Управление микроклиматом в теплице осуществляется с помощью исполнительных механизмов для регулирования температуры и расхода теплоносителя (смесительный клапан ВСК), открывание и закрывание вентиляционных фрамуг (много — вращающиеся механизмы МЭМ, МЭМТ). В системах комбинированного обогрева предусмотрено дополнительное обогрева воздуха с помощью калориферов.

Увлажнение воздуха осуществляется распылением воды через форсунки, полив почвы — через систему орошения с помощью насосов-дозаторов. Приток солнечной радиации, как правило, не регулируется. Лишь отдельные конструкции теплиц предусматривают развертывание под крышей теплозащитного экрана.

Функциональная схема автоматизации микроклимата в теплице приведена на рис. 3.3.

Системы обогрева теплиц предусматривают грунтовое и надгрунтовое обогревание. Теплоноситель (вода) поступает из энергопункта и распределяется между системами обогрева с помощью распределительного коллектора. Для почвенного обогрева используется часть обратной воды, которая подмешивается в распределительный коллектор c насосами. Температура воды в системах обогрева блочных теплиц обеспечивается трехходовым смесительным клапаном (ВСК), установленным в енергопункті, единым для всего блока теплиц.

Системы обогрева ангарной теплицы подключенных к магистрали через индивидуальный узел, в обратной линии которого установлен двухходовой регулирующий клапан.

Совокупность ангарных теплиц, объединенных, общей крышей в блочную конструкцию, имеет название блочных теплиц. Для них характерно управление мощностью всей системы обогрева через изменение температуры теплоносителя, в то время как в ангарных теплицах стабилизация температуры достигается изменением расхода теплоносителя.

Таким образом, основными управляющими воздействиями в холодное время года является изменение температуры @т и Вот расходы теплоносителя в системе трубного обогрева, включение калорифера, а в теплое время года — открытия вентиляционных фрамуг Ф. Влага М7 поступает в теплицы от системы полива и орошения, а при наличии воздухообмена также из окружающей среды.

Контролируемыми параметрами микроклимата в теплице: температура воздуха @п; температура почвы 0Г; температура теплоносителя 0Т; влажность воздуха ‘фп.

‘Контролируемыми параметрами окружающей среды (рассматриваются как возмущения) являются: наружная температура 03; освещенность Е скорость ветра V; наличие осадков.

Кроме контролируемых возмущений, на микроклимат в теплице влияют влажность наружного воздуха, атмосферное давление и тому подобное. В настоящее время разработаны схемы автоматического управления микроклиматом в теплице. Все они функционируют по принципу компенсации отклонения режимных параметров от заданных и отличаются решениями, функциональной базой и качеством регулирования.

1. Комплект автоматики КТ-1 предусматривает два контура регулирования температуры. Первый поддерживает температуру теплоносителя 0т в системе трубного обогрева с помощью ПИ-регулятора, а второй — управляет температурой воздуха 0П в теплице с помощью позиционного регулятора с зоной нечувствительности +2 °С. При выходе температуры за пределы нормы регулятор управляет исполнительными механизмами: клапаном расхода теплоносителя или вентиляционными фрамугами.

3.2. Карта функционирования комплекта технологического оборудования

Дважды в сутки реле времени меняет заданную температуру воздуха 0зад, согласовывая ее с уровнем освещенности (ночью ниже на 4-6 °С).

При аварийном снижении температуры воздуха до 0тт, что свидетельствует о недостаточной мощности системы водяного обогрева, автоматически включается калорифер с системой регулирования.

2. Комплект УТ-12 состоит из системы автоматического управления температурой воздуха, температурой почвы, температурой поливной воды, поливом почвы и увлажнением воздуха.

Регулирование температуры воздуха осуществляется по тому же принципу, что и в предыдущем случае, но для повышения точности использован принцип многопозиционного регулирования (табл. 3.2).

Алгоритм управления зависит от знака и величины отклонения температуры от заданной.

Корректировка заданной температуры осуществляется согласно

с уровнем освещенности на трех уровнях: £>>10, 2<£-<10 и Е<2 клк.

Система управления температурой почвы поддерживает температуру теплоносителя в системе подпочвенного обогрева путем двухпозиционного управления  клапаном.

Управления температурой поливной воды и концентрацией минеральных удобрений также двухпозиционное, причем для улучшения динамических характеристик используется импульсный прерыватель. Частота и продолжительность поливов, подкормки и подсветки задаются программно.

Недостатком комплектов КТ-1 и УТ-12 является автономность всех контуров управления, что существенно ухудшает качественные показатели всей системы управления микроклиматом.

3. Комплект «Тельтов» является наиболее совершенной системой автоматического управления микроклиматом в 10 автономных теплицах с коррекцией по возмущению. Регулирование температуры осуществляется по принципу богатого регулирования, но карта работы исполнительных механизмов отличается от предыдущей величиной установок (табл. 3.3).

На рис. 3.4 изображена схема автоматической системы управления микроклиматом «Тельтов».

Текущая температура воздуха в каждой теплице 0П измеряется 4 датчиками температуры. Сигнал разбаланса с усилителя У1 поступает к пороговых элементов 04 и О, которые срабатывают в случае достижения предельных отклонений температуры ©шах и ©Шип.

Установка регуляторов температуры Р1—Р3 корректируется усилителем — сумматором У2 как сумма сигналов, пропорциональных заданному значению ночной температуры (с элемента О6) и уровню освещенности (с элемента О7). Текущий уровень освещенности Е в пределах 0-50 клк измеряется фотодатчиком ВЬ, превращается в постоянное напряжение 0-2,5 В, и через элемент выдержки времени Ю и пороговые элементы /)б и 07 поступает к усилителю У2. Выдержка времени в элементе Ш нужна для обеспечения нечувствительности схемы корректировки температуры при кратковременных-вспышках света.

С усилителя УЗ сигнал поступает к #/-регулятора Р3, который управляет с помощью исполнительного механизма ВМЗ трехходовым регулирующим клапаном КР водотрубного обогрева, а также на двухпозиционные регуляторы Р1 и Р2, которые управляют с помощью исполнительных механизмов ВМ1, ВМ2 двумя группами калориферов КВ и КВ2.

Если система обогрева теплицы имеет отдельные контуры управления почвенным и воздушным обогревом, то при понижении температуры регулятор РЖД переключается на управление воздушным обогревом только после того, как почвенный обогрев будет работать на полную мощность.

Система автоматического управления температурой грунта состоит из двух контуров: внутреннего  контура стабилизации температуры теплоносителя 0Т с ПИ — регулятором Р6 и внешнего инерционного контура с П-ре — гулятором Р5, который изменяет заданную установку ПИ-регуля — тора в зависимости от температуры почвы 0Г. Отклонение температур грунта и теплоносителя от заданных измеряются соответствующими датчиками, через элемент £>15, регулятор РЪ и ■ усилитель-сумматор У8 поступают к регулятору Р6, который с помощью исполнительного механизма ВМ5 и регулирующего клапана КР2 управляет температурой воды в системе почвенного обогрева. При ограниченной мощности системы обогрева контур управления температурой почвы имеет приоритет по отношению к контуру управления температурой воздуха. Переключение ПИ-регулятора температуры теплоносителя на обогрев воздуха происходит лишь после того, как почвенный обогрев включается на полную мощность.

При перегреве воздуха в 0тах автоматически включается система вентиляции.

Система управления вентиляцией состоит из переключателя SA 1, усилителя-сумматора У4, пропорционального регулятора РА, исполнительного механизма ВМ4 и вентиляционных фрамуг Ф. В зависимости от состояния переключателя 5Л1 регулятор РА работает как стабилизатор температуры без корректировки освещенности (положение 2) или регулирует температуру в соответствии с уровнем освещенности (положение 3) работает от датчика относительной влажности г|)2 в режиме осушения воздуха методом «сухого отопления» (положение 1). Регулятор РА охвачен жесткой обратной связью по положению исполнительного механизма ВМА, что способствует повышению качества управления фрамугами Ф.

Этот же канал управления исключает возможность поступления в теплицу холодного воздуха при снижении температуры наружного воздуха ©из К минимальной. Сигнал от датчика наружной температуры через усилители У5, У6 и переключатель SA2 поступает до регулятора Р4, который с помощью ВМ4 закрывает фрамуги.

По второму каналу через пороговые элементы D9 и D10 до регулятора Р4 поступает сигнал блокировки, который запрещает открытие фрамуг от команд, поступающих с переключателя 5/41. Работа регулятора Р4 на открытие фрамуг блокируется в случае снижения наружной температуры до (0-15 °С).

Система вентиляции имеет переменное ограничение степени открытия фрамуг, которое зависит от внешней температуры. Величина внешней температуры ограничивает открытия вентиляционных фрамуг в диапазоне 4-40 %/град.

При снижении внешней температуры до минимальной, а также при повышенной скорости ветра происходит принудительное закрытие вентиляционных фрамуг.

Скорость ветра измеряется анемометром BR, напряжение с которого поступает к пороговых элементов D11 и D12, которые определяют соответственно минимальное и максимальное значения скорости ветра. Если при закрытых фрамугах скорость ветра достигнет максимального значения, то через пороговый элемент D12, логический элемент «ИЛИ» D14 и усилитель У7 на регулятор Р4 .поступает сигнал, что блокирует открытие фрамуг от любых других сигналов.

Если фрамуги бы$яи открыты, то сигнал с элемента D14 через элемент выдержки времени 3D (< 1 мин) и усилитель У7 поступает до регулятора Р4 и вызывает принудительное закрытие фрамуг. Таким образом, кратковременное повышение скорости ветра.вызывает закрытие фрамуг, а лишь блокирует их открытие.

При уменьшении скорости ветра срабатывает пороговый элемент ДЕЙСТВИЯ и после выдержки времени (2D) сигналами на выходах элементов D13 и D14 запрет на открытие фрамуг снимается.

Управление увлажнением воздуха в теплице осуществляется двухпозиционным регулятором Р и исполнительным клапаном КР системы увлажнения по сигналам от датчика влажности я|)и или датчиков температуры воздуха ©п.

Заданное значение минимальной относительной влажности воздуха корректируется через элемент D3 от датчика BL в зависимости от освещенности. Датчик и|)и контролирует относительную влажность в пределах от 45 до 83 %, а корректировка по освещенности происходит в пределах 1…7 %. При уменьшении освещенности до заданного уровня элемент D2 блокирует схему включения увлажнения.

Управление поливами осуществляется по программе в следующей последовательности: пуск, работа, повторный пуск, прерывание программы полива в случае появления команды па увлажнение, восстановление полива после окончания цикла увлажнения и остановка.

Остановка программы происходит также при повышении температуры поливной воды или в случае прекращения ее подачи, а также при снижении освещенности ниже 2 клк.

Система управления микроклиматом «Тельтов» предусматривает автоматическое регулирования влажности воздуха. При отклонении относительной влажности от заданной, включается система автоматического управления увлажнением или осушением воздуха. Осушение воздуха осуществляется методом «сухого отопления» путем повышения температуры воздуха за счет калориферного обогрева с последующим открыванием вентиляционных фрамуг. При этом автоматическая система управления температурой воздуха блокируется.

При уменьшении влажности или критическом росте температуры воздуха на 10° выше заданной «сухое отопление» прекращают.

Ночью для уменьшения тепловых потерь под крышей разворачивается теплозащитный экран. Днем он предотвращает радиационное перегревание растений, автоматически разворачиваясь при освещенности Е>Этах-

Система автоматического управления подпиткой растений углекислым газом функционирует лишь при условии Е^>Етп, и|)<С’фтах по концентрации С02, которая измеряется газоанализатором. Исполнительные механизмы приводятся в действие двопози — официальными регуляторами.