7.11. Автоматическое управление содержанием диоксида углерода и досвечиванием растений
Интенсивность фотосинтеза в теплице зависит от концентрации СО2. В ночные часы концентрация его возрастает до 0,05 %, а в дневные падает до 0,01 %. В случае увеличения концентрации СО2 в воздухе теплицы с 0,03 до 0,15 % интенсивность фотосинтеза значительно возрастает, а урожайность повышается на 10...20 %. Очевидно, требуемая по агротехническим нормам концентрация СО2 может быть достигнута только в результате применения специальных систем подкормки, т. е. искусственной подачи СО2 в теплицу.
Содержание диоксида углерода поддерживают на определенном уровне, сжигая природный газ в специальных генераторах или подавая в теплицу дымовые газы из тепличных котельных (реже из специальных газовых баллонов, содержащих СО2).
Схема управления подкормкой СО2 работает по заданной временной программе с 24-часовым циклом.
В оптимальном режиме работы теплицы подача СО2 в расчете на 1 га составляет 50...70 кг/ч
Генератор, вырабатывающий СО2, представляет собой дистанционно управляемую газовую горелку, заканчивающуюся керамическим насадком 1 (рис. 7.11), в каналах которого происходит смешивание газа с воздухом, а на поверхности — сжигание смеси. Для подготовки генератора к работе нажимают на кнопку клапана 4 и разжигают факел запальника 7, пламя которого «лижет» насадок и спай термопары 6. После 20...30 с прогрева вырабатываемой термопарой ЭДС достаточно для удержания клапана 4 в открытом состоянии. Генератор включают в работу, дистанционно открывая клапан 3. В случае погасания факела запальника термопара остывает и клапан 4 закрывается. Все генераторы (их 16 на 1 га) включаются в светлое время суток по команде реле времени или по импульсу от газоанализатора. Схема автоматического управления подкормкой СО2 блокируется при снижении уровня освещенности, а также при открытии фор точек из-за повышения температуры или относительной влажности воздуха в теплице.
Рис. 7.11. Схема генератора, вырабатывающего СО2:
1 — керамический насадок; 2— защитный экран; 3,4 — магнитные клапаны; 5—резиновый шланг; 6—термопара; 7—запальник
Рис. 7.12. Функциональная схема автоматизации подкормки растений дымовыми газами из котельной:
1 — котел; 2 — дымосос; 3 — дымовая труба; 4, 6— вентиляторы; 5— теплица; ТЕ— измерительный преобразователь; ТС—датчик
Продукты сгорания газообразного топлива в котельных содержат 8...12 % СО2 и тоже могут быть использованы для подкормки растений (рис. 7.12). Дымовые газы из котла / дымососом 2 направляются в дымовую трубу 3. Часть этих газов вентилятором 4 перекачивается в теплицу 5, где равномерно распределяется через перфорированный воздуховод. При необходимости допустимая температура газов перед теплицей может быть понижена за счет подмешивания наружного воздуха, подаваемого дополнительно установленным вентилятором 6. В этом случае желательна установка регулятора, стабилизирующего температуру дымовых газов на входе в теплицу.
Подкормка уходящими дымовыми газами котельной экономически оправдана лишь при небольшом расстоянии между котельной и теплицами.
Автоматизация рассмотренных схем подкормки растений диоксидом углерода несложная, но наибольшего эффекта следует ожидать от системы авторегулирования, поддерживающей оптимальное соотношение между облученностью растений и концентрацией СО2 в теплице.
Следует иметь в виду, что оба рассмотренных вида подкормки приводят к увеличению концентрации оксидов азота и других вредных компонентов в воздухе теплицы.
Искусственное облучение в сооружениях защищенного грунта применяют при выращивании рассады и в селекционных целях. Несмотря на увеличение себестоимости рассады, досвечивание эффективно, поскольку увеличивает урожай на 20...30 % и ускоряет его получение на 10...15 дней.
В качестве источников искусственного освещения используют чаще всего ртутные и ксеноновые лампы, спектр излучения которых близок к солнечному (400...700 нм). Мощность излучателей в зависимости от зоны расположения теплицы от 100 до 300 Вт/м2.
Системы досвечивания включаются от фотореле или реле времени. При этом суммарная продолжительность светового дня должна быть не более 18ч. Особенность этих систем управления —строгая последовательность (поочередность) включения отдельных групп ламп, позволяющая избежать ударных нагрузок на источник электроснабжения.