ТЕПЛИЦА
GREENHOUSE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сооружениям защищенного грунта, и может использоваться на приусадебных участках и в фермерских хозяйствах.
Известен парник с ограждением из стекла, в т.ч. заключенного в съемные рамки (патент на изобретение RU №2011336 [1]). Недостатками такого парника являются: низкая механическая прочность стекла, относительно большая масса стекла и рамок, сложность или невозможность разборки каркаса (парника) для межсезонной сохранности.
Известна конструкция парника, представляющая собой каркас, обтянутый сплошной пленкой (патент на полезную модель RU №30058 U1 [2]). Недостатками такого парника являются: быстрое «старение» пленки под действием температурных и погодных изменений, механическое разрушение пленки при натягивании ее на каркас и снятии с него, при эксплуатации парника - от колебаний под воздействия ветра.
Известна теплица (патент на полезную модель RU №85298 U1, 10.08.2009 [3]), конструкция которой может использоваться для парников и теплиц небольших размеров. Характерной особенностью указанной конструкции является наличие в каркасных дугах пазов, по которым передвигаются светопрозрачные листы, обеспечивая образование проемов для проветривания и выполнения работ по уходу за растениями. Недостатком такого решения является сложность в изготовлении пазов в дугах, а также определенные трудности, связанные с «заеданием» листов при их перемещении в пазах.
Технический результат, на достижение которого направлена известная полезная модель (RU №103272 U1, 10.04.2011 [4]), заключается в создании прочного, устойчивого к внешним воздействиям, долговечного, простого в сборке и легкого в эксплуатации парника, который отличается простотой изготовления, легкостью сборки, надежностью и малой трудоемкостью в эксплуатации.
При этом технический результат достигается за счет того, что парник, содержащий боковые каркасные дуги, образующие торцевые стенки, скрепленные жесткими горизонтальными направляющими (ребрами жесткости), гибкое светопрозрачное покрытие в виде торцевых листов, неподвижно закрепленных на каркасных дугах, верхнего листа, жестко закрепленного к боковым дугам и направляющим, и двух перемещающихся боковых листов, закрепленных в собственные каркасы, выполнен в форме цилиндра, имеющего продольный горизонтальный срез. Каждая боковая дуга торцевой стенки, образующая круговой сегмент, жестко связана с проходящими диаметрально перемычками, пересекающимися и жестко скрепляющимися в центре сегмента.
В месте крепления указанных перемычек, т.е. в центре сегмента, приварен круглый штырь, посредством которого вершины секторов боковых листов шарнирно скрепляются с перемычками торцевой стенки. Боковой перемещающийся лист жестко заключен в каркас, нижняя и верхняя части которого являются ребрами жесткости, а боковые представляют собой сектора, радиус которых меньше радиуса торцевой (боковой) дуги. Плоскостью среза парник устанавливается на поверхность почвы, на которой и производится посев и выращивание культур. Используемый для покрытия парника материал - поликарбонат, отличается прочностью, гибкостью и устойчивостью к механическим и погодным воздействиям.
Существенным недостатком известных конструкций парников [1-4], является отсутствие автоматизированных коммуникаций для обеспечения жизнедеятельности выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Выявленный недостаток, известных технических решений, частично устраняется путем оснащения теплиц системами отопления (патенты: RU №2150818 С1, 20.06.2000 [5], DE №1632908 А, 24.06.1971 [6], авторские свидетельства: SU №1111706 А, 07.09.1984 [7], SU №1323029 А1, 15.07.1987 [8], SU №1525290 А1, 30.11.1989 [9], SU №1349727 А1, 07.11.1987 [10], SU №1630684 А1, 28.02.1991 [11]), которые содержат котел, систему обогрева шатра теплицы, конденсационный поверхностный утилизатор, подключенный по водяному тракту к системе подпочвенного обогрева, и канал отвода продуктов сгорания в атмосферу, в котором установлены сборник конденсата продуктов сгорания с гидравлическим затвором и сепарационное устройство - каплеуловитель. Система газораспределения имеет генератор углекислого газа и сообщена через фильтр с каналом отвода продуктов сгорания в атмосферу. Установка конденсационного поверхностного утилизатора теплоты уходящих продуктов сгорания позволяет произвести глубокое охлаждение продуктов сгорания, убрать из схемы устройства воздушный декарбонизатор с баком-аккумулятором подогретой дегазированной воды и исключить необходимость установки специальной тягодутьевой машины для транспортировки продуктов сгорания через теплоутилизатор. Однако, к недостаткам таких устройств могут быть отнесены низкая производительность и повышенной расход топлива, повышенные капитальные вложения на содержание и эксплуатационные затраты на обслуживание контактного утилизатора теплоты продуктов сгорания.
К причинам, препятствующим достижению технического результата при использовании известных устройств [5-11] относится то, что известные устройства для отопления теплицы обладают пониженной экономичностью из-за повышенных капитальных вложений на содержание и эксплуатационных затрат на обслуживание контактного утилизатора теплоты продуктов сгорания и воздушного декарбонизатора с баком-аккумулятором подогретой дегазированной воды, а также из-за необходимости установки специальной тягодутьевой машины для транспортировки продуктов сгорания через контактный теплоутилизатор. В устройстве не утилизируется выпар декарбонизатора, кроме того, присоединение патрубка отвода выпара декарбонизатора к системе газораспределения теплицы не повышает эффективность ее работы, потому что объемное содержание диоксида углерода в выпарах воздушных декарбонизаторов даже при обработке исходной воды с высокой начальной концентрацией углекислого газа не превышает 0,2% (см. Шарапов В.И. Подготовка подпиточной воды систем теплоснабжения с применением вакуумных деаэраторов. - М.: Энергоатомиздат, 1996, с. 90).
Например, сущность известного изобретения [5] направленного на повышение экономичности заключается в следующем.
Известно, что нагретая контактным способом вода поглощает из продуктов сгорания определенное количество углекислого газа и кислорода. Углекислый газ придает воде свойства слабой угольной кислоты, обладающей повышенными коррозионными свойствами. Для обеспечения надежной работы систем теплоснабжения (отопления) нагретую контактным способом воду дегазируют. Дегазацию производят в атмосферном термическом деаэраторе или (при отсутствии деаэратора) в декарбонизаторе с продувкой его воздухом с помощью электровентилятора низкого давления, что значительно понижает экономичность установки в целом. Кроме того, при использовании контактного утилизатора теплоты, обладающего значительным аэродинамическим сопротивлением, возникает необходимость в специальной тягодутьевой машине для транспортировки продуктов сгорания через теплоутилизатор. Для повышения экономичности путем снижения капитальных вложений и эксплуатационных затрат целесообразно нагревать циркулирующую в системах теплоснабжения (отопления) воду в конденсационных поверхностных утилизаторах теплоты, при использовании которых уходящие продукты сгорания также охлаждаются ниже точки росы, но при этом нагреваемый теплоноситель не соприкасается с продуктами сгорания. В этом случае исключается дегазация нагретой воды, а также необходимость установки специальной тягодутьевой машины для транспортировки продуктов сгорания через теплоутилизатор, так как дополнительное аэродинамическое сопротивление, создаваемое конденсационным поверхностным теплоутилизатором, незначительно и преодолевается путем уменьшения объема и увеличения плотности продуктов сгорания вследствие снижения их температуры и выпадения части водяных паров в виде конденсата.
Однако, известное техническое решение [5], обладает существенными массогабаритными характеристиками, а также не является экологически чистым устройством из-за того, что система газораспределения сообщена через фильтр с каналом отвода продуктов сгорания в атмосферу.
Известны также устройства, представляющие собой теплицы (патенты RU №2239986 С2, 20.11.2004 [12], ЕР №0744121 А1, 27.11.1996 [13], FR №2668027 А1, 24.04.1992 [14], ЕР №0217978 А1, 15.04.1987 [15], ЕР №0378868 А1, 25.07.1990 [16], ЕР №0529725 А1, 03.03.1993 [17], RU №2054865 С1, 27.02.1996 [18]) и относящиеся к области сельскохозяйственных культивационных сооружений защищенного грунта и которые могут быть использованы, в частности, при строительстве теплиц, предназначенных для выращивания различных овощных, фруктовых, лекарственных и цветочных культур в условиях искусственного микроклимата под светопрозрачным покрытием. Например, известная теплица [12] содержит вертикальные шпросы и шпросы крыши, прогоны крыши и боковых стенок, коньковый профиль, вентиляционные форточки, светопрозрачные панели. Коньковый профиль выполнен с пазом, в котором вращаются петли вентиляционной форточки, фиксируемые в рабочих положениях тягами механизма открывания-закрывания. Верхняя и нижняя обвязки вентиляционной форточки связывают светопрозрачные панели и шпросы вентиляционной форточки, причем нижняя обвязка опирается на подфорточный профиль - непосредственно на ребро и через гибкую амортизационную прокладку. Светопрозрачные панели вдоль конькового профиля соединяются между собой шпросами крыши, а вдоль ската крыши - соединительными профилями. Профили нижней и верхней обвязок крыши поддерживают светопрозрачные панели и шпросы крыши, причем нижний профиль опирается на боковое ребро водосточного желоба. Верхние обвязки крыши и вентиляционных форточек выполнены с петлей в форме, обеспечивающей как первоначальную установку обвязок при монтаже теплицы, так и последующую установку в рабочее положение. Достигнутым техническим результатом является повышение эффективности удаления конденсата с внутренних поверхностей крыши теплицы и вентиляционных форточек; повышение надежности работы стыка притвора вентиляционной форточки с нижележащими частями крыши теплицы; обеспечение прочного и надежного соединения светопрозрачных панелей крыши теплицы; упрощение процесса монтажа-демонтажа вентиляционных форточек на коньковом профиле теплицы; обеспечение жесткости крепления профиля верхней обвязки крыши теплицы к коньковому профилю; уменьшение материалоемкости конькового профиля теплицы.
Недостатком данного технического решения является невозможность изменения температурно-влажностного режима внутри теплицы в зависимости от состояния внешней атмосферы для обеспечения агрономических требований при выращивании различных сельскохозяйственных культур в полном объеме, а также низкий уровень автоматизации процессом регулирования температурно-влажностным режимом внутри теплицы.
Известные теплицы для приусадебных участков различных конструкций, как правило, состоят из рамочных или дуговых каркасов с дверью и проемами, закрытыми различными светопрозрачными материалами. Боковые или верхние рамы в некоторых типах теплиц делаются подвижными для проветривания. Отдельные теплицы снабжаются полуавтоматическими устройствами проветривания, полива и обогрева. В таких теплицах можно выращивать только неприхотливые сельскохозяйственные культуры и цветы данной климатической зоны (например, средней полосы России), т.к. невозможно постоянно поддерживать необходимые климатические условия (различную температуру воздуха в дневное и ночное время, необходимую влажность воздуха и почвы, изменение полива в процессе роста растения от семян до урожая и т.д.) без присутствия человека, а человек часто бывает на своем приусадебном участке только в выходные дни. Основным недостатком известных теплиц является необходимость постоянного присутствия человека для ее эксплуатации.
Известны также устройства, которые относятся к сельскому хозяйству, а именно к средствам выращивания растений в закрытом грунте (патенты: RU №2259036 С1, 27.08.2005 [19], RU №2122315 С1, 27.11.1998 [20], RU №2025956 С1, 09.01.1995 [21], RU №2121787 С1, 20.11.1998 [22]).
Так, например, известная автоматизированная теплица [20], содержащая, по крайней мере, один тепличный блок, резервуар для отстоя воды с патрубком подключения к водопроводу посредством основного насоса, сообщенный с трубопроводом подачи воды, который связан с системой топлива, блок управления, первый, второй и третий выходы которого связаны с первым и вторым управляемыми вентилями, установленными соответственно на патрубке подключения к водопроводу, трубопроводу подачи воды и входом управления основного насоса. Известная автоматизированная теплица также снабжена гидропонным многоярусным модулем, включающим насос подачи питательного раствора, сообщенный с резервуаром с питательным раствором и посредством соответствующего трубопровода, по крайней мере, с одной растильней, а также третьим управляемым вентилем и управляемым гидропереключателем, которые установлены на первом и втором отводах основного трубопровода, расположенными соответственно после основного насоса и перед вторым управляемым вентилем, при этом первый сообщен с резервуаром с питательным раствором, а второй - с одним из выходов гидропереключателя, другой выход которого сообщен с трубопроводом растилен, а выход - с выходом насоса подачи питательного раствора, причем четвертый и пятый выходы блока управления связаны с соответствующими входами управляемого гидропереключателя и насоса подачи питательного раствора, а резервуар с питательным раствором снабжен датчиками уровня, подключенными к соответствующим входам третьего управляемого вентиля.
Данная теплица позволяет в автоматическом режиме осуществлять только полив растений, причем только определенные виды растений.
Так, например, известная теплица [19] содержит, по меньшей мере, один тепличный блок, снабженный устройством полива. В блоке дополнительно установлены устройство проветривания теплицы и устройство обогрева почвы. Система автоматического управления указанными устройствами включает, по меньшей мере, по одному датчику температуры и влажности, выходы которых соединены через усилители-преобразователи с частью входов арифметико-логического устройства, выполненного с функцией приема сигналов с датчиков, сравнения полученных данных с контрольными и выдачи управляющих сигналов на включение указанных устройств. Другая часть входов арифметико-логического устройства соединена с выходами сменного постоянного запоминающего устройства, на котором записана программа выбранной климатической зоны и программа выращивания выбранного растения этой климатической зоны. Третья часть входов соединена с выходами датчиков положения элементов указанных устройств, входы которых соединены через блок управления и усилители-преобразователи с выходами арифметико-логического устройства и входами блока индикации. Питание автоматизированной системы управления осуществляется напряжением в 12 В. Такое выполнение обеспечивает создание теплицы для выращивания широкого диапазона выращиваемых растений любой климатической зоны с автоматической системой управления поливом, проветриванием, обогревом по сравнению с известной теплицей [20].
Однако, известная теплица требует больших энергозатрат и в современных экономических условиях это приведет к завышенной цене на выращенную продукцию.
Известны также теплицы (RU №2550654 С1, 20.02.2014 [23], RU №2207752 С1, 10.07.2003 [24], SU №418998 A3, 01.08.1974 [25], RU №20816 U1, 10.12.2001 [26], RU №2040666 С1, 25.07.1995 [27], GB №2187221 А, 03.09.1987 [28]), которые относятся к сельскому хозяйству и могут быть использованы в специализированных хозяйствах, на приусадебных и дачных участках для выращивания, например, рассады овощных культур. Так, например, известная теплица [23] включает фундаментное основание, скатные светопрозрачные ограждения, панели которых обращены к югу и ориентированы по возможному направлению солнечных лучей, рабочий проход на тыльной теплоизолированной панели и устройства для обогрева и орошения. Лицевые и тыльные панели обрамлены каркасом, выполненным из электропроводного материала в виде граней четырехугольной пирамиды, вершины основания которой ориентированы по сторонам света и заземлены. Панели и перемычки между ними выполнены из диэлектрического материала. Вершина пирамиды снабжена молниеотводом и/или электрически соединена с преобразователем и аккумулятором. При таком выполнении обеспечивается стимулирование жизнедеятельности растений и почвенной микрофлоры, благотворное влияние на обслуживающий персонал и на окружающую среду внутри и снаружи теплицы, что повышает эффективность использования теплицы.
Однако известные конструкции теплиц [19] и [23] наряду с их преимуществами по сравнению с известными аналогами, не в полной мере обеспечивают необходимые условия для выращивания сельскохозяйственной продукции.
Для того чтобы выращивание овощей в теплицах было удачным, должны быть обеспечены необходимые условия:
оптимальная влажность; правильная температура днем и ночью; достаточная вентиляция; грунт, содержащий все необходимые удобрения, микроэлементы и органические вещества; правильный уход.
Для достижения таких результатов нужно знать правила, как осуществлять выращивание овощей в теплице, и при этом соблюдать технологию выращивания. Только тогда качество урожая оправдает вложенные силы и средства.
Основными правилами выращивания овощей в теплице являются следующие.
В летний период температура воздуха в теплице может подняться выше допустимой, что пагубно будет влиять на выращивание в ней овощей. Овощи в теплице завянут, и урожая не будет. Температура воздуха - это самый важный фактор правильного выращивания овощей.
Если температура в летний период поднимется выше 50 градусов, то овощи срочно нужно спасать. Для этого заранее в теплице или парнике нужно создать затенение. Это позволит спасти теплицу от перегревания и поднятия температура воздуха внутри. Огурцы очень теплолюбивы, они не терпят заморозков и могут погибнуть даже при незначительном понижении температуры. Не менее важным фактором правильного выращивания в теплицах является полив растений.
Температура воды для полива овощей в теплице должна соответствовать температуре грунта. Идеальным вариантом полива является капельный полив. Если полив осуществляется традиционным методом, то лить воду нужно под корень растения.
Для приготовления питательных растворов все минеральные соли берутся в строго определенных количествах. Для нормального развития большинства растений соотношение азот - фосфор - калий - магний составляет 1:0,5:2:0,3.
Также необходимо учитывать тот факт, что одновременное выращивание овощей в теплицах по соседству может быть несовместимо. Это происходит от того, что все растения разные и им нужен разный уход, некоторым нужен обильный полив, а другие, наоборот, любят сухой грунт, температура воздуха кому-то нужна высокая, а кому-то нет.
Овощи в теплицах и на открытом грунте нуждаются в питательных веществах, которые не всегда есть в почве. Поэтому периодически необходимо добавлять специальные подкормки.
В качестве натуральных питательных веществ, которые необходимы растениям, стоит отдельно отметить перегной, навоз, птичий помет, торф. Именно в этих веществах есть все необходимое для каждой культуры, часто рекомендуется смешивать их с соломой. Для обогащения почвы азотом рекомендуется предварительно высевать бобовые культуры. После того как они достаточно вырастут, растения запахивают в почву. Популярна пшеничная и ржаная солома, которая смешивается с пометом и небольшим количеством навоза. При разложении такой смеси в почву выделяются питательные вещества, которые могут стать отличным питанием в начале роста культур. Для теплиц применяются и другие удобрения: биогумус, улучшающий структуру почвы; гумус обычный с червями, которые не только выделяют питательные вещества в процессе своей жизнедеятельности, но и замечательно рыхлят почву.
Чтобы сельскохозяйственные культуры могли нормально развиваться и плодоносить в теплице, необходимо правильно подобрать грунт для этого. Для каждой культуры состав и тип почвы будет различаться, но есть основные требования, которые необходимо соблюдать:
толщина плодородного слоя должна составлять 5-10 см для рассады и 30-35 см для взрослого растения; субстрат в теплице надо периодически менять, так как в нем постепенно накапливаются болезнетворные микроорганизмы. Для дезинфекции можно использовать специальные химические препараты, но часто достаточно оставить слой грунта на открытом солнце на некоторое время; все тепличные субстраты должны соответствовать таким требованиям: плодородность, воздухопроницаемость, отсутствие токсичных веществ, болезнетворных бактерий.
При вопросе, как выращивать овощи в парнике, надо обращать внимание на многие детали. Это не только удобрения и грунт, но и полив, уровень освещения, влажность. Посадка и сбор урожая осуществляются в различное время.
Температура для выращивания в теплице должна находиться на уровне 26-28°C при прорастании семян после посева; во время роста - 18-35°C; разница между ночной и дневной температурой должна составлять 4-6°C, но при пасмурной погоде она должна быть меньше; для почвы температура подходит в 25-30°C, так как растение очень любит тепло; перепады температуры от уровня почвы и до верха теплицы должны быть очень плавными, на высоте от 2 м не меняться.
Перед тем как высаживать, например, огурцы в грунт, необходимо в почву закопать биотопливо, в качестве которого выступает навоз (лучше всего конский). На одно растение должно уходить примерно 3-4 кг навоза, чтобы обеспечить подогрев грунта.
Можно перемешивать навоз с соломой, чтобы увеличить количество биотоплива для закладки. Выращивание огурцов предполагает, что в жаркие летние дни стенки и крышу теплицы надо слегка притенять, в противном случае на листьях появятся ожоги.
В обычные дни в таком притенении нет необходимости. При более коротком световом дне надо немного понижать температуру, но только в рамках диапазона.
Сам световой день должен длиться от 10 до 12 часов, большее и меньшее значение не рекомендовано, так как возникнут нарушения в росте. Уровень влажности должен быть высоким, достигать 85-95%, особенно это важно в самые жаркие дни. Вентиляцию организуют для подачи углекислого газа к растениям, но надо помнить, что сквозняки не допускаются, так как огурец не любит холодный воздух.
Полив нужен обильный, почва всегда должна быть слегка влажной.
На 10 кг урожая уходит в среднем 150-200 л воды. Температура жидкости должна быть равной по температуре с почвой, часто именно при помощи воды можно подогреть грунт, если он начинает терять тепло.
После каждого полива грунт разрыхляется, чтобы не возникло застоя воды, так как это спровоцирует появление гнили.
Чтобы сооружениям не нанесли ущерб воды, появляющиеся в результате таяния снега или сильных дождей, вокруг сооружения надо предусмотреть дренаж - обычную канаву глубиной 50 см. Если теплицы мобильные, то на участке должны быть запасные свободные места для передвижения теплиц 2-3 раза за сезон.
Свободные площади выбирают с таким расчетом, чтобы они были в 3-4 раза больше площади теплицы. Выращивание овощей в парниках и теплицах требует создания искусственного микроклимата, закладки качественной земли. Естественно, необходимо ориентироваться на то, какую культуру планируется выращивать, на возраст, специфику сорта, погодных условий, целей выращивания. Одним из самых важных факторов для тепличных растений является свет, который необходим для создания особого микроклимата.
В первую очередь благодаря свету осуществляется поглощение углекислого газа растениями, а тепло, которое приносит с собой солнечный свет, нужно для нагрева тепличного помещения. Свет, проходящий в теплицу сквозь стекло или пленку, не весь проходит внутрь. Около 10% лучей задерживается стеклом и элементами конструкции.
Если же день пасмурный, то в теплицу попадает примерно половина всего света. Поэтому надо знать о факторах, влияющих на освещенность. Это местонахождение теплицы или парника, особенности конструкции, угол наклона крыши, степень загрязненности стекол, пленки.
Стекло и пленку следует периодически чистить, мыть водой с использованием чистящих средств.
В большинстве регионов России выращивать овощи круглый год можно только с искусственным светом (в ноябре-декабре), за исключением южных и восточных районов. Наиболее часто в теплицах и парниках выращивают огурцы и помидоры, поэтому можно взять их за образец. Огурец восприимчив к теплу, причем даже к человеческому - лучше проявлять внимание к огурцам каждый день. Рекомендуемые температуры: в дневное время, но когда пасмурно, это примерно 22°C, когда солнце - 25-30°C, в ночное время - 15-18°C.
При этом относительная влажность воздуха составляет 90-95%. Поскольку у огурцов корни расположены мелко (не более 20 см), летом поливают каждый день, если только не пасмурная погода. Температура воды 35-40°C.
Для увлажнения воздуха смачивают дорожки, стены и растения несколько раз в день. Листья зрелых огурцов увлажнять не следует, так как это мешает их вентиляции и во влажной среде могут распространяться болезни. В общем, для огурцов оптимальной атмосферой будет душная, влажная, теплая.
Сквозняков не любят, поэтому проветривают аккуратно, приоткрывая одну дверь либо через форточки. Микроклимат в теплице с огурцами таков, что способствует появлению грибных болезней. Растение может заболеть при недостатке ухода, а это серьезно ослабляет его.
Корни помидора углубляются на 50-70 см. Растение предпочитает сухой воздух (влажность воздуха не более 70%). Помидоры в отличие от огурцов могут висеть на кусте долго, не мешая созревать новым плодам.
Поливают растение много, каждые 3-4 дня или каждую неделю, в первой половине дня в солнечную погоду. Обрызгивать нельзя - вода должна поступать по бороздкам. Рекомендуется обеспечить подпочвенный полив.
Землю нужно периодически и достаточно часто рыхлить. Политое растение мульчируют корой. Густые посадки помидоров крайне нежелательны, сильные сорта высаживают по 2-3 растения, а средние - по 3-5 единиц на квадратный метр. Помидоры чувствительнее к избытку тепла, чем огурцы.
Когда температура окружающей среды поднимается приблизительно до 29°C, плоды прекращают завязываться и краснеют неравномерно.
Конструкция известных теплиц их оснащение в не полной мере соответствует необходимым требованиям.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности использования теплицы.
Поставленная задача решается за счет того, что в теплице, включающей фундаментное основание, скатные светопрозрачные ограждения, панели которых обращены к югу и ориентированы по возможному направлению солнечных лучей, рабочий проход на тыльной теплоизолированной панели и устройства для обогрева и орошения, лицевые и тыльные панели обрамлены каркасом, выполненным из электропроводного материала в виде граней четырехугольной пирамиды, вершины основания которой ориентированы по сторонам света и заземлены, при этом панели и перемычки между ними выполнены из диэлектрического материала, при этом вершина пирамиды снабжена молниеотводом и/или электрически соединена с преобразователем и аккумулятором, автоматическую систему управления указанными устройствами, включающую, по меньшей мере, по одному датчику температуры и влажности, выходы которых соединены с частью входов арифметико-логического устройства, выполненного с функцией приема сигналов с датчиков сравнения полученных данных с контрольными и выдачи управляющих сигналов на включение указанных устройств, другая часть входов арифметико - логического устройства соединена с выходами сменного постоянного запоминающего устройства, на котором записана программа выбранной климатической зоны и программа выращивания выбранного растения этой климатической зоны, а третья часть входов соединена с выходами датчиков положения элементов указанных устройств, входы которых соединены через автоматическую систему управления с выходами арифметико - логического устройства и входами блока индикации, в отличие от прототипа скатные светопрозрачные ограждения по нижнему периметру оснащены полиэтиленовым желобом, сочлененным с системой орошения, скатные светопрозрачные ограждения в нижней своей части оснащены очистительными щетками, установленными на телескопическом устройстве и приводимыми в движение, посредством электропривода, соединенного с автоматической системой управления, вдоль тыльных панелей над грунтом размещены мультикультиваторы, исполнительный механизм которых соединен с автоматической системой управления и снабженные пульверизаторами, которые соединены посредством металлокерамических трубок, расположенных внутри оси мультикультиватора, с устройством орошения, датчик влажности выполнен в виде мобильного СВЧ устройства, размещенного в крайних рабочих органов мультикультиватора, дополнительно введены датчики освещенности, выходы которых соединены с соответствующими входами арифметико-логического устройства, скатные светопрозрачные ограждения с внутренней стороны снабжены жалюзи, исполнительный механизм которых соединен с автоматической системой управления.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание теплицы для выращивания широкого диапазона выращиваемых растений любой климатической зоны с автоматической системой управления поливом, проветриванием теплицы и ее обогревом.
Согласно прототипа [23] лицевые и тыльные панели обрамлены каркасом, выполненным из электропроводного материала в виде граней четырехугольной пирамиды, вершины основания которой ориентированы по сторонам света и заземлены, при этом панели и перемычки выполнены из диэлектрического материала.
Наряду с этим вершина пирамиды снабжена молниеотводом и/или электрически соединена с преобразователем и аккумулятором.
Как и в прототипе (фиг. 1 прототипа), теплица включает фундаментное основание, заделанное в почву и возвышающееся над почвой. На фундаментном основании смонтирован каркас теплицы в виде граней четырехугольной пирамиды. Каркас включает свое основание, вершины которого ориентированы по сторонам света. Каркас выполнен из электропроводного материала, например из алюминиевого сплава. От каждой вершины основания под углом к вертикали отходят ребра. Стороны основания и ребра это грани четырехугольной пирамиды, вершина которой снабжена молниеотводом. Вершины основания каркаса заземлены посредством соответствующих штырей. Стороны основания и наклонные ребра пирамиды являются средством обрамления лицевых - скатных светопрозрачных панелей, и тыльных теплоизолированных панелей. Скатные светопрозрачные панели выполнены из диэлектрического материала, например из сотового поликарбоната. Светопрозрачные лицевые панели обращены к югу, более конкретно соответственно к юго-востоку и к юго-западу. Тыльные теплоизолированные панели обращены соответственно к северо-востоку и к северо-западу; эти панели могут быть ограниченно светопрозрачными. Каждая светопрозрачная панель может изготавливаться из нескольких частей, перемычки между которыми выполнены из диэлектрического материала. На тыльных панелях предусмотрены рабочие проходы и другие известные устройства. Каркас пирамиды обладает повышенными электропроводными свойствами. В нем вершина пирамиды и молниеотвод электрически соединены с преобразователем возникающего электрического тока и аккумулятором. Теплица имеет устройство для обогрева и орошения.
В отличие от прототипа скатные светопрозрачные ограждения по нижнему периметру оснащены полиэтиленовым желобом, сочлененным с системой орошения. Скатные светопрозрачные ограждения в нижней своей части оснащены очистительными щетками, установленными на телескопическом устройстве и приводимыми в движение, посредством электропривода, соединенного с автоматической системой управления. Вдоль тыльных панелей над грунтом размещены мультикультиваторы, исполнительный механизм которых соединен с автоматической системой управления и снабженные пульверизаторами, которые соединены посредством металлокерамических трубок, расположенных внутри оси мультикультиватора, с устройством орошения. Датчик влажности выполнен в виде мобильного СВЧ устройства, размещенного в крайних рабочих органов мультикультиватора. Дополнительно введены датчики освещенности, выходы которых соединены с соответствующими входами арифметико-логического устройства. Скатные светопрозрачные ограждения с внутренней стороны снабжены жалюзи, исполнительный механизм которых соединен с автоматической системой управления.
Датчик влажности, выполненный в виде мобильного СВЧ устройства в качестве СВЧ излучателя содержит диод Ганна, вмонтированный заподлицо в крайние рабочие органы мультикультиватора, что обеспечивает надежное измерение влажности грунта, в отличие от известных конструкций датчиков влажности типа LMA-200PM, MW-1000 и приведенного в описании к патенту RU №2641715 С1, 22.01.2018.
Применение пульверизаторов, в отличие от используемых в аналогах и прототипе распылителей влаги позволяет доставлять влагу к корневой системе выращиваемой продукции.
Ввиду того, что после полива выращиваемой продукции необходимо производить рыхление грунта, то в предлагаемом техническом решении предусмотрены мультикультиваторы.
Для регулирования необходимой освещенности для того или иного выращиваемого продукта в теплице размещены датчики освещенности, выходы которых соединены с соответствующими входами арифметико-логического устройства.
Для этой цели также предназначены и жалюзи, исполнительный механизм которых соединен с автоматической системой управления, а также очистительные щетки, которые в зимний период могут при необходимости использоваться для очистки от снега.
Ввиду того, что в дождливый период требуется отводить от элементов каркаса теплицы дождевые осадки, то в предлагаемом техническом решении скатные светопрозрачные ограждения по нижнему периметру оснащены полиэтиленовым желобом, сочлененным с системой орошения, что позволяет восполнять запас воды для орошения.
Автоматическое устройство полива может быть выполнено в виде накопительного бака и распределителя одинаковой емкости с автоматическим регулируемым сливом воды в металлокерамические трубки, расположенные внутри оси мультикультиватора и соединенные с пульверизаторами.
Автоматическое устройство обогрева может быть выполнено в виде токопроводящего нагревательного элемента в защитной оболочке, например, нагревательных панелей, размещенного в фундаменте под слоем почвы теплицы.
Система автоматического управления представляет собой микромодульный контроллер на базе Intel-совместимого процессора NEC V25 с PCMCIA флэш-накопителем и стандартным выходным средством коммуникации на основе интерфейса RS232. Микроконтроллер содержит встроенный многоканальный АЦП с последовательным интерфейсом, программируемые таймеры, часы реального времени, порты цифрового ввода-вывода, внешние каналы аппаратного прерывания и канал прямого доступа к памяти. Отличительными особенностями используемого контроллера являются миниатюрные размеры (100×70×30 мм), малое потребление (0,5 Вт), высокая надежность и низкая стоимость.
Входы системы автоматического управления подключены к выходам датчиков регистрации температуры, влажности, освещенности и устройств теплицы.
Разработанное АЛУ в конкретном исполнении представляет собой минимальную конфигурацию персонального компьютера и включает: процессор - Pentium 166 МГц, ОЗУ - 32 Мбайт, плату SVGA с памятью 1 Мбайт, дополнительную плату с двумя последовательными портами с FIFO памятью (UART16550-совместимая).
Программное обеспечение алгоритмов выращивания продукции и функционирования оборудования теплицы написано на языке высокого уровня Си, который вместе с тем позволяет производить тонкое управление аппаратными средствами вплоть до побитовых операций в их регистрах, характерных для ассемблера. Применение компиляторов языка Си фирмы Borland путем соответствующей настройки среды компилятора позволяет генерировать коды в значительной степени инвариантные к типу и классу используемого IBM-совместимого компьютера. В результате программа оказывается работоспособной для всех типов процессоров, начиная с семейства 8086/8088 и кончая 80486 и Pentium.
Версия программы размещается в EPROM микроконтроллера. Запуск программы на исполнение и, соответственно, начало работы происходят автоматически при подаче питания на микроконтроллер.
Предлагаемая теплица используется следующим образом.
Теплица посредством вершины и граней четырехугольной пирамиды - ее наклонных ребер и сторон основания - воспринимает и частично аккумулирует хрональную космическую энергию, которая поступает на планету Земля круглогодично и круглосуточно. Это явление в теплице усиливается за счет выполнения граней пирамиды из электропроводного материала и ориентирования вершин основания по сторонам света; очевидно, что наклонные ребра пирамиды также ориентированы по сторонам света. В атмосфере Земли всегда присутствуют электрические заряды и электромагнитные поля, которые в определенных условиях усиливаются. Часть зарядов воспринимается молниеотводом, установленным на вершине пирамиды, и ребрами пирамиды, распространяется внутри и снаружи пирамиды, передается на стороны основания. От молниеотвода и энергоемкой вершины пирамиды часть электрических зарядов перетекает в преобразователь, где структурируется, преобразуется в упорядоченный постоянный ток и поступает в аккумулятор. Часть энергии посредством штырей заземления отводится в фундаментное основание теплицы и, в конечном счете, в грунт.
Внутри теплицы-пирамиды наибольшее энергетическое поле концентрируется на расстоянии, равном трети высоты пирамиды, считая от основания. На этой высоте целесообразно устанавливать диэлектрические стеллажи для выращивания, например, рассады овощных культур. Внутри теплица освещается за счет солнечных лучей, проникающих через лицевые - скатные светопрозрачные панели. Тыльные теплоизолированные панели в определенной степени препятствуют отводу внутреннего тепла. При сокращении продолжительности дневного времени возможно искусственное освещение внутри теплицы за счет энергии, накопленной в аккумуляторе. Природные грозовые разряды не проникают внутрь теплицы, так как производится отвод энергии посредством молниеотвода, ребер пирамиды и штырей, этому способствует их исполнение из электропроводного материала. Обслуживание теплицы и технологические операции производятся через рабочие проходы, которые в летнее жаркое время используют также для проветривания. Выращивание овощных и иных культур, их орошение, а также обогрев в холодное время (при необходимости) проводят известным образом в соответствии с режимами для данных условий и текущими параметрами, регистрируемыми посредством датчиков, на основании которых формируют управляющие сигналы для соответствующего оборудования..
Автоматическая система управления (АСУ) работает следующим образом.
В исходном состоянии электропитание выключено, и в это время в теплице проводятся необходимые сельскохозяйственные работы (подготовка почвы, посадка растений, сбор урожая и т.п., профилактические и регламентные работы с системой управления). Перед включением питания в арифметико-логическое устройство устанавливается сменное постоянное запоминающее устройство, на котором записана программа выбранной климатической зоны и программа выращивания выбранного растения этой климатической зоны. При включении на дисплее блока индикации отражаются параметры выбранной климатической зоны (температура и влажность), дата, время, состояние электропитания и всех устройств, поддерживающих выбранный режим, а также другая полезная информация. Информация с датчиков и устройств теплицы поступает в АЛУ, которое сравнивает полученные данные с контрольными, полученными из ПЗУ, при их несовпадении АЛУ включает необходимые в данный момент устройства.
Специфический энергоэффективный «климат» внутри теплицы, в том числе за счет использования хрональной космической энергии, стимулирует жизнедеятельность растений и почвенную микрофлору, повышает потребительские свойства возделываемых культур, благотворно влияет на обслуживающий персонал и на окружающую среду внутри и снаружи теплицы, при этом возможно аккумулирование и дополнительное использование части поступающей энергии. Благодаря этому повышается эффективность использования теплицы.
Источники информации.
1. Патент RU №2011336.
2. Патент на полезную модель RU №30058 U1.
3. Патент на полезную модель RU №85298 U1, 10.08.2009.
4. Патент на полезную модель (RU №103272 U1, 10.04.2011.
5. Патент RU №2150818 С1, 20.06.2000.
6. Патент DE №1632908 А, 24.06.1971.
7. Авторское свидетельство SU №1111706 А, 07.09.
8. Авторское свидетельство SU №1323029 А1, 15.07.1987.
9. Авторское свидетельство SU №1525290 А1, 30.11.1989.
10. Авторское свидетельство SU №1349727 А1, 07.11.1987.
11. Авторское свидетельство SU №1630684 А1, 28.02.1991.
12. Патент RU №2239986 С2, 20.11.2004.
13. Патент ЕР №0744121 А1, 27.11.1996.
14. Патент FR №2668027 А1, 24.04.1992.
15. Патент ЕР №0217978 А1, 15.04.1987.
16. Патент ЕР №0378868 А1, 25.07.1990.
17. Патент ЕР №0529725 А1, 03.03.1993.
18. Патент RU №2054865 С1, 27.02.1996.
19. Патент RU №2259036 С1, 27.08.2005.
20. Патент RU №2122315 С1, 27.11.1998.
21. Патент RU №2025956 С1, 09.01.1995.
22. Патент RU №2121787 С1, 20.11.1998.
23. Патент RU №2550654 С1, 20.02.2014.
24. Патент RU №2207752 С1, 10.07.2003.
25. Авторское свидетельство SU №418998 A3, 01.08.1974.
26. Патент RU №20816 U1, 10.12.2001.
27. Патент RU №2040666 С1, 25.07.1995.
28. Патент GB №2187221 А, 03.09.1987.