Солнечный вегетарий – изобретение учителя физики А. В. Иванова, реализовавшего в нем идею максимального использования солнечной энергии в теплице. Конструкция позволяет поддерживать температуру, влажность и состав воздуха в теплице без сложных и дорогостоящих систем. О том, как устроен вегетарий, чем он отличается от других теплиц и как его построить своими руками, читайте в нашей статье.

Солнечный вегетарий Иванова

Солнечный вегетарий Иванова. Кровля выполненная из листового поликарбоната

Отличия вегетария от теплицы

Что представляет собой обычная теплица? Строение, расположенное на ровной площадке, арочной или двускатной формы, иногда с наклонными стенами. Солнечные лучи при низком солнцестоянии падают на кровлю и стенки такой теплицы под углом. В результате большая часть лучей отражается от покрытия и лишь 20-40% проникает внутрь теплицы.

Отражение лучей от арочной теплицы

На грядки в теплице солнечные лучи падают также под углом, при этом отдавая на нагрев лишь часть энергии. По этой причине в периоды низкого положения солнца теплица прогревается и освещается плохо. В результате время использования не отапливаемой теплицы ограничено периодом с мая по сентябрь, когда солнце стоит высоко над горизонтом в течение всего дня.

Летом в теплице наблюдаются значительные перепады температуры: в ясный день на жарком солнце она поднимается до отметки +40°С и выше, а ночью резко снижается почти до уличной. Удержать тепло обычная теплица не в состоянии, так как почва в ней прогревается на небольшую глубину и быстро остывает.

Способы нормализации температуры в теплице

Еще одна проблема – нестабильная влажность воздуха. Как она меняется в течение суток? Утром влажность близка к нормальной. После восхода солнца теплица нагревается и чтобы избежать перегрева, садовод открывает форточки или двери. Через них улетучивается испаренная с почвы влага, а также необходимый для фотосинтеза углекислый газ.

Чтобы восполнить испарившуюся почвенную влагу, необходимы регулярные поливы, что отнимает время и силы у садовода. Кроме того, все колебания температуры и влажности вызывают стресс у растений. Вместо того чтобы активно наращивать зеленую массу и формировать плоды, они вынуждены постоянно приспосабливаться к изменениям тепличного микроклимата.

Полив в теплице

Как избежать всех этих колебаний? А. В. Иванов, опираясь на законы физики, создал вегетарий – теплицу с практически замкнутой экосистемой, в которой присутствует постоянный круговорот влажности и естественный газообмен, а солнечная энергия используется максимально эффективно.

Солнечный вегетарий А. Иванова

Конструктивные отличия вегетария от обычной теплицы:

• вегетарий устанавливают на южном, юго-западном или юго-восточном склоне с углом от 15 до 40 градусов, чем выше географическая широта, тем больше рекомендуется делать уклон;
• крышу вегетария делают односкатной параллельно склону;
• северную стенку выполняют глухой из материалов, способных накапливать тепло: кирпич, бетонные блоки; иногда в качестве северной стены выступает капитальное строение;
• внутри северную стенку обшивают фольгой или красят в светлые тона для максимального отражения солнечных лучей;
• поддержание температуры и влажности в вегетарии обеспечивают с помощью системы воздухообмена посредством труб, проложенных под слоем грунта;
• высокое содержание СО₂ в воздухе достигается за счет герметизации стен вегетария и отсутствия форточек для проветривания.

Расположение грядок и подземного обогрева в вегетарии

Каркас вегетария выполняют из дерева или металла, при этом металл предпочтительнее, так как дерево в этих условиях быстро гниет. Покрытие – стекло или сотовый поликарбонат, на стенках достаточно 4 мм толщины, на крышу лучше положить 6 или 8 мм.

Схема солнечного вегетария А. В. Иванова

Обратите внимание! При постройке необходимо сразу предусмотреть способ очистки крыши от снега или положить направляющие или ребра жесткости, по которым можно передвигаться, не повредив поликарбонат.

Поддержание микроклимата в вегетарии

Какие процессы происходят в вегетарии и почему он эффективнее обычных теплиц? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Нагрев почвы и воздуха

В отличие от обычной теплицы, обогрев вегетария солнечной энергией возможен даже зимой, когда солнце стоит низко над горизонтом. Достигается это правильным наклоном крыши и почвы в вегетарии.

Наклонные грядки в вегетарии

Благодаря наклону, большая часть солнечных лучей проникает через укрытие и достигает почвы и растений. Задняя стенка вегетария с фольгированным или светлым покрытием отражает солнечные лучи и освещает нижние листья.

Отражение лучей от задней стенки

На грядки лучи падают почти перпендикулярно. При этом почва быстро прогревается, корни находятся в оптимальных условиях и способны поглощать максимальное количество влаги и питательных веществ. В листьях при хорошем освещении активизируются процессы фотосинтеза, в итоге растение быстрее развивается.

Обратите внимание! Угол наклона всего в 1 градус на юг создает условия освещенности и нагрева почвы, как в регионе на 50-100 км южнее вашего реального расположения.

Солнечный вегетарий и солнцестояние

Поддержание стабильной температуры

Нагреваясь за день, вегетарий способен удерживать тепло ночью благодаря нескольким особенностям. Массивная задняя стенка играет роль аккумулятора тепла. Нагревшись за день, она медленно остывает, излучая тепло внутрь вегетария. В северных регионах можно установить дополнительные теплоаккумуляторы – бочки с водой.

Теплоаккумуляторы — бочки с водой

Чтобы выровнять температуру воздуха по всему объему теплицы, в вегетарии предусмотрена система воздуховодов. Она собрана из пластиковых или металлических труб, проложенных под грядками от задней стенки к передней и выведенных с южной стороны вегетария на высоту 20-30 см. Сверху трубы закрыты сеткой, предупреждающей их засорение, но не препятствующей подсосу воздуха.

Система воздуховодов

С северной стороны трубы собраны в коллектор, из которого выведен один или несколько воздуховодов. Он проходит по стене и выходит на крышу. В верхней части вегетария воздуховод оснащен вентилятором с реверсивным ходом для принудительной циркуляции воздуха и шиберами для выбора режима вентиляции.

Еще один пример проекта

Зимой и весной, при низкой температуре воздуха на улице, верхний шибер открыт, а нижний закрыт. Система вентиляции замкнута внутри вегетария, а потери тепла от проветривания минимальны. Вентилятор включен на прямую тягу – он дует в теплицу.

Днем воздух в верхней части теплицы сильно нагревается, почва же греется только на поверхности. При включенном вентиляторе через сетчатые крышки в трубы засасывает теплый воздух с южной стороны теплицы. Проходя по трубам, он отдает тепло почве и выдувается уже охлажденным. Почва же прогревается на значительную глубину.

Трубы для циркуляции теплого воздуха

Ночью воздух остывает, но прогретая почва продолжает отдавать тепло, в результате температура в вегетарии остается в пределах +10-12 градусов, что допустимо для большинства растений.

Летом картина совершенно другая. В сильную жару почва прогревается гораздо быстрее и уже не успевает охлаждать проходящий по трубам воздух. Поэтому на время дневной жары систему вентиляции переключают в летний режим: закрывают нижний шибер и открывают верхний, а вентилятор включают на выдувание воздуха из теплицы в атмосферу.

Обратите внимание! Для уменьшения перегрева достаточно оснастить теплицу системой зашторивания или просто забрызгать жидким глиняным раствором снаружи. Это уменьшит светопропускание и снизит нагрев.

Проект вегетария Иванова с летней кухней и подвалом

Влажность и состав воздуха

Влажность воздуха в теплице днем повышается – солнце активно испаряет влагу с почвы и листьев. При обычной вентиляции вся влага уходит через форточки при проветривании, но в вегетарии все происходит совершенно иначе.

Проходя по воздуховодам, проложенным в прохладной земле, влага из воздуха конденсируется на стенках труб. Через перфорацию в их (труб) нижней части она стекает в почву и увлажняет ее глубокие слои, поставляя воду прямо к корням. При этом показатели кислотности и содержания солей в ней близки к дождевой или талой воде, а потому идеальны для полива.

Активное развитие растений в вегетарии и пример системы полива

Еще один плюс замкнутой системы в том, что углекислый газ не улетучивается из теплицы – он остается в воздухе и продолжает активно участвовать в процессе фотосинтеза. В обычной теплице его содержание удовлетворяет потребности растений только на 2%, в вегетарии, даже без дополнительных установок, уже на 20-30%.

Обратите внимание! При летнем режиме проветривания часть влаги и СО2 уходит вместе с воздухом через воздуховод в атмосферу. Для их восполнения в теплице ставят бочки с раствором органики.

Система автоматизации проветривания и полива

Вентилятор, управляющий воздухообменом, работает не круглосуточно, а только в те периоды, когда температура в верхних слоях воздуха превышает допустимое значение. Для этого под крышей теплицы устанавливают датчик, тщательно укрытый от прямых солнечных лучей, и подключают его к контроллеру, управляющему вентилятором.

Автоматическая система поддержания климата в теплице

Второй датчик учитывает ночное понижение температуры воздуха в теплице до критических значений. Его устанавливают в нижней части вегетария ближе к холодной стене и также подключают к управляющему контроллеру. Включение вентилятора происходит по одному из этих условий.

Для автоматизации полива в летнее время вегетарий оснащают системой капельного полива с датчиками влажности почвы, например, «ОГО-Родник». В зависимости от модификации, система может работать от сети 220 В или от батареек, в сетях с высоким или низким давлением.

Комплект системы капельного полива

Обратите внимание! Полная автоматизация работы теплицы потребует установки управляемых шиберов или задвижек, а также переключателя реверсивного хода вентилятора.

Цены на систему капельного полива

Видео – Вегетарий на участке

Гелиотеплица и вегетарий Иванова – в чем разница?

Идея максимального использования солнечной энергии нашла широкое распространение в создании гелиотеплиц. Они бывают как бытовые, так и промышленные, площадью до 500 м 2 .

Промышленная гелиотеплица

Их основные отличия от вегетария Иванова:

• гелиотеплица может размещаться как на наклонной плоскости, так и на ровном участке;
• форма ската допускается любая, главное – обеспечить хорошее светопропускание;
• в качестве подземного аккумулятора тепла могут использоваться как воздуховоды, так и резервуар, заполненный водой, с нагревом от солнечного коллектора или просто траншея, заполненная гранитом;
• для максимальной теплоизоляции в ночное время гелиотеплицы накрывают плотным тентом.

Гелиотеплицы широко используются в странах Северной Европы, а также в Китае для выращивания зелени, овощей, ягод и цветов. Гелиотеплицы для частного использования можно встретить на приусадебных участках, обычно в качестве пристройки к жилому дому.

Гелиотеплица на участке

Обратите внимание! При постройке вегетария можно использовать опыт устройства гелиотеплиц и доработать их конструкцию, оснастив тентом или изменив форму ската.

Солнечный вегетарий Иванова своими руками

Изготовление и установка солнечного вегетария по системе А. Иванова обойдется вам несколько дороже, чем монтаж обычной теплицы. Важно заранее составить эскиз и смету работ и оценить свои возможности.

Этапы работ по установке вегетария:

• заливка фундамента;
• монтаж каркаса;
• обшивка поликарбонатом или монтаж остекленных рам;
• система вентиляции и подпочвенного обогрева;
• закладка гряд и тропинок;
• система капельного полива.

Постройка вегетария своими руками

Площадку для вегетария выбирают ровную или на южном склоне. Важно, чтобы здания и высокие деревья не загораживали свет, попадающий на вегетарий, в течение всего дня. С северной стороны желательна ветрозащита — здания, кусты, плодовые деревья.

Фундамент для вегетария

Фундамент вегетария выполняют по свайно-ленточной технологии.

Для установки фундамента потребуется:

• бетон марки М200-М250;
• асбоцементные трубы Ø120-150 мм, L=2000 мм – 9 шт.;
• арматура рифленая Ø12 мм и проволока для вязки;
• влагостойкая фанера или доски для опалубки;
• обрезки пластиковых труб Ø150 и Ø50 длиной не менее 30 см;
• болгарка с отрезным кругом по металлу и камню;
• электролобзик;
• шуруповерт и саморезы.

Чертеж фундамента представлен на рисунке. Размеры даны для уклона 15°, при другом значении уклона их необходимо пересчитать и составить свой эскиз.

Эскиз фундамента

Шаг 1. Готовят площадку под фундамент, очищают ее от мусора, кустов. Размечают площадку в строгом соответствии с планом с помощью рулетки, кольев и бечевки. Под сваи бурят скважины глубиной 500 мм от нулевой отметки по эскизу.

Расположение свай

Шаг 2. Асбестоцементные трубы устанавливают в пробуренные отверстия, выравнивают с помощью уровня. Еще раз проверяют все расстояния в соответствии с планом. Внутрь каждой трубы вставляют по 3 арматурных прутка, втыкая их в землю. Заливают трубы бетоном чуть выше уровня грунта. Выдерживают 2-3 суток для первичного застывания бетона.

Установка свай

Шаг 3. По периметру фундамента снимают грунт на глубину 15-20 см и ширину 20 см. Натягивают бечевку под углом, соответствующим углу наклона фундамента, размечают уровень труб и срезают их с помощью болгарки с кругом по камню. В трубах сверлят отверстия и крепят арматуру согласно рисунку. В местах пересечения пруток вяжут отожженной проволокой.

Армирование боковых сторон фундамента

Шаг 4. Собирают опалубку из досок или влагостойкой фанеры, с внешних сторон устанавливают подпорки из бруска. В опалубке предусматривают пять отверстий для вентиляционных каналов с северной стороны Ø150 и три отверстия для слива излишков влаги с южной стороны Ø50 согласно схеме. Для них можно использовать обрезки полиэтиленовых труб. Трубы закрепляют в опалубке под углом, соответствующим углу наклона вегетария, в данном случае – 15°. Заливают фундамент бетоном и оставляют на просушку на 15-25 дней в зависимости от погоды.

Отверстия для вентиляции и слива воды

Шаг 5. В южной части теплицы выполняют заглубление под нужным углом с таким расчетом, чтобы от кромки ленточного фундамента до грунта было 40 см. Насыпают привозной грунт, выравнивают и трамбуют его, выдерживая алогичное расстояние до верха ленты фундамента. При этом нужно следить за тем, чтобы отверстия были выше уровня грунта.

Засыпка грунтом внутреннего склона

Шаг 6. С внешней стороны боковые стенки фундамента также засыпают грунтом, трамбуют его и высаживают укрепляющие растения или обкладывают дерном.

Осыпка внешней насыпи

Обратите внимание! Фундамент подсобного помещения удобнее заливать одновременно с фундаментом вегетария – это позволит сделать жесткую связку. Это делают по ленточной технологии.

Цены на арматуру

Каркас из металла

Металлический каркас выполняют из трех одинаковых узлов, каждый состоит из трех вертикальных стоек и верхней горизонтальной балки. Между собой детали соединяют сваркой, а затем закрепляют их на фундаменте.

Материалы и инструменты для установки металлического каркаса:

• труба прямоугольного сечения 40х80х4 мм – 9 шт. по 2500 мм и 3 шт. по 5006 мм;
• бетон марки М200;
• оцинкованная сталь для отливов;
• эмаль молотковая 3 в 1 по металлу;
• сварочный аппарат;
• болгарка с отрезным и шлифовальным кругом.

Шаг 1. Выполняют из профильной трубы заготовки согласно эскизу. В верхней части стоек выбирают пазы для укладки балки. Соединяют детали с помощью сварочного аппарата: прихватывают точечно, проверяют на соответствие с чертежом и проваривают шов. Зачищают от окалины, ржавчины и загрязнений, окрашивают молотковой эмалью в два слоя с промежуточным просушиванием.

Эскиз соединения стоек и перекладин

Шаг 2. Стойки устанавливают в асбестоцементные трубы и заглубляют примерно на 60 см. Временно закрепляют с помощью обрезков арматуры.

Установка центральных стоек

Шаг 3. Выравнивают стойки в соответствии с чертежом, проверяют по уровню и заливают бетоном марки М200 вровень с поверхностью труб. Выдерживают бетон до полного высыхания.

Эскиз установки боковых стоек

Шаг 4. Устанавливают отливы с внешней стороны фундамента. Их выполняют из оцинкованной стали толщиной 1-1,5 мм. Форма отливов показана на иллюстрациях.

Крепление фронтального отлива

Крепление бокового отлива

Шаг 5. Перед установкой отливов поверхность фундамента застилают полосами из рубероида, чтобы он прочнее держался, можно предварительно промазать бетон битумной или полимерной мастикой. Отливы крепят к стойкам с помощью саморезов по металлу.

Готовый каркас

Обратите внимание! Асбестоцементные трубы на внутренних стойках также рекомендуется обработать битумной мастикой для продления срока их службы в условиях высокой влажности.

Система воздушного обогрева почвы

Трубы прокладывают под грядками по направлению с севера на юг под углом, повторяющим угол наклона вегетария. Северные концы труб выводят через заранее выполненные в фундаменте отверстия в подсобное помещение, объединяют в коллекторы и выводят через вентиляторы в верхнюю часть теплицы.

• трубы ПНД канализационные DN125;
• муфта DN125$
• отводы DN125х87° и DN125х15°;
• тройник DN125/125х87°;
• крестовина DN125/125/125х87°;
• переходник DN125/150;
• вентиляторы с реверсивным ходом;
• тепловая пушка, газовая или электрическая.

Таблица. Обустройство системы воздушного обогрева почвы.