Vytápění úlku – topná deska

Topná podložka nebo spirála pro řešení extrémů jara

Autor řešení (nápadu):  Ondřej Hercog a Karel Kučera
Testováno v praxi:  ANO – testováno v sezóně 2021 a v zimě 2021-22
Výsledky testování: velmi dobré výsledky
Skupina chovatelů, pro které je pomůcka vhodná:  vzhledem k přítomnosti napětí 220V = jen na vlastní nebezpečí
Odůvodnění: snaha vytvořit regulované topení s termostatem, které zabrní prochladnutí hnízda v jarních měsících, ale současně netopí v době, kdy to není nutné = simulace podmínek v zemi
Poznámka: řešení je jedním z variant zlepšení teplotního komfortu úlku pro čmeláky, kterou s úspěchem otestovala skupina Čmeláci PLUS

Datum poslední aktualizace: 11/2/2022

Vytápění úlků pro čmeláky (čmelínů) – úvod do problematiky

Pokud nabídnete čmelákům úlek, berete na sebe i odpovědnost za to, jak bude úlek chránit  jeho obyvatele.
 
Nejde jen o to, aby se do úlku nedostali parazité a nepřátelé čmeláků. V úlku by také neměla moc kolísat teplota. Pokud čmeláci žijí v dutině v zemi, ve zdi atd., teplota je tam většinou nižší než teplota vzduchu mimo dutinu , ale především je stabilní.  Takové místo také zabrání prochladnutí při prudkém poklesu teplot, nebo jeho prudké prohřátí  v horkých dnech.
 
O této problematice  se dočtete více ZDE
 
V této části se budeme věnovat popisu řešení, který jsme navrhli a úspěšně otestovali

Upozorňujeme ale výslovně na to, že jde o řešení, které využívá napětí 220V, proto ho nemůžeme doporučit.
Napětí 220V v otevřeném prostředí a klimatických podmínkách je rizikem.

Pokud někdo využije naše zkušenosti, dělá to na vlastní nebezpečí.

 

Vytápění úlku topnou deskou a regulace teploty

Použitý materiál
  • Topná deska – v našem případě Terra MAT HapPet 14×15 cm, napájení 220V
  • Digitální termostat  (-50 až +110°C ) XH-W3001 220V
  • Svorkovnice (EM)
  • Krabička plastová průmyslová ochrana alespoň IP54  (průhledná / neprůhledná) 
    – rozměr alespoň 100 x 100mm, výška alespoň 60 mm
  • Kabelová průchodka / vývodka PG 9
  • Napájecí kabel 220V gumový (vidlice) 
  • Oboustranná lepící páska (kvalitní)

Dále jsme použili pro rozvody v exteriéru:

  • Prodlužovací kabel gumový – IP44  a
  • Prodlužovací přívod  – IP44
  •  

Poznámky

  • tato topná konkrétní deska je použita proto, že její povrchový teplota nepřekročí 35°C a neohrozí tak čmeláky ani při přímém kontaktu;  jiné desky stejného výkonu dosahovaly vyšších povrchových teplot, stejně tak topné kabely
    sehnali jsme jí na https://allegro.pl/
  • digitální regulátor 220V  je běžně k sehnání na internetu, ceny se liší v násobcích … i doba dodání, mají i jiné napájení, tento je 220V
  • plastová krabička s ochranou IP54 s průhledným víčkem, její cena je ale vyšší  (zde 250,- Kč), existuje víc dodavatelů, ceny jsou různé
  • hledali jsme produkty se stupněm ochrany IP54, tedy ochrana  proti vniknutí prachu a stříkající vodě ze všech úhlů 
  • gumové robustní kabely byly použity jako odolné počasí, zde jsme nešetřili
Vše jsme pořídli na eShopech na Internetu, nebo v hobby marketu / prodejně elektro
 
Čmeláci PLUS - Topná deska Terra MAT HapPet 14 x 15 cm 220V - Foto Ondřej Hercog

Topná deska Terra MAT HapPet 14 x 15 cm 220V
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Digitální termostat XH-W3001 220V - Foto Ondřej Hercog

Digitální termostat XH-W3001 220V
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Krabička plastová IP54 - Foto Ondřej Hercog

Krabička plastová IP54
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Kabelová průchodka vývodka PG 9 - Foto Ondřej Hercog

Kabelová průchodka vývodka PG 9
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Napájecí kabel 220V guma - Foto výrobce

Napájecí kabel 220V gumový 
Foto: výrobce

Čmeláci PLUS - Svorkovnice EM - Foto výrobce

Svorkovnice EM
Foto: výrobce

Čmeláci PLUS - Prodlužovací kabel gumový - IP44

Prodlužovací kabel gumový – IP44
Foto: výrobce

Čmeláci PLUS -Prodlužovací přívod 4 zásuvky , kabel 3 m, IP44 - Foto výrobce

Prodlužovací přívod 4 zásuvky – IP44
Foto: výrobce

Kompletace

Testovací instalace
  • Otestovali jsme zapojení „nasucho“, díky tomu jsme našli chybu na popisku regulátoru 
  • Soudruzi z Číny toyi6 udělali hybu a přehodili popisky – vyřešilo to přečtení papírového návodu 
  • Po korekci vše chodilo … ufff
Čmeláci PLUS - Schéma vytápění topnou deskou - Ondřej Hercog

Schéma vytápění topnou deskou
Zdroj: O. Hercog 2022

Čmeláci PLUS - Zapojení termostatu a topné desky

Zapojení termostatu a topné desky
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Digitální termostat - zadní strana - chybné popisky - Foto Ondřej Hercog

Digitální termostat – zadní strana (chybné popisky na regulátoru)
Foto: O. Hercog 2021

Instalační krabička
  • Do krabičky byly navrtány otvory pro průchodky
  • Použili jsme 3 ks průchodek, aby bylo možné kabely dobře utěsnit (utěsní se dotažením průchodky)
  • Otvory jsou umístěny na spodní straně krabičky, aby tudy nezatékala voda (viz foto) 
  • Termostat je přilepen oboustrannou lepící páskou; stejnou páskou byla do krabičky přilepena plastová podložka, aby se mohly zachovat montážní výstupky  na dně krabičky
Čmeláci PLUS - Podložka pod termostat - Foto Ondřej Hercog

Podložka pod termostat
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Spodní strana termostatu s oboustrannou lepící páskou - Foto Ondřej Hercog

Spodní strana termostatu s oboustrannou lepící páskou
Foto: O. Hercog 2021

Montáž
  • Topná deska měla na konci vidlici, tu jsme ustřihli ale kabel nezkracovali
  • Upravili jsme konce kabelů (ocínovali ustřižené konce) tam, kde to bylo potřeba)
  • Protáhli jsme kabely průchodkami
  • Zapojili ve svorkovnici podle ověřeného schématu
Čmeláci PLUS - Zapojení termostatu - Foto Ondřej Hercog

Zapojení termostatu
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Zapojení termostatu - Foto Ondřej Hercog

Zapojení termostatu
Foto: O. Hercog 2021

Dokončení montáže
  • Urovnali jsme kabely 
  • Dotáhli průchodky, aby kabely těsnily
  • Uřízli kus plastové desky a kabeláž zakryli
  • Podle návodu nastavili
    – horní teplotu (topení se vypne)
    – spodní teplotu (topení se zapne)
  • Ověřili funkčnost
  • Krabičku jsme uzavřeli víčkem a zašroubovali
Poznámka
  • pokud máte sáček se Silikagele (pohlcovač vlhkosti), vložte ho do krabičky před jejím uzavřením
  • nevrtejte do krabičky zbytečné otvory, ať dobře těsní
  • otvory na uchycení najdete ve dně
Čmeláci PLUS - Termostat v krabičce - Foto Ondřej Hercog

Termostat v krabičce – Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Termostat v krabičce - Foto Ondřej Hercog

Termostat v krabičce
Foto: O. Hercog 2021

Montáž regulátoru na úlek

  • Topnou desku jsme odpojili a umístil v úlku na vybranou stěnu – dál od ústí vstupní trubky.
  • Napájecí kabel jsme protáhli ven upraveným větracím otvorem. Na úlcích používáme větrání z HT trubky, tam stačilo vytvořit zářez pro napájecí kabel a také i pro kabel s čidlem.
  • Napájecí kabel jsme napojili na regulátor
  • Čidlo protáhli do úlku
  • Krabičku s regulátorem jsme 2 vruty přišroubovali na úlek tak, aby nevadila zavírání střechy.

Poznámka

  • Regulátor  pod napětím svítí a ukazuje teplotu v úlku, proto jsme dali krabičku na boční stěnu úlku
 
Čmeláci PLUS - Regulátor v krabičce na stěně úlku - Foto Ondřej Hercog (1)

Regulátor v krabičce na stěně úlku
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Regulátor v krabičce na stěně úlku - Foto Ondřej Hercog (2)

Regulátor v krabičce na stěně úlku
Foto: O. Hercog 2021

Montáž topné desky, čidla a kabelů
  • Pro montáž jsme využili velké připínáčky, za které jsme umístili kabely i desku – bez propíchnutí
  • Topná deska byla umístěna na stěně tak, aby jí pak celou zakryla výstelka
  • Pozor – topná deska nesmí být umístěna na dně mohla by vysušit plod, pokud by na ní matka začala stavět hnízdo
  • Kabely jsme vedli tak, aby se daly snadno přelepit lepící páskou (tou stříbrnou na všechno)
  • Teplotní čidlo jsme umístili na ramínko se silnějšího drátu – viz nápad Pavlíny Krčové.
  • Do otvoru větrání jsme nasadil HT trubku, netěsnosti utěsnili silikonem

Poznámka

  • Čidlo by mělo být umístěno ve středu vzduchového prostoru mezi střechou a výstelkou.
  • Použili jsme použijete měděný drát, snadno se pak dala nastavit poloha čidla 
  • Na fotografiích nejsou kabely přelepeny páskou, aby bylo vidět, kudu jsme je vedli
Čmeláci PLUS - Topná deska a teplotní čidlo - Foto Ondřej Hercog 1

Topná deska a teplotní čidlo
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Topná deska a teplotní čidlo - Foto Ondřej Hercog 2

Topná deska a teplotní čidlo
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Přichycení topné desky - Foto Ondřej Hercog

Přichycení topné desky připínáky bez propíchnutí
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Teplotní čidlo - Foto Ondřej Hercog

Teplotní čidlo
Foto: O. Hercog 2021

Nastavení teploty termostatu

V praxi se se nám osvědčilo toto nastavení:

  • spodní teplota na 4  – 6°C – při této teplotě termostat sepne a deska topí
  • horní teplota 8 – 10°C – při t0to teplotě se topení vypne

Tyto teploty  se nám zdály optimální a v praxi se osvědčily.

Větší rozdíl teploty znamená větší kolísání a to nedoporučujeme rozdíl mezi horní teplotou, rozdíl do 4°C je podle testů optimální. V našem případě byla nastavena teplota 6 – 8°C

 

Zdůvodnění

Pokud je hnízdo v zemi / ve zdi, teplota tam krátkým poklesem venkovní teploty moc nepoklesne a hnízdo nepromrzne. 

V úlku se při poklesu teploty zapne topení a teplota a ta se pohybuje v nastaveném rozsahu. Pokud teplota okolí překročí horní nastavenou teplotu, topení se vypne a úlek se chová podle toho, jak dobře je izolován proti vyšším teplotám.

Díky malému rozdíl mezi dolní a horní teplotou v úlku nedochází ke kolísání a prudkým změnám teploty.  Podmínky se přibližují podmínkám v přírodě a to bylo naším cílem. 

Jak jsme psali výše, nemá podle nás smysl v úlku topit na vyšší teplotu. Matka by se měla chovat podle toho, jaká je teplota venku. Pokud je venku chlad a není tam potrava, nemá cenu jí aktivovat zbytečným topením.

Samozřejmě, pokud je venku chlad a nemůže létat, je dobré jí opatrně podávat příkrm. O tom se dočtete ZDE <připravujeme>

Testy řešení

Řešení bylo úspěšně otestováno na 4 úlcích v sezóně 2021. 

Ve všech takto vybavených úlcích byly na jaře usazeny matky. Díky topení s regulací byly úlky ponechány venku i v době, kdy teploty klesly pod 0°C, dokonce i když nasněžilo.
Matky dostávaly příkrm v podobě cukerného roztoku. Všechna hnízda přežila a zdárně se vyvíjela.

Na přelomu roku 2021-2022 jsme provedli další testy – na prázdných úlcích, bez čmeláků.

Do testu jsme zapojili několik typů úlku, pouze jeden měl řešení s topnou deskou a s regulací (výše popsané) řešení.

Čmeláci PLUS - Měření - Foto Ondřej Hercog

Souprava na měření teplot
Foto: O. Hercog 2021

Čmeláci PLUS - Měření teplot v úlcích - Foto Ondřej Hercog (2)

Měření teplot v úlcích
Foto: O. Hercog 2021

Výsledky testů v zimě 2021-2022

Podmínky měření

  • Byl použit úlek s tepelnou izolací dle našich úprav, popsaných ZDE
  • Regulátor byl nastaven na topení v rozsahu 6-8 °C
  • Čidlo regulátoru bylo v myšlené výšce nad výstelkou (úlek byl prázdný – bez výstelky)
  • Měřící čidlo bylo o cca 20cm níže, ve myšleném středu výstelky  – díky tomu jsou teploty trochu rozdílné
  • Teploty se měřily každých 5 minut po dobu skoro 3 měsíců
  • Sběr dat prostřednictvím DataLogger XXXX

Výsledky vidíte na připojeném grafu.

Popis Grafu 1

  • šedá křivka je venkovní teplota
  • modrá křivka je teplota v úlku s topením

Shrnutí:

Teplota v úlku nepoklesla pod 5°C a t ani tehdy, kdy venkovní teplota byla -6 °C

Za těchto podmínek postačil výkon 5W na to, aby úlek nepromrzl a to i v době mrazu a sněhu ležícího na úlku

Čmeláci PLUS - Graf 1 - Měření teplot v úlku s topnou deskou 5W a digitálním termostatem XH-W3001 220V - Měřil Ondřej Hercog

Graf 1 – Měření teplot v úlku s topnou deskou 5W a digitálním termostatem XH-W3001 220V
Měřil O. Hercog

Na Grafu 2 je vidět časový výsek ze stejného měření.

Je zde vidět, že regulátor udržel teplotu v požadovaném rozsahu.

Stejně tak je zde vidět, jak teplota v úlku kopíruje venkovní teplotu, pokud se topení vypne po dosažení horní hranice. Díky dobrým vlastnostem úlku ale změna teploty není tak rychlá.

 

Čmeláci PLUS - Měření teplot v úlku s topnou deskou 5W a digitálním termostatem XH-W3001 220V - Měřil Ondřej Hercog

Graf 2 – Měření teplot v úlku s topnou deskou 5W a digitálním termostatem XH-W3001 220V
Měřil O. Hercog

Graf 3 je stejné měření.

Pouze jsou zde zvýrazněny i průběhy teplot v úlcích různých typů:

  • Komerčně dostupný úlek (maloobjemový)
  • Komerčně dostupný úlek s jednoduchými stěnami
  • Komerční úlek s dvojitými stěnami
  • atd.

Všechny typy úlků kopírovaly venkovní teplotu. Rychlost změny odpovídala tepelně izolačním vlastnostem a tepelné setrvačnosti (na tomto rozložení grafu toto nelze rozlišit, tématu se budeme věnovat jinde.

Pouze úlek s topnou deskou a  regulací zabránil promrznutí úlku a myšleného hnízda v něm. Pokud by v úlku byla matka a ve výstelce měla své hnízdo, za takovýchto podmínek by nějakou doby s potravou by vydržela v hnízdní komůrce.

Matky si v první fázi staví velmi malou hnízdní komůrku, aby měly šanci výkyvy teplot zvládnout. Ne vždy to ale stačí. Pokud by ale byla v úlku bez topení, několik dní teplot kolem 0°C by asi nezvládla udržet plod v dostatečné teplotě. 

Čmeláci PLUS - Graf 3 - Měření teplot v úlku s topnou deskou 5W a digitálním termostatem XH-W3001 220V - srovnání s dalšími úlkky - Měřil Ondřej Hercog

Graf 3 – Měření teplot v úlku s topnou deskou 5W a digitálním termostatem XH-W3001 220V – srovnání s dalšími úlkky – Měřil Ondřej Hercog

Závěr

Uvedené řešení se ukázalo funkční. Původní obavy z životnosti regulátoru se rozptýlily – díky vydržel  dobře utěsněné krabičce celý rok venku bez úhony.

V našem případě nám toto řešení umožní nechat obsazené úlky venku bez obav do teplot i -10°C

Jediná nevýhoda a riziko je přítomnost napětí 220V. Díky tomu není možné toto řešení nabízet jako univerzální řešení a jeho použití je pouze na vlastní riziko.