Как сделать теплицу в северных условиях
О самых актуальных разработках этого научно- производственного комплекса и пошел наш разговор.
— Но ведь и у вас теплица.
— Как же вам удалось добиться того, что все это быстро окупается?
— Мы связали это с различными возможностями сельского хозяйства. Скажем, использование органических отходов, которые есть у фермера. Они связаны, например, с животноводством, птицеводством либо просто с сельским хозяйством, где возникает много отходов растительного происхождения. Куда их девают? В компосты превращают, скотине скармливают или просто отваливают на могильники, которые используются у данного предприятия.
— А ведь это тоже экологически небезопасно.
— Да, это так. Поэтому мы начали думать и предложили модульную конструкцию, которая исполняется в виде полиэтиленовой теплицы. Пока это экспериментальный вариант, который мы будем дорабатывать, чтобы он выдерживал наши климатические условия. Сибирь — это восемь месяцев зимы. Как здесь говорят, лето у нас короткое, но малоснежное.
Решения в такой теплице будут зонированные, поделенные на части, в зависимости от того, какие там будут выращивать овощи либо другие культуры. Для того чтобы теплица стала ресурсосберегающей, мы используем солнечную энергию, геотермальные источники энергии, то есть те, которые находятся, например, под землей.
— А как вы это делаете?
— У нас созданы гелиосистемы, преобразующие солнечную энергию в определенные накопители. Геотермальные— это радиаторы, которые закапываются в землю, и потом с помощью теплового насоса используется разница температур. Ну и стандартные солнечные батареи — получение электроэнергии, которую мы используем для освещения, отопления теплицы. Рассматривались также и биогазовые установки. Это накопители, куда собираются отходы, например, животноводческих либо птицеводческих производств. Для этого используются емкости, куда собираются отходы, внутрь запускаются метаногены или микроорганизмы, которые в своей деятельности выделяют биометан. Сейчас мы запускаем экспериментальный полигон.
Мы посчитали, что для теплицы на полтора гектара срок окупаемости — три года. Мы ориентируемся на сумму 3-5 млн руб., чтобы наш тепличный комплекс был рентабельным для среднего фермера. В Томской области фермерам, участвующим в конкурсе, выделяют именно такие гранты.
Таким образом, мы рассчитываем на то, что в скором будущем наши тепличные комплексы заработают для всех.
— Это технология только для Томской области?
Для растений нужно подавать такой спектр, в котором есть много красного, синего и немного зеленого. Есть количественные характеристики, которые могут все это связать. Мы провели соответствующие эксперименты, затем подобрали оптимальное количество светодиодов и спроектировали светильник. При этом он еще и выполняет функцию, которую производители облучателей чаще всего не рассматривают как необходимую. Например, основное отличие часто используемых в голландской технологии облучателей на основе натриевых ламп заключается в том, что такая лампа не может управлять ни спектром, ни потоком: разряд зажегся — и все, лампа горит в одном режиме. К тому же энергия там такая большая, что вы не можете эту лампу повесить ниже определенного уровня, иначе растение сгорит. А вот наши светодиодные светильники эту задачу решают проще: мы можем динамически управлять спектром. менять, варьировать спектральный состав, добавлять красного, синего.
— Мы обсуждаем множество важных прикладных применений ваших разработок. Есть ли здесь фундаментальная научная ценность?
— Безусловно. Она, конечно, в большей степени связана с биологией, с агротехнологиями. Хотя и для нас, для физиков, она тоже есть. Мы провели исследования, которые показали, что при формировании растений очень важно изучение их морфологии. Это внутренняя структура растений, которая зависит как раз от спектрального состава светового потока. А это означает, что если мы едим клубнику, которая выросла в теплице, то, скорее всего, она другой морфологии, нежели та, которая выросла у вас на грядке, под солнцем. Это фундаментальная задача — понять разницу. А затем, владея этими знаниями, с точки зрения фундаментальных исследований определить, как облучать, каким составом, какой спектр необходим для какого растения.
— Найти идеальные параметры для каждого растения?
— Да, условно говоря: нажал кнопку— получил оптимальный результат при минимуме затрат. Мы сейчас работаем командой, где есть и приглашенные специалисты, в том числе иностранные. Методами так называемой римановской спектроскопии они анализируют внутреннюю структуру растений, которые мы наполняем с помощью света и питательной среды. Наши коллеги из Томского государственного университета помогают решать вопросы с биологической и почвоведческой сторон, а из Кемеровского сельскохозяйственного института— агротехнические. Энергетики занимаются газом, электричеством, солнечной электроэнергией, биогазовыми установками. У нас будут даже животноводы и растениеводы. Это мощная научно-практическая площадка, и наша кооперация должна дать важные результаты.
Используя зимнюю теплицу, можно продлить период вегетации до 2, 3 и даже 4 сезонов. Но как быть, если в вашей местности темно и холодно на протяжении многих месяцев? Не отчаивайтесь, и в таких условиях можно успешно выращивать различные культуры!
В наше время свежую зелень выращивают даже на Шпицбергене – маленьком норвежском островке, жители которого обязаны брать с собой ружье выходя из дому, чтобы защищаться от полярных медведей. Этот остров знаменит тем, что здесь расположено Всемирное семенохранилище, известное как "хранилище Судного дня", в котором хранятся семена основных сельскохозяйственных культур.
Для большинства стран с холодным климатом достаточно парника или арочной теплицы, чтобы в осенний и весенний периоды продлить сезон на недели или даже месяцы. Используя теплые грядки и другие технологии, вы можете выращивать овощи и зелень круглый год, в зависимости от климата.
Парники и арочные теплицы – простой и недорогой вариант, но эти конструкции не приспособлены для холодов и сильных снегопадов. Если вы хотите значительно продлить вегетативный период, вам понадобится нечто большее, чем арки и тонкий полиэтилен. Предлагаем ознакомиться с интересными примерами зимних теплиц.
Теплица с пассивным солнечным обогревом, Инвермер, Канада
Дизайн этой теплицы очень нетипичен: у нее утеплены задняя стена и крыша. Также здесь установлен комплекс высоко- и низкотехнологичных систем, благодаря которым такую теплицу можно использовать в холодном солнечном климате.
Проектировщики теплицы решили не строить "прозрачную коробку" и отказались от выходящей на север стеклянной стены, чтобы избежать теплопотери и недостатка освещенности. Вместо этого они построили бетонную термоаккумулирующую стену и пол, а также изолировали заднюю стену и потолок, чтобы удерживать тепло в помещении.
Особенность теплицы еще и в том, что в ней установлена геоинформационная система энергосбережения, с помощью которой нагретый воздух перемещается сверху вниз и направляется в землю под теплицу. Затем этот воздух можно вернуть назад и использовать для обогрева теплицы.
Пермакультурная теплица, Альберта, Канада
Занимаясь солнечными теплицами на протяжении 5 лет, Роб и Мишель Эйвис из компании Verge Permaculture пришли к выводу, что ключевую роль играет теплоизоляция. Выбирая материал, Роб и Мишель советуют отталкиваться от того, на сколько вы хотите продлить вегетативный период, а также от того, в каком климате вы живете и как планируете поддерживать температуру в помещении. Они рекомендуют утеплять зимнюю теплицу пенопластом.
Касательно вентиляции, Роб утверждает, что верхнего предела проветривания теплицы не существует, и советует устанавливать вентиляционные окошки так, чтобы они занимали не менее 30% площади застекленной стены.
Решающее значение в продлении вегетативного сезона в теплице, по словам Роба Эйвиса, имеет утепление. Многие считают, что основным утеплителем служит вода, но она может замерзнуть и в итоге испортить всю теплицу. Роб предпочитает использовать в качестве термической массы камни, бетон или смесь глины с соломой, несмотря на то что они обладают лишь 1/4 теплоемкости воды. Тем не менее зимой с такими материалами ничего не произойдет, а значит, беспокоиться не о чем.
Теплица будущего, Квебек, Канада
Участники движения Вальхалла построили так называемую Теплицу будущего, объединив концепцию "земляного корабля", принцип гидропоники и пассивную солнечную энергию. В результате получилось сооружение, в котором большую часть года можно выращивать рыбу и овощи, используя солнечный свет как единственный источник тепла.
Северная теплица
Исследовательский проект Северная теплица проводился Юконским исследовательским центром университета г. Юкон.
Его целью было определить основные черты теплицестроения в северном климате. Все процессы в теплице были полностью автоматизированы, в том числе:
- полив;
- открытие/закрытие форточек;
- освещение;
- вентиляция;
- температура грядок;
- зарядка батареи и отопление двигателем Стирлинга.
Ключевые черты северного теплицестроения:
- 25-миллиметровые поликарбонатные панели;
- лампы для выращивания рассады;
- двигатель Стирлинга – один из видов двигателя внутреннего сгорания;
- аккумулирование тепла и тепловая модуляция (при помощи вентиляторов теплый воздух перемещается сверху вниз по утеплителю и затем медленно распределяется по грядкам).
Внутри Северной теплицы
Подземная теплица, Висконсин, США
Солнечная теплица для холодного климата сделана из специально выращенных деревьев белой акации, которые известны своей прочностью, а также тем, что быстро растут и не подвержены гниению.
Теплица площадью 850 кв.м принадлежит Роальду Гундерсену. Она утеплена соломенными тюками и для большей эффективности частично погружена под землю.
Итоги
Хотя представленные идеи для зимних теплиц на первый взгляд кажутся довольно разными, все они имеют общие черты.
Без света ничего вырасти не может, поэтому вам необходимо быть уверенным в том, что выбранный вами материал будет хорошо пропускать свет. Роб Эйвис из компании Verge Permaculture рекомендует использовать материал, который пропускает, по крайней мере, 70% солнечных лучей.
Утепление
У обычной теплицы все стены прозрачные, но для зимнего варианта парника такая конструкция не подходит, потому что в холодные темные ночи вам нужно обеспечить растениям максимальное количество тепла. Именно поэтому у всех вышеперечисленных теплиц прозрачна только одна стена, все остальные же (в том числе и потолок) утеплены. Отличный и бесплатный способ утеплить северную стену теплицы – присоединить ее к стене дома. Это не только утеплит теплицу, но и поможет сохранить тепло в доме. Главное, позаботиться о хорошей гидроизоляции.
Если средства позволяют, можно утеплить и землю возле теплицы – это не даст пропасть теплу, накопленному землей за день.
На ночь или в пасмурную погоду застекленную стену можно укрывать стекловолокном или мешками, наполненными листвой
Вентиляция
Зимние теплицы разработаны специально для создания оптимальных условий для выращивания растений в холодное время года, потому и неудивительно, что летом здесь бывает жарко. В таких сооружениях важно тщательно продумать вентиляционные системы и грамотно использовать их в жаркие летние дни.
Термическая масса
Термическая, или тепловая, масса – это способность материала впитывать и хранить тепловую энергию. Подобрав правильные материалы, можно собирать и хранить тепло от солнечных лучей на протяжении дня и использовать его для обогрева теплицы ночью. Стандартные материалы для термической массы: вода, камни, смесь глины с соломой или просто земля. Вода – материал проблемный, поскольку может замерзнуть, но с другой стороны, вода – один из самых гибких материалов, ведь можно запросто регулировать ее количество, подливая или выливая лишнее.
Есть 2 способа применения термических масс: можно использовать их для нагрева воздуха в теплице или для подогрева грядок. Второй вариант наиболее эффективен, т.к. на нагрев грядок уходит намного меньше энергии, чем на обогрев всей теплицы.
Активный и пассивный обогрев
В большинстве этих теплиц скомбинировано 2 вида обогрева. Их общая черта – пассивный солнечный обогрев. Но касательно активного обогрева мнения проектировщиков теплиц разнятся.
Роб из Verge Permaculture соорудил ракетную печь, так что в очень холодные дни он сможет отапливать помещение щепками и брикетом.
Ракетная печь – своеобразная комбинация русской печи-лежанки и колпаковой печи-голландки. Она потребляет меньше топлива и практически не загрязняет окружающую среду
Подземная теплица и теплица с пассивным солнечным обогревом оборудованы вентиляторами и трубами, с помощью которых теплый воздух подается в землю под теплицей, а когда тепло необходимо, фены разворачивают и они перенаправляют тепло в помещение.
В Северной теплице (Юкон) вентиляторы используют для перегона теплого воздуха сверху вниз через утеплители (термическую массу) к грядкам.
Как правило, когда бы вы ни решились применить новые технологии, это непременно приводит к увеличению расходов на постройку и затрат на содержание теплицы. Но это не значит, что вам не потянуть такую теплицу, ведь ту же ракетную печь можно сделать из подручных материалов.
Стоимость
Строительство таких теплиц – процесс дорогостоящий, но все же они на порядок дешевле экотеплиц, в которых не используются ПВХ-трубы и другие детали из пластика. Но, как и в любом другом деле, все упирается в проблему "потребления-производства", ведь приобрести и оборудовать на участке такую высокотехнологичную теплицу могут далеко не все владельцы земельных участков.
Применение солнечной энергии окупится через 10-20 лет, то же самое можно сказать и о зимних теплицах. Особенно если учесть, сколько спокойствия приносит мысль о том, что, несмотря на экономическую ситуацию в стране и рост цен на продукты, у вас всегда будет собственный участок, способный прокормить вас и всю вашу семью. Такая независимость стоит затраченных на обустройство современной теплицы средств и сил.
Хочу рассказать, как мы готовим теплицу к следующему сезону. Огуречную теплицу ежегодно, а томатную — раз в 3-4 года.
Подготовленная теплица
Мы живем в Северодвинске, а это территория Крайнего Севера, поэтому теплолюбивые овощи мы выращиваем в теплицах. Огурцы — в поликарбонатной, а томаты — в комбинированной: стекло и пленка. Принцип подготовки один и тот же. Расскажу на примере томатной.
Достали землю из теплицы
Сначала убрали грунт из теплицы на 2 штыка лопаты, затем вниз положили кору, сверху траву (можно использовать сено, скошенный и подсушенный овес или ботву или стебли растений — все что найдете, только растения не должны ничем болеть), ну а сверху обратно землю.
Вниз положили кору
В этом году использовали ботву от моркови и свеклы
На грунт сею горчицу.
Вернули землю обратно, и посеяла горчицу
Еще нужно помыть материал, из которого сделана теплица. В нашем случае это стекло и поликарбонат. Это, конечно, тяжелый труд, но пока есть силы, мы это делаем. Без урожая огурцов мы никогда не были. Семена сею сразу в теплицу, в рядочки, в начале мая, в зависимости от климатических условий. Огурцы начинаем снимать с конца июня и по середину сентября. Мы живем на даче, поэтому у нас есть возможность снимать их регулярно — через 1-2 дня. В этом году я тестировала семена огурцов, поэтому точно знаю, сколько штук я сняла: с 23 растений было собрано 1730 штук, средний вес 60 г.
А это огуречная теплица, подготовлена аналогично
Конечно, многое зависит от семян, но подготовку теплицы таким образом считаю основополагающей.
Используя зимнюю теплицу, можно продлить период вегетации до 2, 3 и даже 4 сезонов. Но как быть, если в вашей местности темно и холодно на протяжении многих месяцев? Не отчаивайтесь, и в таких условиях можно успешно выращивать различные культуры!
В наше время свежую зелень выращивают даже на Шпицбергене – маленьком норвежском островке, жители которого обязаны брать с собой ружье выходя из дому, чтобы защищаться от полярных медведей. Этот остров знаменит тем, что здесь расположено Всемирное семенохранилище, известное как "хранилище Судного дня", в котором хранятся семена основных сельскохозяйственных культур.
Для большинства стран с холодным климатом достаточно парника или арочной теплицы, чтобы в осенний и весенний периоды продлить сезон на недели или даже месяцы. Используя теплые грядки и другие технологии, вы можете выращивать овощи и зелень круглый год, в зависимости от климата.
Парники и арочные теплицы – простой и недорогой вариант, но эти конструкции не приспособлены для холодов и сильных снегопадов. Если вы хотите значительно продлить вегетативный период, вам понадобится нечто большее, чем арки и тонкий полиэтилен. Предлагаем ознакомиться с интересными примерами зимних теплиц.
Теплица с пассивным солнечным обогревом, Инвермер, Канада
Дизайн этой теплицы очень нетипичен: у нее утеплены задняя стена и крыша. Также здесь установлен комплекс высоко- и низкотехнологичных систем, благодаря которым такую теплицу можно использовать в холодном солнечном климате.
Проектировщики теплицы решили не строить "прозрачную коробку" и отказались от выходящей на север стеклянной стены, чтобы избежать теплопотери и недостатка освещенности. Вместо этого они построили бетонную термоаккумулирующую стену и пол, а также изолировали заднюю стену и потолок, чтобы удерживать тепло в помещении.
Особенность теплицы еще и в том, что в ней установлена геоинформационная система энергосбережения, с помощью которой нагретый воздух перемещается сверху вниз и направляется в землю под теплицу. Затем этот воздух можно вернуть назад и использовать для обогрева теплицы.
Пермакультурная теплица, Альберта, Канада
Занимаясь солнечными теплицами на протяжении 5 лет, Роб и Мишель Эйвис из компании Verge Permaculture пришли к выводу, что ключевую роль играет теплоизоляция. Выбирая материал, Роб и Мишель советуют отталкиваться от того, на сколько вы хотите продлить вегетативный период, а также от того, в каком климате вы живете и как планируете поддерживать температуру в помещении. Они рекомендуют утеплять зимнюю теплицу пенопластом.
Касательно вентиляции, Роб утверждает, что верхнего предела проветривания теплицы не существует, и советует устанавливать вентиляционные окошки так, чтобы они занимали не менее 30% площади застекленной стены.
Решающее значение в продлении вегетативного сезона в теплице, по словам Роба Эйвиса, имеет утепление. Многие считают, что основным утеплителем служит вода, но она может замерзнуть и в итоге испортить всю теплицу. Роб предпочитает использовать в качестве термической массы камни, бетон или смесь глины с соломой, несмотря на то что они обладают лишь 1/4 теплоемкости воды. Тем не менее зимой с такими материалами ничего не произойдет, а значит, беспокоиться не о чем.
Теплица будущего, Квебек, Канада
Участники движения Вальхалла построили так называемую Теплицу будущего, объединив концепцию "земляного корабля", принцип гидропоники и пассивную солнечную энергию. В результате получилось сооружение, в котором большую часть года можно выращивать рыбу и овощи, используя солнечный свет как единственный источник тепла.
Северная теплица
Исследовательский проект Северная теплица проводился Юконским исследовательским центром университета г. Юкон.
Его целью было определить основные черты теплицестроения в северном климате. Все процессы в теплице были полностью автоматизированы, в том числе:
- полив;
- открытие/закрытие форточек;
- освещение;
- вентиляция;
- температура грядок;
- зарядка батареи и отопление двигателем Стирлинга.
Ключевые черты северного теплицестроения:
- 25-миллиметровые поликарбонатные панели;
- лампы для выращивания рассады;
- двигатель Стирлинга – один из видов двигателя внутреннего сгорания;
- аккумулирование тепла и тепловая модуляция (при помощи вентиляторов теплый воздух перемещается сверху вниз по утеплителю и затем медленно распределяется по грядкам).
Внутри Северной теплицы
Подземная теплица, Висконсин, США
Солнечная теплица для холодного климата сделана из специально выращенных деревьев белой акации, которые известны своей прочностью, а также тем, что быстро растут и не подвержены гниению.
Теплица площадью 850 кв.м принадлежит Роальду Гундерсену. Она утеплена соломенными тюками и для большей эффективности частично погружена под землю.
Итоги
Хотя представленные идеи для зимних теплиц на первый взгляд кажутся довольно разными, все они имеют общие черты.
Без света ничего вырасти не может, поэтому вам необходимо быть уверенным в том, что выбранный вами материал будет хорошо пропускать свет. Роб Эйвис из компании Verge Permaculture рекомендует использовать материал, который пропускает, по крайней мере, 70% солнечных лучей.
Утепление
У обычной теплицы все стены прозрачные, но для зимнего варианта парника такая конструкция не подходит, потому что в холодные темные ночи вам нужно обеспечить растениям максимальное количество тепла. Именно поэтому у всех вышеперечисленных теплиц прозрачна только одна стена, все остальные же (в том числе и потолок) утеплены. Отличный и бесплатный способ утеплить северную стену теплицы – присоединить ее к стене дома. Это не только утеплит теплицу, но и поможет сохранить тепло в доме. Главное, позаботиться о хорошей гидроизоляции.
Если средства позволяют, можно утеплить и землю возле теплицы – это не даст пропасть теплу, накопленному землей за день.
На ночь или в пасмурную погоду застекленную стену можно укрывать стекловолокном или мешками, наполненными листвой
Вентиляция
Зимние теплицы разработаны специально для создания оптимальных условий для выращивания растений в холодное время года, потому и неудивительно, что летом здесь бывает жарко. В таких сооружениях важно тщательно продумать вентиляционные системы и грамотно использовать их в жаркие летние дни.
Термическая масса
Термическая, или тепловая, масса – это способность материала впитывать и хранить тепловую энергию. Подобрав правильные материалы, можно собирать и хранить тепло от солнечных лучей на протяжении дня и использовать его для обогрева теплицы ночью. Стандартные материалы для термической массы: вода, камни, смесь глины с соломой или просто земля. Вода – материал проблемный, поскольку может замерзнуть, но с другой стороны, вода – один из самых гибких материалов, ведь можно запросто регулировать ее количество, подливая или выливая лишнее.
Есть 2 способа применения термических масс: можно использовать их для нагрева воздуха в теплице или для подогрева грядок. Второй вариант наиболее эффективен, т.к. на нагрев грядок уходит намного меньше энергии, чем на обогрев всей теплицы.
Активный и пассивный обогрев
В большинстве этих теплиц скомбинировано 2 вида обогрева. Их общая черта – пассивный солнечный обогрев. Но касательно активного обогрева мнения проектировщиков теплиц разнятся.
Роб из Verge Permaculture соорудил ракетную печь, так что в очень холодные дни он сможет отапливать помещение щепками и брикетом.
Ракетная печь – своеобразная комбинация русской печи-лежанки и колпаковой печи-голландки. Она потребляет меньше топлива и практически не загрязняет окружающую среду
Подземная теплица и теплица с пассивным солнечным обогревом оборудованы вентиляторами и трубами, с помощью которых теплый воздух подается в землю под теплицей, а когда тепло необходимо, фены разворачивают и они перенаправляют тепло в помещение.
В Северной теплице (Юкон) вентиляторы используют для перегона теплого воздуха сверху вниз через утеплители (термическую массу) к грядкам.
Как правило, когда бы вы ни решились применить новые технологии, это непременно приводит к увеличению расходов на постройку и затрат на содержание теплицы. Но это не значит, что вам не потянуть такую теплицу, ведь ту же ракетную печь можно сделать из подручных материалов.
Стоимость
Строительство таких теплиц – процесс дорогостоящий, но все же они на порядок дешевле экотеплиц, в которых не используются ПВХ-трубы и другие детали из пластика. Но, как и в любом другом деле, все упирается в проблему "потребления-производства", ведь приобрести и оборудовать на участке такую высокотехнологичную теплицу могут далеко не все владельцы земельных участков.
Применение солнечной энергии окупится через 10-20 лет, то же самое можно сказать и о зимних теплицах. Особенно если учесть, сколько спокойствия приносит мысль о том, что, несмотря на экономическую ситуацию в стране и рост цен на продукты, у вас всегда будет собственный участок, способный прокормить вас и всю вашу семью. Такая независимость стоит затраченных на обустройство современной теплицы средств и сил.
Читайте также: