Гидропонная установка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Автор Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Гидропонная установка, содержащая секционированную ирригационную сеть, каждая секция которой содержит оборудованные микротрубками поливочные шланги-трубы,расположенные между рядами растений и присоединенные входами к выходам секционного распределительного коллектора питательного раствора основные электромагнитные клапаны секций ирригационной сети, присоединенные входами к магистральному трубопроводу, подключенному входом к выходу расположенного в технологическом коридоре узла приготовления питательного раствора для растений, отличающаяся тем, что она снабжена нагревателями питательного раствора, количество которых равно числу секций ирригационной сети и каждый из которых содержит рециркуляционный насос питательного раствора бак с входным и выходным патрубками, в нижней стенке которого выполнены отверстия фитильные тепловые трубы емкость для питательного раствора, которая оборудована двумя входными и двумя выходными патрубками и перегородками, в которых выполнены отверстия, соосные с отверстиями нижней стенки бака дополнительный электромагнитный клапан, при этом бак расположен на верхних торцах стенок емкости для питательного раствора, плотно примыкает к ним и входным и выходным патрубками соответственно присоединен к подающему и через дополнительный электромагнитный 63532010.06.30 клапан к обратному магистральным трубопроводам системы отопления теплицы фитильные тепловые трубы расположены и плотно закреплены в отверстиях нижней стенки бака так, что их испарительные участки находятся в баке, а конденсационные закреплены в отверстиях перегородок и расположены в емкости для питательного раствора, которая двумя входными патрубками присоединена к выходам основного электромагнитного клапана секции ирригационной сети и рециркуляционного насоса, а двумя выходными - ко входам распределительного коллектора питательного раствора секции и рециркуляционного насоса. 2. Гидропонная установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый нагреватель питательного раствора снабжен регулятором температуры питательного раствора, при этом датчик регулятора расположен в емкости нагревателя, а сам регулятор подключен к электросети, к которой также подключены через замыкающий контакт регулятора двигатель рециркуляционного насоса и катушка дополнительного электромагнитного клапана.(56) 1. Министерство плодоовощного хозяйства СССР. Выращивание томатов в весенних теплицах с калориферным обогревом, оборудованных малогабаритной гидропонной установкой Адлерской овощной опытной станции НИЧОХ в условиях субтропической зоны Краснодарского края. Рекомендации. - М. Агропромиздат, 1985. - С. 5, 6. 2. Синяков А.Л. и др. Повышение эффективности выращивания овощей в защищенном грунте // Агропанорама. - БГАТУ. - 1997. -1. - С. 26-28. Предлагаемое техническое решение относится к гидропонным установкам, которые предназначены для приготовления сбалансированного питательного раствора и подачи его растениям, выращиваемым в теплицах на малых объемах субстрата (аглопорит, керамзит,минераловатные маты и др.). Известна конструкция гидропонной установки, разработанной Адлеровской овощной опытной станцией 1. Гидропонная установка содержит растворный узел, накопительную емкость питательного раствора, расположенную на высоте 5 м от уровня пола теплицы, оборудованные микротрубками поливочные шланги-трубы, расположенные между рядами растений и подключенные к выходам распределительного коллектора питательного раствора желоба,выполненные из труб с продольными щелями, которые оборудованы дренажной системой и заполнены торфокубиками, которые являются субстратом для корневой системы растений. Работает известная гидропонная установка следующим образом. В растворном узле приготавливают питательный раствор для растений с требуемыми электропроводностью и кислотностью и насосом подают в накопительную емкость, расположенную на высоте 5 м от уровня пола теплицы. Из емкости питательный раствор самотеком через распределительный коллектор, шланги-трубы с микротрубками подается каждому растению, корни которых находятся в торфокубиках, размещенных в трубах-желобах, при этом каждому растению раствор подается порциями по 0,1 кг в течение всего светлого времени суток из расчета 3 литра на одно растение. К недостаткам известной установки следует отнести сложность конструкции и эксплуатации и пониженную эффективность работы. Сложность конструкции установки обусловлена наличием в установке емкости питательного раствора, расположенной на высоте 5 м от уровня пола теплицы, а также трубжелобов, в которых размещены торфокубики для корней растений. Сложность эксплуатации обусловлена сложностью очистки накопительной емкости от грязи, а также сложностью извлечения и загрузки торфокубиков в желоба. 63532010.06.30 Пониженная эффективность работы обусловлена неравномерностью подачи питательного раствора растениям, а также применением в качестве субстрата торфокубиков, которые вступают в химические реакции с химическим составом питательного раствора, что отрицательно влияет на урожайность растений. Эксплуатация установки показала, что она обеспечивает повышение урожайности помидор в 1,52 раза по сравнению с выращиванием помидор в теплицах на почвогрунтах. Наиболее близкой к заявляемой конструкции гидропонной установки для выращивания растений является установка, содержащая секционированную ирригационную сеть,каждая секция которой содержит оборудованные микротрубками поливочные шлангитрубы, расположенные между рядами растений и присоединенные входами через секционный распределительный коллектор питательного раствора, секционный электромагнитный клапан и магистральный трубопровод к выходу расположенного в технологическом коридоре узла приготовления питательного раствора 2. Установка обеспечивает поочередную подачу питательного раствора при помощи 6 секций ирригационной сети растениям, выращиваемым на 1 га теплицы на минераловатных матах, в результате чего урожайность помидор увеличивается в 34 раза по сравнению с выращиванием помидор в теплицах на почвогрунтах. Эта установка работает следующим образом. В растворном узле приготавливают питательный раствор с требуемыми электропроводностью и кислотностью и после тщательной его очистки в фильтрах грубой и тонкой очистки силовым насосом через магистральный трубопровод, при открытом электромагнитном клапане первой секции ирригационной сети, секционный распределительный коллектор и микротрубки, которыми оборудованы поливочные шланги-трубы, подают каждому растению, которые выращиваются на 1/6 га теплицы. При этом установка обеспечивает подачу питательного раствора каждому растению в количестве 0,1 кг за время первого полива. После того, как растение поглотит из питательного раствора растворенные в нем соли, микроэлементы и часть воды, обедненный растворпоступает в дренажные каналы и удаляется в сборник дренажа. После подачи питательного раствора растениям через первую секцию ирригационной сети установка приготавливает и подает питательный раствор растениям через вторую секцию ирригационной сети и т.д. К недостатку гидропонной установки следует отнести его пониженную эффективность работы. Эффективность работы установки оценивается урожайностью растений, выращиваемых в теплице. Пониженная эффективность работы (то есть пониженная урожайность растений) установки обусловлена тем, что установка не обеспечивает оптимальную температуру (2225 С) питательного раствора, подаваемого растениям. В ряде случаев температура питательного раствора, подаваемого растениям, бывает ниже 1618 С, в результате чего растения подвергаются стрессу и снижается урожайность. Такую температуру имеет питательный раствор или вода, оставшиеся на ночь в магистральном трубопроводе и других трубопроводах после прекращения работы установки в 18.00 каждого дня, т.к. в ночное время температура воздушной среды в теплице понижается до 15 С. Установка начинает работать в 6.00 следующих суток. Поэтому часть растений получают первоначально питательный раствор с низкой температурой, что отражается на их урожайности. Кроме того, на температуру питательного раствора влияет нестабильная, низкая температура воздушной среды технологического коридора, в котором расположен узел приготовления питательного раствора. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы гидропонной установки. Задача решается тем, что известная гидропонная установка, содержащая секционированную ирригационную сеть, каждая секция которой содержит оборудованные микротрубками поливочные шланги-трубы, расположенные между рядами растений и 3 63532010.06.30 присоединенные входами к выходам секционного распределительного коллектора питательного раствора основные электромагнитные клапаны секций ирригационной сети,присоединенные входами к магистральному трубопроводу, подключенному входом к выходу расположенного в техническом коридоре узла приготовления питательного раствора для растений, снабжена нагревателями питательного раствора, количество которых равно числу секций ирригационной сети и каждый из которых содержит рециркуляционный насос питательного раствора бак с входным и выходным патрубками, в нижней стенке которого выполнены отверстия фитильные тепловые трубы емкость для питательного раствора, которая оборудована двумя входными и двумя выходными патрубками и перегородками, в которых выполнены отверстия, соосные с отверстиями нижней стенки бака дополнительный электромагнитный клапан, при этом бак расположен на верхних торцах стенок емкости для питательного раствора, плотно примыкает к ним и входным и выходным патрубками соответственно присоединен к подающему и через дополнительный электромагнитный клапан к обратному магистральным трубопроводам системы отопления теплицы фитильные тепловые трубы расположены и плотно закреплены в отверстиях нижней стенки бака так, что их испарительные участки находятся в баке, а конденсационные закреплены в отверстиях перегородок и расположены в емкости для питательного раствора, которая входными патрубками присоединена к выходам основного электромагнитного клапана секции ирригационной сети и рециркуляционного насоса, а двумя выходными - ко входам распределительного коллектора питательного раствора секции и рециркуляционного насоса. Для обеспечения работы нагревателей питательного раствора каждый нагреватель снабжен регулятором температуры питательного раствора, при этом датчик регулятора расположен в емкости нагревателя, а сам регулятор подключен к электросети, к которой также подключены через замыкающий контакт регулятора двигатель рециркуляционного насоса и катушка дополнительного электромагнитного клапана. Сущность предлагаемой полезной модели гидропонной установки поясняется следующими изображениями на фиг. 1 изображена схема гидропонной установки на фиг. 2 - схема нагревателя питательного раствора с вертикальным разрезом бака и емкости для питательного раствора на фиг. 3 - электрическая схема системы автоматического управления работой нагревателя питательного раствора. Гидропонная установка содержит секции 1, 2, 3, 4 ирригационной сети, каждая из которых, в свою очередь, содержит оборудованные микротрубками 5 поливочные шлангитрубы 6, расположенные между рядами 7 растений, выращиваемых на четырех зонах 8, 9,10, 11 теплицы, и присоединенные входами к выходам секционного распределительного коллектора 12 питательного раствора основные электромагнитные клапаны 13, 14, 15, 16,присоединенные входами к магистральному трубопроводу 17, подключенному входом к выходу расположенного в технологическом коридоре 18 теплицы узла 19 приготовления питательного раствора для растений. Для повышения эффективности работы установка снабжена нагревателями 20 питательного раствора, количество которых равно числу секций ирригационной сети. Каждый нагреватель 20 (фиг. 2) питательного раствора содержит рециркуляционный насос 21 с электродвигателем 22, бак 23 с входным 24 и выходным 25 патрубками, в нижней стенке 26 которого выполнены отверстия 27 фитильные тепловые трубы с испарителями 28 и конденсационными 29 участками емкость для питательного раствора 30 с входными патрубками 31, 32 и выходными 33, 34 и перегородками 35, в которых выполнены отверстия 36, соосные с отверстиями 27 стенки 26 бака 23 дополнительный электромагнитный клапан 37 с катушкой 38, при этом бак 23 расположен на верхних торцах стенок емкости 30,плотно примыкает к ним и входным 24 и выходным 25 патрубками соответственно при 4 63532010.06.30 соединен к подающему 39 и через дополнительный электромагнитный клапан 37 к обратному 40 магистральным трубопроводам системы отопления теплицы фитильные тепловые трубы расположены и плотно закреплены в отверстиях 27 нижней стенки 26 бака 23 так, что их испарительные участки 28 расположены в баке 23, а конденсационные 29 закреплены в отверстиях 36 перегородок 35 и расположены в емкости 30 для питательного раствора, которая входными патрубками 31 и 32 присоединена соответственно к выходам электромагнитного клапана 16 секции 1 и рециркуляционного насоса 21, а выходными патрубками 33, 34 присоединена соответственно ко входам рециркуляционного насоса 21 и распределительного коллектора 12 питательного раствора секции. Работа каждого нагревателя 20 питательного раствора автоматизирована. Для этого каждый нагреватель 20 снабжен автоматическим выключателем 41, регулятором 42 температуры питательного раствора, при этом датчик 43 регулятора расположен в емкости 30 нагревателя 20, а сам регулятор 42 подключен к электросети, к которой также подключены через замыкающий контакт 44 регулятора электродвигатель 22 рециркуляционного насоса 21 и катушки 38 дополнительного электромагнитного клапана 37. Заявляемая гидропонная установка работает следующим образом. После прекращения работы установки в 18.00 каждых суток в нагревателе 20 остается питательный раствор, оптимальную температуру которого с 18.00 до 6.00 утра в каждом нагревателе поддерживает при замкнутом выключателе 41 регулятор 42, датчик 43 которого расположен в емкости 30 нагревателя. При понижении температуры раствора в емкости 30 срабатывает регулятор 42 и замыкает контакт 44, и подключает к электросети катушку 38 электромагнитного клапана 37 и электродвигатель 22 рециркуляционного насоса 21, при этом открывается клапан 37 и начинает работать насос 21. При открытом клапане 37 горячая вода из подающего магистрального трубопровода 39 поступает через входной патрубок 24 в бак 23, где, проходя через межтрубное пространство испарительных участков 28 тепловых труб, отдает часть теплоты промежуточному теплоносителю,находящемуся в тепловых трубах, и через открытый электромагнитный клапан 37 поступает в обратный магистральный трубопровод 40 системы отопления теплицы. При этом промежуточный теплоноситель тепловых труб превращается в пар, который поступает в конденсационные участки 29 тепловых труб, где отдает теплоту питательному раствору, омывающему конденсационные участки 29 тепловых труб при работе насоса 21,который забирает питательный раствор из нижней зоны емкости 30 и подает его в верхнюю зону емкости через патрубок 32, при этом при многоходовом движении питательного раствора по высоте емкости 30 благодаря перегородкам 35 обеспечивается оптимальная скорость движения питательного раствора около конденсационных участков 29 тепловых труб, вследствие чего сокращается время нагрева питательного раствора до оптимальной температуры и обеспечивается изотермическая температура питательного раствора. В конденсационных участках 29 пар конденсируется, отдавая теплоту питательному раствору, и конденсат возвращается в испарительные участки 28 при помощи фитилей, находящихся в трубах. Дополнительный электромагнитный клапан 37 будет открыт и будет работать насос 21 до тех пор, пока температура питательного раствора не достигнет оптимальной величины. После этого регулятор 42 размыкает контакт 44, и прекращает работать насос 21, и закрывается клапан 37. Далее процесс стабилизации температуры питательного раствора в емкости 30 повторяется. Следует отметить, что объем емкости 30 для питательного раствора должен быть таким, чтобы за время подачи питательного раствора из нормы 0,1 кг на одно растение за один цикл из 30 циклов за сутки хватило теплого питательного раствора растениям, выращиваемым в зоне 8 теплицы, т.е. на площади 1/6 га. Для надежной работы гидропонной установки объем емкости 30 увеличивается на 20 . В 6.00 утра управляющий компьютер(на фиг. 1 не показан) вводит в работу узел 19 приготовления питательного раствора с требуемыми кислотностью и электропроводностью, открывает клапан 13 и подает приго 5 63532010.06.30 товленный питательный раствор через магистральный трубопровод 17 в нагреватель 20 питательного раствора. Свежеприготовленный питательный раствор вытесняет теплый питательный раствор из емкости 30 нагревателя, который через распределительный коллектор 12, поливочные шланги-трубы 6 с присоединенными к ним микротрубками 5 подается растениям. Так как в емкости 30 находится теплого питательного раствора на 20 больше, чем требуется растениям, выращиваемым на 1/6 га, то за один цикл кормления растений им подается исключительно теплый питательный раствор. Если температура свежеприготовленного питательного раствора меньше оптимальной, то срабатывает регулятор 42 и начинается процесс подогрева питательного раствора до оптимальной температуры, который продолжается и после окончания цикла подачи питательного раствора растениям. После окончания процесса подачи питательного раствора растениям, выращиваемым в зоне 8 теплицы, компьютер закрывает клапан 13 и открывает клапан 14 и начинается процесс подачи теплого питательного раствора растениям, выращиваемым в зоне 9 теплицы,и затем растениям, выращиваемым в зонах 10 и 11 теплицы. За время подачи питательного раствора растениям зон 9, 10 и 11 теплицы нагреватель 20 питательного раствора для растений зоны 8 теплицы успевает нагреть свежий питательный раствор, находящийся в емкости 30, до оптимальной температуры. После этого начинается второй цикл подачи питательного раствора растениям. Далее процесс работы гидропонной установки повторяется. Так как растениям подается питательный раствор с оптимальной температурой, то отсутствуют стрессы у растений и повышается их урожайность, т.е. гидропонная установка работает более эффективно. Таким образом, в процессе работы заявляемой гидропонной установки происходит достижение поставленной технической задачи - повышение эффективности работы установки за счет подачи питательного раствора растениям с оптимальной температурой, которая обеспечивается нагревателями питательного раствора, которыми оборудована установка. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7