Новые технологии теплицы

Вертикальные фермы, городские или сити-теплицы: новые решения бизнеса на овощах и зелени

Помимо увеличения доли и численности городского населения, перемены в классическом земледелии также вызваны изменением климата, истощением природных ресурсов и углеродным следом от производства и транспортировки продуктов питания (один томат в среднем проезжает 1 500 км, чтобы попасть на прилавок магазина).

Стоит задуматься также и о том, что большая часть всех потребляемых в развитых странах овощей и зелени ими импортируется. В России этот показатель от 30 до 80% в зависимости от вида овощей. (* В последние годы самообеспеченность овощами возросла: по огурцу почти до 90%, До 65 по томату. Чего нельзя сказать о семенах. Многие производители продолжают «по привычке» выращивать овощи из семян голландского производства, не смотря на то, что семена российской селекции, в частости «Гавриш», по качеству превосходят зарубежные аналоги, а по стоимости выгоднее. *прим. ред.)

При доставке до 40% урожаев превращаются в отходы, а то, что доезжает до нас с вами, теряет около 45% питательных веществ.

Выращивание овощей современными методами — выгодно и близко

Мировая продовольственная система в том виде, как она организована сейчас, очень неустойчива. В 2020 году из-за пандемии коронавируса проблемы в сельском хозяйстве обострились. Закрытие границ, санкции, эмбарго привели к срыву поставок продовольствия. После потерь, ощутимых как в экономическом, так и производственном плане, агропромышленный сектор задумался о полном импортозамещении продукции. Как это сделать и чем могут помочь новые технологии хорошо видно на примере компании iFarm, которая создает автоматизированные вертикальные фермы для локального выращивания овощей, ягод и зелени.

Овощи на «Удаленке» — автоматизация выращивания овощей: от биовегетария к вертикальной ферме

Компания iFarm начала работу осенью 2017 года. Тогда в планах коллектива было создание так называемых биовегетариев — светопроницаемых теплиц. Однако контролировать температуру внутри подобной конструкции оказалось сложно: солнечный свет либо моментально нагревал помещение, либо же все тепло уходило за счет инфракрасного излучения и тонких стенок конструкций. Управлять почвой в биовегетарии также было непросто: каждая часть грядки имела свой состав, температуру и влажность. Необходимо было найти решение с полной автоматизацией этих параметров, чтобы получать стабильно вкусный и гарантированный урожай овощей, ягод и зелени на протяжении всего года.

Кроме того, направление биовегетариев не предполагало быстрого масштабирования и не подходило для реализации более глобальной цели — создать автоматизированную технологию локального выращивания, которая могла бы обеспечить продовольственную безопасность в условиях, когда население мира быстро растет и урбанизируется.

В 2018 году команда iFarm представила собственную разработку промышленной технологии выращивания салатов и пряных трав на вертикальных фермах, которые можно располагать в закрытых помещениях в городах и начала эксперименты с различными культурами.

Вертикальные фермы — отличный выбор для городского овощеводства

Сегодня в открытых источниках появляется большое количество информации о вертикальных фермах. Хотя до сих пор вокруг сити-фермерства возникают многочисленные споры, само по себе вертикальное земледелие как подход не ново, просто оно стало активно развиваться несколько лет назад, когда был совершен прорыв в светодиодах (они стали и эффективнее, и дешевле).

Однако каждый раз скептики пытаются переубедить инноваторов в том, что сити-фермерство — это дорогое и неперспективное производство

Но так ли это на самом деле? Давайте разбираться.

Вертикальные фермы задают новые стандарты в производстве еды

Вертикальные сити-фермы для выращивания овощей популярны благодаря многим факторам: такие фермы быстро строятся, находятся рядом с потребителем, позволяют сэкономить природные ресурсы (вода, почва), экологичны, позволяют круглый год получать качественные урожаи практически в любом уголке России, независимо от климата.

Один из главных плюсов вертикального фермерства — автоматизация и возможность управлять большинством процессов, включая микроклимат

Внутри ферм избегают перепадов температуры, перепадов влажности, нехватки или избытка солнечного света, как это бывает в живой природе. В оптимальных условиях растения получают сбалансированное питание и максимально раскрывают свой потенциал. Это позволяет получать больше урожаев и сокращает сроки созревания как минимум на 10-15 дней даже по сравнению с обычными теплицами, а уж тем более с выращиванием овощей открытом грунте, где контролировать рост и развитие растения сложнее.

К примеру, на вертикальной ферме срок созревания листового салата до состояния готовой товарной продукции составляет в среднем 25-30 дней

Сотрудники iFarm комплексно подходят к решению главной задачи — обеспечить доступ населения к качественным продуктам питания. Можно ли на этом открыть полноценный агробизнес в городе и не прогореть? Команда iFarm создала автоматизированную технологию под ключ, на базе которой любой сити-фермер может построить свою ферму и выращивать салаты, пряные травы, съедобные цветы, а в ближайшее время даже садовую землянику, редис, черри-томаты и сладкие перцы.

Вертикальные фермы: сочетание новых технологий агропроизводства, удобства и выгоды

Сегодня технология iFarm представляет собой систему, которая включает в себя три основных блока: программное обеспечение (software), агротехнологии, оборудование (hardware).

Благодаря комплексной работе, запустить вертикальную ферму под силу любому человеку, даже если у него нет специализированных знаний в вопросах автоматизации производства, управления и агрономии.

Ключевой элемент — SaaS-платформа iFarm Growtune. Она отвечает за автоматизацию процессов, обеспечивает связь между владельцем или управляющим фермы с производством, помогает растениеводам выполнять базовые задачи по уходу за посадками.

— Наше облачное решение напрямую взаимодействует со всеми датчиками и контроллерами, управляет параметрами температуры, влажности, CO₂, составом раствора и графиком полива, расписанием включения и отключения света, а также выдает четкие инструкции по действиям с посадками для персонала ферм, — рассказывает директор по продукту iFarm Growtune Олег Костенко.

Благодаря такому уровню автоматизации сити-фермеру не требуется самому подбирать и настраивать параметры, а также мониторить процессы, чтобы получить качественный урожай в прогнозируемые сроки — система все сделает самостоятельно. Для этого необходимо выбрать культуру из каталога, который сейчас содержит более 120 «рецептов» выращивания, запланировать посадку, подтвердить заказ и наблюдать за производством.

Надежность — главное требование, которое предъявляют сотрудники компании к системе автоматизации. Сбой системы на несколько часов может привести к гибели урожая, который рос несколько недель. Искусственный интеллект отслеживает состояние растений на вертикальных фермах и обучается на основе данных loT-устройств, автоматических отчетов производства, компьютерного зрения и данных по продажам, а также сообщает обо всех нарушениях при помощи системы уведомлений. Чтобы избежать влияния человеческого фактора, в Growtune предусмотрен функционал чек-листов — автоматически генерируемых задач с четким перечнем действий для каждого этапа роста, каждой культуры.

Спец-программы выращивания для автоматизированных теплиц

Агрономы и специалисты по питанию растений провели огромное количество экспериментов в восьми собственных лабораториях, проверяя семена, оптимальный микроклимат, освещение и питание для каждой культуры. Управление этими параметрами позволяет добиваться максимальной урожайности с 1 м 2 посадок и получать яркие вкусовые характеристики салатов, пряных трав, овощей и ягод, сохраняя их полезные свойства.

Подобные исследования помогают повысить качественные и экономические показатели продукции. Полученные данные оцифровываются и превращаются в «рецепты» выращивания, каждый из которых содержит библиотеку всех необходимых микроклиматических параметров, а также агротехнических и технических процедур по уходу за конкретной культурой. Эта информация загружается в базу данных iFarmGrowtune и становится доступной сити-фермеру.

— Возможности, которые мы заложили в систему по удаленному управлению всеми процессами, начиная от планирования посадок до организации сбыта, позволяют минимум на 20% сократить расходы на оплату труда и максимально облегчить работу на ферме, снижать стоимость каждого килограмма овощей, ягод и зелени, — рассказывает коммерческий директор компании Майя Городова. — Все высокооплачиваемые специалисты работают внутри iFarm, а результаты их труда доступны клиентам в виде каталога культур и универсальных онлайн-инструментов для управления производством.

Какие культуры поступают на проработку в лабораторию определяется спросом на рынке и трендами в HoReCA. Выбор сортов не обуславливается одним лишь желанием. Во-первых, нужно учитывать экономическую выгоду, то есть, сколько владельцы вертикальных ферм смогут заработать на данной культуре. Во-вторых, большую роль играет сам вкус растения, но его определяют запросы. Так, например, рестораторы заказывают руколу с ярко выраженными вкусовыми характеристиками, а для магазинов выращивается рукола с более классическим, привычным вкусом. В каталоге Growtune есть оба «рецепта».

Сейчас эксперименты проводятся по следующим направлениям: зеленные культуры (новые виды и сорта салатов, пряных трав, микрозелени), ягоды (земляника садовая), съедобные цветы, овощи (томаты черри, сладкий перец, огурцы, редис).

Применение новых агротехнологий на реальном производстве — работает, проверено!

На вертикальных фермах по технологиям iFarm для выращивания овощей, ягод и зеленных культур используется метод проточной гидропоники: корни растений получают питание из специального сбалансированного раствора, который содержит все необходимые макро- и микроэлементы. Этот метод экологичен, надежен в эксплуатации, экономически выгоден и позволяет размещать фермы на любом этаже здания, благодаря легкости конструкций. Кроме того, он подходит для выращивания большого числа растений.

В светопрозрачных теплицах более старого поколения овощи выращиваются в основном на почвогрунте, в современных теплицах — это малообъемная гидропоника с использованием органического (кокосового и торфяного) субстрата, либо минеральной ваты. Данные технологии сопряжены с тем, что в определенный момент (в конце вегетации растений или нескольких циклов вегетации) возникает вопрос утилизации отработанного почвогрунта и субстратов, которые используются в малообъемной гидропонике.

— На вертикальных фермах мы почти ушли от субстрата. Его используется немного — для закрепления корней рассады. Таким образом, мы исключили загрязнение внешней среды и непредсказуемость условий, в которых формируется корневая система растений. Большой плюс в том, что мы в любой момент можем проводить осмотр корней и фиксировать изменения их состояния, а значит — работаем на опережение, если наблюдаем малейшие отклонения в развитии. Это почти невозможно при выращивании культур в почве или большом объеме субстрата, — говорит Наталья Смирнова, кандидат биологических наук, специалист по питанию растений, старший научный сотрудник лаборатории агрохимии Института почвоведения и агрохимии СО РАН.

Метод проточной гидропоники позволяет работать с разными видами субстрата (чаще всего — торф и минеральная вата). Однако агрономы в ходе лабораторных исследований выявили, что у некоторых культур корневая система лучше развивается в поролоне. В качестве одного из субстратов его использовали при выращивании микрозелени. Во время проверки урожайности нескольких культур (редис, горчица, кресс-салат и др.) он показал наилучшие результаты: поролон обладает хорошей воздухоемкостью, что положительно влияет на урожайность. Также у него низкая себестоимость.

Новые реалии — новое оборудование для вертикальных ферм

В работе iFarm использует ряд собственных инновационных решений для городских вертикальных ферм, часть из которых запатентована. Это мировая тенденция на рынке умных теплиц, когда компании сами разрабатывают для себя нужные технологии. Однако инновации приходят и из других секторов, например, искусственный интеллект, дроны или солнечные батареи.

Инженеры iFarm проделали большую работу над созданием собственных систем LED-освещения. Прорыв последних лет на рынке светодиодных фонарей позволил сделать искусственный свет идентичным солнечному! Лампы мало весят и не нагреваются в сравнении с предыдущими вариантами, сегодня их изготавливают в рамках контрактного производства для всех вертикальных ферм по технологиям iFarm и даже сторонних заказчиков (недавно большая партия уехала в Австралию).

Компания iFarm получила патенты на разные компоненты вертикальной фермы по своим технологиям. В их числе поддоны, профессиональный растворный узел (замешивает большое число растворов питания), система кондиционирования и осушения, которая позволяет повторно использовать испаряемую растениями воду.

Микрозелень — популярность растет с каждым днем

Мировой тренд на здоровое питание ставит микрозелень на лидирующие позиции в общем списке полезных продуктов. Поэтому многие компании делают ставку именно на нее. Тем более, что микрозелень — самостоятельное направление, основные покупатели которого — рестораны. Мы писали об этом в нашем материале на сайте официального интернет-магазина профессиональных семян «Гавриш», где микрозелень выделена отдельной линией, как быстрорастущий тренд.

— Микрозелень очень важна для здоровья. Молодые росточки содержат рекордное количество необходимых человеку полезных веществ — до 40 раз больше, чем во взрослых растениях тех же культур. Тренд на употребление микрозелени растет, в результате чего это направление становится популярно и у производителей, — рассказывает Майя Городова.

Для выращивания микрозелени используются специальные семена от проверенных производителей. А одно из главных условий качественного урожая — хорошая циркуляция воздуха в помещении. Побеги срезают после появления одного-двух листиков: горох вырастает за 12-15 дней, амарант — за 6 дней, редиска — за 5-8 дней, подсолнечник — за 12 дней. За это время растения максимально наполняются витаминами, но еще не успевают «затвердеть». На промышленных вертикальных фермах микрозелень выращивают на стеллажах, аналогичных тем, на которых растут «взрослые» салаты и пряные травы. В настоящее время готовится финансовая модель с экономикой фермы для такого ассортимента.

Также в разработке находится решение для ресторанов. Далеко не всегда есть возможность установить вертикальный стеллаж прямо в зале. Нужно адаптировать его под условия кухни, где обычно жарко и влажно. Именно этим сейчас занимается отдел опытного производства iFarm.

Сити-фермерство: экономически обоснованная альтернатива теплицам

Культивирование в закрытых помещениях дает огромное преимущество перед традиционным земледелием. Например, если фермер или агроном потеряли урожай, то зачастую им приходится ждать следующего сезона или оборота. На вертикальной ферме можно выращивать культуры круглый год, а благодаря замкнутому циклу на производстве — не использовать средства для защиты растений от вредных насекомых.

Главная задача вертикальных ферм — накормить растущее население мегаполисов. Овощная продукция должна быть свежей, полезной, вкусной. У продукции с городских ферм есть большое преимущество по сравнению с «собратьями», выращенными в тепличных комбинатах. Это, конечно, в первую очередь — производство, не требующее серьезных затрат на логистику. Овощи, фрукты, ягоды и зелень, которые везут издалека, падают в качестве.

— В тепличных комбинатах томаты срываются зелеными и поспевают по дороге. Не все гибриды хорошо переносят длительную транспортировку, могут испортиться по пути. А это напрямую сказывается на их вкусе, цвете, внешнем виде. То же самое с клубникой, зеленью и другой продукцией, которая относится к сегменту fresh и ultrafresh, — делится Майя Городова.

Окупаемость вертикальных ферм

Вертикальные фермы — инструмент, который помогает решать все эти проблемы. Такие экологически чистые производства удовлетворяют еще один запрос — растущий мировой тренд на эко-продукцию и осознанное, здоровое питание.

Один из главных вопросов со стороны потенциальных клиентов — это сроки окупаемости. По словам Городовой, окупаемость коррелирует с площадью помещения: чем больше ферма, тем быстрее она окупается. Специалисты компании предоставляют обоснование финансовых моделей на примере салатных линий.

Авторы: Елена Шкарубо, Екатерина Ананьева
фото: Ника Селезнева, Елена Альшимари

Новые технологии теплицы

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 огороде — умные теплицы

Умная теплица заметно облегчает физический труд огородника. Она способна самостоятельно позаботиться о будущем урожае огурцов и томатов, ягод, или других культур, без участия владельца. Набор автоматических опций освобождает человека от многочасового и ежедневного обслуживания грядок, снижает трудозатраты.

Рассмотрим далее в статье, каким требованиям соответствует «умная теплица», какие технологии используются в ее изготовлении, разновидности таких теплиц, и как правильно выбирать модели, все полюсы и минусы данной конструкции, альтернативные варианты, а также возможность создания своими руками «умной теплицы».

Что это такое?

«Умная теплица» это автоматизированная тепличная конструкция, которая гарантирует значительное облегчение тяжелого процесса выращивания агрокультур, и ухода за ними, а также минимизирует применения ручного труда.

«Умная теплица» способна самостоятельно поддерживать требуемый микроклимат, контролировать температуру и проветривание, обеспечивать регулярное и дозированное орошение растений, подачу удобрений.

Требования

«Умная теплица» имеет более широкий функционал в сравнении с традиционным вариантом. Она позволяет увеличить урожайность, благодаря наличию в конструкции автоматических механизмов, которые контролируются и управляются при помощи современных программных обеспечений. Оригинальная конструкция теплицы позволяет обеспечить максимальную освещенность выращиваемых культур.

Каждая «умная теплица» в своей комплектации обязательно должна иметь:

• датчики;
• исполнительные устройства с механизмами;
• системы отслеживания и управления.

Вся конструкция в целом полностью автоматизированная, с имеющимися микроконтроллерами, необходимыми приборами, измерителями и приложениями (с интернетом) доступна для возможного удаленного просмотра и регулировки показателей.

Главная задача «умной теплицы» – создание максимально комфортного микроклимата для роста и развития растений, что способствует в конечном итоге, обильным и дружным урожаям вкусных овощей/фруктов/ ягод, и др. культур.

Используемые технологии и приспособления

Современная теплица будет соответствовать статусу «умной», если она имеет следующие современные технологии в своей конструкции.

HVAC-оборудование

Данное оборудование включает комплекс нескольких составляющих:

• система вентиляции;
• кондиционирование;
• система отопления.

HVAC-оборудование гарантирует поддерживание идеальных температур, которые позволяют выращивать в теплице овощи и растения в течение круглого года. Систему можно настроить для культивации конкретного овоща или экзотического растения. Неоспоримые преимущества HVAC – минимизация операционных затрат. Оно является одним из лучших и востребованных технологий.

LED освещение

Освещение на светодиодах, или LED освещение считается наиболее предпочтительными, так как имеет:

• компактные размеры;
• минимальный вес;
• отличный дизайн;
• простую установку;
• экономичность при работе;
• продолжительный срок службы.

Светодиоды, имитирующие дневное освещение, за минуты могут обеспечить дополнительное освещение (в любой точке теплицы) растениям.

Датчики

По желанию обладателя «умной теплицы» датчики, используемые в конструкции, могут быть использованы в любых комбинациях:

• для измерения влажности в почве и воздухе;
• температурные;
• экспонометр – для определения яркости освещения теплицы;
• для получения данных кислотности почвы, и ее химического состава;
• для предварительного определения t воды для полива или качества воды.

Снятие показаний, их периодичность и частоту можно регулировать.

Специальные сети для связи датчиков

Для связи всех датчиков используются беспроводные или проводные сети. В особенно удаленных населенных пунктах можно выбирать беспроводную технологию LPWAN (сеть дальнего радиуса действия). Она хорошо справляется с передачей небольших, по объему, данных.

Хорошо себя показывают NB-IoT, LoRaWAN, RF. Данный тип связи не требует использование сети лицензируемого диапазона, это гарантирует низкую стоимость содержания и сервисное обслуживание оборудования.

Специальные приложения для ПК и мобильных

Специально разработанные приложения для управления «умной теплицей» можно легко устанавливать на:

• смартфон;
• ПК;
• планшет с ноутбуком.

Интерфейсы понятные и удобные в использовании. Владелец с помощью гаджета на расстоянии сможет мониторить работу системы, контролировать показатели в «живом режиме», изменять их в случае необходимости.

Автоматическая «умная теплица» дает возможность обладателю не находиться на грядах целыми днями, а заниматься более важными делами, или тратить время на отдых. Работу конструкции можно контролировать на расстоянии при помощи гаджетов.

Разновидности

Преимущества умных теплиц в том, что на протяжении всего года, появляется возможность употреблять свежие овощи/фрукты, или выращивать их для продажи. Многообразие разновидностей моделей, позволяют подобрать каждому наиболее оптимальный вариант для себя. Умные теплицы разделяют по следующим критериям.

По материалам каркасов

Материал каркаса должен быть прочным и устойчивым к перепадам температур, осадкам, установке дополнительного утепляющего материала. Каркас может быть:

1. Из стали – самый прочный и крепкий вариант. Покрыт он защитным слоем от коррозии, или оцинковки.
2. Алюминиевым – устойчив к появлению ржавчины, простой в обработке. Но этот материал недостаточно прочен к большим нагрузкам. При обильном снежном покрове зимой, сильных порывах ветра может менять форму, приходить в негодность.
3. Из дерева – не дорогой, но подвержен гниению. Со временем, даже при обработке защитными средствами, каркас просядет.

Каркас должен выбираться в соответствии с размерами теплицы, чем она больше, тем прочнее должен быть каркас.

Материалу покрытия

Теплицы по материалу покрытия могут быть:

• из сотового поликарбоната – легкого, прочного и прозрачного, с устойчивостью к УФ-лучам (плотность от 0,65 г/м3, толщиной от 4 мм и более);
• из капитальных стен с крышей и стекла;
• полностью стеклянные;
• комбинированные – из сочетания разных материалов.

Варианты выбирают, руководствуясь финансовыми возможностями.

Форме и типу крыши

Можно выбрать любой вариант крыши теплицы:

1. Односкатная – компактный и простой вариант, подойдет для небольших участков и теплиц маленьких или средних размеров.
2. Двускатные крыши – занимают много площади, подходят для больших теплиц, максимальная высота в центре теплицы. Крыша обеспечит самостоятельный сход осадков, благодаря уклонам.
3. В виде арок – классический вариант. Модель устойчива к ветру. Внутренне пространство используется максимально и с пользой. Каркас должен иметь суперпрочные качества, так как на крыше может скапливаться снег, который не должен разрушить конструкцию.

Стали появляться в продаже и новинки в виде сферической крыши. Этот тип компактен, имеет небольшой вес, и гарантирует отличное освещение. Тип крыши хорошо устойчив к нагрузкам.

Один из основных критериев при выборе типа конструкции это шаг между дугами, чем он меньше, тем прочнее теплица.

Форме и типу стен

Стены теплицы могут быть прямыми, округлыми, или любой геометрической формы. Наиболее востребованный материал для стен сотовый поликарбонат – он доступен по цене и прост в установке. Стены из стекла обойдутся дорого, это тяжелый и хрупкий материал. Использовать пленку для стен рекомендуется для сезонных, летних вариантов.

Типу конструкции

Теплицу можно установить с различным типом конструкции:

• Сдвижные конструкции удобны тем, что их в жаркое время года можно частично открывать, сдвигая отдельные элементы.
• Разборные – конструкция позволяет полностью разобрать и вновь собрать теплицу на сезон, или перенести на новое место. Этот тип дает возможность убирать отдельные модули конструкции.
• Стационарные модели монтируются на крепкий фундамент на одном, заранее выбранном, месте. Они обустраиваются на использование в течение 12 месяцев. Можно устанавливать систему отопления.

Размерам

В зависимости от того, какое количество растений предполагается выращивать (на продажу, или только для себя), следует выбирать и размеры теплиц, которые могут быть шириной:

Высота и длина теплицы может быть различной, в зависимости от выращиваемых культур от 1,5 м до 9 м и выше. Теплица также может иметь квадратную, прямоугольную, округлую форму.

Как правильно выбрать?

При выборе «умной теплицы» обращают внимание на следующие важные факторы:

• какие культуры будут выращиваться в теплице (назначение) – это определяет размеры конструкции и форму;
• шатровая, двускатная модель подходит для выращивания высокорослых культур;
• конструкция в виде арки отличается стойкостью, удобством эксплуатации изнутри;
• для регионов с большим количеством осадков выгодно брать модель стреловидной формы (крыши);
• конструкция из оцинкованного профиля самая долговечная и крепкая;
• при выборе теплицы, обращают внимание на характеристики прочности – они выражаются в устойчивости каркаса к ветровой/снеговой нагрузке;
• способы соединения составных модулей влияют на долговечность теплицы;
• важнейший параметр – плотность, толщина и пропускная способность света.

Наличие всех составляющих автоматической системы для «умной теплицы» гарантирует минимальные физические и временные затраты человека, и хорошие урожаи культур. Степень автоматизации теплицы можно подбирать самостоятельно или выбирать стандартные варианты. Следует учитывать объем выращиваемых растений – для семьи, или на продажу.

Самая прочная, долговечная модель на стальном каркасе и стеклянная. Для установки необходимо обустройство фундамента, и высоких гряд. Автоматикой можно «снабдить» и небольшие варианты из поликарбоната.

Известные производители и модели

Можно выделить следующие бренды смарт-теплиц.

Компания Воля

Российский бренд с 1993 года производить теплицы различных конфигураций на основе качественного и высокопрочного сотового поликарбоната. Разработчики постоянно внедряют инновационные «доработки», технологии, учитывая пожелания пользователей. Теплицы подходят для круглогодичного выращивания растений, как для частного использования, так и для промышленных целей.

Орион

Оригинальная высокая (до 4 м) модель подходит и для жарких, и для холодных регионов. Прочная конструкция отлично выдерживает большое количество осадков, при снежных зимах.

Эффективное строение верхней части крыши (в виде арки) сдвижной, которая вставляется в Н-образные модули, свободно передвигается, позволяя максимально проветривать теплицу. Цена (в зависимости от размеров) доступная 15 000-26 000 руб.

Дополнительное фирменное оборудование в виде системы автоматической вентиляции (автоподъемник форточек) будет контролировать комфортный микроклимат – откроет в нужный момент вентиляционные форточки.

Бренд Союз-Агро

Российская компания производит высококачественную продукцию из поликарбоната с надежной конструкцией и комплектующими из прочной стали. Форма крыши устойчива к большому скоплению снежного покрова.

Капелька

Модель предназначена для использования в течение всего года. В комплектацию можно включить дополнительные форточки, и автоматическое открывание к ним, а также капельный полив. Модель подходит для установки автоматизированной системы.

Цена от 27 000 руб.

Компания ZimSad

Отечественный бренд на базе собственного производства изготавливает широкий ряд уникальных теплиц (с 2008 г.), в комплектации которых включены все современные автоматизированные системы.

LIVE ENERGY

Крупная конструкция из алюминиевого профиля с шириной до 5 м и любой высоты (от 3м до 9 м). Красивый дизайн и прочные однокамерные стеклопакеты. Теплица круглогодичная для установки на фундамент. Крыша двускатная самоочищающаяся (от осадков).

Наличие автоматики для проветривания, системы обогрева, количество створок (под заказ) и оборудования для капельного полива, досветка минимизируют физические затраты и время. Стоимость от 950 000 руб. и выше. Двери с доводчиком.

Бренд Новатор

ООО ТПФ «Инновация» занимается изготовлением теплиц под маркой «Новатор» – это один из крупнейших российских производителей с 2004 года. Производственная база оснащена модернизированным оборудованием. Компания гарантирует качество и долговечность своей продукции.

«Новатор» 3 «Премиум»

Модель с откидным верхом из прочного металлического профиля и поликарбоната рекомендована для использования в температурном диапазоне от -60 до +80°С. В комплектацию можно взять автомат-систему полива, дополнительные фиксаторы форточек, съемную крышу. Стоимость от 28 000 руб.

Компания GLASS HOUSE

Бренд с 2001 года специализируется на производстве качественных и красивых современных теплиц на собственных производственных площадях по инновационным технологиям.

Каркасы создаются из прочного металлического профиля (оцинкованного). Для покрытия используется стекло и сотовый поликарбонат премиум-класса. Все конструкции фирменные и запатентованы.

Дубрава

Шатровая модель в ассортименте (по длине), и 4 м в ширину, 2,8 в высоту. Стальной оцинкованный уголок, форточки с термоприводом, раздвижные двери. Подходит для промышленного использования, предусмотрена установка автоматической системы.

Дополнительные стяжки в каркасе подходят для установки вентиляции, обогревателей. Каркас выдерживает нагрузки до 180-250 кг. снега на 1 м2. даже при покрытии сотовым поликарбонатом. Цена от 70 000 руб.

Особенности использования

Умные теплицы должны располагаться на территории участка, так чтобы было удобно провести к ней все необходимые коммуникации, которые входят в автоматическую систему. Конструкцию следует располагать на участке, так, чтобы солнце максимально освещало данный объект с утра до вечера (юго-западная сторона).

Особенности оборудования:

1. Авто проветривание может быть гидравлическим, электрическим.
2. Полив в виде капельного орошения к каждому растению по часам.
3. Отопление с терморегулятором.
4. Подсветка. Необходимое количество светильников рассчитывают исходя из площади теплицы.

Можно ли сделать самостоятельно?

Умную теплицу можно изготовить самостоятельно, работу проводят по этапам:

• выбирают солнечное место для установки теплицы;
• защищают участок от возможных порывов ветра;
• копают котлован и возводят фундамент;
• сооружают каркас из металлических труб;
• для круглогодичной теплицы следует выбрать недорогой материал сотовый поликарбонат с толщиной от 16 мм;
• на каркас укладывают гибкие поликарбонатные плиты;
• стыки тщательно герметизируют;
• окна и двери устанавливают, так, чтобы они закрывались плотно, максимально сберегая тепло.

Проводят автоматизацию теплицы. Покупают необходимые датчики, например, марки Arduino. В комплекте – датчики влажности, закрыватели с термодатчиками, фоторезистор и электросхемы.

Для теплицы выбирают обустройство полов с обогревом, или водяное отопление. Для подключения к автоматике подходит электроподогрев. Для прогрева воздуха используют электрообогреватели, рядом с ними ставят датчики.

Далее устанавливают автоматические подъемники на окна и вентиляцию. В теплице размещают емкость для полива, проводят оросительные каналы, подключают к датчикам, и выставляют параметры полива.

При коротком световом дне (осенью, зимой) будет востребована функция дополнительного освещения. Лампы размещают в требуемых точках, подключают к системе, выставляют параметры. Также можно подключить плановое внесение удобрения.

Больше информации об изготовлении своими руками в видео:

Плюсы и минусы

Умные теплицы имеют неоспоримые преимущества перед простыми вариантами.

Плюсы:

• защита от экстремальных температур или резких перепадов;
• регулирование проветриваний, силы циркуляции воздуха;
• возможность осуществления автоматического набора воды для полива и совершения орошения в определенные часы;
• регулировка внесения удобрений;
• при минимальных отклонениях от заданных параметров, программа будет сообщать владельцу (по СМС, на эл./почту) о форс-мажорных ситуациях;
• конструкции не сложные, надежные;
• простое управление;
• возможность создавать идеальный микроклимат для каждой отдельной культуры, высаживаемой в данный момент;
• поддержание постоянной нужной температуры;
• подходит для использования круглый год, урожаи несколько раз за год;
• контроль работы оборудования и инвентаря – гарантирует возможность вовремя обнаружить сбой или неполадки.

Модели могут работать автономно, экономят время и ресурсы. Не требуется постоянное присутствие человека. Достаточно высадить рассаду в подготовленный грунт. Урожай можно собирать круглый год.

Минусы:

• следует настраивать системы под растение, которое будут выращивать (частоту, объемы полива, внесение удобрения, t, и др.) – например, для томатов требуется высота, для огурцов широкое пространство;
• рентабельность и эффективность зависит от согласованности и «полезной» функциональности всех систем в комплекте;
• стоимость.

Требуется постоянный мониторинг процессов работы, а также нужно проводить техосмотры «умных теплиц» во избежание неполадок, сбоев в работе.

Альтернативные варианты

В качестве бюджетного варианта можно найти альтернативу «умной теплице» в виде миниатюрных моделей:

• пристенных;
• 8-миугольных;
• парников-колпаков.

В зимнее время также можно «переделать» широкие, вместительные подоконники в теплицы. Они подойдут не только для рассады. Листья салата, укроп, петрушка, отдельные сорта томатов или огурцов можно выращивать на подоконнике. Главное – обеспечить растениям тепло, орошение и много света.

При наличии в загородном доме зимнего сада, его в холодный период можно частично использовать под выращивание свежих овощей, зелени. Утепленные лоджии на южной стороне дома, также востребованы в качестве круглогодичной теплицы.

Заключение

«Умная теплица» это современная, рентабельная конструкция, оснащенная автоматической системой регулировки микроклимата. Благодаря обустройству датчиков контроля и своевременной корректировки в изменении показателей (t, влажности, наличия удобрения и др.), теплица способна самостоятельно «следить» за растущими растениями, вовремя ухаживая за ними.

Источник https://gavrishprof.ru/info/publications/vertikalnye-fermy-gorodskie-ili-siti-teplicy-novye-resheniya-biznesa-na-ovoshchah

Источник https://qwizz.ru/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8-%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D1%86%D1%8B/

Источник https://agronom.guru/ogorod/teplitsyi/vidy-t/umnye