Увеличение урожайности виноградников при помощи электрокабельного обогрева

 

Введение

Новое применение электрокабельного обогрева — защита виноградных лоз от ночных и весенних заморозков в период вегетации — полностью оправдало себя и привело к ощутимому увеличению урожайности виноградников. Молодые побеги виноградной лозы очень чувствительны к заморозкам, которые зачастую приводят к их полной гибели. Установка нагревательных кабелей на стандартные опоры виноградников параллельно существующим проволочным линиям показывает потрясающую эффективность этого способа защиты виноградной лозы. Еще в 2017 году на проходящей выставке по виноградарству было продемонстрировано, как поздние весенние заморозки повредили 100 % лозы без кабельного обогрева и лишь 10 % с системой обогрева посредством нагревательных кабелей.

Обзор существующих способов защиты виноградной лозы

Весенние морозы в период вегетации новых бутонов (от 2 до 7 дней) являются одной из самых больших проблем, стоящих перед виноградарями. Ночью или рано утром, когда нет ветра, холодный воздух стелется вдоль земли и температура вокруг виноградных лоз может упасть до −2...-8 °С. В результате виноградные плантации могут понести значительные потери зарождающихся бутонов. Количество уцелевших виноградных ягод может быть уменьшено в разы или полностью уничтожено! Различные сорта винограда могут выдерживать морозы разной силы. Спящий бутон винограда достаточно стоек к морозу, например, сорт Пино Нуар может выдержать мороз до −3,5 °С. По мере роста бутона содержимое воды в нём увеличивается. Молодой росток становится более восприимчивым к заморозкам. Тот же сорт Пино Нуар молодым ростком будет повреждён уже при температуре −1,1 °С. Наиболее подвержены заморозкам виноградники, расположенные в низинах и долинах.

В настоящей практике виноградарства существует несколько вариантов защиты виноградников от мороза:

  1. Специальные огневые свечи (то, что совершенно недавно все наблюдали во Франции), которые устанавливаются между виноградными рядами и нагревают холодный воздух. Этот метод требует больших временных и денежных затрат. Например, на 1 гектар (100×100 м) требуется 400 огневых свечей. Стоимость одной огневой свечи составляет около 8,5 евро. К примеру, расходы на поле площадью 20 гектаров при таком способе защиты составят 8 000 шт. свечей и 68 000 евро.
  2. Обдув виноградников специальными мощными фенами или вертолётами. Застоявшийся холодный воздух разгоняется в горизонтальном или вертикальном направлении и уходит в окрестности виноградного поля. Метод шумный, очень дорогой и, как правило, не приветствуется, если в непосредственной близости расположены районы жилых застроек. К тому же вовремя арендовать вертолет не всегда удаётся, а меры защиты виноградных лоз от замораживания надо предпринимать безотлагательно!
  3. Спринклерные системы используют воду с химическими добавками, которые могут помочь в защите от морозов. Это экологически вредный метод, который используется не очень часто. Вода внутри спринклерной системы может охладиться до температуры, близкой к 0 °С, что окажет не помощь, а наоборот, погубит молодые ростки.
  4. Практически новая система — электрическая система обогрева виноградной лозы. Концепция обогрева заключается в установке нагревательного кабеля вдоль поддерживающей проволоки виноградного ряда, где располагаются основные новые ростки. Её достоинства:
  • Автоматический контроль температуры;
  • Стойкие к УФ-излучению нагревательные кабели;
  • Экологически «чистое», долговременное решение с принципиальным отсутствием выбросов углекислого газа CO2;
  • Экономически выгодное решение с низким потреблением электроэнергии;
  • Химическая безвредность;
  • Нагревательные кабели обладают чрезвычайно высокой прочностью, что способствует применению специальных приёмов по уходу за лозой и уборке урожая, например, можно использовать специальные тракторы, которые встряхивают виноградные кисти;
  • Подводимая мощность точно рассчитывается, что гарантирует сохранность виноградных лоз и исключает их перегрев.

Кабельная система обогрева виноградников DEVI от компании Danfoss (Дания) — Vineyard Frost Protection System

Проектирование системы электрообогрева виноградников

При разработке кабельной системы обогрева виноградников и расчёта её параметров необходимо располагать следующими сведениями:

  • Минимальная температура окружающей среды в морозный период (-2...-8 °С);
  • Сорт винограда. Для различных сортов необходимо поддерживать разную температуру (+1...+5 °С);
  • Протяжённость и количество обогреваемых рядов виноградников;
  • Допустимая общая нагрузка, кВт;
  • Напряжение сети питания переменного тока (230 В, 400 В).

Рассчитываются следующие параметры:

  • Линейная мощность системы обогрева (мощность на 1 м длины ряда виноградной лозы), Вт/м;
  • Общая мощность, кВт.

Выбираются:

  • Тип нагревательного кабеля;
  • Система управления;
  • Необходимые аксессуары.

Расчёт линейной мощности системы обогрева

Необходимая мощность теплового потока для защиты виноградников от мороза зависит от следующих основных факторов:

  • Погодные условия (минимальная температура, скорость ветра, влажность), высота местности;
  • Электрические параметры (напряжение, мощность), требования к системе управления;
  • Ожидаемый эффект (производительность) от работы системы обогрева;
  • Коэффициент запаса.

Для средних погодных условий, для того чтобы увеличить температуру в районе одного ростка на 1 °С, требуется мощность около 1 Вт. В среднем можно задать линейную мощность системы Psys. от 10 до 20 Вт/м для каждого ряда виноградной лозы.

Оценочный расчёт производится по следующим формулам:

Psys. = Δtmain.-amb. · p · k

Δtmain.-amb. = tmain. — tamb. = +2 — (—8) = 10°С

Psys. = Δtmain.-amb. · p · 1,3 = 10 · 1 · 1,3 = 13 Вт/м, где

Psys. — линейная мощность системы обогрева, Вт/м.

tmain. — поддерживаемая температура вблизи виноградной лозы, °С.

tamb. — температура окружающего воздуха, °С.

p — коэффициент переноса теплового потока, Вт/(м · °С); p = 1 при отсутствии ветра.

k = 1,3 — коэффициент запаса, учитывающий непредвиденные климатические осложнения.

 

Расстояние от кабеля, на котором эффективно проявляется воздействие теплового потока на лозу, составляет примерно 5 см.

Следует учесть, что в некоторых районах присутствует ветер в любое время суток. Необходимо обязательно учесть его влияние на процесс обогрева лозы. Это производится значением коэффициента переноса теплового потока p, который зависит от скорости ветра.

В приведённой таблице показано для примера, как увеличивается линейная мощность системы в зависимости от скорости ветра:

Скорость ветра

1 м/с

2 м/с

3 м/с

4 м/с

5 м/с

6 м/с

Линейная мощность

6,2 Вт/м

8,8 Вт/м

11,4 Вт/м

14 Вт/м

16,6 Вт/м

19,2 Вт/м

Процесс установки системы обогрева

Нагревательный кабель должен быть установлен на металлической проволоке возле основной ветви виноградных лоз. На один ряд виноградника устанавливается одна кабельная линия. Все кабели должны быть подключены параллельно. Расстояние между кабелем и веткой лозы составляет максимум 2...4 см. Система управления должна иметь датчики температуры, которые устанавливаются в пластиковых трубах возле основных ветвей виноградных лоз. Следует избегать прямого попадания солнечных лучей на место, где располагается датчик температуры NTC. Необходимо предусмотреть также систему тревожной сигнализации, которая должна срабатывать при случайном повреждении виноградными секаторами, тракторами и пр.

 

 

 

Обзор продукции

Система электрического обогрева виноградной лозы состоит из трех основных компонентов:

  • Нагревательный кабель;
  • Терморегулятор с датчиком температуры или с датчиком температуры и влажности;
  • Элементы и аксессуары для фиксации нагревательного кабеля и подводящих кабелей питания.

Нагревательные кабели

Большинство нагревательных кабелей изготавливаются в виде готовых к установке заводских нагревательных секций определенной длины (например, 7 м, 10 м, 15 м и т. д. до 229 м). Нагревательные секции оснащены кабелями питания, которые подсоединены к нагревательной части при помощи герметичных соединительных муфт. Двухжильные кабели подсоединяются к сети питания с одного конца нагревательной секции. Диапазон линейной мощности нагревательных кабелей, предназначенных для защиты виноградников от заморозков, обычно составляет 6....20 Вт/м. Применяются нагревательные кабели с постоянной мощностью теплоотдачи. Качество изготовления кабелей отвечает самым высшим международным стандартам. Круглый профиль нагревательного кабеля и его продуманная конструкция обеспечивают быструю, простую и безопасную установку. Специального обучения для установки не требуется. Все электрические подключения должен, конечно, производить сертифицированный персонал.

Основные технические характеристики нагревательных кабелей:

Нагревательный кабель

Линейная мощность, Вт/м

Конструкция

Максимально допустимая температура оболочки, °C

Диаметр оболочки кабеля, mm

Материал оболочки

DEVIsafe™ 20T

20

Двухжильный

60

6,9

XLPE

DEVIsnow™ Drum Goods

Подбирается расчётом

Двухжильный

60

7

FEP

Терморегуляторы

Терморегуляторы и контроллеры оснащены полным набором функций управления для систем защиты от замерзания и обледенения. Простые электронные терморегуляторы DEVIreg™ 330 (-10...+10 °С) и DEVIreg™ 330 (+5...+45 °С) устанавливаются в электрических шкафах на рейке DIN. Для измерения внешней и поддержания требуемой температуры может быть использован датчик на проводе (поставляется в комплекте с терморегулятором) или внешний наружный датчик воздуха.

Основные технические характеристики терморегуляторов:

Марка

Резистивная нагрузка
при напряжении 230 В

Датчики
температуры

Рабочий диапазон температуры, °С

Гистерезис, °С

BMS

IP класс

Установка

DEVIreg™ 330 (-10...+10 °С)

16 А

Выносной на проводе

-10...+10

±0,2 °С

Нет

IP20

DIN rail

DEVIreg™ 330 (+5...+45 °С)

16 А

Выносной на проводе Воздушный (опция)

+5...+45

±0,2 °С

Нет

IP20

DIN rail

Энергообеспечение и энергопотребление системы обогрева виноградников

Для подключения «холодных» кабелей питания нагревательных секций необходимо иметь удобные точки подведённой сети переменного тока 230 В или 400 В. Однако не всегда на территории виноградников имеется такая сеть питания. Поэтому в ряде случаев при обогреве ограниченной площади организуется электропитание от передвижных генераторов. Возможно также питание от подзаряжаемых в дневное время аккумуляторов. Для каждого конкретного случая возможно подобрать наиболее экономически выгодный вариант.

Опыт выращивания виноградной лозы и собирания урожая винограда в Иркутской области

Интересен успешный опыт выращивания винограда в Иркутской области с использованием системы кабельного обогрева. Виктор Миронов, садовод-опытник с более чем сорокалетним стажем, поделился опытом возделывания винограда в северных широтах в 2013 году.

Занимаясь выращиванием фруктов и овощей, садовод увлёкся виноградом, северному распространению которого препятствуют суровые зимние условия. Например, в Иркутске зимние температуры за минус сорок — далеко не редкость.

Для успешного выращивания винограда на иркутских землях в первую очередь необходимо было позаботиться об утеплении корневой системы, защите растений от весенних и осенних заморозков, а также постараться создать комфортные условия для летней вегетации.

Суть методики: на глубину 35 сантиметров в почву прокладывается резистивный нагревательный кабель с линейной мощностью 16...18 Вт/м. Виноградная лоза помещается в теплицу, выполненную из поликарбоната и имеющую вид тоннеля. Для защиты от заморозков делается покрывало. Работам по утеплению почвы предшествует создание плодородного слоя, после чего приступают к устройству горловин для полива, прокладке кабеля и сооружению тоннеля.

Нагревательный кабель включается ранней весной, в середине марта, благодаря чему земля начинает прогреваться задолго до наступления устойчивой тёплой погоды. Кроме подземного кабеля, в ночное время используется греющий кабель, проложенный внутри теплицы.

Выводы

Итак, применение кабельной электрической системы защиты молодых побегов виноградных лоз от поздних ночных весенних заморозков показало её высокую эффективность для сохранения ожидаемой урожайности винограда. Применение саморегулируемого кабеля обеспечивает экономичное энергопотребление и безопасность в отношении молодых побегов виноградной лозы. Нагревательный кабель обладает и высокой надёжностью. Монтаж системы обогрева чрезвычайно прост и не требует больших временных затрат.

Экономическая эффективность применения системы кабельного обогрева виноградников подтверждена Хайльброннским институтом и Сервисным центром сельских районов DLR в Нойштадте, Германия.

Кабельные системы обогрева виноградных лоз успешно используются в Германии (Нойштадт, Вайнсберг), Франции (Пулиньи-Монраше), Новой Зеландии и других странах в районах, давно освоенных для развития виноградарства, но подверженных воздействию весенних ночных заморозков.

 

Кратко резюмируем основные особенности и преимущества этого способа сохранения урожая винограда перед альтернативными системами:

  • Сведение к минимуму потерь урожая от заморозков;
  • Уменьшение финансовых вложений и сохранение доверия к известным винодельческим фирмам;
  • Выгодное и надёжное решение, требующее минимального технического обслуживания;
  • Безопасность в работе системы обогрева;
  • Весьма точное, выборочное и эффективное решение электрокабельного обогрева;
  • Экологически «чистое» решение проблемы с продуманным подходом к сохранению природы;
  • Решение проблемы виноградарей со стабильным и заслуживающим доверия качеством.

В заключение отметим, что, как видно из опыта отечественного сибирского садовода, система кабельного подогрева почвы и воздушного обогрева виноградных лоз успешно может быть применена в ограниченном частном садоводстве даже в районах, совершенно не предназначенных для виноградарства.