ФИТОТРОН

Область применения
Область применения заявляемой полезной модели - биологическая и сельскохозяйственная наука и практика, растениеводство, а также природообустройство территорий, занимаемых городскими агломерациями, промышленно-индустриальными комплексами.
Уровень техники
2
Заявляемая полезная модель относится к числу устройств, предназначенных для выращивания растений в искусственно регулируемых условиях воздушной среды. Такие устройства могут иметь различные названия: вегетационная климатическая установка, камера, климатический шкаф, Growth Box, Cabinet и т.д.. По своей технической сущности их можно отнести к устройствам климатотехники, фитотроники. При высоком уровне антропочвенной нагрузки на одно из первых мест выходят проблемы загрязнения атмосферы техногенными веществами, парниковыми газами, основным из которых является углекислый газ, с которым растения осуществляют активный газообмен. В связи с этим становится актуальной задача создания фитотронов с поддержанием повышенных,по сравнению с атмосферной, концентраций углекислого газа СО. Эффективность работы фитотрона зависит от того, каким воздухом и с каким расходом осуществляется его вентиляция.
В настоящее время, по технической сущности, ближе всего к разработанному устройству стоит известный фитотрон Fi-totron 600 Growth Cabinet (https://yandex.ru/yandsearch?&clid=2186617&text=Fi-totron%20600%20Growth%20Cabinet&lr=213;).
Этот фитотрон состоит из рабочей камеры, поддона с растениями, вентилятора и сплит -системы, на боковых стенках имеются два отверстия, одно из которых «входное» располагается в зоне пониженного давления, а другое «выходное» в зоне повышенного. В результате через «вход» затягивается наружный воздух из помещения в котором располагается фитотрон, а через «выход» такое же количество «отработанного» воздуха возвращается в помещение. Интенсивность такого потока регулируется вручную перемещением специальной заслонки, располагаемой у выходного отверстия.
2
Путем разбавления входящего воздуха, в известном фитотроне Fi-totron 600 Growth Cabinet осуществляется регулируемая подача СО в рабочий объем с растениями и таким образом поддерживается заданная концентрация углекислого газа.
Недостатком известного устройства Fi-totron 600 Growth Cabinet является невозможность регулирования концентрации углекислого газа и выращивания растений при концентрациях, превышающих атмосферный уровень, а также неточность регулирования углекислого газа из-за присутствия обслуживающего персонала и работы оборудования в помещении.
Задача полезной модели
Задача заявленной полезной модели - возможность поддержания повышенной концентрации двуокиси углерода в рабочей камере.
Реализация полезной модели
2
2
Поставленная задача решается тем, что заявляется фитотрон, состоящий из рабочей камеры - (1), в которой располагаются на поддоне (2) вегетационные сосуды с растениями (3), над которым установлен блок освещения растений (4) со светопропускающем экраном - (5), сплит-система, состоящая из внутреннего (6) и наружнего (7) блоков, а также вентилятора (8), отверстия для входа воздуха) (9)и отверстия для выхода воздуха (10) с заслонкой (11), причем, рабочая камера (1) оборудована газонепроницаемыми термоизолирующими стенками (12), воздуходувкой (13), подключенной с помощью гибкого воздуховода(14) через тройник (15), соединительную муфту (16) и фланец (17) к входному отверстию (9), в тройнике (15) установлена регулирующая поворотная заслонка(18), на свободном конце тройника (15) установлена заглушка (19), водяной монометр (20), автоматический инфракрасный газоанализатор СО (21), а к выходу газоанализатора подключен контроллер (22), соединенный с электромагнитным клапаном (23), установленным на ресивере(24), который оборудован электроконтактным манометром (25), а первый электромагнитный клапан (26) соединяется с баллоном СО - (27), через игольчатый вентиль (28) с рабочей камерой фитотрона (1).
Перечень иллюстративных материалов.
Фиг. 1 - схема заявленной полезной модели
2
2
2
2
2
2
Заявленное устройство работает следующим образом: в рабочей камере - (1), на поддоне - (2) располагаются вегетационные сосуды с растениями - (3). Термовлажностный режим поддерживается сплит-системой кондиционирования, состоящей из внутреннего - (6) и наружного - (7) блоков. Воздушная среда рабочей камеры отделяется от наружного воздуха газонепроницаемыми термоизолирующими стенками - (12) и с вето пропускающим экраном - (5), над которым установлен блок освещения растений - (4). Выравнивание температурного и влажностного полей осуществляется с помощью расположенного внутри вентилятора - (8). Как видно на фиг. 1 в циркулирующем воздушном потоке образуются две характерные зоны: одна с пониженным давлением, другая с повышенным. Соответственно этому в боковых стенках камеры располагаются входное - (9) и выходное - (10) отверстие, которое прикрывается заслонкой - (11), регулирующей переток вентилирующего воздуха через камеру. Вентилирующий атмосферный воздух, забираемый воздуходувкой - (13) снаружи за пределами здания, под напором 100-200 Па по гибкому воздухопроводу - (14) через соединительную муфту - (16) и фланец - (17) подается во входное отверстие -(9). В воздухопроводе -(14) имеется врезка в виде тройника-(15), в котором стоит поворотная заслонка - (18). С ее помощью регулируется избыточное давление в рабочей камере, контролируемое водяным манометром-(20). На свободном конце тройника (15) установлена заглушка - (19). При необходимости он может быть использован для параллельного подключения других фитотронов. Регулирование концентрации СО осуществляется с помощью автоматической системы, которая включает и выключает подачу СО в камеру по сигналу ИК-газоанализатора (0-0,1% СО)- (21). Соответствующий управляющий сигнал формируется контроллером - (22) и передается электромагнитному клапану - (23). Точная настройка подаваемой дозы СО производится с помощью игольчатого вентиля - (28). В качестве источника СО использовали газовый баллон-(27), давление которого редуцировало в ресивере - (24), в котором в свою очередь, давление поддерживают электроконтактным манометром - (25), включающим и выключающим подачу СО в ресивер с помощью электромагнитного клапана - (26).
2
Техническим результатом заявляемой полезной модели - фитотрона является то, что он оборудован приточной воздуходувкой наружного атмосферного воздуха подключенной к входному отверстию фитотрона и переводящей вентиляционную систему фитотрона из приточной, в напорно-приточную, заменяя вентилирующий воздух из помещения на атмосферный, забираемый снаружи за пределами здания в специально выбранном защищенном месте, предохраняющее растения от влияния воздушной среды находящейся в помещении, а также системой автоматического регулирования концентрации СО в рабочем объеме с помощью газоанализатора.
Результаты полезной модели
2
3
2
2
2
2
2
2
Работоспособность заявленного фитотрона проверили в ходе специально проведенного вегетационного опыта длительностью 50 суток, в котором выращивали в пятнадцати вегетационных сосудах растения гороха (Pusum sativum). В качестве источников светового облучения используются две дуговые натриевые лампы Дназ/Рефлакс-400, позволяющие устанавливать интенсивность облучения от 150 до 300 мкмоль/(м2.с) ФАР. Свободный внутренний объем камеры - 480 л. Посевная площадь 0,4 м. Объемная скорость протока воздуха 1,3 м/час. В рабочей камере поддерживали дневную температуру 25, ночную 18, влажность 65-70%. При этом концентрация СО была равна 800+/-50 ppm, то есть примерно в 2 раза превышала атмосферный уровень. В качестве контрольного фитотрона использован аналогичный заявленному фитотрон, который был подключен к тройнику-20,в нем постоянно поддерживалась концентрация СО -400+/-25 ppm. Остальные параметры освещения и микроклимата были идентичны установленным в фитотроне с повышенной концентрацией СО -800 ppm. Выполненные в конце опыта измерения продуктивности показывают, что при удвоенной концентрации СО продуктивность выращиваемого гороха была в 1,5 раза выше, чем продуктивность гороха выращенного при естественной атмосферной концентрации СО 400- ppm. Проведенные испытания заявляемого устройства- фитотрона с регулируемой по СО с проточной системой вентиляции показали ее работоспособность и эффективность при решении поставленных научных и практических задач.