СПОСОБ ОБОГРЕВА РАСТЕНИЙ В ГИДРОПОННЫХ УСТАНОВКАХ ТЕПЛИЦЫ Российский патент 2005 года по МПК A01G31/00 A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к способам обогрева растений в гидропонных установках теплиц.

Известны способы обогрева растений в гидропонных установках путем нагрева шатра теплицы водяным отоплением и(или) путем водяного отопления почвы теплицы. При водяном отоплении шатра теплицы температуру теплоносителя принимают не более 150РС, а при водяном обогреве почвы теплицы - не более 45°С.

Эти способы обогрева растений в теплицах требуют больших затрат энергии в связи с тем, что температура под кровлей теплицы высокая и достигает 20-25°С, что приводит к большим потерям тепла через ограждение теплицы, которые пропорциональны разности внутренней и наружной температур (Теплицы и тепличные хозяйства. Справочник под ред. Г.Г.Шишко, Киев, “Урожай”, 1993 г.).

За прототип принят способ обогрева растений путем дополнительного обогрева лотков гидропонных установок нагревательными элементами, заключающийся в том, что под каждым лотком устанавливают нагревательный элемент. Нагревательные элементы включают и выключают через шкаф управления автоматически согласно показаниям датчиков температуры (Патент РФ №2045889, A 01 G 31/00, 1995 г., Бюл. №29).

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, следующие.

Способ обогрева растений в гидропонных установках теплицы заключается в обогреве лотков и полезного объема теплицы.

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата по прототипу, следующие.

Для использования способа по прототипу требуется специальное оборудование и его обслуживание. Нагревательные элементы необходимо устанавливать под каждым лотком. Необходимы также шкаф управления, электропроводка к каждой установке от силового пункта, что увеличивает материальные затраты на монтаж и обслуживание.

В гидропонных теплицах основное отопление работает в режиме поддержания температуры в зоне растений 15-20°С. Нагревательные элементы подогревают лотки с корневой системой растений до 18-20°С. При этом основные затраты энергии приходятся на систему отопления теплицы, которая должна восполнять потери тепла через ограждение теплицы пропорционально разности внутренней и наружной температур.

Технический результат от использования заявляемого способа - снижение затрат энергии на обогрев растений в гидропонных установках, удобство при их обслуживании, снижение материальных затрат.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, достигается следующим образом. Лотки в гидропонных установках теплицы обогревают непрерывно циркулирующим по ним гидропонным раствором. Начальная температура этого раствора не превышает 30°С, а конечная температура на сливе с лотков не ниже 15°С. Кроме того, в полезном объеме теплицы поддерживают температур воздуха не ниже 4°С. Полезный объем теплицы отделяют от ее остального объема.

Существенные признаки заявляемого изобретения следующие.

Способ обогрева растений в гидропонных установках теплицы заключается в обогреве лотков и полезного объема теплицы, причем лотки обогревают непрерывно циркулирующим по ним гидропонным раствором с начальной температурой, не превышающей 30°С, и конечной температурой на сливе с лотков не ниже 15°С.

Температуру воздуха в полезном объеме теплицы поддерживают не ниже 4°С. Кроме того, полезный объем теплицы отделяют от ее остального объема.

В отличие от прототипа лотки в заявляемом способе обогревают гидропонным раствором, который непрерывно циркулирует по лоткам. Начальная температура этого раствора не превышает 30°С, а конечная температура на сливе с лотков не ниже 15°С. Кроме того, в полезном объеме теплицы поддерживают температуру воздуха не ниже 4°С, а полезный объем теплицы отделяют от ее остального объема.

Обогрев лотков по заявляемому способу осуществляют непрерывно циркулирующим по лоткам гидропонным раствором.

Это позволяет обогревать прикорневую зону и создавать микроклимат непосредственно в зоне роста растений, что снижает затраты энергии на отопление.

Для обогрева лотков по предлагаемому способу не требуются дополнительные нагревательные устройства на каждый лоток. В заявляемом способе используется в качестве теплоносителя рабочий гидропонный раствор, который подогревают одним нагревательным аппаратом. Это создает удобство при обслуживании нагревательного оборудования и снижает материальные затраты.

Гидропонный раствор подают в лотки с температурой не выше 30°С, чтобы не вызвать угнетения жизнедеятельности корневой системы растений и предупредить выпадение в осадок питательных минеральных солей. На сливе с лотков температура гидропонного раствора должна быть не ниже 15°С, так как при более низкой температуре корневая система большинства растений плохо усваивает фосфор.

Обогрев лотков непрерывно циркулирующим по ним гидропонным раствором создает удобство при обслуживании гидропонных установок, так как позволяет подавать достаточное количество тепловой энергии и отказаться от реле времени, включающем и выключающем насосы в обычной системе гидропоники. Насосы в обычной системе гидропоники работают периодически, что вызывает большие пусковые нагрузки при запуске этих насосов, а это приводит к выходу из строя как самих насосов, так и реле времени.

В полезном объеме теплицы поддерживают температуру не ниже 4°С, но при этом обогревается корневая система и само растение теплым восходящим потоком от теплого гидропонного раствора и формируется микроклимат непосредственно в зоне растений, что снижает затраты энергии на отопление. Принимаемый нижний предел температуры определяется физиологическими процессами в листьях растений. При температуре ниже 4°С у большинства растений нарушаются нормальные физиологические процессы в листьях.

Полезный объем теплицы отделяют от ее остального объема (от холодной нерабочей зоны), например, светопрозрачной пленкой, тем самым уменьшают отапливаемый объем теплицы, т.к. отапливают только приземный слой воздуха с растениями, что снижает затраты энергии на обогрев растений.

Отделением полезного объема теплицы от холодной нерабочей зоны подавляют конвективные и инфильтрационные тепловые потоки, уменьшают потери тепловой энергии теплицы в атмосферу, что предотвращает дополнительные расходы на отопление теплицы.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Гидропонный раствор подогревают нагревательным аппаратом до температуры не выше 30°С и непрерывно работающим насосом подают в лотки, при этом контролируют температуру гидропонного раствора на сливе с лотков, не допуская ее снижения ниже 15°С.

Регулировку подачи теплоносителя (гидропонного раствора) осуществляют задвижкой на всасывающем патрубке перед насосом, увеличивая или уменьшая подачу теплоносителя, тем самым регулируют температуру на сливе не ниже 15°С. Чем больше подача теплоносителя, тем выше температура на сливе.

Над лотками с растениями устанавливают прозрачный экран (например, светопроницаемую пленку), который отделяет полезный объем теплицы с растениями от холодной нерабочей зоны.

Тепло, выделяемое гидропонным раствором и системой отопления, нагревает полезный объем, отделенный от нерабочего объема теплицы, а экран уменьшает потери тепла, так как является дополнительным внутренним ограждением.

Гидропонный раствор непосредственно обогревает корневую зону растений и конвективными и радиационными потоками обогревает само растение, формируя в прикорневой зоне и в зоне листвы растений микроклимат с повышенной температурой относительно общей температуры в полезном объеме теплицы.

В ночное время поддерживают с помощью основной отопительной системы температуру воздуха в полезном объеме теплицы не ниже 4°С, при этом в зоне растений за счет тепла гидропонного раствора формируется температура не ниже 10°С, а температура в корнях растений - не ниже 15°С, что положительно сказывается на усвоении растениями питательных элементов корневой системой и уменьшении расхода питательных элементов на ночное дыхание при пониженной температуре листвы.

В дневное время при таком же режиме работы основной отопительной системы за счет солнечного излучения температура воздуха в полезном объеме теплицы поднимается на 10-15°С, что позволяет уменьшить подачу тепла гидропонным раствором. При положительных наружных температурах (в ночное время выше 4°С, в дневное время до 0°С) основная отопительная система может быть отключена и температурный режим может быть поддержан только за счет циркулирующего по лоткам нагретого гидропонного раствора. Такой режим отопления существенно снижает затраты энергии на отопление теплицы.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к способам обогрева растений в гидропонных установках теплицы. Способ обогрева растений в гидропонных установках теплицы включает обогрев лотков и полезного объема теплицы, причем лотки обогревают гидропонным раствором с начальной температурой не выше 30°С и конечной температурой на сливе с лотков этого раствора не ниже 15°С. В полезном объеме теплицы поддерживают температуру воздуха не ниже 4°С. Полезный объем теплицы отделяют от ее остального объема. Способ позволяет снизить затраты энергии на обогрев растений в гидропонных установках теплицы, создает удобство при их обслуживании, снижает материальные затраты. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ обогрева растений в гидропонных установках теплицы путем обогрева лотков и полезного объема теплицы, отличающийся тем, что лотки обогревают непрерывно циркулирующим по ним гидропонным раствором с начальной температурой, не превышающей 30°С, и конечной температурой на сливе с лотков не ниже 15°С, в полезном объеме теплицы поддерживают температуру воздуха не ниже 4°С.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полезный объем теплицы отделяют от ее остального объема.