небольшому удорожанию теплицы. Регулярная же  уборка снега трудоемкий, и не всегда вовремя выполнимый процесс.

    В теплице можно установить перегородку для устройства двух секций. Климат для выращивания огурцов, томатов и перца должен быть разный. Огурцам нужен более влажный климат, а томатам и перцам более сухой иначе растения будут подвержены заболеваниям.

         В средней полосе России рассаду начинают выращивать в начале - середине  марта. Высаживание рассады в теплицу начинают в начале Мая.  В южных областях России этот процесс можно начинать раньше. Это позволит получить два урожая за сезон.

На центральную грядку необходимо высаживать высокорослые растения (до 2.5 - 3 метров в высоту), на грядки под стеной менее высокорослые растения. Данное расположение растений позволит в полной мере использовать внутренний объем теплицы.

Срок окупаемости такой теплицы большой, но компенсируется получением овощей высокого качества.

        Рассмотрим несколько вариантов теплиц, руководствуясь оптимальным соотношением цены и объема теплицы. Качество конструкции должно обеспечивать эксплуатацию теплицы без ремонта не менее 25 – 30 лет.

 «Бюджетный»

Размер теплицы 4,5х8 метров. Указанный размер позволит разместить в теплице ящики с грунтом следующим образом.

Рис1. Размещение ящиков в теплице.

Обозначения на рисунке:

1 – Входная дверь 2х1м.

2 – Ящики с грунтом ширина 1м. Высота 0,3-0,4м. Приподняты над полом 0,15м.

3 – Ящик с грунтом ширина 2 метра. Высота 0,3-0,4м. Приподняты над полом 0,15м.

4 – Бак с водой. Приподнят над полом 0,5м.

5 – Фрамуги на боковых стенках. Размер 0,9х1м (изгиб по профилю стенки)

6 – Фрамуги в торцевой стенке. Размер 0,9х1м.

7- Навесной шкаф автоматики и тумба или стол для хранения инвентаря

 

                  Подробное описание устройства конструкции теплицы.

           Теплица монтируется на ленточном фундаменте шириной 0,20-0,25м.

Желательно сверху ленточного фундамента уложить 6-8 рядов кирпичной кладки и уже  сверху монтировать основание теплицы. Кирпич должен влагостойким. В крайнем случае снаружи закрыть его от снега  листами оцинкованного железа. На солнечной стороне днем снег может таять, влага будет пропитывать кирпичную кладку. При замерзании кирпичная кладка будет постепенно разрушаться (проверено на собственном опыте).

      Основание теплицы крепится болтами к фундаменту. Количество болтов и мест крепления определяется с учетом ветровых нагрузок. Сверху фундамент закрывается металлическим карнизом для защиты от влаги и особенно морозов. Попадание влаги, а затем мороз может разрушить бетон фундамента.

  Возможен вариант монтажа теплицы длиной не 8 метров, а 7,5 метров. Пол метра оставить в качестве козырька над дверью.

Дверь открывается внутрь. В зимнее время это позволит открыть дверь, если снега возле двери намело много. На дверь может быть установлен механизм автоматического открывания/закрывания. (в контроллере предусмотрена данная функция).

Это позволит иметь дополнительную вентиляцию в теплице, а так же удаленно открывать/закрывать дверь при установки теплицы на подсобных строениях (экономия места, изолирована от грунта).

Ящики могут изготавливаться из доски 150х40 мм. Высота ящика получится 30мм, что достаточно для грунта. Приподняты ящики так же могут на высоту (150мм) с применением данной доски. Ящики должны быть пропитаны составом от гниения и несколько раз прокрашены. Внутри ящиков нужно проложить пергамент, пленку или иной изолирующий материал. Особенно тщательно необходимо выполнить эти операции на дне ящиков, они больше всего подвержены гниению. Равномерно по ширине ящиков следует установить перекладины – распорки. Возможен вариант установки бортов ящиков непосредственно на пол. Внутри ящиков пол выложить листами пенопласта типа «Пеноплекса» толщиной 50 мм для теплоизоляции от грунта. Возможно применение комплектов металлических грядок высотой 30-40 см.

Фото 3.

 Бак для воды.  В качестве бака для воды можно установить пластмассовую емкость в виде куба или две пластмассовые бочки на 200 литров. В дне бочек установить объединяющие трубы. Предусмотреть слив воды в зимнее время. Установка бочек на высоте позволит выполнить полив самотеком. Это не очень эффективно, но как крайний вариант можно применить. Бак для воды необходимо защитить от прямых солнечных лучей. В противном случае в воде образуются зеленые водоросли, которые засоряют отверстия системы полива. Трубы полива удобно проложить под стенкой по торцам ящиков. В конце труб полива предусмотреть слив воды на зиму. Размещение бака для воды внутри теплицы позволяет производить полив температурой воды равной температуре в теплице.

Фрамуги.  Навесы фрамуг желательно установить по бокам, ближе к центру. В этом случае усилие для открывания/закрывания потребуется значительно меньше.

Идеально было бы применить небольшие подшипники.

Фото 4.

Фрамуги между собой соединяются штангой. Это позволит управлять двумя окнами одновременно одним механизмом (актуатором). Мощности механизма достаточно для управления двумя спаренными фрамугами.

     Количество установленных фрамуг (6 штук) позволит эффективно регулировать температуру в средней и северной полосе страны. На юге России (как показывает практика), возможно, необходимо будет дополнительно установить шторы (управление шторами предусмотрено в системе).

        

 

 

 

 

 

Фото 5,6.

Актуаторы необходимо устанавливать таким образом, что бы при полностью открытой фрамуге, шток актуатора был втянут. Это предохранит механизм актуатора при порывах ветра.

          Внутри, слева от двери на стене устанавливается электрический ящик автоматики. Рядом расположен стол с тумбочкой для хранения различного инвентаря.

     Провода освещения и датчиков прокладываются по коньку теплицы. Провода управления клапанами полива закрепляются на трубах полива. Напряжение питания клапанов полива 12 вольт, что не составляет опасности поражения электрическим током во влажных помещениях.

Вверху теплицы натягиваются троса из нержавеющего металла толщиной 4мм.

Количество тросов – по 2 над боковыми ящиками и четыре над центральным.

Количество тросов обусловлено двух -рядным расположением растений в ящиках под стенками и в четыре ряда в центральном ящике.

Применение тросов в пластмассовой оболочке или некачественной оцинковке нежелательно. Во влажном, теплом климате троса быстро ржавеют и обрываются. Нагрузка на трос при полном росте растений и большом урожае – значительная.

Натяжение тросов регулируется талрепами. Желательно по центру теплицы дополнительно закрепить троса к потолочным конструкциям.

   Примерные цены на каркас теплицы (без ленточного фундамента) – 90 000 руб.

Поликарбонат 2100м х12000м х8мм – 4 листа – 70000 руб. (точное количество определяется конкретными размерами каркаса). Желательно иметь длину дуги размером 6 метров. В этом случае можно применять листы поликарбоната стандартной длины в 6 метров (или 12м/2).

Фурнитура, уголки, саморезы по металлу -15 000 руб.

Доска обрезная (на ящики) 40х150х6000 2 сорт – 10 000руб за куб.

На ящики нужно 53 доски (примерно 1,5 куба).  15000 руб.

Краска и антисептик – 10000 руб.

Пергамент или пленка 2000 руб.

Трос из нержавейки 84 метра – 15000 руб. (180руб за 1 метр)

Талрепы, крепеж для троса – 2000 руб.

Фрамуги 6 шт. по 2000 руб. – 12000 руб.

 

Итого стоимость каркаса теплицы в сборе может составить около 250 000 руб.

          Для небольших и средних фермерских хозяйств возможно соединение нескольких базовых блоков в единый комплекс. Один комплект автоматики позволит управлять комплексом их четырех секций общей длиной 40 – 60 метров. Ширину теплицы желательно увеличить до 5-5,5 метров. Это обусловлено расширением проходов между грядками для свободного перемещения тачек с грунтом и тележек для сбора урожая.

Рис2. Пример устройства теплицы из двух стандартных секций.

Комбинировать более трех-четырех секций не рационально. В это случается увеличивается длина проходов, что затрудняет перемещение грузов и персонала.

Обзор автоматики теплицы

В базовом комплекте

Система автоматического управления состоит из:

• Микроконтроллера управления
•  Датчиков температуры и влажности воздуха
• Датчиков влажности грунта
• Датчиков pH, CO2, EC
• Датчиков дождя и силы ветра
• Исполнительных механизмов (актуаторов) управления фрамугами
• Датчиков освещенности
• Системой полива
• Системой орошения
• Системой вентиляции
• Системой отопления
• Системой подготовки растворов (для гидропоники).

В «Бюджетном» варианте применяются не все вышеперечисленные системы.

  Конструктивно система состоит из электрического ящика с установленным оборудованием и внешних устройств, установленных в соответствующих местах теплицы.

      В электрическом ящике установлен контроллер, блоки питания, блоки реле коммутации, клеммы подключения датчиков и исполнительных механизмов.

Отображение информации и управление системой производится дисплеем, установленным на передней панели ящика. В системе имеется возможность управления и контроля системы посредством смартфона, сайта в интернете, программ на персональном компьютере. Связь с внешним миром выполняется по WiFi и GSM.

       В минимальном варианте конструкции теплицы применяются контроллеры типа «Мини» и «Микро». В больших, нескольких секциях могут применятся контроллеры типа «Макси». Конкретное применение контроллеров определяется конструкцией теплиц по согласованию и требования заказчика.

Датчики температуры и влажности воздуха размещают под потолком по центру теплицы. Устанавливать датчики необходимо в таких местах, что бы потоки воздуха из фрамуг не попадали непосредственно на датчики.

Датчики влажности грунта устанавливают на расстоянии 20-30см от устройств капельного полива.

Актуаторы монтируют по одному механизму на две спаренные фрамуги. 

В «Бюджетном» варианте теплицы устанавливаются три актуатора 

Примерный расчет стоимости автоматики.

Стоимость собранного электрического ящика с набором оборудования 50000 руб. 

Актуаторы 3 штуки – 9000 руб.

Система полива (трубы, клапана, насос) – 20000 руб.

Датчики температуры, влажности воздуха и грунта 3000 руб.

Различные дополнительны комплектующие для монтажа 5000 руб.

Итого стоимость минимального набора автоматики составит 107000 руб.

Один контроллер может управлять тремя – четырьмя секциями.

Каждая секция дополнительно комплектуется системой полива и механизмами управления фрамугами.