Winorośl 2025 - kable grzewcze w ochronie winorośli

PORADNIK: Kable grzewcze w ochronie winorośli (Czyli co zrobić gdy Zośka przegnie pałę - część 1)

Uprawa winorośli wymaga od kogoś kto się tym zajmuje pewnego zasobu wiedzy by móc odpowiednio reagować na wszelakie przeciwności losu, bo tych pojawia się zdecydowanie więcej niż darów losu. Te natura dawkuje rozsądnie tak byśmy się nie popłakali ze szczęścia.

O ile z chorobami i szkodnikami można sobie jakoś poradzić o tyle są zjawiska dużo poważniejsze takie jak susza, gradobicie czy ... przymrozki. Właśnie te ostatnie to u mnie zmora i doprowadzają mnie do szewskiej pasji ale póki sił starczy postanowiłem się z nimi zmierzyć.

Na pierwszy ogień idzie winniczka przydomowa. To ok 50 krzewów posadzonych w dość przypadkowy sposób i odpada użycie zraszaczy, które maja opinię najbardziej niezawodnej ochrony. 

Mój wybór po szybkiej analizie możliwości padł na ogrzewanie elektryczne poprzez kable grzewcze. 

Zalety:

• koszt medium do grania - przy zamontowanej fotowoltaice koszt prądu nie jest specjalnie wysoki a ogrzanie szpalerów przez jedną noc budżetu nie rujnuje
• koszt kabli grzewczych nie jest też porażający bo ich zakup na najpopularniejszym chińskim portalu to wydatek na każdą kieszeń
• łatwa instalacja gdy ma się już wykonane rusztowania - sprowadza się to do podpięcia przewodu pod dolny drut, w moim przypadku gdy mam już druty nośne to parę złotych na spinacze
• brak jakichkolwiek śladów po grzaniu - w przeciwieństwie do zraszaczy gdzie jednak kilka m3 wody leci na działkę
• praktycznie dowolna kombinacja miejsc do grzania - bliskość działki sąsiada powoduje że użycie zraszaczy mogłoby być dla niego uciążliwe

Wady:

• obecność medium grzewczego - niestety musimy mieć dostępny prąd, odpada raczej bezpośrednie zasilanie z instalacji fotowoltaicznej gdyż prąd potrzebny nam w nocy gdy słabo ze słońcem a magazyn energii raczej nie jest opłacalną opcją do takiego celu
• konieczność doprowadzenia zasilania do szpalerów (w moim przypadku do 10 punktów grzewczych) - dodatkowe kable zasilające
• zasilanie to 230VAC więc trzeba mieć pojęcie o elektryce i zrobić to w sposób bezpieczny i pewny

Obliczanie strat ciepła

Na początek celem wprowadzenia sprawdziłem czy ktoś to robił, czy ma to sens, oraz czy się to opłaca. Okazuje się że są dedykowane rozwiązania które kilka firm oferuje i jeśli ktoś jest zainteresowany to odsyłam (link poniżej). 

Materiały dotyczące doboru kabli są dostępne w necie (np. tu: https://www.devi.com/pl/rozwiazania-grzewcze/ochrona-winnic-przed-mrozem)

Już na wstępie dostawca systemu atakuje nas wymowną grafiką (która notabene pokrywa się z tym co w prostych słowach "każdy średnio kumaty też wykmini").

Wygląda że jak zrobimy cieplej to straty będą mniejsze ;). Skoro tak to nie ma na co czekać tylko temat zrealizować.

Dobierając kabel opierałem się metodyce przedstawionej w powyższym materiale. 
Liniowa moc wyjściowa kabla grzejnego (W/m), który jest zainstalowany na głównej gałęzi winorośli, powinna być co najmniej taka sama jak strata ciepła (Q, W/m).

Aby obliczyć straty ciepła i zaprojektować system, musimy znać:

• minimalną temperaturę otoczenia w okresie wiosennych przymrozków przed którą chcemy się zabezpieczyć (zakładam -5°С)
• temperaturę do jakiej chcemy ogrzać nasze winogrona (zakładam +3°С)
• łączną długość kabli grzewczych dla szpalerów winnicy (zakładam 60m)
• dostępną moc zasilania do wykorzystania (zakładam jakieś 5kW)
• dostępne napięcie (u mnie 230VAC).

W przypadku średnich warunków pogodowych (*), aby zwiększyć temperaturę o 1 °С, potrzebna jest moc ok. 1 W.

Średnio można zainstalować od 10 do 20 W/m na każdą główną gałąź winorośli.

* Założone średnie warunki pogodowe: prędkość wiatru wynosi od 4 do 6 m/s. 

Zgodnie z powyższymi danymi po podstawieniu do wzorów:

Qsys = ΔT * p

ΔTmain = Tmain - Tamb = +3°С – (–5°С) = 8°С

Qsys = 8 * 1 = 8 W/m

Qsys – strata ciepła systemu [W/m]

Tmain – temperatura do utrzymania w pobliżu winorośli [°С]

Tamb – temperatura otoczenia [°С]

p – współczynnik wydajności [W/m / °С]

Trzeba jednak pamiętać że ciepło potrzebne do ochrony winnic przed mrozem zależy jeszcze od dodatkowych, zmiennych czynników (np. warunki pogodowe: prędkość wiatru, wilgotność, wysokość). Dlatego przyjmuje się zawsze stosowny Współczynnik bezpieczeństwa (ok 30%).

Średnie wartości wyjść liniowych w zależności od różnej prędkości wiatru:

(*) Należy pamiętać, że wartości w powyższej tabeli są obliczane bez wpływu wysokości, kryteriów Nusselta i Prandtla. Aby uzyskać więcej informacji: EH@danfoss.com

Po jego uwzględnieniu otrzymamy

Psys = Qsys * 1,3

Psys = 8 * 1,3 = 10,5 [W/m]

Po tym nieco przydługim wstępie wygląda więc że wybrany przeze mnie kabel 17W kabel pewnie by i bez osłon dał radę ale może jeszcze kiedyś uda mi się to sprawdzić a narazie zakładam kabel + osłony.

No to zaczynamy

Założyłem że i tak będę rozstawiał namioty w włókniny więc nie były mi specjalnie potrzebne kable o dużej mocy. Teoretycznie wystarczyłyby te najsłabsze rzędu 5W/m ale te z kolei nie znalazłem w dobrej cenie, wybrałem więc silniejsze 17W/m. Ich zaleta to przede wszystkim cena. U chińczyka chodzą po jakieś niecałe 3.-PLN/m. 

U mnie jak wspominałem szpalery są nieregularne. Wygląda to mniej więcej tak: PLAN WINNICY.

Mam więc 10 szpalerów różnej długości jak niżej:

• szpaler 01 - 5,7m
• szpaler 02 - 5,0m
• szpaler 03 - 5,0m
• szpaler 04 - 2,0m
• szpaler 05 - 3,0m
• szpaler 06 - 4,8m
• szpaler 07 - 6,4m
• szpaler 08 - 9,0m
• szpaler 09 - 10,8m
• szpaler 10 - 8,0m

Łącznie wyszło mi 60m długości grzewczej. Postanowiłem podzielić to na dwa obwody mniej więcej po połowie obciążenia. 

moc jednostkowa kabla: 17 [W/m]

długość: 60 [m]

łączna moc kabla 17*60 =  1020 [W]

moc pojedynczego obwodu: 1020/2 = 510 [W]

pobór prądu: 510/230 = 2,22 [A]

dobrałem zabezpieczenia: 6A, ch.C

Dla kabli zewnętrznych zalecane jest też wyposażenie obwodu zasilającego w wyłącznik różnicowo-prądowy (u mnie na schemacie go nie ma bo mam go w rozdzielni głównej). 

Do kabli warto dokupić też dostępne gumowe zakończenia obu końców kabla. Ważne by je zabezpieczyć przed możliwością penetracji wody, zwłaszcza jak zakładamy montaż kabli na stałe a nie tylko ich sezonowe rozkładanie. 

Rys. Schemat zasilania kabli z podziałem na obwody.

Automatyka

Z założenia układ planuję załączyć w przypadku spodziewanego przymrozku w stan czuwania. Gdy temperatura spadnie poniżej 0°С regulator załączy zasilanie kabli a że są samoregulujące im zimniej tym mocniej grzeją.  

Samo sterowanie nie jest specjalnie wyrafinowane ale ma być przede wszystkim niezawodne. Założyłem że kable będą grzały przez cały czas przymrozku. Postanowiłem do sterowania zastosować regulator STC-1000.  Po pierwsze dlatego że jest on stosowany do tego typu realizacji, po drugie bo jest mega tani. Zobaczymy jak się sprawdzi, najwyżej wymienię na coś lepszego. Kolejną zaleta jest czujnik oddalony od samego urządzenia (które planuje zamontować pod dachem altany a sam czujnik chcę spuścić by kontrolował temperaturę na wysokości jakieś 0,5m nad ziemią.

Obciążalność wyjścia regulatora to 10A więc powinno wystarczyć. 

Do podłączenia kabli planuję zastosować hermetyczne puszki mocowane na wysokości ok 0,5m nad ziemia na końcowych słupkach szpalerów.

Samo mocowanie kabli planuję wykonać jako podwieszenie pod drutem nośnym na zwykłych spinaczach biurowych.

Nowa funkcjonalność wymaga lekkich modyfikacji w wysokości drutów nośnych. 

• pierwszy drut na wysokości 35cm - do niego mocowane są łozy guyota i pod nim będzie podwieszony kable grzewczy
• drugi drut nad nim 25cm - na nim rozwieszam namiot, w tej przestrzeni schowane są tegoroczne zielone przyrosty
• pozostałe dwa druty co 63cm - całość daje 186cm + kapturek (całkowita wysokość słupka to 190cm)

Kable chiński portal dostarczył. Rozpoczynam więc przygotowania a o postępach poinformuję jak system uruchomię i sprawdzę.