Секционная климатическая камера для выращивания растений

Полезная модель относится к оборудованию для сельского хозяйства и биологических исследований, в частности к климатическим камерам для выращивания растений.
Известен фитотрон, содержащий рабочую камеру с расположенными в нижней и верхней частях вентиляционными отверстиями, размещенные в рабочей камере температурный датчик, выполненные с вентиляционными пазами и окнами стеллажи для помещения контейнеров с растениями, установленную над контейнерами подсветку, включающую панели со светодиодами, и систему управления подсветкой, причем светодиоды размещены группами из светодиодов с различными спектральными диапазонами, при этом фитотрон снабжен воздухоохлаждающей установкой с блоком выключения, панели изготовлены из теплопроводного материала и выполнены с сообщенными с воздухоохлаждающей установкой вентиляционными каналами и отверстиями, а температурный датчик размещен в месте расположения контейнеров с растениями и соединен с системой управления воздухоохлаждающей установкой (Патент РФ на из. №2557572, МПК A01G 9/26, опубл. 27.07.2015 г.).
Недостатком данного фитотрона является то, что при создании климатических условий отсутствует возможность настройки параметров внутри рабочей камеры в изолированных секциях, реализующих комбинации параметров, по типу «температура - спектр и интенсивность освещения и др.». Следовательно, воспроизводимые фитотроном климатические условия является одинаковыми для всего его рабочего объема, тем самым снижается эффективность применения устройства в научно-исследовательских целях для моделирования нескольких комбинаций климатических факторов в пределах одного устройства, а также для ситуаций, где необходимо в пределах одного устройства реализовать выпуск разноплановой биологической продукции.
Известна климатическая камера для выращивания растений, содержащая рабочую камеру с расположенными в нижней и верхней частях вентиляционными отверстиями, размещенные в рабочей камере температурный датчик, выполненные с вентиляционными пазами и окнами стеллажи для помещения контейнеров с растениями, установленную над контейнерами подсветку, включающую панели со светодиодами, и систему управления подсветкой, светодиоды размещены группами из светодиодов с различными спектральными диапазонами, воздухоохлаждающую установку с блоком выключения, панели изготовлены из теплопроводного материала и выполнены сообщенными с воздухоохлаждающей установкой вентиляционными каналами и отверстиями, температурный датчик размещен в месте расположения контейнеров с растениями и соединен с системой управления воздухоохлаждающей установкой, при этом дополнительно содержит устройство для создания регулируемой газовой среды, включающее камеру сгорания, в нижней части которой расположен зольник и приемное окно, в верхней части камеры сгорания установлен эжектор, соединенный с воздухоохлаждающей установкой трубопроводом, под эжектором находится термозащитная планка, коаксиально эжектору закреплена выходная труба, переходящая в спиральный дымоход, выводную трубу, входящую в нижнюю часть рабочей камеры; сверху рабочей камеры расположен аппарат сорбционной очистки отработанной газовой среды, подключенный спаренным трубопроводом к вентиляционным отверстиям рабочей камеры (Патент РФ на п.м. №196200, МПК A01G 9/24, опубл. 20.02.2020 г.).
Недостатком климатической камеры является также отсутствие возможности настройки параметров внутри рабочей камеры в изолированных секциях, реализующих комбинации параметров, по типу «температура - спектр и интенсивность освещения и др.». Кроме этого круг сфер применения климатической камеры в различных отраслях народного хозяйства ограничен, ввиду невозможности ее использования в условиях биологических лабораторий высокой чистоты, где для произрастания растений «in vitro» необходимо отсутствие бактериальной зараженности, в том числе находящийся в воздухе.
За прототип принимается камера для роста растений CONVIRON Е7/2 REACH IN, содержащая две независимо управляемые зоны для выращивания растений, расположенные вертикально относительно друг друга, в одной камере, систему освещения с использованием комбинации люминесцентных ламп и галогенных ламп накаливания, систему управления для регулирования освещения, систему охлаждения для компенсации выделение тепла от светильников, квантовый фотометр для измерения интенсивность освещения, отображающейся на панели управления, систему воздухообмена с фильтром, систему охлаждения воздуха в камере посредством автономной компрессорно-конденсаторной холодильной установки, аварийную систему сигнализации. При этом отделка внутренней поверхности камеры выполнена светоотражающей белой эмалью, обожженной на гладком алюминии (Theseus Lab /Научное, производственное, лабораторное оборудование// каталог продукции фирмы CONVIRON «Климатические камеры для роста растений. Климатические камеры». URL:https://theseuslab.by/p61930594-kamera-dlya-rosta.html (дата обращения: 15.04.2021)).
Недостатком камеры является недостаточный поддерживаемый уровень биологической чистоты, необходимый при использовании для исследований культуры ткани in vitro. Применяемая в серийном устройстве система воздухообмена, оснащенная фильтром, не обеспечивает отсутствие попадания микроорганизмов внутрь рабочей камеры, что при использовании для целей микроклонального размножения или иных вариантов культур ткани повышает вероятность попадания посторонних элементов в питательную среду с последующей контаминацией фитопатогенными микроорганизмами. Кроме этого внутренняя поверхность камеры содержит выпуклые части, в частности элементы системы освещения, что при мойке с последующей санитарной обработкой вызывает затруднения для эффективного достижения параметров чистоты. Также для контроля за процессом роста микрорастений и состоянием питательной среды в пробирках, в частности своевременного обнаружения проявлений бактериальной обсемененности недостаточно конструктивных решений, реализованных в серийной камере CONVIRON Е7/2  REACH IN, где корпусные детали выполнены непрозрачными, а для визуального контроля предусмотрено лишь смотровое окно с лицевой стороны.
Задача полезной модели – повышение эффективности устройства за счет реализации одновременно применяемых нескольких комбинаций климатических факторов внутри рабочего объема с поддержанием условий высокой чистоты.
Технический результат – возможность создания условий высокой чистоты при выращивании растений, а также культур тканей и клеток внутри климатической камеры в регулируемых условиях.
Технический результат достигается при использовании секционной климатической камеры для выращивания растений содержащей корпус с двумя независимыми друг от друга рабочими камерами, каждая из которых снабжена температурным датчиком, квантовым фотометром, блоком освещения, модулем очистки воздуха, блоком управления искусственным климатом и панелью управления, при этом блок освещения выполнен в виде расположенных сверху и по бокам зоны выращивания растений панелей со светодиодами, модуль очистки воздуха оснащен блоком озонирования и угольными фильтрами.
Указанное устройство обеспечивает проведение необходимых исследований в условиях регулируемого микроклимата при наличии гибкой настройки каждой управляемой зоны, что значительно снизит временные затраты на нахождение оптимальных микроклиматических условий для каждого конкретного образца.
Обработка поступающего воздуха посредством модуля очистки воздуха в совокупности с полной изоляцией управляемых зон друг от друга и от внешней среды позволит создать необходимые условия микроклимата в зоне выращивания растений и достичь высокого уровня биологической чистоты. Применение угольного фильтра и блока озонирования воздуха позволит преобразовать поступающий внутрь управляемых зон выращивания растений озон в обеззараженный от фитопатогенной микрофлоры кислород.
Реализация внутренних поверхностей независимо управляемых зон выращивания растений в виде гладких, без выпуклых частей поверхностей, в том числе с изоляцией блока освещения в отдельные панели относительно рабочей зоны выращивания растений позволяют повысить эффективность санитарной обработки, минимизировав риск бактериальной обсемененности объектов исследования.
На фиг. 1 изображена секционная климатическая камера для выращивания растений, вид спереди.
На фиг. 2 – секционная климатическая камера для выращивания растений, вид сбоку.
На фиг. 3 – секционная климатическая камера для выращивания растений, разрез А-А.
Секционная климатическая камера для выращивания растений выполнена в виде корпуса 1, содержащего две независимые друг от друга изолированные рабочие камеры 2. Рабочие камеры 2 содержат отсек 3, температурный датчик 4, квантовый фотометр 5 и блок освещения, выполненный в виде панелей 6 со светодиодами 7. Панели 6 расположены сверху и по бокам зоны выращивания растений. Внутри отсека 3 расположены блок управления искусственным климатом (на фигурах не показан) и индивидуальные модули очистки воздуха 8, оснащенные блоком озонирования 9 и угольными фильтрами 10. С лицевой стороны корпуса 1 расположены панели управления 11 для каждой рабочей камеры 2, каждая из независимых рабочих камер 2 изолируется от внешней среды посредством герметичных люков 12.
Устройство работает следующим образом.
Емкости с растениями помещают внутрь изолированных рабочих камер 2, закрывают герметичные люки 12 и включают светодиоды 7. Микроклимат внутри рабочих камер 2 контролируется блоком управления искусственным климатом, который получает данные от температурного датчика 4 и квантового фотометра 5, для измерения интенсивности освещения. Полученные данные отображаются на панели управления 11. Необходимый уровень высокой биологической чистоты обеспечивается индивидуальными модулями очистки воздуха 8, где поступающий воздух обеззараживается и происходит химическое преобразование кислорода в озон за счет блока озонирования 9. Затем озон проходит через угольные фильтры 10 и преобразуется в кислород. Обеззараженный от посторонних веществ воздух поступает в рабочую камеру 2.
Таким образом, использование секционной климатической камеры для выращивания растений содержащей корпус с двумя независимыми друг от друга рабочими камерами, каждая из которых снабжена температурным датчиком, квантовым фотометром, блоком освещения, выполненным в виде расположенных сверху и по бокам зоны выращивания растений панелей со светодиодами, модулем очистки воздуха оснащенным блоком озонирования и угольными фильтрами, блоком управления искусственным климатом и панелью управления, позволяет создать условия высокой чистоты при выращивании растений, культур тканей и клеток внутри климатической камеры в регулируемых условиях.