Автоматическое управление температурой почвы и теплозащитным экраном

Температура почвы мало отличается от температур окружающего воздуха и достаточно стабильна. Однако при понижении температуры замедляется поглощение растением питательных веществ и воды, а при повышении — чрезмерно развивается корневая система.

Температуру почвы в теплице поддерживают с помощью системы подпочвенного обогрева, монтируемой обычно только в теплицах для рассады. Слой обогреваемого грунта обладает громадной тепловой емкостью, и автоматизация осуществима только потому, что объект практически не подвержен действию внешних возмущений, поскольку температура воздуха в теплице достаточно стабильна, а солнечные лучи задерживаются растениями.

Наиболее значительное возмущение — изменение температуры греющей воды. Для автоматизации объектов этого класса рекомендуются каскадные автоматические САУ (рис. 7.7). Система включает в себя два контура управления: внутренний (малоинерционный), обеспечивающий стабилизацию температуры воды, поступающей в систему обогрева (измерительный преобразователь ТЕ2), и внешний (инерционный), стабилизирующий температуру почвы на глубине 15 см от поверхности (измерительный преобразователь TE1).

Задача внешнего контура — компенсировать возмущения, вызванные изменением температуры воздуха, влажности и т. п.

Рис. 7.7. Функциональная схема автоматической СУ температурой почвы в теплице

Во внутреннем контуре стабилизации температуры моды обычно действует ПИ- гулятор (ТС1), а во вешнем — П-регулятор (ТС2), выходной сигнал которого может быть ограничен, чтобы исключить опасность повышения температуры воды. Схему управления дополняют элементом защиты, вырабатывающим запрет на дальнейшее открытие регулирующего клапана при аварийном повышении этого параметра.

Теплозащитные экраны экономят большое количество теплоты, но управление ими должно быть автоматизировано, поскольку возможны ситуации, когда экран рационально развернуть даже в дневное время, если уровень освещенности мал и фотосинтез слаб, а тепловые потери сооружения значительны.

Разворачивается экран быстро, а сворачивается с остановками, для того чтобы исключить попадание холодного воздуха из подэкранного пространства в зону размещения растений. В ночные часы возможно частичное сворачивание экрана, чтобы понизить относительную влажность и повысить температуру воздуха между экраном и ограждением. При снегопаде экран обязательно свертывают (или вырабатывают запрет на его развертывание), чтобы создать лучшие условия для таяния снега.

Регулирующее устройство должно иметь достаточную зону нечувствительности и выдержку времени, для того чтобы частота срабатывания привода экрана не была чрезвычайно большой. Развертывание экрана существенно изменяет динамику каналов управления температурным режимом теплицы и потому должно сопровождаться соответствующей перенастройкой СУ.

Дальнейшее совершенствование аппаратурной базы систем управления температурным режимом предусматривает широкое внедрение микроЭВМ и микропроцессорных комплексов, в основу алгоритма функционирования которых могут быть положены принципы автоматизации управления температурным режимом, рассмотренным в настоящей главе.