МХОВО-ТОРФЯНОЙ БЛОК (ВАРИАНТЫ) И ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА НА ИХ ОСНОВЕ

Область техники
Модульная установка относится к системам для выращивания растений на гидропонной технологии. Область применения - вертикальное озеленение в помещениях и на улице.
Гидропоника - специальная технология, позволяющая выращивать растения без почвы на водных растворах минеральных веществ. Корневая система растений развивается на твердых субстратах, не имеющих питательного значения. Гидропоника используется в овощеводстве и цветоводстве.
Предлагаемая к рассмотрению модульная гидропонная установка состоит из мхово-торфяных блоков, оснащена системой автоматического полива и автоматической досветки растений. Собирается на каркасе из металлических уголков, или хромированных трубок для создания декоративных ограждений, являющихся фильтрами на вредные примеси воздуха и изолирующими от городских шумов, для украшения внутренних интерьеров, декорирования фасадов зданий, строительства быстровозводимых сооружений, увеличения площади посадок на садовых участках.
Уровень техники
Гидропоника как технология возникла в конце 19 в. О всплесках интереса к этой технологии подробно описано в монографии Э.Зальцера «Гидропоника для любителей» (библиотека ). Эта технология с успехом применяется для выращивания овощей в профессиональных теплицах, оборудованных промышленными установками - сайт Промышленная гидропоника (), также на рынке любителей выращивания растений предлагаются небольшие гидропонные установки, рассчитанные на выращивание одного или нескольких растений в небольших емкостях (). В работе Зальцера приводятся примеры создания торфяных стенок в бочках, засыпанных грунтом, в деревянных ящиках. Садоводы делятся опытом создания торфяных стенок из резиновых покрышек. В качестве аналогов как вариантов
вертикального озеленения можно также рассматривать цветущие клумбы сложной формы. Они нашли уже довольно широкое применение. Техника их создания следующая: создается из железной арматуры конструкция фигуры, внутрь засыпается грунт, в грунт высаживаются растения. Уход как за обычной клумбой. Отличие предлагаемой установки от перечисленных аналогов состоит в том, что
1. Наша установка состоит из модулей, соединение которых позволяет наращивать ширину цветущей стены неограниченно вширь и до 20 метров ввысь при креплении к фасаду здания. Особенности нашей установки дают возможности для повсеместного ее использования в городских условиях в качестве новых для города форм вертикального озеленения.
2. Каждый модуль в полной комплектации состоит из мхово-торфяных блоков, заключенных в оболочку из металлической сетки, покрытой ПВХ, или пластиковым ящиком типовых размеров для размещения и выращивания растений, резервуара для воды, резервуара для полива растений, насоса, светильников, таймеров для установки режима полива и светового режима в едином корпусе. Полнота комплектации модуля определяется местом его установки, целью его использования, финансовыми возможностями заказчика.
3. Модульная установка, собранная на каркасе из металлических уголков, имеет универсальные крепления, которые позволяют крепить модуль к любым видам опор, а также сам каркас за счет крепления к его основанию металлических лап представляет собой вид устойчивой опоры.
4. Каркасы собираются на металлических уголках, покрытых порошковой краской с помощью болтов. Для равновесия конструкции к основанию крепятся металлические лапы.
5. Каркасы из хромированных трубок собираются с помощью креплений, типа Джокер. Перегородки на базе этих креплений широко распространены при оформлении интерьеров общественных зданий. Новизна нашего предложения заключается в создании цветущих офисных перегородок, что позволит при вертикальном озеленении размещать растения даже в небольших помещениях. Цветущие офисные перегородки несут не только декоративные функции, они также способствуют улучшению экологии, увлажнению помещений, особенно в зимние месяцы.
6. Нами разрабатывается каркас из бамбука с декорированием ротанговым полотном для жилых помещений.
7. Также нами разрабатывается форма перфорированного ящика, процесс сборки которых в самонесущую конструкцию похож на принцип детского конструктора «Лего»,
где изделия скрепляются между собой путем сцепления паза и гребня. Аналогом являются пластиковые ящики для мяса, овощей и пр., собираемые в штиблеты, один на другой. Отличаются наши ящики размерами и местами расположения пазов и гребней. Их ширина варьируется от 15 до 30 см, что определяется слоем грунта, засыпанного внутрь, необходимого для роста корней растений. Также для нас имеет принципиальное значение рисунок перфорированной стенки пластикового ящика - форма и размеры ячеек, в которые будут высаживаться растения. Гребни и пазы в необходимых для нас ящиках находятся не только сверху и снизу, но и с боковых сторон.
8. Одна из наиболее, по-нашему мнению, перспективных моделей представляет собранные в каркас из металлических уголков 15 минимальных блоков, рассчитанных на высадку одного растения, резервуар для заливки воды внизу конструкции, поливочный резервуар наверху каркаса, помпа, светильник. Эта модель вписывается в конструкции из хромированных трубок, или из металлических уголков, покрытых ПВХ, или трубок бамбука. Имея габариты 120×50×18 см, она может крепиться как подвесные полки или ставиться на стол. Применительно к этой модели нами разрабатывается инструкция по подбору растений, размещаемых в мхово-торфяную стенку, где учитываются параметры совместимости растений, их потребностей во влаге, в освещении, особенностях грунта. Для каждого типа растений в блок будет засыпаться свой грунт.
9. Нами опробована технология высадки растений в мхово-торфяной блок в пластиковой сетке. Эта технология позволяет быстро удалять из блока сезонное или больное растение со всеми корнями. Сетка позволяет корням растения беспрепятственно проникать в грунт.
10. Блоки типовых размеров выполнены из торфа с минеральными добавками, обернутого мхом сфагнум, целевое назначение которого определяется его бактерицидными свойствами, способностями аккумулировать влагу, предохранять корни растений, размещенных в торфе от перегрева и переохлаждения, волокнистая структура мха препятствует высыпанию торфяной крошки через отверстия, в которые высажены растения. Между мхом и стенкой ящика или стенкой из металлической сетки, покрытой ПВХ, прокладывается сетка с мелким сечением. Ее назначение - дополнительное предохранения блока от высыпания мха и торфа.
11. Блоки типовых размеров, ограниченные пластиковым ящиком или металлической сеткой, заполняются верховым торфом низкой степени разложения. Этот материал имеет капиллярную структуру, не рассыпается. В блоке проделываются цилиндрические отверстия с наклоном вниз (угол 45 градусов), диаметром 10 см. В отверстие
закладывается раскислитель грунта, а также мох сфагнум, который используется для декорирования стенки. К блоку прилагается торфяной грунт с добавками, выбираемый потребителем стенки в зависимости от тех растений, которые он планирует туда поместить. Блок крепится на специально разработанном стеллаже. Фронтальная часть стенки закрывается металлической решеткой с шагом 15 см. Отверстие блока находится в середине ячейки. После пролития блока водой, он крепится в стеллаж, в отверстия засыпается необходимый грунт, высаживается растение, дополнительно крепится к блоку с помощью скобок. Мох сфагнум декорирует поверхность, размещаясь между блоком и решеткой. В качестве декора могут выступать пластиковые покрытия, имеющие перфорированную структуру. Мы использовали для декорирования цветущей стенки «ПУПСы» пластиковые пластины, использующиеся для создания полов в спортивных залах.
12. Торф с мхом сфагнумом заключается в пластиковый ящик, имеющий перфорированные стенки, через которые при поливе вода поступает к субстрату из торфа и мха, доставляя питательные вещества корням растений, высаженных в ящик. Перфорированные стенки позволяют проникновение кислорода, необходимого корням растений, и предотвращают скопление влаги, способствующей загниванию корней. При одностороннем высаживании растений, ящик с одной стороны закрывается монолитной пластиковой крышкой, что предотвращает доступ влаги к фасаду здания при монтировании цветущей стенки к строению. В случае использования модульной установки в качестве стенки быстровозводимого здания (например, летнее кафе), или одностороннего забора - обратная сторона имеет эстетичный вид, не требующей дополнительной обработки.
13. В качестве вариантов мхово-торфяных блоков мы можем также предложить «зеленую подушку» - торфяной блок, состоящий из пакли, торфа с минеральными добавками, мха сфагнума, и размещаемый в пластиковую сетку. Блок с двух сторон засевается семенами газонных трав или почвопокровных растений. В зависимости от размера прошивается леской (похоже на стеганое ватное одеяло) с размером ячейки 15 см для предотвращения движения грунта, пока еще не скрепленного корневой системой газона. Внутрь блока прокладывается поливочный шланг-трубка ПВХ с отверстиями, конец которой выводится наружу и вставляется в основной поливочный шланг. Концы блока перевязываются проволокой, с помощью которой происходит крепление к каркасу. Также крепление блока может происходить через металлические люверсы, размещаемые в углах блока. Питание растений происходит гидропонным способом, поэтому прослойка торфа с минеральными добавками необходима только для всхода
растений. В качестве каркаса может использоваться сварная окрашенная решетка с диаметром проволоки 5-8 мм. Также эти блоки возможно крепить на любые уже существующие опоры, к которым крепятся стальные прутки. Крепление блоков происходит на пересечении прутка забора и навешенного прутка. В результате создается единое полотно двухстороннего зеленого газона. При наступлении холодов рекомендуется снять «подушки», сложить в стопку для предохранения корней от вымерзания, накрыть брезентом. Весной их можно использовать вторично. По верху полотна прокладывается поливочный шланг с отверстиями для равномерного полива. Полив системы осуществляется с помощью насоса, закачивающего воду в поливочный шланг, из которого вода поступает в перфорированные трубки, находящиеся в блоке. Аналогом этого полотна по конечному эффекту можно рассматривать рулонные газоны. Однако технология их создания предполагает их использование только в горизонтальной плоскости и на земельном грунте.
14. Для создания цветущих ограждений на улице нами разработана конструкция стеллажа в форме тетраидера. Блоки располагаются друг на друге с шагом 5-10 см к центру конструкции, что создает устойчивость стенки. При выстраивании подобной конструкции можно в качестве несущих опор использовать столбы уже существующих ограждений.
15. Для создания цветущих стенок сложной формы (рис.1) блоки для посадки растений заключаются в формы (цилиндр, конус, тетрайдер и пр.), выполненные из металлической сетки, покрытой ПВХ.
16. При создании стенки из модулей, в резервуарах для воды предусмотрены два сливных отверстия, соединение которых трубками создает возможность наполнения их водой через одно отверстие.
17. Система комплектуется единым насосом, мощность которого рассчитывается в зависимости от площади проливаемой поверхности.
18. Также таймеры, задающие временной интервал для системы освещения и системы полива, требуются для всей системы в целом.
19. Резервуар для полива растений, расположенный на верху конструкции, выполнен из пластиковой трубы круглого или прямоугольного сечения, нижняя часть которой имеет многочисленные отверстия малого диаметра для создания системы капельного полива. Резервуар заполняется водой с минеральными добавками из поливочного резервуара с помощью насоса внутренней или внешней установки в зависимости от размеров системы.
20. Размещаемые в помещениях модули комплектуются системой люминесцентных светильников для досветки растений в помещениях с искусственным освещением и в зимний период времени. Система светильников выводится на единый таймер, позволяющий регулировать режим досветки.
21. При рассмотрении мхово-торфяных блоков в качестве строительных блоков напрашивается аналогия с домами из соломы. Эта технология получила значительное количество сторонников на Западе. Учитывая бактерицидные свойства мха сфагнум, значительные залежи торфа и большие территории, покрытые болотами, где растет мох сфагнум, основные наработки соломенной технологии могли бы оказать неоценимую услугу при возведении «мховых» домиков. На Западе эта проблема упирается, прежде всего, в экономичное использование лесных ресурсов.
Раскрытие полезной модели
Основная задача, которую ставит перед собой автор - создание модульных гидропонных установок для
- увеличения разнообразия форм систем вертикального озеленения в городе, в жилых и в нежилых помещениях,
- создания новых строительных материалов для возведения строений,
- создания новых форм экологической очистки воздуха,
- создания новых средств, способствующих снижению шума,
- создания новых возможностей для садоводов увеличить площадь грядок, размещая их вертикально, решить проблемы с сорняками, облегчить обслуживание грядок (не надо постоянно нагибаться)
Технический результат создания модульной гидропонной установки заключается в том, что предлагаемая конструкция способствует улучшению роста и сохранности растений в условиях размещения мхово-торфяных блоков как в помещениях, так и на улице. Предлагаемая установка является новой формой вертикального озеленения. Традиционно мы встречаемся в уличном озеленении с размещением горшков с цветами на столбах, также их подвешивают на фигурные опоры. В этом случае мы также имеем дело с гидропонными системами. Вода с питательными веществами обычно заливается в нижний резервуар, расположенный под дном горшка. В этих системах затруднен полив растений, уход за ними, что ограничивает их выбор. При традиционных формах вертикального озеленения в горшок обычно высаживаются сезонные однолетние растения, а после окончания сезона их выбрасывают. Наша установка позволяет создать
единое зеленое вертикальное полотно, в котором соседствуют самые разнообразные виды.
Также мы можем себе позволить высадку многолетних растений, которые спокойно переживают период спячки в грунте, а весной дают обильные почки.
Конструкция облегчает уход за растениями, так как для полива системы в уличных условиях достаточно подвести шланг, через который закачивается вода к перфорированной трубе, расположенной на верхнем этаже установки. Через отверстия в трубе, длина которой соответствует длине конструкции, вода поступает в слой агроваты, в котором находится поливочная труба. Назначение этих волокнистых материалов - сделать полив конструкции более равномерным. При поливе вода с питательными веществами достаточно быстро смачивает торф с находящимися там корнями растений, а затем стекает. Слой мха сфагнума позволит воде задержаться на длительное время, т.к. сфагнум способен аккумулировать в своих клетках воду в 15 раз больше своего веса. Затем эта вода постепенно отдается растениям. Мох сфагнум используется в наших установках также благодаря своим бактерицидным свойствам, предупреждая болезнь растений.
В случаях использования нашей установки для размещения комнатных растений роль системы водопровода или бочки с водой, размещаемой на машине, выполняет бак, в который 1 раз в неделю заливается вода с минеральными добавками. В бак погружена помпа, которая включается в зависимости от режима, установленного на таймере, обеспечивая доставку воды в верхний поливочный резервуар. Через проделанные в резервуаре отверстия вода поступает в слой верхового торфа или другого волокнистого материала, что обеспечивает равномерный полив конструкции. Соединение модульных установок позволяет создавать цветущие поверхности неограниченные по ширине и варьирующиеся от 0,4 м до 20 м по высоте в зависимости от способов крепления. В установках, используемых в помещениях, нами также продумана система автоматической досветки растений с помощью светильников, закрепляемых на элементах конструкции. Светильники также включаются в зависимости от параметров, установленных на таймере.
Перечисленные выше свойства позволяют использовать установку для вертикального озеленения как в помещении, так и на улице, как для комнатных растений, так и для сезонных, как для однолетних растений, так и для многолетних. Также мы видим преимущества использования наших мхово-торфяных стенок для садоводов-любителей. Помимо возможности создания цветущего забора, на этой стенке возможно выращивание овощных культур. Увеличение площади засадки по сравнению с
горизонтальными грядками происходит в 10-16 раз. Ухаживать за растениями, высаженными вертикально, намного удобнее - меньше заболеваний спины.
Ограничивающий объем мхово-торфяного блока пластиковый ящик имеет ячеистую структуру, что позволяет через эти ячейки производить досыпку торфа и мха без разбора конструкции. Аналогичными свойствами обладает и металлическая сетка, покрытая ПВХ. Ячеистая структура также имеет значение для декорирования уличных конструкций в период зимы. Одним из вариантов подобного декорирования мы видим использование веток деревьев хвойных пород, при котором на ствол ветки насаживается пластиковый колпачок (длиной в 10 см) с гелем, позволяющим опущенной в него ветке дольше сохранять иголки.
Одним из наиболее экономичных способов вертикального озеленения, который мы можем предложить на базе нашей установки, является крепеж одного ряда мхово-торфяных блоков с системой полива на существующих решетках. В этом случае предполагается в мхово-торфяные блоки высаживать многолетние растения - лианы, дающие обильную зеленую массу, типа хмеля, девичьего винограда и пр.
Нами разработан также минимальный блок с размерами 150×150×150 мм для высадки одного растения. Специально разработанные под его размещение конструкции предполагают его быструю замену без разбора конструкции.
Предлагаемая установка способствует улучшению экологии места ее расположения. Растения - зеленые легкие планеты - факт общепринятый. При размещении конструкции вдоль трасс, можно рассматривать мхово-торфяные блоки в качестве фильтров на вредные примеси выхлопных газов автомобилей. В условиях Москвы меняют даже придорожный грунт. Менять торф в нашей установке менее затратно, и делать это можно с большей периодичностью.
Гидропонная установка способствует снижению шума от работы машин, строительства при условии ограждения проблемных участков нашими конструкциями.
Осуществление полезной модели
Полнота комплектации описываемых конструкций зависит от места их установки и целевого назначения.
При использовании их для уличного вертикального озеленения мы предлагаем различные виды комплектации:
- для оформления фасадов зданий предлагается использование мхово-торфяных блоков для односторонней высадки растений. Примыкающая к зданию сторона блока имеет сплошную пластиковую стенку, что предотвращает фасад от влаги. Конструкция
крепится с помощью металлических уголков, покрытых порошковой краской. Пластиковые ящики предлагаются двух видов - обычные перфорированные и ящики с пазами и гребнями (сборные). Конструкция комплектуется перфорированной пластиковой трубой, размещаемой в слое верхового торфа низкой степени разложения в верху конструкции. Полив системы осуществляется через поливочный шланг, вставляемый в поливочную трубу конструкции. Полив осуществляется при подключении шланга к системе водопровода или закачивается с помощью насоса из емкости (бочка, колодец, пруд). Мощность насоса определяется величиной поливаемой площади.
- Аналогичную конструкцию имеют также односторонние заборы. Особенно интересно их размещение вдоль трасс, вокруг участков строительства, в тех местах, где актуальна защита от шума, выхлопных газов, строительной пыли.
- На базе этой конструкции также собираются быстровозводимые здания (кафе, домики для детских площадок, уличные туалеты, киоски и пр.)
- Также мы предлагаем конструкцию из односторонних блоков, вытянутых в одну линию, для размещения их на уже существующих решетках и ограждениях. В них предлагается высаживать многолетние лианы, вьющиеся вверх по ограждению (рис.1). Система полива та же.
- Заборы двусторонние предназначены для двусторонней засадки растениями. Они имеют большую толщину (не менее 30 см), что обусловлено потребностями растений. В остальном структура конструкции похожа на предыдущую.
- Газонные подушки обладают сравнительно низкой стоимостью, что способствует их повсеместному использованию, легкостью и простотой, что облегчает их монтаж на уже существующие опоры.
При использовании установок для вертикального озеленения в офисах, жилых помещениях, комплектация модулей носит более полный характер. Это и офисные перегородки, и угловые конструкции, и цилиндрические формы, и другие сложные конструкции. Они предназначены для украшения холлов, межэтажных пролетов, ванных комнат, для создания комнат релаксации. Так как в этих ситуациях основной акцент делается на эстетические свойства конструкции, то каркас предпочтительно собирается из хромированных трубок на креплениях типа Джокер. Также для общественных учреждений нами разработаны конструкции из металлических уголков. При использовании установок в жилых помещениях мы рекомендуем использование каркасов из бамбука.
Офисные перегородки собираются из мхово-торфяных блоков, заключенных в пластиковые ящики, вышеописанных типов, а также в металлическую сетку, покрытую ПВХ. Офисные перегородки могут быть стационарные и на колесиках - передвижные. Перегородки могут монтироваться в единую стенку.
Также мы предлагаем конструкции для украшения интерьеров сложной формы - цилиндры, пирамиды, тетраидеры. В этом случае необходимая форма делается из сетки, покрытой ПВХ.
Комплектация подобных конструкций предполагает сборку в едином каркасе из хромированных трубок мхово-торфяных блоков, резервуара, из которого происходит полив растений. Полив осуществляется с помощью помпы, мощность которой определяется площадью поливаемой поверхности, через трубку, выведенную вверх конструкции в перфорированную емкость для полива. Емкость обложена минеральной агроватой или другим волокнистым материалом для более равномерного распределения полива. Режим полива выставляется на таймере и регулируется автоматически. Также система комплектуется светильниками для досветки растений. Режим досветки также устанавливается на таймере.
Предлагаемые установки относятся к гидропонным системам, что подразумевает периодическую подкормку растений, которая вносится в воду или капсулами в грунт.