Оптимальный алгоритм работы системы автоматического проветривания теплицы.

10.04.2014

Для того, что бы выбрать наилучшее устройство автоматического проветривания теплицы, рассмотрим оптимальный алгоритм его действия и проанализируем, как он может быть реализован различными типами устройств. Как известно, типов этих устройств три: пневматическая; гидравлическая; электрическая. Они были рассмотрены в предыдущей статье.

Нарисуем примерный график суточного колебания температуры в теплице на солнечном обогрева. Синий график показывает температуру в случае если бы теплица не проветривалась вовсе. Красный — оптимальный для растений график температур. Растениям требуется оптимальная температура, ниже которой они сильно замедляют свое развитие. А если температура будет выше, то происходит стерилизация завязей и сбрасывание листвы. У каждого типа растений свой «коридор» оптимальной температуры, но у подавляющего большинства он укладывается в диапазон +25 — +35 градусов.

Значит система проветривания не должна начинать свою работу до тех пор, пока воздух в зоне растений не прогреется выше +25, но и ни в коем случае не должна допускать перегрева выше +32 градусов… Причем перегрев гораздо более вреден охлаждения. Смогут ли различные системы обеспечить подобный оптимальный режим?

Пневматическая система. Хотя она и обладает небольшой инерционностью и имеет «ключевое» срабатывание («окно» либо полностью открыто, либо закрыто), но ввиду примитивности температурного «датчика» сможет лишь не допустить перегрева (при достаточной площади форточки). После своего срабатывания система перестает реагировать на изменение температуры вообще.

Конечно, ее можно настроить так, что бы она срабатывала в середине оптимального “коридора» температур. Но это требует тщательной механической настройки системы и осуществимо практически на стадии конструирования теплицы. А поскольку тяговое усилие этой системы невелико, то маловероятно, что расчет будет безошибочным. Скорее всего такая система будет многофорточной, а значит громоздкой.

Гидравлическая система. Гидравлика развивает огромное усилие и может поднимать хоть крышу теплицы целиком. Поэтому теоретически можно так устроить гидравлическую систему, что она обеспечит оптимизацию температурного режима. Но из-за своей инерционности, а так же абсолютной линейности температурного «датчика» — баллона с машинным маслом, все же возможен некоторое запаздывание срабатывания, особенно в моменты резкой смены погоды (внезапная гроза или переменная облачность с прояснениями). Теплица будет или немного переохлаждаться или перегреваться.

Кроме того, механизм гидравлического проветривателя не способен принимать «ключевые» решения . На изменение температуры от + 20 до +25 он отреагирует совершенно одинаково, как и на изменение от +30 до +35. Т.е. лишь немного приоткроет форточку, на те же «5 градусов». Такая заторможенность заставляет владельцев устанавливать начало проветривания на значительно более низкие температуры, чем требуется. Иначе гидравлика просто не успеет устранить перегрев. А значит, теплица попросту недополучает тепла. Повторюсь, теоретически возможна подгонка параметров системы и согласование размеров форточки. Но на практике это встречается чрезвычайно редко. Да дачник, вобщем этим и не заботится, как правило. Как получилось – так и получилось… Холодно – форточка закрылась, жарко – открылась… Что еще надо?! «Типа – работает!»

Электрическая система с электронным управлением. Если не брать в расчет некоторую сложность ее самостостоятельного изготовления, то система практически лишена недостатков. Малоинерционные датчики (терморезисторы), которых может быть и несколько, отслеживают температурный режим в любом месте теплицы. Система может быть многоступенчатой. Например , на определенном этапе нагрева включать вентиляторы «накачки» теплового аккумулятора, не сбрасывая тепло «за борт», а запасая его на ночь. Одновременно воздух в теплице будет кондиционироваться и подсушиваться, что благоприятно сказывается на томатах (например). Затем, когда теплоаккумулятор заряжен, система открывает фрамуги проветривания и открывает их ровно на столько, что бы температура в теплице оставалась в оптимальном коридоре. В случае внезапного (шквал или гроза) или плавного (вечернего) остывания быстро и без проволочек закрывает фрамугу.

На примере вышеприведенного графика алгоритм электрической системы будет работать так. Утром, по мере прогрева теплицы солнцем, включаются вентиляторы теплоаккумулятора (момент А). Они всячески сдерживают рост температуры в теплицы путем перекачки тепла в грунт и запасания его. В какой то момент (В), теплоаккумулятор «наполняется» , но тепла еще в избытке и надо приступать к проветриванию. Включается актуатор и медленно начинает открывать фрамугу, одновременно опрашивая датчики температуры. Как только температура вернется в оптимальный диапазон, открытие фрамуги прекратится. Но если температура снова начнет расти — она вновь продолжит открываться. Все это время вентиляторы продолжают работать заряжая теплоаккумулятор по максимуму. Фрамуга при этом открыта, обеспечивает газообмен в теплице, доступ насекомых – опылителей.

Если температура в теплице снизится по каким то причинам ниже оптимальной, система выключит вентиляторы и даст команду на закрытие фрамуги. Фрамуга закроется в течении 2-3-х минут полностью, как бы широко до этого она не была открыта. Теплица быстро перейдет в «ночной» режим или будет пережидать ненастье. При этом ее теплоаккумуляторы полны тепла и теплица спокойно будет его тратить , даже если ненастье затянется.

Таким образом, совершенно очевидно, что наиболее оптимальной и продвинутой является именно электрическая система проветривания теплицы. Она не требует никаких особенных конструкционных расчетов и согласований, так как сама адаптируется к существующей конструкции теплицы. Поэтому приступим к реализации именно этого варианта.

Возможно, кто то скажет, что ни пневматика, ни гидравлика не требует электропитания, а потому являются супер-надежными и неубиваемыми системами. Но, позвольте, мы в каком веке живем? Неужели так трудно обеспечить энергонезависимость простого электрического устройства в наши дни. Хотя бы с помощью недорогого аккумулятора и дешевенькой солнечной батарейки, которая будет его подзаряжать. А современные электронные устройства потребляют так мало энергии, что даже просто заряда аккумулятора хватит практически на весь сезон работы системы проветривания. И какие перспективы открывает применение даже простой электроники в теплице!

(продолжение следует)

Константин Тимошенко © 13.04.2011

Добавить комментарий