Brevet FR2648011A1 — publié le 19901214

L'invention a pour objet une cabine de culture hydroponique perfectionnée. On connait depuis de três nombreuses années le concept de la culture hydroponique. Il s'agit a l'intérieur d'une cabine de culture de faire pousser hors du sol et sans apport de terre ou matières telles que engrais ou produits similaires, des cé- réales, du fourrage destines a l'alimentation animale ou humaine. On procède au trempage des graines dans de l'eau, puis s'effectue leur prégermination. et enfin leur culture. Selon le concept et la mise en oeuvre connue, on dispose a l'intérieur d'une cabine, isolée thermiquement, un bati support étagé susceptible de recevoir de manière amovible des séries de plateaux récepteurs des cultures en differentes phases développement. Chaque série de plateaux est composée de 4 a 8 plateaux superposes sur le bati et généralement 5, la culture s'effectuant de maniere sa après départ du cycle complet. tisfaisante dans un espate cemps de 5 jours. On dispose ainsi dans chaque plateau les graines préalablement trempées dans l'eau et égouttées en etat de prégermination dans le cadre d'un cycle de croissance de 5 jours par exemple, on obtient une cultur-e de céréales, fourrages, ou autr-es produits. Pour assurer un environnement ambiant satisfaisant propre à favoriser un développement rapide des cultures, il est nécessaire de controler et surveiller les conditions d'éciairage, d'hygrométrie et de température. La ma@trise de ces par-metr-es permet donc le fonctionnement en circuit fermé independamment des conditions climatiques environnantes, Quotidiennement l'opérateur doit penetrer dans la cabine et plus particulierement dans la cellule de culture pour enlever les plateaux dont les céréales, fourrages ou similaires sont arrivés d terme de leur croissance, ou de la croissance souhaitée, afin d'extraire les cultures obtenues protes a l ali- mentation animale ou humaine. L'opérateur positionne d'autres plateaux en remplacement ou les memes apres nettoyage remplis de graines en état de germination pour un nouveau cycle. La culture hydroponique e@ige des conditions d'hygiène et sanitaires extrêmement rigoureuses pour éviter la contamination des cultures par des germes extérieurs. En effet, si le climat maintenu dans l'enceinte de culture est favorable a la plante, il ne l'est pas moins pour certains germes pathologiques et certaines mycoses qui sont véhiculées par les pieds du personnel. Par ailleurs, la réussite de la culture fourragère ou céréalière hydroponique repose sur le maintien d'un bloc climatique a l'intérieur de la cabine isothermique et en particulier dans la cellule de culture, ainsi que sur un état sanitaire irréprochable. Le but recherche selon l'invention était donc d'optimiser les differents impératifs de fonctionnement précités en intervenant sur les conditions de fonctionnement et d'entretien de la cabine. Ninsi, selon un but recherché de l'invention, les systemes de climatisation par circulation d'air tels que définis et utilisés selon l'art antérieur, ont été réexamines et reconsidérés. Selon un autre but recherché, il a éte réexaminé les modalites d'entretien d la cabine et en particulier de la cellule de culture et du local technique indépendant, ceci afin d'assureur un nettoyage plus adapté du sol et des parties de parois. Il y a lieu en effet de rappeler que le sol est entretenu selon l'art anterieur manuellement et que plusieurs fois par an, il est nécessaire de faire le vide sanitaire de la cabine, c'est-å-dire d'enlever les batis support des plateaux de culture pour assurer un nettoyage complet de la cabine, des parties d'accès difficiles et délicates, et des parois. Selon un autre but recherche, il a été procédé a des recherches du traitement de l'eau en vue de son éventuel recyclage. loutres les recherches a des fins communes d'optimisation du fonctionnement de la cabine de culture hydroponique ont abouti à la conception d'une cabine particulièrement performan te. Ainsi, selon une premiere caractéristique de l'invention, la cabine de culture hydroponique perfectionnée est remartuable - en ce qu'elle est agencée intérieurement dans la partie cellule de culture avec un dispositif de climatisation assurant une isolation d'air dans le local technique et autorisant une homogénéisation de température a tous niveaux, de la cellule, - en ce qu'elle comprend un dispositif de lavage automatique de son sol et des parties de parois situées dans un plan inférieur a la position des plateaux situés dans la partie infe- rieure du bati support des plateaux de culture, - et en ce qu'elle comprend un dispositif de recyclage des eaux usees résiduelles. Selon une autre caracteristique, le dispositif de climatisation comprend un climatiseur fixe å une cloison murale extérieure de la cellule disposée près du plafond de celle-ci, comprenant dans sa partie superieure un dispositif de conditionnement chaud-froid aspirant l'air de lsextbrieur et dans sa partie inférieure un dispositif autorisant l'évacuation de 1 air use ou son recyclage ; une gaine dextr'action étant reliée a la partie inférieure du climatiseur et étant disposée dans la partie basse de la cellule de culture, ladite gaine se prolongeant en pénétrant sensiblement dans le local technique et creant une legere dépression du local technique isolant la masse d'air de ce dernier de celle de la cellule de culture. Selon une autre caractéristique, le dispositif de lavage automatique comprend des rampes d'aspersion au sol munies de buses de projection de fluide disposées sur les parois murales avant et arriere de la cellule, lesdites rampes etant alimentees par un conduit de distribution connecte a une pompe de mise en pression d'eau munie d'un dispositif doseur automatique d'adjuvants chimiques, ladite pompe s alimentant dans une reserve situee a I 'extèrieur- de la cabine ; les eaux usées étant ré cuperées dans un collecteur situe dans le fond de la cabine et etant lui-mEme relié a un conduit d'évacuation a l'égout ou à un conduit de recyclage des eaux usées apures traitement. Selon une autre caractéristique, la cabine comprend un dispositif de recyclage des eaux usées résiduelles å la sortie du collecteur incluant une cuve de décantation autorisant la dissolution de la matière organique et de l'amidon, une cuve de traitement mécanique complétant le traitement bactérien par une suppression des matières minérales et organiques, une pompe d'aspiration et envoyant l'eau traitée dans un réservoir pour le traitement minéral, et un réservoir assurant un traitement aseptisé chlore pour assurer le recyclage de l'eau. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une mafière non limitative aux figures des dessins où - la figure 1 est une vue de face en coupe longitudinale d'une cabine selon l'invention, - la figure 2 est une vue a grande echelle partielle illustrant le dispositif de climatisation equipant la cabine selon l invention, - la figure 3 est une vue de dessus de la cabine selon linvention mettant en evidence son dispositif de lavage automatique du sol et des parties basses des parois, - la figure 4 est une vue partielle illustrant le dispositif de traitement des eaux usées collectées dans la cabine en vue de leur recyclage. afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le decrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. La cabine de culture hydroponique est référencée dans son ensemble par (1). Elle est realisee a partir de panneaux isolants et est occultée totalement. Les differents panneaux présentent une structure sandwich a partir de panneaux stratifiés et bloc en mousse polyuréthane intérieure. La cabine est agencée interieurement selon la figure 2 avec une partie constituant la cellule de culture (2) et une partie constituant le local technique (3), séparés par une paroi intermédiaire (4) avec une porte d'accès (5). L'accès d la cellule de culture s'effectue par une porte extérieure (6). De manière connue egalement, la partie cellule de culture permet le positionnement d'un bâti (7) étagé et profilé pour recevoir de maniere amovible des plateaux (8) recepteurs des differentes cultures. Les plateaux disposes dans la partie inférieure sont a une certaine hauteur hors sol pour eviter toute contamination. Lesdits plateaux sont disposés avec une certaine inclinaison vers l'avant pour permettre l'écoulement de l'eau projetée par des moyens d'arrosage situés au-dessus et fixés au bati. En outre et selon une disposition particulière- ment avantageuse dans la recherche d'une optimisation des conditions sanitaires, lesdits plateaux sont réalisés en matériau composite, syntactique assurant une meilluere hygiène alimentai- re et evitant tous risques de détérioration en égard des conditions d'hygrométrie existantes et facilitant leur nettoyage. La cabine est agencée en outre avec des moyens d'éclairage, des moyens de controle de la température, des moyens d'arrosage de cultures disposées dans les plateaux et fonctionnant selon un cycle détermine, et des moyens de contrôle de l'hygrométrie. Les différents moyens connus de l'étant de la technique ne sont pas illustrés pour faciliter la compréhension des dessins. Selon une première caractéristique de l'invention, la cabine de culture hydroponique est agencée avec un dispositif de climatisation particulier en tenant compte de la régulation de la température moyenne intérieure a 2OC avec une variation de plus ou moins 20C. Le renouvellement de l'air doit autre constant sans créer de courant d'air et sans influencer l'hygrométrie. Par ailleurs, il est recherché une homogénéité des conditions de temperature et d'hygrométrie a l'intérieur de la cellule de culture qui doivent Autre identiques dans les parties hautes et les parties basses de la cellule. Ainsi, selon l'invention, la cellule de culture de la cabine reçoit un climatiseur (9) fixé à une cloison murale exterieure latérale contre le mur de façade, disposée a une vingtiane de centimetres du plafond et autorisant une circulation d'air de haut en bas. Le climatiseur comprend un dispositif de conditionnement (10) chaud-froid dans sa partie supérieure incluant un ventilateur (11) et une résistance (12) ; le climatiseur comprend dans sa partie inferieure (13) un dispositif de recyclage incluant un ventilateur autorisant l'évacuation de l'air use ou son recyclage. De ce fait, le climatiseur peut aspirer 1 air exterieur, le conditionner et le liberer dans la cellule de culture. 4 l'inverse, il peut extraire l'air use dans la partie basse pour le recycler en partie ou l'expulser vers l'extérieur. Une gaine d'extraction (14) est reliee a la partie inférieure (13) du climatiseur et elle a pour fonction d'extraire l'air usé. Cette gaine est disposée dans la partie basse de la cellule et est etablie sous forme de plinthe sur la face arriere de la cellule derriere les tables de culture, ladite gaine se prolongeant en penetrant sensiblement dans le local technique. La gaine est amenagee sur sa longueur avec une pluralite d'ouvertures (14-1) profilées pour la captation de l'air use. La gaine présente en outre dans sa partie débordant dans le local technique une resistance (32). ainsi, ladite gaine attire vers le bas les calories qui ont pour caractéristiques de se loger en partie haute de la cellule, creant ainsi des excès de température sur les plateaux de culture superieur et une baisse de température dans les plateaux inférieurs. La gaine homogeneise la température sur tous les niveaux de culture. Par ailleurs et selon une disposition importante, la gaine en débouchant légèrement dans le local technique crée une legere dépression du local technique isolant ainsi la masse d'air de ce dernier de celle de la cellule de culture. Cette légère dépressurisation constitue un pont thermique et évite la pénétration d'air du local technique dans la cellule de culture en particulier quand le personnel opérateur y pénètre. Ainsi selon cette disposition particulière de la climatisation, on obtient une indépendance de température entre le local technique et la cellule de culture. On a représenté, å la figure 2 du dessin par un fléchage avec les symboles +,-, par l'air chaud ou froid, la circulation de l'air. Le principe de climatisation permet - de maintenir un bloc climatique constant dans l'enceinte de culture, - de maintenir une qualité d'air permanente, - d'isoler la masse d'air de la cellule de culture de celle du local technique, - de permettre toute extension vers des installations plus importantes. Ce principe de climatisation peut entre géré par un système informatique relié a un cerveau relais pilote, lui-meme relié à des capteurs d'ambiance. On peut donc obtenir une gestion climatique précise et adaptée a chaque cas particuliers. Selon une autre disposition importante de l'invention, la cabine de culture hydroponique est agencée intérieurement avec un dispositif de lavage automatique de son sol et des parties de parois situées dans un plan inférieur à la position des plateaux situes dans la partie inferieure du bati support des plateaux de culture. Le dispositif comprend ainsi des rampes ( d'aspersion au sol et de parties basses des parois, munies de buses de projection (16) de fluide disposes sur tout ou partie de la longueur des parois intérieures de la cabine a un niveau du sol d'environ 20 cm en etant situées dans un plan inférieur aux plateaux situés au premier etage du bati. Les rampes sont disposées ainsi qu'illustrées sur les parois murales avant et arriere de la cellule de culture et du local technique. Les rampes sont alimentées simultanément par un conduit de distribution (17) de fluide. Le conduit de distribution est connecté å une pompe de mise en pression d'eau (i8) munie d'un dispositif de dosage automatique servant à apporter des adjuvants chimiques. Cette pompe s'alimente en eau dans une reserve (19) de capacite variable suivant l'importance du local de culture. Cette réserve (19) se situe a l'extérieur de la cabine, et inclut une crepine de pompage (20) illustree schématiquement. Un conduit (21) approprie assure la liaison entre le bac de réserve et la pompe precitee. Celle-ci est fixee à la paroi intermédiaire entre le local technique et la cellule de culture. La pompe pressurise l'veau de manière a permettre l'ouverture des buses et a donner une puissance de jet suffisante pour permettre de décoller les matieres à éliminer et les conduire vers le collecteur d'eau (22) dispose dans la partie de sol de la cabine, le collecteur d'eau usée étant relié soit a l'égout, soit a un système d'épuration ddeau pour tre recyclée et renvoyée dans le bac de réserve (19), ainsi qu'il sera exposé ultérieurement. Les rampes de projection d'eau sont avantageusement réalisées en matières plastiques telles que PVC haute pression et sont relies entre elles et avec le conduit d alimentation principale de façon å ne pas gêner les manipulations des operateurs å l'intérieur de la cabine. Selon une disposition particulière, les buses haute pression sont disposées sur les rampes d'eau a une distance autorisant un parfait recoupement des jets pour couvrir toute la surface a laver, le sol et la partie inférieure des parois. Les buses sont avantageusement agencées avec un dispositif antigoutte a membrane permettant de conserver la pression dans les canalisations, après arrêt d'aspersion, avec en sauvegarde en depart de ligne, en sortie de pompe une électrovanne (23) jouant le role de clapet anti-retour. Les buses assurent un balayage maximum de la surface à nettoyer en présentant avantageusement et non limitativement un angle d'aspersion de lcO. Ce dispositif de lavage automatique de la cabine ainsi agence peut fonctionner avec une large autonomie et assurer un nettoyage selon un cycle de temps programmé. Cependant et selon une disposition particulièrement avantageuse, il est intéressant de combiner et de coupler le fonctionnement du dispositif en liaison étroite avec l'ouverturefermeture de différentes portes (5-6) de la cabine permettant un acces dans la cellule de culture . Ainsi le lavage automatique intervient à chaque fois qu'un operateur a pénétré dans la cellule et en soit ressorti et de manière plus générale en cas de pénétration ou sortie de la cabine. A cet effet, les moyens détecteurs sont des moyens électro-magnétiques, électriques, photographiques, cellules photoelectriques et autres susceptibles de controler l'ouverture et la fermeture des portes et donner ainsi des signaux pour assurer la mise en fonctionnement du dispositif de lavage automatique selon une durée determinee. Ainsi les différents moyens peuvent autre par exemple inseres dans les cadres des portes. Ainsi le dispositif de lavage se met automatiquement en route apres la deuxième fermeture de l'entrée principale du local technique. Il est prévu en outre une temporisation après déclenchement de la fermeture de la porte avant que le dispositif se mette en route. La durée de projection du fluide au sol varie de 30 secondes a 2 minutes et reste réglable par une autre temporisation située dans le boitier pilote. Ainsi en aucun cas le dispositif de lavage doit etre en fonctionnement pendant la presence de personnel. Cet impératif justifie un interrupteur d'garrot d'urgence pour les interventions inopinées. Selon une autre disposition de l'invention l'apport d'humidité atmosphérique de à cette intervention de nettoyage est contrôlable par les hygrostats qui réajustent l ar-rosage des tables, premières sources d'humidité ifin d'éviter des excès. Les adjuvants chimiques sont avantageusement neutres pour préserver des cultures en place et le matériel. Ces adjuvants ne sont pas volatiles pour ne pas contrarier l'ambiance de culture et le matériel de climatisation. Les avantages ressortent bien de cette disposition. On souligne que le dispositif répond aux impératifs et exigences sanitaires : - par la diminution des interventions humaines et quotidiennes pour le nettoyage des sols et des parties de sol difficiles d'accès (sous les tables) ainsi que sur les parties basses des parois, - par la diminution des vides sanitaires obligatoires pour assurer un entretien total de la cabine en particulier de surfaces exposées (murs et parois). Ainsi au lieu d'effectuer un vide sanitaire tous les 3 mois, cette operation ne serait plus nécessaire qu'une ou deux fois par an. - par la diminution de la contamination par la suppression de matieres support de germes pathologiques, - par la reutilisation possible des eaux usées d'irrigation après décontamination et recyclage. L'invention est particulièrement avantageuse dans les zones carencees en eau. Par ailleurs on souligne la possibilité de contrôler le taux d'humidite dans la cabine et en particulier dans la cellule de-culture. On note également la simplicité d'installation. On met en valeur également I'intérêt de coupler et conditionner le fonctionnement de l'installation avec des moyens de detection d'éventuelles interventions d'opérateurs pour assurer dans l'instant ou les minutes suivantes un cycle de nettoyage quasi immédiat évitant la propagation des germes. Selon une troisième caractéristique de l invention, la cabine de culture hydroponique est agencée avec un dispositif de recyclage des eaux usees et eaux excédentaires résiduelles. A cet effet, le collecteur (22) d'eau est en communication avec une cuve de decantation (24) permettant de dissoudre la matière organique et l'amidon contenus dans l'eau résiduelle par action bactérienne. La cuve de décantation est en communication avec une cuve de traitement mécanique (25) complétant le traitement bactérien par une suppression des matières minérales et organiques, au travers de filtres a charbon actif (26) et de gravier (27). En outre, ladite cuve (25) comporte des lampes dites "germicides" disposees a l'intérieur de la cuve. Ces lampes ont pour fonction de supprimer en totalite les bacteries se trouvant dans l'eau sans détruire pour autant les minéraux nécessaires a ce type de culture. L'eau ainsi traitée est aspirée par une pompe (28) et envoyée dans un réservoir (29) pour le traitement mineral supprimant les der-niers micro-organismes nuisibles et les sels en suspension. On procede ensuite a un traitement aseptique chlore dans un réservoir (30) autorisant le recyclage de l'eau. 4 la sortie du reservoir (29) le recyclage peut s'effectuer de différentes manières énumérées comme suit - l'eau recyclée est renvoyee dans le bac de réserve (19) du dispositif de lavage automatique de la cabine pour permettre a nouveau le lavage de celle-ci. - l'eau recyclée peut tre envoyée dans le bac réservoir et moyen similaire assurant l'arrosage cyclique des cultures disposées sur les plateaux, - l'eau recyclee peut etre utilisée et collectée pour l'alimentation en boisson du bétail ou l'irrigation des cultures dans le cadre d'utilisation indépendantes du fonctionnement de la cabine. Ainsi, la cabine selon l'invention est particulierement performante. en optimisant son fonctionnement par- les trois dispositifs de climatisation, de lavage automatique et de recyclage des eaux. REVEND ICAT IONS - i - Cabine de culture hydroponique perfectionnée du type agencée interieurement avec une cellule de culture (2) séparée d'un local technique (3), ladite cellule recevant un bAti support étagé et profile pour recevoir de manière amovible des plateaux (8) récepteur de différentes cultures, et comprenant en outre des moyens d'éclairage, des moyens de contrôles de la temperature, des moyens d'arrosage des cultures, disposes dans des plateaux, et fonctionnant selon un cycle détermine, et des moyens de contrôle de l'hygrométrie, ladite cabine étant caracterisee en ce qu'elle est agencée intérieurement dans la partie cellule de culture avec un dispositif de climatisation assurant une isolation d'air avec le local technique et autorisant une homogénéisation de température A tous niveaux dans la cellule, en ce qu'elle comprend un dispositif de lavage automatique de son sol et des parties de parois situées dans un plan inférieur à la position des plateaux situés dans la partie inférieure du bâti support des plateaux de culture, et en ce quelle comprend un dispositif de recyclage des eaux usées résiduelles. - 2 - Cabine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de climatisation comprend un climatiseur fixé a une cloison murale extérieure de la cellule disposé près du plafond de celle-ci, comprenant dans sa partie superieure un dispositif de conditionnement (10) chaud-froid aspirant l'air de l'extérieur, et dans sa partie inférieure (13) un dispositif autorisant l'évacuation de l'air use ou son recyclage ; une gaine d'extraction (14) étant reliée à la partie inférieure (13) du climatiseur et etant disposée dans la partie basse de la cellule de culture, ladite gaine se prolongearlt en pénétrant sensiblement dans le local technique et créant une légère dépression du local technique, isolant la masse d'air de ce dernier de celle de la cellule de culture. -3- Cabine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le climatiseur comprend un dispositif de conditionnement (10) incluant un ventilateur (11) et une résistance (12), la partie inférieure (13) incluant un ventilateur (31), ladite gaine d'extraction (14) présentant sur sa longueur une pluralité d'ouverture (14-1) pour la captation de l'air use, ladite gaine présentant dans sa partie débouchante dans le local technique, une resistance (32), - 4- Cabine selon la revendication i, caractérisée en ce que le dispositif de lavage automatique comprend des rampes (15) d'aspersion au sol munies de buses de projection (16) de fluide disposées sur les parois murales avant et arriere de la cellule, lesdites rampes etant alimentees par un conduit de distribution (17) connecte a une pompe de mise en pression d'eau (18) munie d'un dispositif doseur autoatique d'adjuvants chimiques, ladite pompe s'alimentant dans une réserve (19) située à l'extérieur de la cabine les les eaux usées etant récupérées dans un collecteur (22) situe dans le fond de la cabine et étant lui-même relise a un conduit d'évacuation a i égout ou à un conduit de recyclage des eaux usées après tr ai tement. - 5 - Cabine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les buses sont disposees sur les rampes d'eau a une distance autorisant un recoupement de leur jet respectif pour couvrir toute la surface à laver, sol et partie inférieure des parois, lesdites buses étant agencees avec un dispositif anti-gouttes à membranes permettant de conserver la pression dans les conduits après arrbt d'aspersion avec en sauvegarde en depart de ligne et sortie de pompe un électrovanne (-3) jouant le rôle de clapet anti-retour. - tDabine selon l'une quelconque des revendications 11 4 et 5 caractérisée en ce que le dispositif de lavage automatique est couplé avec des moyens détecteurs de la position ouverturefermeture des portes de la cabine, autorisant l'accès a l'intérieur de la cellule de culture ; lesdits moyens de détection commandant la mise en fonctionnement du cycle de lavage. - 7 - Cabine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de détection sont incorpores dans l'encadrement des portes et actionnés par le mouvement de celles-ci. - 8 - Cabine selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu'un dispositif de temporisation intervient après detection de la seconde fermeture des portes avant mise en fonctionnement du dispositif de lavage. - 9 - Cabine selon les revendications 1 et 4 ensemble, caracterisee en ce qu'elle comprend un dispositif de recyclage des eaux usées residuelles a la sortie du collecteur (22) incluant une cuve de décantation (24) autorisant la dissolution de la matière organique et de l'amidon, une cuve de traitement mécanique (25) complétant le traitement bactérien par une suppression des matières minérales et organiques, une pompe (28) d'aspiration envoyant l'eau traitée dans un réservoir (29) pour son traitement minéral, et un réservoir (3o) assurant un traitement aseptisé chloré pour assurer le recyclage de l'eau. - ID - Cabine selon la revendication 9, caracterisee en ce que la cuve (25) comprend des filtres a charbons actifs (26) et du gravier (27) et inclut des lampes germicides supprimant les bactéries. - 11 - Cabine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'eau recycle est envoyée dans le bac de réserve (19) du dispositif de lavage automatique. - 12 - Cabine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'eau recycle est envoyee dans le réservoir ou moyen-similaire assurant l'arrosage automatique des plateaux de culture. - 13 - Cabine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'eau recyclée est conditionnee pour l'alimentation en boisson du bétail. - 14 - Cabine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'eau recyclée est utilise pour l'irrigation des cultures. - 15 -- Cabine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les plateaux sont en matériaux composites syntactiques. -