теплица для выращивания растений с пониженным содержанием изотопа углерода 14

Формула изобретения

1. Теплица для выращивания растений с пониженным содержанием изотопа углерода 14, содержащая вентилируемое внутреннее пространство, имеющее прозрачное для света покрытие, устройство для удаления углекислого газа из поступающего снаружи атмосферного воздуха, устройство для производства углекислого газа с низким содержанием изотопа углерода 14, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему для регулирования температуры воздуха внутри теплицы, тамбур для пропуска персонала и техники внутрь теплицы, систему воздушного дренажа почвы, систему для добавления во внутреннюю атмосферу воздуха теплицы этилена с пониженным содержанием изотопа углерода 14, прозрачное для света покрытие теплицы выполнено из ударопрочного материала, задерживающего электромагнитное излучение в инфракрасной части спектра, и имеет оксидный слой.

2. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что в качестве системы для регулирования температуры воздуха внутри теплицы применен кондиционер воздуха.

3. Теплица по п.2, отличающаяся тем, что используется кондиционер воздуха испарительного типа.

4. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что система для регулирования температуры воздуха внутри теплицы выполнена в виде воздушного теплообменника, при этом как внутренняя, так и внешняя стороны теплообменника могут быть снабжены воздушными вентиляторами.

5. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что система для регулирования температуры воздуха внутри теплицы выполнена в виде водно-воздушного теплообменника, при этом по воздушной стороне теплообменника пропускается воздух теплицы с помощью воздушного вентилятора, а в водную сторону по трубам подается вода при помощи водяного насоса.

6. Теплица по п.5, отличающаяся тем, что вода для водно-воздушного теплообменника поступает из водозабора, установленного в источнике воды, например реке, озере, искусственном водоеме или море.

7. Теплица по п.5, отличающаяся тем, что в случае необходимости преимущественного охлаждения воды и экономии воды может быть применен замкнутый цикл циркуляции воды, в который последовательно с водно-воздушным теплообменником включена градирня.

8 Теплица по п.1, отличающаяся тем, что тамбур для пропуска персонала и техники внутрь теплицы имеет систему блокировки дверей, при которой одновременно открытыми могут быть только внутренние или только внешние двери.

9. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что система воздушного дренажа почвы выполнена в виде подсыпки пористого подпочвенного слоя инертного материала, например гравия, среди которого уложены дренажные трубы, имеющие по всей длине отверстия, при этом концы дренажных труб выходят наружу из теплицы.

10. Теплица по п.9, отличающаяся тем, что система воздушного дренажа почвы дополнительно содержит надпочвенный мульчирующий слой из не выделяющего углеродсодержащих газов материала с удельным весом значительно ниже удельного веса почвы, например из керамзитовой крошки.

11. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что в качестве системы воздушного дренажа почвы используется система водяного дренажа почвы, при этом концы дренажных труб выходят наружу из теплицы.

12. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что система для добавления во внутреннюю атмосферу теплицы этилена с пониженным содержанием изотопа углерода 14 состоит из емкости, содержащей этилен, и дозатора этилена.

13. Теплица по п.12, отличающаяся тем, что этилен добавляется во внутреннюю атмосферу теплицы только в период созревания растительных культур и в количествах, близких к количеству добавляемого углекислого газа.

14. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что оксидный слой прозрачного для света покрытия теплицы выполнен из оксида олова.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам для выращивания растений в условиях теплиц, и предназначено для выращивания растений с пониженным содержанием изотопа углерода 14.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна теплица для выращивания растений с пониженным содержанием изотопа углерода 14 по патенту США №5956896, кл. США 47/58.1, МПК А 01 G 007/02. Теплица (“аппарат для выращивания растений” по п.9 притязаний) содержит вентилируемую структуру с внутренним пространством, устройством для удаления углекислого газа из окружающего воздуха, генератор углекислого газа с низкой концентрацией изотопа углерода 14.

Система работает следующим образом: для поддержания пониженного содержания изотопа углерода 14 в атмосфере теплицы внутреннее пространство теплицы герметизировано от окружающего атмосферного воздуха, пополнение внутреннего воздуха производится подачей наружного воздуха, прошедшего два этапа подготовки: на первом этапе удаляется атмосферный углекислый газ с помощью устройства для поглощения углекислого газа, на втором этапе в этот воздух добавляется углекислый газ с низким содержанием изотопа углерода 14.

Недостатками известной теплицы являются отсутствие системы регулирования температуры внутреннего воздуха, отсутствие системы сохранения герметичности при пропуске персонала и техники внутрь теплицы, отсутствие системы удаления углекислого газа, выделяемого почвой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Объектом настоящего изобретения является обеспечение выращивания растений в строго контролируемых условиях воздушной среды, в частности в воздушной среде с пониженным содержанием изотопа углерода 14.

Обычные теплицы применяются для выращивания определенных видов растений, которые в открытом грунте данной местности или в определенный сезон года вырастить невозможно.

Предлагаемая теплица применяется для выращивания растений не по климатическим условиям местности, поэтому по экономическим соображениям должна размещаться в тех климатических условиях, где с одной стороны достаточны условия освещенности, а с другой стороны дешевле всего будет возможным поддержание необходимого температурного режима роста растений, причем желательно вне зависимости от времени года. Условия освещенности улучшаются с размещением теплицы в более низких широтах, но при этом усложняется задача поддержания необходимой температуры воздуха, как правило возникает необходимость охлаждения воздуха. Интуитивно наиболее выгодными кажутся горы тропиков или приморские районы с коротким шельфом, с возможностью простого доступа к глубинным холодным морским водам (например районы апвеллинга) или наличие холодных речных стоков, как правило вблизи горных массивов. Учитывая сформулированные условия применения теплицы и жесткие требования по герметичности, основной задачей является поддержание температуры воздуха внутри теплицы в пределах наилучшего произрастания растений. Решение указанной задачи достигается применением кондиционера воздуха. Тип применяемого кондиционера зависит от климатических условий, в которых используется теплица. Наиболее распространенный кондиционер воздуха компрессионного типа наиболее универсален и подойдет для любого типа климата, кроме того, может работать реверсивно, то есть не только охлаждать, но и согревать воздух, если это необходимо, но при этом требует больших затрат на электроэнергию. При низкой влажности атмосферного воздуха (до 50%) и небольшой разницы температур (до 20 градусов Цельсия) возможно применение кондиционера испарительного типа. В случае низкой температуры атмосферного воздуха (ниже температуры, необходимой для выращивания данных растений) возможно применение для охлаждения внутреннего воздуха теплицы теплообменника воздушного типа. Если вблизи расположения теплицы имеется источник воды, имеющий температуру ниже температуры, необходимой для выращивания данных растений, то может быть применен теплообменник воздушно-водного типа, по воздушной стороне теплообменника пропускается внутренний воздух теплицы, а по водной стороне пропускается вода. В случае недостатка воды может быть применен замкнутый цикл ее циркуляции, в который последовательно с теплообменником включена градирня.

Дополнительным средством стабилизации температуры является применение материала, задерживающего электромагнитное излучение в инфракрасной области спектра, в качестве прозрачного для видимого света покрытия теплицы.

Задача герметизации при пропуске персонала и техники решается применением тамбура, при этом эффективность тамбура возрастает в случае применения системы блокировки дверей, при которой одновременно могут быть открыты только внутренние или только внешние двери.

Нарушение герметизации теплицы неизбежно приводит к попаданию атмосферного воздуха во внутреннюю атмосферу теплицы и за счет внесения углекислого газа, содержащего изотоп углерода 14, может ухудшить качество растений. Наиболее вероятным случаем нарушения герметизации можно считать разрушение прозрачного для видимого света покрытия, выполняемого как правило из силикатного стекла. Настоящее изобретение предлагает использовать светопрозрачное покрытие из ударопрочного материала, например триплекса, или полимерных материалов с высокой ударной вязкостью, например поликарбонатов.

Постепенное загрязнение светопрозрачного покрытия требует периодических процедур его очистки. Покрытие поверхности светопрозрачного покрытия оксидной пленкой, например оксидом олова, обеспечивает уменьшение загрязнения поверхности за счет снижения грязеудержания и как следствие снижает потребность в очистке поверхности светопрозрачного покрытия.

Почва в теплице является веществом, которое в своем составе как правило содержит органические вещества, продуктами распада которых являются газы (в основном углекислый газ и метан), которые в свою очередь содержат изотоп углерода 14. Для предотвращения попадания газообразных продуктов распада почвы во внутреннюю атмосферу теплицы применена система воздушного дренажа почвы, которая выполнена в виде подсыпки надпочвенного мульчирующего слоя из не выделяющего углеродсодержащих газов материала с удельным весом значительно ниже удельного веса почвы, например из керамзитовой крошки, и пористого подпочвенного слоя инертного материала, например гравия, среди которого уложены дренажные трубы, имеющие по всей длине отверстия, при этом концы дренажных труб выходят наружу из теплицы. Повышенное давление воздуха внутри теплицы обеспечивает постоянное удаление этих газов. Низкий удельный вес надпочвенного мульчирующего слоя позволяет ему оставаться всегда на поверхности почвы при поливе или при обработке почвы, например рыхлении, и препятствовать проникновению выделяющихся из почвы газов во внутреннюю атмосферу теплицы.

Для ускорения созревания растительных культур во внутреннюю атмосферу теплицы вводится этилен. Введение этилена производится только в период созревания растительных культур и в количествах, близких к количеству добавляемого углекислого газа.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение может быть использовано в различных вариантах конструкции, конкретизация которой зависит прежде всего от набора видов растений, которые необходимо выращивать, и от решения вопроса в каком географическом районе теплица будет размещена.

Например для выращивания салата необходимо поддерживать температуру воздуха не выше 18 градусов Цельсия, освещение может быть слабым (от 300 до 1000 люксов) и при этом круглосуточным. Для выращивания же томатов температура воздуха должна быть не ниже 16 градусов Цельсия и освещение должно быть сильным, желательны прямые солнечные лучи, но при коротком дневном времени. Поэтому для выращивания салата теплица может располагаться в высоких широтах, а в летнее время растения (или теплицу) нужно притенять, а выращивать томаты проще, располагая теплицу, например, в горах тропиков (откуда кстати томаты и происходят).

Пример: Теплица предназначена для выращивания зелени и овощей. Расположена в Московской области. Теплица содержит герметизированное внутреннее пространство, имеющее прозрачное для света покрытие, устройство для удаления углекислого газа из поступающего с наружи атмосферного воздуха, устройство для производства углекислого газа с низким содержанием изотопа углерода 14, систему для регулирования температуры воздуха внутри теплицы, тамбур для пропуска персонала и техники внутрь теплицы, систему воздушного дренажа почвы, систему для добавления во внутреннюю атмосферу воздуха теплицы этилена с пониженным содержанием изотопа углерода 14. Система для регулирования температуры воздуха состоит из радиатора, расположенного внутри теплицы, при этом радиатор обдувается вентилятором, а в качестве охлаждающей жидкости в теплое время года используется вода из подземной скважины, температура которой около 4 градусов Цельсия, в холодное время года на этот же радиатор подается горячая вода для отопления. Тамбур для пропуска персонала и техники внутрь теплицы выполнен в виде дополнительного проходного помещения, имеющего как герметизированные входные двери, так и герметизированные двери для входа в теплицу, при этом двери имеют взаимную блокировку, то есть обе двери не могут быть открыты вместе, что исключает нарушение герметизации теплицы.

Система воздушного дренажа почвы выполнена следующим образом: при прокладке гряд или стеллажей внутри теплицы вначале, на места будущих гряд или стеллажей, проложены пластиковые трубы (например из полиэтилена или из поливинилхлорида) диаметром 100 мм, в которых проделаны небольшие отверстия по всей длине (диаметр отверстий от 5 до 10 мм). Трубы имеют небольшой уклон в одну сторону, с которой они и выходят наружу из теплицы. Сверху трубы засыпаются гравием. Затем производится насыпка грунта (для выращивания овощей обычно толщина слоя грунта не менее 30 сантиметров). После посадки рассады на грунт насыпается толщиной от 1 до 2 сантиметров мульчирующий слой из керамзитовой крошки. При выращивании растений используется общепринятая технология выращивания растений со следующими отличиями. Теплица всегда остается герметичной, при этом температурный режим поддерживается только изменением интенсивности охлаждения или обогрева. При выращивании томатов в период созревания плодов для ускорения их покраснения в атмосферу теплицы может добавляться газ этилен с пониженным содержанием изотопа углерода 14. Концентрация этилена в атмосфере теплицы может быть доведена до 0,03%. Выпускаемый промышленностью этилен производится либо из природного газа, либо из нефтяного сырья, которые практически не содержат изотопа углерода 14.