Новые технологии для теплиц
Выращивание сельскохозяйственных культур или декоративных растений в нашем климате резко ограничено холодным временем года. Применение теплиц в этой отрасли способно обеспечить получение дохода круглый год, а особенно – в зимнее время, когда стоимость сельскохозяйственных групп товаров резко увеличивается. Рынок постоянно предлагает новые технологии для теплиц, которые могут облегчить и удешевить уход за растениями.
Новшества касаются как материалов, из которых изготавливаются конструкции, так и систем поддержания внутреннего микроклимата. Разработчики стараются учитывать все моменты, которые способны обеспечить высокий урожай и конкурентоспособное качество продукции.
Каркас
Каркас составляет основу конструкции, часто именно на него приходится львиная доля затрат. Но экономить на этом этапе не стоит, потому что все остальные части можно заменить без замены каркаса, если он сооружён из качественных материалов.
Стальной
Новейшие подходы подразумевают проектирование каркаса по голландской технологии в рамках специальной компьютерной программы. Она основана на взаимосвязи толщины стальных стоек и процента попадающего внутрь светового потока. Слишком толстые элементы удлиняют срок эксплуатации, но снижают урожайность за счёт дефицита света, поэтому важно высчитать оптимальное значение, которое возможно определить только с применением формул и цифровых чертежей.
Алюминиевый
Такие каркасы на данный момент являются самыми современными, они соединяют в себе передовой опыт и инвестиции в новые разработки. Кроме того, такой каркас решил проблему с отводом дождевой воды посредством жёлоба с уплотнителями для стен и потолка, а также вмонтированным стоком для конденсированной влаги. Эта технология помогает убрать капли, которые при скапывании на растения могут вызывать замедление роста и развитие грибковых патологий.
Алюминиевый каркас очень лёгкий, что делает его монтаж крайне простым и быстрым. Но для защиты от сильных ветров и ураганов его усилили специальными клеммами, которые расположены в верхней точке.
Покрытие
Покрытие является важным фактором для обустройства теплицы. Взамен стандартной полиэтиленовой плёнке пришли современные материалы, позволяющие получать товар высокого качества на протяжении круглого года.
Основные требования к покрытию остаются прежними: низкая теплопроводность для сохранения тепла внутри конструкции и высокая пропускная способность природного света.
Стекло
Стекло в этой сфере применялось и раньше, но теперь технология «флоат» сделала возможным заливать его прямо в подготовленные формы.
Благодаря этому подходу удаётся обеспечить такие моменты:
- система пропускает 93% солнечных лучей;
- она удобно монтируется, гарантирует высокую изоляцию и длительное использование;
- равномерная толщина делает теплицу устойчивой во время снегопада или сильного ветра.
Для монтажа стеклянного покрытия нужны специальные приспособления и умение выполнять подъёмно-монтажные операции, поэтому лучше доверить эту работу опытным специалистам.
Двойное остекление
Технология двойного остекления направлена на создание добавочной воздушной прослойки, которая повышает теплоизоляционные свойства. По сравнению с использованием сотового поликарбоната данный метод имеет такие преимущества:
- более низкая стоимость;
- длительный срок эксплуатации;
- увеличенная светоотдача.
Двойное остекление позволяет уменьшить образование конденсата, который является главным фактором ухудшения выхода товарной продукции.
Зашторивание
Ещё одна голландская технология подразумевает одновременное использование одного слоя стекла и вертикального зашторивания. Специальный механизм автоматически открывает и закрывает экраны, которые регулируют уровень подаваемого внутрь света. Кроме того, зашторивание позволяет сохранить внутреннее тепло.
Материал экранов подбирается в зависимости от конкретной культуры, которую выращивают. Учитывается и климат местности, где оборудуется теплица.
Самой современной на данный момент считается голландская система Smart-Slip, которая равномерно натягивается и плотно прилегает к контуру, что позволяет сэкономить максимальное количество тепловой энергии.
Тенты
Всё большую популярность набирают нетканые материалы, которые используют как самостоятельное укрытие или в качестве вспомогательного слоя внутри теплиц.
Многофункциональные материалы предлагают многие марки, основные из них – Лутрасил, Термоселект, Спанбонд и Агрил. Они могут быть разной толщины, что непосредственно влияет на их качества. Нетканые материалы помогают обеспечить оптимальный уровень влаги и сохранить тепло.
Недостаток таких тентов в том, что их самостоятельное применение круглый год невозможно, к тому же такие материалы достаточно хрупкие и могут рваться. Для того, чтобы продлить срок использования этих недешёвых материалов, необходимо накрывать их полиэтиленовой плёнкой на время ливней и града, а после их завершения – раскрывать.
Системы обеспечения микроклимата
Получение высокого урожая возможно только в том случае, если за всеми параметрами климата внутри теплицы соблюдается тщательный контроль и есть возможность их быстро корректировать в связи с изменениями внешних условий и стадии развития растений.
Отопление
Отопление является самым затратным фактором при выращивании любых растений или грибов, на него приходится до 80% общих расходов. Поэтому специалисты в первую очередь обращают внимание на разработку энергосберегающих систем отопления, которые позволяют снизить затраты энергоресурсов.
Новейшие технологии предлагают использование инфракрасных керамических обогревателей. Такие обогреватели снабжены автоматическими контроллерами, позволяющими включать и выключать длинноволновое излучение по мере надобности, с малейшим перепадом в 0,2°С. Мощность керамических обогревателей подбирается в зависимости от площади обогреваемой зоны и толщины материалов укрытия.
Терморегулятор позволяет снизить участие человека в постоянном контроле за температурой. Такие автономные системы очень долговечны, их можно использовать постоянно или сезонно.
Подогрев грунта
Для получения высоких и ранних урожаев оптимальную температуру нужно обеспечить не только атмосферному воздуху, но и почвогрунту, в котором культивируется рассада или взрослые растения. Особенно этот параметр важен в момент всходов семян.
Температуру почвы не всегда удаётся эффективно отрегулировать при помощи отопления, поскольку тепло поднимается вверх и даже при жаре внутри теплицы грунт может быть недостаточно прогретым. По этой причине все, кто серьёзно занимается выращиванием культур в закрытых условиях, используют почвенный подогрев.
Для повышения урожайности нагревательные магистрали укомплектовываются терморегуляторами, которые позволяют не перегревать грунтосмеси. Контроль происходит автоматически в границах заданных параметров. Эти параметры можно изменять в зависимости от стадии роста и развития растений, что значительно ускоряет созревание и получение урожая.
Плюсы использования обогрева грунта:
- целесообразность и быстрая окупаемость;
- невысокая стоимость и малые трудозатраты во время монтажа;
- автоматический режим работы;
- равномерный прогрев по всему периметру;
- снижение трудозатрат при обслуживании теплицы.
Определение мощности системы, которая обеспечит достаточный уровень прогрева, осуществляется индивидуально в зависимости от наружных температур и времени использования тепличного комплекса.
Искусственное освещение
Добавочное освещение – очень важный параметр, особенно в условиях сокращённого светового дня. Современные технологии предлагают несколько новшеств, позволяющих сделать его экономически выгодным и высокоэффективным. Многие культуры перестают образовывать бутоны и плоды, когда световой день сокращается до 9-7 часов, а после сокращения до 8 часов все части растения прекращают свой рост. Это делает обязательным применение дополнительного освещения.
Все новые подходы исключают перегрев поверхности освещения, что делает возможным их размещение в непосредственной близости от листьев, цветков или плодов.
На данный момент рынок предлагает несколько новых разработок.
Фитолампы
Эти устройства дают спектр излучения именно такой длины, которая наилучшим образом подходит для физиологии растений. Обычные лампы и прожекторы, которые использовались раньше, тратили энергию на свет в неподходящем спектре, что бесполезно расходовало электроэнергию. Фитолампы передают необходимые цвета, подходящие для определённых стадий вегетации растений, что позитивно сказывается на урожайности.
Общую мощность и количество фитоламп нужно оценивать очень тщательно. Учитывается и их расположение, которое обеспечит равномерное освещение без теневых зон.
Натриевые лампы
Передают оранжево-красную область спектра, которая делает фотосинтез максимально активным. Такие лампы надёжны, безопасны и являются очень эффективными. Кроме того, они обеспечивают высокую светоотдачу.
При их приобретении в первую очередь необходимо обращать внимание на влагоустойчивость, так как эксплуатация в условиях теплиц подразумевает высокую влажность или сырость.
Светодиодное освещение
При помощи светодиодов можно обеспечить необходимый спектр излучения, который будет отвечать всем потребностям выращиваемых культур на любых этапах возделывания. Кроме того, светодиоды потребляют наименьшее количество электроэнергии. От светового потока, передаваемого по светодиодам, можно получить самые высокие фотоактивные показатели, поэтому на данный момент эта технология считается наиболее выгодной.
Вентиляция
Системы проветривания прежде всего активны в жаркое время года, когда накопленная тепловая энергия в кратчайшие сроки может погубить растения. Сброс перегретого воздуха возможен благодаря применению автоматических термоприводов, позволяющих контролировать внутреннюю температуру. Эта технология упрощает обслуживание теплиц, поскольку открытие и закрытие проветривателей происходит без участия человека.
Использование автоматической вентиляции целесообразно и с той точки зрения, что срабатывает она только при возникновении избыточного давления. Это уберегает теплицу от попадания внутрь насекомых, способных снизить урожай или поедать растения.
Полив
Дождевание в последние годы уступило место новой технологии – капельному поливу. Главное преимущество такой системы заключается в том, что увлажняется непосредственно активный слой почвы. Это делает возможным экономию воды, поскольку исключается испарение с верхних слоёв и увлажнение неактивной части почвогрунта. Ещё одно преимущество капельного полива заключается в том, что он не нарушает поступление кислорода к корневой системе, уменьшая количество заболеваний корней.
Такие системы могут быть автоматизированными, а могут приводиться в действие человеком. Автоматизация помогает подавать воду для полива с определённой температурой, избегая стресса от воздействия холодной воды.
Кроме капельного полива специалисты по достоинству оценили сплинкерное орошение. При помощи этой методики не только увлажняют почву, но и обеспечивают необходимый уровень влажности, что особенно важно при выращивании грибов.
Применение новых технологий для теплиц помогает увеличить получение товарной продукции в несколько раз. Помимо эффективности современные методы обеспечения микроклимата и использование новейших материалов делают возможным обслуживать теплицы с минимальным участием людей и со значительным снижением трудозатрат.
Инновационные технологии в теплицах
Тепличное овощеводство в России переживает период активного развития. В том числе это происходит благодаря освоению инновационных технологий, позволяющих ускорить рост и созревание растений и повысить урожайность, одновременно снизив расходы аграриев и себестоимость продукции
О высокотехнологичных проектах мы поговорили с Виктором Семёновым, главой Группы компаний «Белая Дача».
— Расскажите о последних мировых тенденциях в сфере тепличного овощеводства. Насколько активно Россия перенимает этот опыт?
— На сегодняшний день в мире обозначилось несколько ключевых тенденций, определяющих подход к выращиванию овощей и зелени.
Одним из наиболее передовых методов выращивания, набирающих все большую популярность, является малообъемная технология, когда растения выращиваются не в грунте, а в специальных ёмкостях, наполненных субстратом, в котором создаются благоприятные условия для их роста. Выращивание сельскохозяйственных культур может осуществляться на торфяных субстратах, на минеральной вате или аэропонике. При этом применяемые расходные материалы влияют на себестоимость продукта.
В целом мировая тенденция заключается в понимании того факта, что на традиционном грунте невозможно производить качественную продукцию, так как происходит накопление вредителей. Создать благоприятную контролируемую среду для растений можно только в случае, когда ежегодно происходит, так сказать, тотальная зачистка площадки.
Также растет интерес аграриев к выращиванию продукции по биометоду, что является положительным фактором в сфере тепличного овощеводства. Основной принцип биометода заключается в отказе от пестицидов для борьбы с вредителями и применении исключительно биологических средств защиты растений (например, биопрепаратов и энтомофагов), а также органических регуляторов роста (гуматы).
Кроме того, перспективным направлением тепличного овощеводства является технология светокультуры, то есть выращивание растений во внесезонный период благодаря дополнительному электрическому освещению (досветке). Таким образом компенсируется недостаток естественного тепла и света, которых недостает в ряде российских регионов.
Необходимые при этом затраты электроэнергии определяются географической широтой нахождения теплиц, временем года, скороспелостью культуры или сорта, применяемой технологией.
Светокультура позволяет реализовывать проекты не только на юге страны, но и продвигаться дальше на север, приближая теплицы к точкам сбыта готовой продукции. Однако, я убежден, что размещение теплиц на юге все равно будет превалировать и тот, кто реализует проекты в южных регионах, будет иметь конкурентное преимущество. Ведь осуществить транспортировку овощей даже на дальние расстояния намного дешевле и проще, чем затрачивать дополнительные ресурсы на отопление и освещение в северных регионах.
В современных теплицах, как правило, применяются лампы натриевого освещения и\или светодиоды, дающие возможность настроить световой спектр, наиболее подходящий растению, в конкретный период вегетационного роста.
Успехи производителей светодиодных ламп позволяют в корне поменять подходы к салатным культурам при переходе на фитотронное производство зелени. В фитотроне полностью отсутствует естественное освещение, при этом рост и созревание зеленых культур происходит в 1,5 раза быстрее, достигается высокая урожайность. В помещении предусмотрены многоуровневые стеллажи, позволяющие существенно экономить площадь, а выращивание зелени происходит с применением гидропоники (способ выращивания растений без почвы).
Фитотронная технология вначале осваивалась только японцами: нехватка земельных ресурсов и интенсивность использования земли стали стимулом для развития данного направления. Но сегодня к процессу подключились и США, и Европа. Несмотря на то, что это инновационная технология, требующая дальнейшего изучения, мы видим, что это уже не чисто японское, а массовое направление, которое подхватывается отдельными компаниями и в России.
— Какова степень государственного участия в модернизации отрасли?
— Государственное участие в развитии отрасли сегодня достаточно ощутимое, несмотря на то, что программы поддержки стартовали довольно поздно по сравнению с другими сферами АПК. Так, сначала приоритет отдавался исключительно птицеводству, потом в зону внимания попало свиноводство, затем молочное животноводство, и наконец, очередь дошла до тепличного овощеводства.
Последние три года мы чувствуем государственное участие в развитии отрасли, фактически она переживает ренессанс благодаря синергии двух рычагов поддержки: это кредит не только оборотный, но также инвестиционный сроком на 8 лет, а в дополнение к нему – субсидирование капитальных затрат (капиксов) со стороны федерального бюджета.
Я думаю, что при сохранении основных направлений и объемов господдержки тепличного овощеводства Россия в течение 2-3 лет сможет выйти на полное самообеспечение по всем овощным культурам. А возможно, мы даже начнем налаживать экспорт из южных регионов, хотя сейчас говорить об этом еще рано.
— А производители и поставщики оборудования не предоставляют специальных условий приобретения оборудования и технологий (рассрочка, возврат части средств и т.п.)?
— Нет, мы ничего подобного не наблюдаем. Более того, я считаю, что наши отечественные поставщики ведут себя не совсем адекватно, когда с ростом курса доллара и евро моментально повышают цены в рублях. Получается, что подстраивая ценообразование под мировой рынок, они, тем самым, сужают свой рынок сбыта и никак не поддерживают развитие отечественного овощеводства.
При этом тенденция к импортозамещению здесь тоже просматривается. Например, на сегодняшний день появились отечественные производители пленочных и стеклянных теплиц. К сожалению, по качеству комплектации и конструкции большинство из них пока отстает от мировых лидеров, но мы понимаем, что со временем этот разрыв будет сокращаться.
В России есть свои лидеры, работающие на уровне мировых стандартов, в частности, компания «ФИТО», автоматика которой не уступает зарубежным аналогам. При этом благодаря близости к клиентам компания обеспечивает высокий уровень сервиса, а отсутствие валютных рисков позволяет предлагать оптимальные и стабильные цены.
Есть такие производители семян, как «Гавриш», которые уже не один год занимаются экспортом своей продукции и заняли определенную нишу в качестве поставщиков семян для российского рынка.
Очень хочется, чтобы государство, поддерживая строительство селекционных центров, в первую очередь обратило внимание на такие компании (в частности, путем выдачи грандов), у которых есть собственные разработки, специалисты, опыт, внутренняя инфраструктура. В этом случае, обойдясь малыми деньгами, мы можем уже завтра создать свой готовый продукт. И, напротив, если вкладывать существенные средства в создание проектов «с нуля», понадобятся годы, чтобы потом наполнить их каким-то содержанием.
— В чем заключается уникальность тепличного комплекса Группы компаний «Белая Дача» в Кисловодске? Какие современные решения используются в салатной и томатной теплице?
— В томатной теплице ничего уникального нет, и хотя мы создали одну из лучших теплиц в стране, их уже появилось достаточно много. Отличие состоит в том, что мы постарались учесть многие новейшие разработки в комплексе. В такой комплектации теплицы, действительно, еще никто в мире не строил.
Помимо собственной генерации электроэнергии мы установили накопители тепла, которые позволяют эффективно использовать СО2. Тепло накапливается днем в специальных аккумуляторах и распределяется ночью. Таким образом достигается экономия энергоресурсов.
Полив в томатной теплице осуществляется капельным способом. Для полива мы используем дождевую воду, которую не просто собираем с кровли теплиц, но еще и храним в соответствии с самыми прогрессивными новейшими технологиями, не допуская цветения, снижения качества и потери количества.
А вот наше салатное производство является реально уникальным. Прежде всего оно максимально роботизировано – от момента посева до срезки растений. Аналогов подобных проектов в России нет, а в Европе таковых всего 1-2. Но даже от европейских проектов нас отличает то, что ни у кого не реализованы подобные технологии под полимерной пленкой, которая обеспечивает стопроцентную пропускную способность ультрафиолетового спектра излучения. Это увеличивает продолжительность жизни салатов, добавляет им жизнестойкости, гарантирует насыщенный цвет и вкус, богатое содержание витаминов и прочих полезных веществ. Важно, что увеличение продолжительности жизни салата даже на 1-2 дня дает большое преимущество в логистике.
Продление сроков хранения, обеспечение свежести и товарного внешнего вида продукта во время транспортировки достигаются именно благодаря использованию данной технологии.
Основная экономия энергоресурсов (помимо технологических решений) происходит за счет локации. Мы расположили теплицы под Кисловодском – практически в самом светлом месте России, в 7-й световой зоне. Здесь нет избыточного тепла летом, когда оно может быть губительным для растений и подавлять их развитие, при этом, достаточно солнца зимой. Это обеспечивает нам существенные конкурентные преимущества.
— Я всегда думала, что экологическое производство не может быть высокотехнологичным, в том числе потому, что в его основе лежит ручной труд… Или это не так?
— Можно по-разному взглянуть на этот вопрос. Мы сейчас все больше погружаемся в зону высоких технологий, и прекрасно понимаем, что обычную землю с ее буферной способностью, микробиологией, конечно, невозможно заменить. Но жизнь подсказывает, что мы должны двигаться в направлении сменяемых грунтов. И, на мой взгляд, сегодня главный тренд, которого мы должны придерживаться, заключается в исключении обработки ядохимикатами, и как раз высокие технологии позволяют этого избежать и полностью отказаться от использования «химии» при выращивании овощных и зеленных культур.
Проникновение полного спектра солнечного излучения, который мы с помощью высоких технологий можем регулировать, в частности, за счет японской пленки F-Clean, обеспечивает уникальные качества продукции.
Также с фитотронами – интеллектуальная система настройки режимов «дня» и «ночи» в течение суток позволяет создать идеальные, регулируемые условия для выращивания овощей в искусственной среде. Таким образом мы не расходуем электроэнергию на неэффективную зону спектра освещения, а тратим только на то, что дает реальный объем и качество продукта с точки зрения содержания сухого вещества, витаминов, ароматических веществ.
— Какая страна является технологическим лидером в сфере тепличного овощеводства?
— Я считаю, что Нидерланды были и остаются мировыми лидерами в области внедрения и использования тепличных технологий. Однако, пальма первенства постепенно будет смещаться в южные регионы, в том числе, в связи с тем, что многие голландские предприятия перемещают производства на юг Европы, в частности, Испанию, Италию, и даже на север Африки. Думаю, в ближайшей перспективе данный тренд продолжится.
— А как же Япония?
— Не думаю, что Японию можно отнести к лидерам в тепличном овощеводстве, несмотря на их высокие технологии. Местные производители надежно защищены действующими ввозными пошлинами на импорт, что создает для них тепличные условия работы, в которых нет необходимости уделять должное внимание совершенствованию технологий.
— Оправданы ли существенные вложения в передовые тепличные технологии? Что можно сказать на примере вашего проекта? Насколько далеко России до рекордов других стран, если говорить об эффективности производства?
— В нашем тепличном комплексе, построенном в Кисловодске, проявляется синергия голландского, испанского, итальянского, российского и отчасти японского опыта. Насколько экономически оправданы высокие инвестиции в проект – покажут ближайшие 2-3 года. Посмотрим, насколько получится повысить урожайность растений, и как это скажется на окупаемости проекта.
На мой взгляд, сегодня крупнейшие российские тепличные хозяйства практически достигли показателей лидирующих мировых производителей, в том числе, Испании и Голландии. Это, безусловно, большой успех.
Если до недавнего времени в светокультуре был один явный лидер – совхоз «Майский» (республика Татарстан), то теперь ряд других предприятий, например, Новосибирская компания также демонстрируют высокие показатели. И 50-70 кг томата с квадратного метра в продленной культуре (не в светокультуре) уже являются для России стандартной урожайностью, тогда как еще совсем недавно этот уровень казался недостижимым.
— Каким вам видится технологическое будущее тепличной отрасли?
— Безусловно, продолжат успешно развиваться тепличные комплексы, которые уже построены в соответствии с современными технологиями и в оптимальных климатических зонах.
Будут модернизироваться технологии питания в сторону широкого использования искусственных сред (аэропоники, хайпоники и проч.). Будет совершенствоваться автоматика и системы управления. В результате не агроном будет принимать решения, а само растение: оно будет подавать сигналы о том, какая ему необходима температура, питание, орошение, влажность воздуха. В этой области ожидается большой прогресс.
Развитие получит фитотронное направление, позволяющее полностью заменить естественное освещение искусственным. Благодаря этому распространение получат проекты, привязанные к месту сбыта продукции, в крупных агломерациях или местах с дешевой электроэнергией.
Мы видим, как постепенно ухудшается экологическая обстановка вокруг нас и производства в открытом грунте. К сожалению, можно предположить, что придёт время и действительно чистые здоровые овощи можно будет произвести только в защищенном грунте.
Интервью взяла Виктория Загоровская специально для портала «Агро в деталях»
К вопросу классификации теплиц – Теплицы России
Современные теплицы и тепличные комбинаты характеризуются значительным разнообразием конструкций, инженерных систем, технологий выращивания, источников энергоресурсов и т.д.
Действующие нормативные документы рассматривают основные особенности непосредственно теплиц [1], а также технологий их эксплуатации [2, 3].
Разные типы теплиц рассматривали и пытались упорядочить ряд авторов. Так, профессор Брызгалов В. А. (1983) [4] отмечает, что культивационные сооружения, относимые к теплицам, могут иметь два типа кровли по светопропусканию. При непрозрачных кровлях рассматриваются здания шампиньонниц, а также другие специальные сооружения, которые не требуют света, например, для выращивания салатного цикория. В том числе камерные теплицы с электросветокультурой для районов Крайнего Севера. Второй тип кровли – прозрачные, и характерен он непосредственно для теплиц.
Номенклатура теплиц и тепличных комбинатов распределяется по назначению (овощные, рассадные, рассадно-овощные), срокам использования (круглогодичного и весенне-летне-осеннего), планировочному решению (однопролетные и многопролетные), а также соответствующим размерам и их площадей [5].
Названные выше материалы базируются в основном на опыте и знаниях в защищенном грунте периода конца 90-х – начала 2000-х годов.
Однако, известно, что в последние десятилетия в практику теплицестроения внедрены ряд новых оригинальных технологических и конструктивных решений. В этой связи целесообразно рассмотреть общие подходы к современному распределению по типам (типированию) теплиц.
рис.1Предлагаемые нами критерии классификации теплиц приведены на рис.1, где рассмотрены основные блоки-условия, которые отражают особенности изготовления, проектирования и строительства теплиц. При этом первым основным вопросом рассматривается технология выращивания растений в теплицах (блок II). Эти вопросы напрямую определяют выбор архитектурных и объемно-планировочных решений (блок III) и конструктивных решений (блок IV). Также технология основного промышленного производства определяет наполнение (начинку) инженерными и технологическими системами (блок V), их параметры и характеристики.
Решение блоков II, III, IV, и V определяют основной состав проектно-сметной документации. На этапе проектирования также рассматриваются отдельные вопросы организации и технологии строительства. Значимость последних вопросов предопределило выделение их в отдельный блок VI.
Рассмотрим исполнение и состав отдельных блоков по классификационным признакам.
Блок I «Типы теплиц» предлагается в составе четырех основных составляющих (рис.2).
рис.2
По назначению рассматриваются теплицы производственные (основное назначение): это промышленные теплицы разной площади (обычно 3 га и более) для массового выращивания овощей, цветов и проч. и блок фермерских теплиц площадью 0,25-2,0 га. Причем, последние могут устраиваться на действующих промышленных площадках крупных производственных предприятий.
Отдельно выделены теплицы для проведения научно-исследовательских работ. Это селекционные и репродукционные теплицы, а также фитотронно-тепличные комплексы. Под руководством и непосредственном участии авторов (МНВП «Инжтехбуд»), созданы ряд таких комплексов для аграрных исследовательских центров Академии наук Республики Беларусь в Минской области (г. Несвиж, г. Жодино, пос. Самохваловичи).
К специальным (оригинальным) теплицам следует отнести оранжереи, вегетарии (Иванова А.В., био, китайский и др.), зимние сады, торговые центры (Greenshop), в том числе проекты авторов (МНВП «Инжтехбуд») в г. Минск (United Company) и в г. Киев (ООО «Эдельвейс») и др.
В настоящее время по времени разработки, конструктивным и технологическим решениям все теплицы относят к одному из шести поколений. Первые два типа (двускатные стеллажные, ангарные) представляют незначительный интерес. Практически выводят из обращения теплицы третьего поколения, так называемые антрацитовские (по названию г. Антрацит в Луганской области, где они производились).
Наиболее распространенными сегодня являются теплицы четвертого поколения (типа «Venlo»). За последние 15-20 лет именно такие теплицы массово строили и продолжают строить в странах Восточной Европы.
Теплицы пятого поколения можно назвать глубоко усовершенствованной разновидностью теплиц типа «Venlo» [6]. Фирмы-производители их называют каждый по-своему: UltraClima (Kubо), ModulAir (Van der Hoeven), Eco-Greenhouse (KGP), OptimAir (Richel), SuprimAir (Certhon) и др.
Такие теплицы (отдельные образцы) построены в Европе и Северной Америке, а также в России (ТК «Липецк-Агро», г. Данков, Липецкой области).
Из открытой печати также известно о теоретических проработках теплиц шестого поколения, так называемых полностью закрытых теплиц [7].
Активное развитие строительства новых теплиц и тепличных комбинатов не снимает с повестки дня совершенствование ранее построенных теплиц (подблок I.3). Это может быть реконструкция, капитальный ремонт и модернизация.
Отдельно рассматриваются теплицы для специфических районов и условий эксплуатации (подблок I.4). Это мобильные и сборно-разборные теплицы площадью до 3 га для работы в местах наличия локальных и, возможно, временных, возобновляемых запасов энергии – биогаз, дрова, термальные воды и др. [8].
Основная задача теплицы – создание условий эффективной жизнедеятельности растений. Эта цель достигается в том числе разными архитектурно-планировочными решениями (рис.3).
рис.3
По разрезу теплицы рассматриваем как отдельно-стоящие (укрытия, туннели и ангарные), а также теплицы, которые сформированы (объединены) в блоки.
При этом в составе блоков теплиц могут быть несколько отделений.
На площадке строительства блоки и отдельно-стоящие теплицы размещаются, как правило, на одном уровне (общей планировочной отметке). Допускается [1, 2] размещение теплиц в нескольких уровнях, в т. ч. с устройством террас. При этом разность высот (например, в проекте авторов (МНВП «Инжтехбуд») ТК «DF- Agro площадью 10 га» предварительный перепад высот площадки составлял по геодезической съемке 18,5 м) решается устройством откосов, подпорных стен разного конструктивного исполнения и др.
В состав тепличных комбинатов кроме непосредственно теплиц входят здания и сооружения системы жизнеобеспечения (котельные, энергетические центры (включая ГПУ), сервисные зоны и др.). Варианты их решений, в первую очередь, компоновка, представлена в подблоке III.6.
Наиболее широкими разновидностями характеризуются конструктивные решения теплиц (блок IV). Самым используемым материалом в настоящее время являются стальные оцинкованные конструкции. Встречаются также элементы из обработанной другими способами (покраска, анодирование и др.) стали, дерево и пластик.
Распространенным решением фундаментов теплиц под рядовые и связевые стойки-колонны являются буронабивные монолитные сваи с малоразмерной серийной микросваей (как правило, бетонные для стеклянных теплиц и бетонные или металлические для пленочных теплиц), которая «втапливается» в бетонную смесь [9].
Специфическими, реже применяемыми решениями могут быть винтовые сваи из металла, забивные (пирамидальные, прямоугольные и др.) сваи. Кроме того, для районов Крайнего Севера с вечной мерзлотой предусматривается устройство фундаментов на специальной плите-ростверке с вентилируемым подпольем [1].
Ленточный фундамент теплиц, или цоколь, выполняется, как правило, в монолитном бетоне с соответствующим армированием и утеплением. Опирается такой конструктив на буронабивные сваи, которые устраиваются ниже глубины промерзания грунта. Армирование сваи и цоколя совместное. В отдельных случаях, в зависимости от организационных, инженерно-геологических и других условий, применяют сборные железобетонные плиты, высокий ростверк (без свай) и т.д.
Тепличные двери и ворота (подблок IV.4) выполняются в едином блоке поставки в унификации с несущими и ограждающими конструкциями теплиц.
В зависимости от конструктивного исполнения (решения) теплицы решаются вопросы вентиляции в кровле и в боковых стенах. Для теплиц 5-го поколения предусматривают специальную вентиляционную камеру, располагаемую вдоль пролетов теплиц. Дополнительные системы вентиляторов забирают воздух из теплицы, доводят их до проектного качества (в том числе охлаждают с использованием так называемых «мокрых экранов») и возвращают в блок с растениями. При этом конструктив (количество) форточной вентиляции значительно меньше, чем у теплиц типа «Venlo».
Технологические особенности эксплуатации и строительства теплиц и тепличных комбинатов будут рассматриваться дополнительно.
Т.Л. ЧЕБАНОВ — инженер Киевского национального университета строительства и архитектуры;
В.Б. БЕРЕЗА — инженер МНВП «Инжтехбуд», Украина;
Л.С. ЧЕБАНОВ — ст. научн. сотрудник Киевского национального университета строительства и архитектуры, канд. техн. наук;
Д.А. РОМАНЬКОВ — доцент Белорусской государственной сельскохозяйственной академии , канд. с.-х. наук.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Свод правил СП 107.13330.2012. Теплицы и парники. Актуализированная редакция СНиП 2.10.04-85. – М.: Минрегионразвития РФ, 2012. – 18 с.
- Нормы технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады. НТП 10-95. – М.: Минсельхозпрод РФ, 1995. – 85 с.
- Нормы технологического проектирования селекционных комплексов и репродукционных теплиц. НТП-АПК 1.10.09.001 – 02. М.: Минсельхоз РФ, 2002. – 29 с.
- Овощеводство защищенного грунта / В.А. Брызгалов, В.Е. Советкина, Н.И. Савинова; Под ред. В.А. Брызгалова. – Л.: Колос, 1983. – 352 с.
- Г.Г. Шишко, В.А. Потапов, Л.Т. Сулима, Л.С. Чебанов. Теплицы и тепличные хозяйства: Справочник. Под ред. Г.Г Шишко – К.: Урожай, 1993. – 424 с.
- Соколов Н.С. Технологии пятого поколения. – Теплицы России. – 2015, №1. – с.22-24.
- П.В. Шишкин, В.О. Олейников. Полностью закрытая теплица с технологией поддержания параметров микроклимата на основе управления разделенными воздушными потоками (технология CODA- Control Of Devided Airflows). – Теплицы России. – 2016, №2. – с.15-20.
- Чебанов Т.Л., Рябощук Ю.А., Малеванный В.Ю. Область рационального применения технологии строительства мобильных теплиц. – К.: Строительное производство, 2017, №62/1. – с. 121-127.
- Чебанов С.Л., Береза В.Б., Чебанов Л.С. Технология монтажа свайного поля теплиц. – Теплицы России, 2014, №2. – с.21-27.
Комментарии:
Использование новых технологий в теплице
Уже в прошлом времена, когда проектирование теплиц осуществлялось в соответствии с принципом «тем лучше, чем проще». Данная «простота» зачастую не оправдывалась во время применения. Сейчас технологии в проектировании, возведении и работе теплиц показывают долговременные и великолепные результаты. Давайте разберемся, что требуется учитывать во время проектирования, а также какие технологические нововведения необходимы для строительства современных теплиц.
Отопление и вентиляция
При строительстве теплицы фундаментальными параметрами являются вентиляция и отопление. От их действий зависит поддержка благоприятного микроклимата для растений.
Зачастую в теплицах применяется боковой и верхний тип вентиляции. В боковом виде используются вентиляционные отверстия, которые устанавливаются по периметру всей теплицы. Верхняя вентиляция создается при помощи подъема фрамуги.
Наиболее разумно применять комбинированный вариант вентиляции. Используются разные виды новых технологий, что существенно совершенствует вентиляционные системы. К ним относится автоматическое проветривание теплицы.
Системный автомат осуществляет открывание и закрывание форточек в зависимости от того, насколько меняется в парнике температура. Изделие работает без батареек и электроэнергии, его монтаж осуществляется достаточно просто. Садовод сможет самостоятельно произвести его установку.
Среди других популярных видов тепличного отопления выделяют водяное отопление. При проведении водяного отопления в теплице следуют знать, что для растений требуется подпочвенный и надпочвенный вид обогрева. Используемые надпочвенные тепловые приборы должны не превышать температуру свыше 95°С, а для подпочвенных этот параметр составляет 40°С.
ИК обогреватели прогревают не воздух а поверхность. Почва в теплице будет прогрета даже при прохладном воздухе.Для отопления теплиц будет разумным применение более новых технологий. Сюда относится вариант с воздушным обогревом, где происходит распределение теплого воздуха по всей площади равномерно. Данный способ удобен при грядках с большим размером. Применение данных технологий помогает осуществлять поставку к растениям углекислый газ с воздушными потоками, что для них особо важно. Происходит уменьшение температурных перепадов, получаются оптимальные параметры давления для преграды от попадания насекомых и вредителей в теплицу.
Использование новых технологий помогает проводить контроль всех изменений в микроклимате и принимать меры для его стабилизации вне зависимости от имеющихся погодных условий. Современные системы для контроля климата помогут провести управление вентиляцией, влажности и температуры с использованием компьютерных технологий. Установленные интеллектуальные алгоритмы будут самостоятельно проводить контроль для экономного распределения ресурсов.
Водоснабжение
При выборе системы тепличного водоснабжения следует определить параметры оптимального режима влажности, что играет важнейшую роль в растениеводстве. К надежному и классическому варианту полива относится применение сплинкерного орошения.
Установленная система способно не только осуществить полив растений, но и проводить удобрение и создавать туман, снижающий температуру во время теплого времени года. Еще можно устанавливать приборы по капельному орошению. Полив капельным орошением полезен тем, что помогает «дышать» корням растений.
Поступление воды в прикорневую зону проводится небольшими дозами. Системы капельного полива обеспечивают выбор конкретных участков, которые нуждаются в удобрении или орошении.
Не стоит забывать проводить установку правильной температуры воды. Параметры температуры воды не должны быть ниже собственной температуры почвы. При несоблюдении данного простейшего правила можно нанести для рассады вред. Для упрощения этой задачи устанавливают автоматизированные системы орошения. Это стоит дороже, но способно себя оправдать из-за удобного контроля за всеми процессами при помощи компьютера. Необходимые действия будут выполняться системой.
Освещение
Зачастую природного естественного освещения будет недостаточно для растениеводства. Причина этого кроется в погоде и индивидуальных особенностей определенных растений. Для одних растений необходимо большее количество света, для других – меньшее.
Решается проблемы путем использования в теплице искусственного освещения. Стоит знать, что для растений полезное освещение существенно отличается от обычного вида освещения, которое используется человеком в быту. Важно выбирать такие источники света, изготовление которых осуществляется только для растений. Излучение такого света происходит в синих и красных спектрах.
К самым экономным относятся энергосберегающие типы ламп. Они отличаются более дорогой стоимостью по сравнению с обычными лампами, но в дальнейшем способны полностью окупить сделанные затраты. Энергосберегающие лампы делают возможным экономический эффект в 5 раз больше. К иным плюсам данных ламп относится выделение небольшого количества тепла, они не оказывают влияние на климат в помещении. Этот источник света можно установить от растений в непосредственной близости.
В этой сфере также использовались новые технологии. К ним относятся светодиодные светильники инновационного типа, которые имеют функции по изменению цвета и яркости. Растения способны воспринимать различные длины волн. Варианты воспринимаемого цвета зависят от времени жизненного цикла рассады. Для молодых саженцев необходимого намного больше освещения, чем для более взрослых растений. Различается и полезная расцветка для овощей и цветов. Для стабильного и гармонического роста рассады важными являются сбалансированные световые волны. Поэтому светодиодные светильники достаточно универсальные. Они имеют способности по регулировке света в зависимости от того, какие есть потребности у растений.
Если применять вышеописанные новые технологии в теплицах, то можно осуществить правильное проектирование и строительство тепличного помещения. В итоге получится богатый выращенный урожай.
Инновационная теплица, которая требует в 10 раз меньше обогрева
Ученые из Университета естественных наук в Познани (Польша) при участии компаний из Норвегии и Нидерландов создали уникальную модель стеклянной эко-теплицы, затраты на отопление которой в десять раз меньше, а урожайность и рост культур столь же эффективны, как и в случае традиционных теплиц, сообщает портал ОКНА МЕДИА.
Стеклянная теплица, называемая создателями «активный парник BBBLS» или «тепличный пузырь», является одним из самых инновационных агротехнических проектов в мире. Конструкция эко-теплицы отличается от традиционного парника тем, что не имеет вентиляторов и отопительных труб, вместо этого для теплоизоляции стеклянных стен и крыши разработчики решили использовать мыльную пену, которая заполняет пространство между стеклянными оболочками. Это самая обычная пена, позволяющая выдувать мыльные пузыри, которые вызывают такой восторг у детей. Благодаря этому конструкция «тепличного пузыря» проще, чем популярных в настоящее время стеклянных теплиц. Но самое главное, по мнению авторов проекта, эта технология позволяет снизить затраты на отопление от 80 до 90 процентов.
«Тепличный пузырь» является закрытым объектом, который работает при отсутствии вентиляции в зимний период. Избыточное тепло в течение дня накапливается в буфере и используется для нагрева в ночное время. Летом избыточное тепло выводится наружу с помощью небольших вентиляторов.
В Университете естественных наук в Познани поясняют, что в типичных теплицах оптимальные условия получают путем нагрева и вентиляции, что приводит к большим потерям энергии и росту выбросов CO2. В процессе выращивания овощей в активном парнике BBBLS не будет выбросов CO2, так как он является закрытым объектом, а образуемая при сжигании биогаза двуокись углерода, поглощается растениями.
«Тепличный пузырь» был создан в рамках проекта «Food to Waste to Food» (F2W2F), который финансируется Европейским Союзом, и реализован польскими учёными в сотрудничестве с двумя компаниями: Lindum AS (Норвегия) и Jacinto Environmetal Solutions BV (Нидерланды). Пилотный объект площадью 150 кв. метров был построен в Польше на территории Опытной станции кафедры овощеводства в 2014 году. Голландская компания обеспечила проект теплицы, в то время как Университет естественных наук в Познани разработал систему управления, компьютер климата и программное обеспечение для него. Стоимость проекта составила 1 637 000 евро.
Система включает в себя: биогазовую установку, когенератор и новый тип теплицы, называемый активным парником BBBLS. Сочетание этих компонентов позволяет получать системы, в которых органические отходы превращаются в пищу практически без выбросов парниковых газов в атмосферу. Расчеты показывают, что новое решение позволяет поставлять еду в течение всего года, потребляя на 80% меньше энергии и воды. В то же время снижаются выбросы СО2 на 95 %, метана на 98 %, пыли и соединений серы на 97 %. «Тепличный пузырь» сводит практически на нет традиционную переработку отходов, потому что они превращаются в субстрат для производства овощей и грибов, а высокоэнергетический биогаз используется для производства электроэнергии для освещения теплиц. Твердая фракция также применяется в качестве отличного органического удобрения.
Как пытаются убедить аграриев и огородников изобретатели, эко-парник обойдётся им не намного дороже, чем традиционные теплицы. Затраты на строительство по сравнению с обычными теплицами будут выше порядка 10-20 процентов.
ОКНА МЕДИА рекомендует прочесть: Создана оконная пленка, которая греет дома и увеличивает урожайность теплиц
Хозяин теплицы. Перспективы роботизации и автоматизации тепличного овощеводства -Агротехника и технологии
Насколько активно сегодня применяется робототехника в тепличном овощеводстве, какие решения предлагает мировой и российский рынок, и смогут ли роботы полностью заменить людей, разбирался корреспондент журнала «Агротехника и технологии».
Сегодня на российском тепличном рынке очень активно применяются подвижные роботы и роботы-конвейеры, выполняющие большой объем работ. «На территории России есть несколько крупных тепличных комплексов, на которых внедрены подобные решения. Причем все оборудование для роботизации производства импортное», — рассказал Андрей Гришкин, директор по развитию компании «РусАгроКомплекс» (возведение промышленных и фермерских тепличных комплексов под ключ).
По его словам, спектр деятельности роботов обширен: их можно применять для приготовления субстрата, посева семян, предварительного опрыскивания растений органическими удобрениями, обеззараживания растений, сбора готовой продукции (рассады, овощей, фруктов) и ее сортировки, укладки, упаковки. Кроме того, роботы способны фиксировать количество продукции, взвешивать и транспортировать ее на склад для реализации, а также осуществлять переработку необходимой продукции.
В целом, отмечает Андрей Гришкин, роботы позволяют исключить присутствие человека на 80 % производственных операций в крупных тепличных комплексах. «Разнообразие операций, выполняемых роботами, нацелено на организацию замкнутого производственного цикла, где практически обходятся без людей, а роботы выполняют большую часть операций: производство и высадку рассады, сбор урожая, сортировку и упаковку», — подчеркивает специалист.
Роботы в тепличном овощеводстве пока не заменят людей полностью даже на отдельных участках
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 представляе
 | Большая высота конструкций, равная 7 метрам, позволяет увеличить расстояние между крышей и верхушками растений. |
 | Благодаря применению рециркуляции и кондиционированию внутреннего воздуха теплицы, практически отсутствует необходимость в форточках проветривания, расположенных на крыше. Количество форточек в снижено на 90%, в сравнении с классическими теплицами. Увеличенная освещенность способствует росту урожайности. Также существенно снижен риск проникновения вредителей. |
 | Теплица постоянно находится под небольшим избыточным давлением, а все технологические проемы и форточки проветривания оборудованы антимоскитными сетками, что также препятствует проникновению вредителей. |
 | Система отопления распределенными потоками воздуха через воздушные рукава обеспечивает прецизионное управление климатом. Концентрация СО2 равномерна по всей теплице, отклонения температуры как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях составляют 1-2 Со, что само по себе является серьезным технологическим достижением. |
 | Кондиционирование позволяет охлаждать теплицу летом. |
 | Лампы системы искусственного освещения помимо света выделяют тепло. Его объем достигает до 90% от мощности лампы. Использование этого тепла повторно системой управления микроклиматом теплицы существенно снижает расходы на отопление.
Резюмируя особенности технологии Active Climate можно подчеркнуть, что этот комплекс технологий позволяет снизить затраты на отопление на 25% и поднять урожайность на 20%. |