Модульная аэропонная установка
MODULAR AEROPONIC INSTALLATION

Изобретение относится к аэропонным установкам для выращивания любых, в том числе декоративных растений, может использоваться для озеленения закрытых помещений.
Замкнутое пространство офиса, установленные компьютеры и оргтехника приводят к созданию неблагоприятных климатических и психологических условий для плодотворной работы.
Озеленение интерьера любого помещения – очень важное и ответственное мероприятие, суть которого в поддержании здорового микроклимата внутри помещения и придание ему дополнительных эстетических качеств. Стоит помнить, что растения не только красиво смотрятся в помещении, но и очищают воздух, поддерживают необходимый уровень влажности.
В отличие от жилых интерьеров, где существует огромное количество разновидностей озеленения, для офисов, хостелов действуют совершенно другие стандарты. Если для квартир, домов и открытых пространств основной упор делается на эстетику и восприятие, то для рабочих зон – на практичность, живучесть и размещение растений.
В условиях ограниченных мест размещения растений, интенсивности движения и необходимости постоянного ухода за растениями оптимальным решением становится использование аэропонных установок. Более того, в условиях пандемии, когда уход за растениями существенно затруднен, использование аэропонных установок позволяет обеспечить автономность работы до 1 месяца.
Известно техническое решение «Аэропонная система выращивания растений» (Aeroponic plant growing system, Патент US 7823328 B2, опубликовано 02.09.2010 г.), включающая в себя резервуар для воды и камеру для выращивания растений в аэропонной среде. Насос, водораспределительный коллектор и водопровод используются для подачи воды и питательных веществ из резервуара для воды к распылителям в камерах выращивания, где вода и питательные вещества распыляются на корни растений. Водораспределительный коллектор и выполнены в виде замкнутых систем. При этом вода подается ко всем распылителям, несмотря на засорение в коллекторе или водопроводе. Не поглощенная вода и питательные вещества возвращаются в резервуар через фильтр, который включает в себя несколько типов фильтрующих сред.
Известно техническое решение «Модульная автоматизированная аэропонная система выращивания растений» (Modular automated aeroponic growth system, Патент US 9516822B2, опубликовано 29.05.2014 г.), содержащая множество модульных аэропонных блоков, каждый из которых включает, по меньшей мере, одно распылительное сопло, направленное в корневую зону; система освещения, связанная с множеством модульных блоков и сконфигурированная для излучения света в вегетативной зоне; резервуар под давлением, сконфигурированный для размещения питательной жидкости, содержащей питательные вещества и система подачи питательных веществ, сконфигурированная для плавного и избирательного подключения каждого из модульных блоков к резервуару под давлением, причем система подачи питательных веществ включает в себя запорный клапан давления, связанный с каждым из модульных блоков. Когда один из модульных блоков отключен от связанного с ним запорного клапана давления, запорный клапан давления сконфигурирован для предотвращения вытекания жидкости из резервуара под давлением через запорный клапан давления, а другие модульные блоки, подключенные к системе подачи питательных веществ, остаются плавно подключенными к резервуару давления.
Известно «Устройство для выращивания растений» (Патент на полезную модель РФ 182867, опубликовано 05.09.2018, бюл. № 25), содержащее вертикальную колонну с отверстиями, закрепленную сверху и снизу основаниями, при этом отверстия в колонне выполнены с образованием «кармашков». Внутри колонны установлен решетчатый каркас, содержащий равномерно установленные вертикальные стержни с закрепленными на них горизонтальными лепестковыми решетчатыми элементами, размещенными в несколько ярусов по вертикали в пределах отверстий колонны.
Известна «Вертикальная аэропонная установка» (Патент на полезную модель РФ 192183, опубликовано 05.09.2019, бюл. № 25), содержащая несущий каркас в виде одноярусного стеллажа из жестко соединенных между собой вертикальных и горизонтальных элементов, изготовленных, например, из блок-сополимера, на котором установлены аэропонные модули для выращивания растений, оборудованные расположенной над ними системой их подвязывания, а также управляемую систему питания корневой зоны растений и регулируемую систему комбинированного освещения стеблевой зоны растений. Каждый аэропонный модуль выполнен в виде снабженного крышкой с отверстиями под посадочные места культивируемых растений прямоугольного бокса, предназначенного для размещения корневой зоны растений, внутренняя поверхность которого оснащена по периметру туманообразующими форсунками, причем крышка, стенки и днище бокса изготовлены из светонепроницаемого материала, передняя и задняя стенки содержат раздвижные дверцы, а посадочные отверстия для растений расположены в крышке рядами с одинаковым расстоянием между последними и размещены относительно друг друга в шахматном порядке с одинаковым шагом. Система подвязывания культивируемых растений выполнена в виде регулируемой вертикальной шпалеры, смонтированной в верхней части каркаса, включающей соединенные между собой под прямым углом плоские звенья в виде металлических полос, образующих жесткую горизонтальную решетку, снабженную множеством отверстий под вертикальные жесткие держатели стеблевой части растений, например, проволочные, соосно расположенные отверстиям под посадочные места растений в крышке бокса, система освещения стеблевой зоны культивируемых растений выполнена в виде комбинации подвесных светодиодных ламп, например LED - ламп, расположенных в центральной части пространства освещаемой зоны, и газоразрядных ламп высокого давления, например, натриевых зеркальных ламп ДНаЗ, расположенных на периферии пространства освещаемой зоны, а система питания корневой зоны растений выполнена в виде замкнутого контура, содержащего емкость для питательного раствора с встроенным в нее фильтром грубой очистки, насос высокого давления для подачи питательного раствора к форсункам, фильтр тонкой очистки, ванну для сбора отработанного питательного раствора, прибор контроля давления в системе, например, манометр.
Недостатком указанных технических решений является их статичность и неудобство при эксплуатации, в частности, сложность обслуживания.
Наиболее близким по технической сущности является «Вертикальная аэропонная установка» (Патент на полезную модель РФ 186235, опубликовано 11.01.2019, бюл. № 2), содержащая отдельные модули с перфорированным дном, устанавливаемые вертикально друг на друга, емкость для питающего раствора, систему орошения. Модули собираются из пластиковых канализационных фасонных элементов и перфорированных диафрагм и образуют колонны, которые соединены между собой пластиковыми канализационными фасонными элементами в замкнутый гидравлический контур, являющийся одновременно емкостью для питающего раствора.
Недостатком данного изобретения является ограниченная область применения.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении автономной работы установки при одновременном повышении надежности и возможности формирования установки различной конфигурации в зависимости от решаемых задач.
Технический результат достигается за счет того, модульная аэропонная установка содержит модуль основного резервуара для питательного раствора, модуль распределительного резервуара для питательного раствора, модуль генератора тумана, модуль растений. При этом модуль основного резервуара состоит из корпуса с крышкой, водяной помпы и шланга, размещен в нижней части установки, модуль распределительного резервуара размещен в верхней части установки, соединен с модулем основного резервуара с помощью шланга. Модуль растений представляет собой цилиндр с посадочными местами для растений, размещен над модулем основного резервуара и рядом с модулем генератора тумана, при этом модуль генератора тумана соединен с помощью подводящих трубок с модулем распределительного резервуара, а с помощью отводящих трубок с модулем основного резервуара. Модуль растений может быть выполнен в вертикальной, горизонтальной и вертикально-горизонтальной конструкциях. При этом модуль генератора тумана может быть размещен сверху или сбоку. В качестве генератора тумана использован пьезоэлектрический элемент, дополнительно модуль генератора может содержать таймер, датчик контроля параметров с возможностью дистанционного управления по каналам связи.
Заявленное изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 – вертикальная конструкция основного резервуара с питательным раствором;
фиг. 2. – горизонтальная конструкция основного резервуара с питательным раствором;
фиг. 3 – вертикальный модуль растений;
фиг. 4 – горизонтальный модуль растений;
фиг. 5 – конструкция модуля генератора тумана;
фиг. 6 – конструкция распределительного резервуара.
фиг. 7 – вертикально-горизонтальная установка.
фиг. 8 –вертикальная аэропонная установка;
фиг. 9 – горизонтальная аэропонная установка;
фиг. 10, 11 – практические реализации вертикальной аэропонной установки.
На фиг 1 и фиг.2 изображены варианты исполнения основного резервуара. Основной резервуар может быть в горизонтальном (фиг.1) и вертикальном (фиг. 2) исполнении. Он состоит корпуса 4, крышки 3, помпы 6, шланга 5. В крышке резервуара есть отверстие 18 для размещения вертикального модуля растений. Кроме того, в крышке 3 имеется отверстие 2 для взятия проб питательного раствора.
На фиг.3 и фиг.4 изображены варианты исполнения модуля растений: фиг. 3 – вертикальное исполнение, фиг. – 4 горизонтальное исполнение. Модуль растений включает в себя корпус 17 и посадочные места для растений 1.
На фиг.5 изображен модуль генератора тумана. В представленной установке используется пьезоэлектрический генератор тумана. Модуль генератора тумана состоит из корпуса 8, отверстий для выпуска тумана 9, подводящих 12 и отводящих 11 трубок, генератора тумана 10.
На фиг.6 изображен распределительный резервуар, который может отсутствовать в случае вертикального исполнения аэропонной установки. Распределительный резервуар предназначен для хранения и распределения питательного раствора 7, имеет корпус, подводящие 12 и отводящие 11 трубки.
Заявленная модульная аэропонная установка работает следующим образом.
На фиг.7 изображена вертикально-горизонтальная модульная аэропонная установка. В посадочные места 1 вертикального 13 и горизонтального 15 модулей растений высажена рассада или семена выращиваемых культур, помещенных в пористый материал. В основной резервуар 16 залит питательный раствор 7 и включена помпа 6. Питательный раствор 7 с помощью помпы 6, расположенной в резервуаре, через шланг 5 подают в распределительный резервуар 14. Из распределительного резервуара 14 питательный раствор 7 по подводящим трубкам 12 поступает в модуль генератора тумана. Генератор тумана 10 представляет собой пьезоэлектрический элемент. Плотность тумана регулируется длительностью работы генератора с помощью таймера. В заданное время питательный раствор 7 преобразуется в туман, который через отверстия для выпуска тумана поступает к посадочным местам 1 вертикального 13 и горизонтального 15 модуля растений. Через отводящие трубки 11 излишки питательного раствора 7 поступают в основной резервуар 16.
На фиг. 8 и фиг.9 изображены модульные аэропонные установки в горизонтальном и вертикальном исполнениях. Принцип работы аналогичен. На фиг. 10 и фиг.11 представлены практические реализации вертикальной аэропонной установки.
Параметры вертикальной аэропонной установки (фиг.10): высота — 85 см, диаметр — 23 см, объем питательного раствора 6 л, время автономной работы — не менее 20 дней.
Параметры вертикальной аэропонной установки (фиг.11): высота — 180 см, диаметр — 40 см, объем питательного раствора 16 л, время автономной работы — не менее 20 дней.
Таким образом, за счет модульной конструкции аэропонной установки и наличия модуля генератора тумана обеспечивается достижение технического результата.