CC BY
31УДК 635.56.044:631.344.8-022.52:621.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА В МИНИ-ТЕПЛИЦАХ НА РОСТ РУККОЛЫ
Серов Н.Н., Лебедев К.Н.
Азово Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ, г. Зерноград, Россия
Аннотация. Мини-теплицы, или грубоксы, представляют собой малогабаритные устройства для выращивания растений. В них при помощи автоматики поддерживается оптимальный микроклимат для роста растений, что позволяет использовать такие установки для выращивания урожая или рассады. Одним из наиболее простых и доступных способов обогрева мини-теплиц является использование электрических нагревателей сопротивления, что в случае выращивания нетребовательных к температуре растений делает такой обогрев экономически целесообразным.
Нами проведены экспериментальные исследования различных конструкций системы обогрева мини-теплицы объемом 1 м3 при выращивании рукколы сорта Индау. В эксперименте использовались обогрев почвы резисторами типа 1RJ50W, обогрев воздуха резисторами типа 1RJ50W, обогрев почвы ИК-пленкой, обогрев тепловентилятором.
Во всех опытах параметры, влияющие на рост и развитие рукколы, были одинаковы, а именно: температура, частота полива, освещенность, состав почвы, размер ячейки, в которой находилось растение. В результате экспериментальных исследований выявлено, что наиболее перспективным является обогрев при помощи ИК -пленки, расположенной на нижней поверхности, так как этот способ обогрева дает оптимальный по урожайности и равномерности размеров растений результат. Кроме того, ИК-пленка имеет небольшую толщину, что позволяет рационально использовать объем установки.
Ключевые слова: Мини-теплица, гроубокс, обогрев растений, руккола, ИК - пленка.
Введение. В настоящее время становятся все более популярными мини-теплицы, или грубоксы (Growbox — ящик для выращивания), представляющие собой автоматизированные малогабаритные устройства для выращивания растений. В мини-
теплицах поддерживается оптимальный для роста растений микроклимат, что позволяет с минимальными трудозатратами получать урожай или выращивать рассаду. Одним из способов обогрева мини-теплиц является применение электрических нагревателей сопротивления, что упрощает конструкцию как нагревателей, так и системы автоматического регулирования температуры, а выращивание нетребовательных к температуре растений (например, салата) делает такой способ обогрева экономически эффективным.
Нами проведены экспериментальные исследования различных конструкций системы обогрева мини-теплицы объемом 1 м3 при выращивании рукколы сорта Индау. В эксперименте использовались обогрев почвы резисторами типа обогрев воздуха
резисторами типа 1Я150'^ обогрев почвы ИК-пленкой, обогрев тепловентилятором. Цель эксперимента - выявление рационального способа обогрева и технических средств для этого.
Во всех опытах параметры, влияющие на рост и развитие рукколы, были одинаковы, а именно: частота полива, освещенность, состав почвы, размер ячейки, в которой находилось растение. Температура поддерживалась на уровне 23 оС.
При обогреве воздуха резисторы располагались возле лотков с почвой (рис. 1, 3а); регулирование температуры осуществлялось с помощью терморегулятора РТ-2; датчик температуры поместили на лотки на уровне растений. Напряжение питания резисторов 12В._
Резистор
Лоток с почбой
Резистор
Лпток с почЬпй
Резистор
Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки при обогреве воздуха резисторами типа 1RJ50W
При обогреве почвы (рис. 2, 3б) на резисторы установили металлическую пластину для обеспечения равномерности нагревания; регулирование температуры осуществлялось с помощью терморегулятора РТ-2; датчик температуры поместили в почву.
Напряжение питания резисторов 12В.
Лоток с почбой
, Металлическая пластина
Резисторы
Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки при обогреве почвы резисторами типа 1RJ50W
Рисунок 3 - Экспериментальная установка при обогреве воздуха (а) и обогреве почвы (б) резисторами типа 1RJ50W
В эксперименте при обогреве с помощью ИК-пленки лотки с почвой разместили непосредственно на ИК - пленке (рис. 4, 6а). Датчик температуры расположили около лотков; для регулирования температуры использовали двухпозиционный регулятор на базе микроконтроллера ArduinoUno. Напряжение питания пленки - 220 В.
ИК пленка Лоток с почбои
Рисунок 4 - Схема экспериментальной установки при обогреве почвы ИК- пленкой
В эксперименте при обогреве с помощью тепловентилятора вентилятор от ПК, обдувающий резисторы 1RJ50W, поместили на уровне растений. Датчик температуры также расположили на уровне растений; для регулирования температуры использовали двухпозиционный регулятор на базе микроконтроллера ArduinoUno. Напряжение питания вентилятора и резисторов 12 В.
Рисунок 5 - Схема экспериментальной установки при обогреве воздуха тепловентилятором
Рисунок 6 - Экспериментальная установка при обогреве почвы ИК - пленкой (а) и воздуха тепловентилятором (б)
После 30 дней выращивания рукколы полученные образцы были срезаны на уровне почвы и на электронных весах с точностью до 0,01 г. Определена их зеленая масса, полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Результаты исследований влияния способов обогрева в мини-теплице на показатели роста рукколы сорта «Индау»
Тип обогрева Масса, г Кол-во, шт Высота, мм Уд. масса, г/шт
ТЭН, воздух 1,58 19 87 0,08
ТЭН, почва 1,62 14 97 0,12
ИК-пленка 3,65 23 95 0,16
Тепловентилят °р 3,28 16 102 0,21
По результатам эксперимента сделаны следующие выводы:
- наибольшая урожайность получилась при обогреве с помощью тепловентилятора, удельная масса составила 0,21 грамм на одно растение;
- наихудшие результаты имеет обогрев воздуха резисторами, в среднем масса одного растения составила всего 0,08 г/шт;
- при обогреве почвы ИК - пленкой растения имеют удельную
массу 0,16 г/шт;
- при обогреве почвы резисторами удельная масса составила 0,12 г/шт.
- наиболее равномерные размеры растений с преобладанием листовой массы дает обогрев почвы ИК - пленкой и резисторами; при обогреве воздуха резисторами растения имеют наименьшую высоту, близкое расположение нагревателей к растениям отрицательно влияет на их рост; при обогреве с помощью тепловентилятора растения имеют больший вес стеблей по отношению к весу листьев для всех рассмотренных вариантов обогрева.
Заключение. Как показали экспериментальные исследования, наиболее перспективным для мини-теплиц является обогрев при помощи ИК - пленки, расположенной на нижней поверхности, так как этот способ обогрева дает оптимальный по урожайности и равномерности размеров растений результат. Кроме того, ИК-пленка имеет небольшую толщину, что позволяет рационально использовать объем установки.
Список использованных источников:
1. Домашняя мини-теплица: обустройство своими руками// Электронный ресурс: https://eteplica.ru/vidy-teplic/mini-teplica-svoimi-rukami.html. Дата обращения 26.03.2019.
2. Отопление теплицы: применяемые отопительные приборы, выбор подходящей системы отопления// Электронный ресурс: https://m-strana.ru/articles/otoplenie-teplitsy/ Дата обращения 26.03.2019
3. Индау посевной// Электронный ресурс: https://www.supersadovnik.ru/plant/indau-posevnoj-1451. Дата обращения 26.03.2019
4. Как сделать инфракрасное отопление теплицы теплым полом// Электронный ресурс: https://avtonomnoeteplo.ru/teplye-poly/575-infrakrasnoe-otoplenie-teplicy-teplym-polom.html. Дата обращения 26.03.2019
5. Болотских Н.И. Инфракрасное отопление теплиц с помощью пленочных нагревателей// Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. - 2015. - № 7 (138). - С. 30-35.
Севрук Никита Николаевич, магистрант по направлению подготовки 35.04.06 «Агроинженерия», профиль
«Электрооборудование и электротехнологии», Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ, г. Зерноград.
Лебедев Константин Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплоэнергетика и информационно-управляющие системы», Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО
Донской ГАУ, г. Зерноград, Российская федерация. E-mail: slonbs@mail.ru
RESEARCH OF THE IMPACT OF ELECTRIC HEATING METHODS IN GROWBOX ON RUCOLA GROWTH Serov N.N., Lebedev K.N.
Azov-Black Sea Engineering Institute, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education Donskoy State Agrarian University, Zernograd, Russia
Annotation. Mini-greenhouses, or growbox, are small-sized devices for growing plants. Automatic devices maintain an optimal microclimate for plant growth, which makes it possible to use such installations for growing crops or seedlings. One of the most simple and affordable methods of heating mini-greenhouses is the use of electrical resistance heaters, which, in the case of growing plants that are undemanding to temperature, makes such heating economically viable.
We have carried out experimental studies of various designs of the heating system of mini-greenhouse with volume 1m3 during growing of arugula Indau . In the experiment, soil heating with 1RJ50W type resistors was used, air heating with 1RJ50W type resistors, soil heating with an IR film, heating with a heat fan.
In all experiments, the parameters affecting the growth and development of arugula were the same, namely: temperature, watering frequency, light, soil composition, cell size in which the plant was located. As a result of experimental studies revealed that the most promising is the heating with the help of IR - film located on the bottom surface, since this method of heating gives the best result in terms of yield and uniformity of plant sizes. In addition, the IR film has a small thickness, which allows efficient use of the installation volume.
Keywords: Mini-greenhouse, growbox, heating plants, arugula, IR -membrane.
Serov Nikita Nikolayevich, master of the profession line 35.04.06 "Agroengineering", profile "Electrical equipment and electrical technology"», Azov-Black Sea Engineering Institute, Donskoy State Agrarian University, Zernograd, Russian Federation.
Lebedev Konstantin Nikolayevich, Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor of the Department "Thermal Power Engineering and Information Control Systems», Azov-Black Sea Engineering Institute, Donskoy State Agrarian University, Zernograd, Russian Federation. Email: slonbs@mail.ru.
