ВСЕПОГОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к садоводству, к разведению цветов, овощей, ягод и т.д. в теплицах, в том числе переносных.
Известна принятая за прототип всепогодная многосекционная теплица - патент РФ №2426302, содержащая осветительное устройство и установку для кондиционирования воздуха, а также дверной проем с дверью для входа/выхода персонала, теплица включает множество секционных частей из пенополистирола в качестве строительного материала теплицы, при сборке которых образуется замкнутое внутреннее пространство для выращивания растений, при этом соседние секционные периферийные стенки скреплены друг с другом, имеют заданные размеры, форму и степень раздува для всепогодного использования; теплица дополнительно включает отражающий элемент, нанесенный на внутреннюю поверхность замкнутого пространства, для отражения света от осветительного устройства, в частности из алюминиевой фольга или алюминиевого листа.
Общими существенными признаками с предлагаемым техническим решением по всем вариантам предлагаемого технического решения являются следующие - всепогодное устройство для выращивания растений имеет основание и боковую поверхность, выполненные из теплоизоляционного материала и облицованные с внутренней стороны отражающим рассеивающим свет материалом.
Внутренняя часть устройства - прототипа полностью изолировано от окружающей среды, освещение растений происходит искусственным светом, что требует значительных затрат электроэнергии, кроме того, данное устройство может быть выполнено только в форм-факторе теплицы, где предусмотрено нахождение обслуживающего персонала внутри устройства.
Предлагаемой полезной моделью по всем вариантам решается техническая задача использования естественного освещения устройства при сохранении его теплоизолирующих свойств и, как следствие, создание устройства с минимальными энергетическими затратами на выращивание растений, вплоть до полностью автономного функционирования (без энергозатрат), а также задача возможности создания универсального типа устройства для выращивания - от индивидуального до промышленного с возможностью легкого наращивания объемов закрытого грунта. Устройством решается задача максимального получения и использования световой энергии окружающей среды.
Для достижения данного технического результата предлагается несколько вариантов всепогодного устройства для выращивания растений.
Первый вариант - всепогодное устройство для выращивания растений, выполнено в виде многогранника, имеющего плоское нижнее основание и перпендикулярную ему боковую поверхность; основание и боковая поверхность выполнены из теплоизоляционного материала (например, из пенопласта, пенополиуретана, пенополистирола и т.п.) и с внутренней стороны облицованы отражающим рассеивающим свет материалом (например, алюминиевой фольгой или выполненные на ее основе материалы типа фольгоизола, фольгоизолона, фольгопласта, одновременно дополнительно теплоизолирующими), сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала (например, из ячеистого поликарбоната, ПВХ и т.п.); ширина и длина основания устройства больше его высоты в 1,5-2,5 раза. В отличие от остальных вариантов у данного устройства может быть основание любой формы - данное условие не столь критично, как определенное соотношение высоты устройства к его ширине. Отличительными признаками от прототипа является выполнение устройства в виде многогранника, у которого боковая поверхность его перпендикулярна основанию (светоотражающее покрытие предназначено для получения и рассеивания наружного света), сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала (т.е. все освещение осуществляется внешним естественным светом), при этом ширина и длина основания устройства больше его высоты в 1,5-2,5 раза (т.е. учитывается, что источником света является не только солнце, но и вся «небесная сфера», свет от которой и собирается стенками, выполненными отражающими рассеянный свет). Данный диапазон - 1,5-2,5 определен опытным путем исходя из нескольких условий - максимального получения окружающего света (с одновременным незатенением) и равномерного облучения размещенных внутри растений.
По второму варианту всепогодное устройство для выращивания растений выполнено в виде многогранника, имеющего плоское нижнее основание в виде правильного многоугольника и перпендикулярную ему боковую поверхность; основание и боковая поверхность выполнены из теплоизоляционного материала и с внутренней стороны облицованы отражающим рассеивающим свет материалом, сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; ширина основания устройства больше его высоты в 1,5-2,5 раза. В отличие от первого варианта основание выполнено в виде правильного многоугольника, что позволяет максимально равномерно освещать размещенные внутри растения. Отличительными признаками от прототипа является выполнение устройства в виде многогранника, имеющего плоское нижнее основание в виде правильного многоугольника и перпендикулярную ему боковую поверхность; сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; ширина основания устройства больше его высоты в 1,5-2,5 раза.
По третьему варианту всепогодное устройство для выращивания растений выполнено в виде цилиндра, имеющего нижнее основание и боковую поверхность, выполненные из теплоизоляционного материала и с внутренней стороны облицованные отражающим рассеивающим свет материалом; сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; диаметр основания больше высоты цилиндра в 1,5-2,5 раза. В отличие от первого и второго вариантов устройство имеет форму цилиндра (идеальный многогранник, к которым формально цилиндр не относится), которая более сложна в изготовлении, транспортировке и т.п., но обеспечивает максимально равномерное облучениие растений. Отличительными признаками от прототипа является выполнение устройства в виде цилиндра, имеющего нижнее основание и боковую поверхность; сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; диаметр основания больше высоты цилиндра в 1,5-2,5 раза.
По четвертому варианту всепогодное устройство для выращивания растений выполнено в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего квадратное основание и боковую поверхность, выполненные из теплоизоляционного материала и с внутренней стороны облицованные отражающим рассеивающим свет материалом, сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; ширина основания больше высоты параллелепипеда в 1,5-2,5 раза. Данный вариант в отличие от других обладает неоспоримым преимуществом простоты исполнения - используется широко распространенный дешевый листовой материал, размеры листов которого кратны метру, края имеют выборку удобную для стыка и размещения крышки и т.п. Отличительными признаками от прототипа является выполнение устройства в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего квадратное основание и боковую поверхность, сверху устройство снабжено открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; ширина основания больше высоты параллелепипеда в 1,5-2,5 раза.
По пятому варианту всепогодное устройство для выращивания растений выполнено в виде прямоугольного параллелепипеда имеющего боковую поверхность и основание, длина которого превышает его ширину в целое количество раз, при этом внутренний объем параллелепипеда по длине разделен перегородками на квадратные секции, нижнее основание и боковая поверхность которых выполнены из теплоизоляционного материала и с внутренней стороны облицованы отражающим рассеивающим свет материалом, сверху устройство снабжено по меньшей мере одной открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; ширина каждой квадратной секции параллелепипеда больше его высоты в 1,5-2,5 раза. Данный вариант представляет из себя устройство, предназначенное для выращивания растений в значительных, в том числе промышленных объемах и выполнено по сути в виде нескольких квадратных секций по варианту четыре. Отличительными признаками от прототипа является выполнение устройства в виде прямоугольного параллелепипеда имеющего боковую поверхность и основание, длина которого превышает его ширину в целое количество раз, при этом внутренний объем параллелепипеда по длине разделен перегородками на квадратные секции, сверху устройство снабжено по меньшей мере одной открывающейся крышкой из прозрачного теплоизоляционного материала; ширина каждой квадратной секции параллелепипеда больше его высоты в 1,5-2,5 раза.
Дополнительно по всем вариантам исполнения устройства оно может быть снабжено теплоинерционным блоком, который обеспечивает плавное изменение температуры в устройстве, а также отсутствие замерзания ночью и перегрева днем на солнце. Простейшим таким устройством может служить емкость или емкости с водой, которые размещаются под растениями или между ними. Для этого могут использоваться обычные 5-ти, 6-ти литровые фляги от питьевой воды. Днем такой блок поглощает тепло, одновременно охлаждая окружающий объем воздуха в устройстве, а ночью наоборот отдает тепло, нагревая воздух.
Для выращивания растений в периоды отрицательных температур, в т.ч. зимой устройство может быть снабжено нагревателем (благодаря хорошей теплоизоляции мощность потребления нагревателя на один квадратный метр составляет несколько десятков ватт).
Дополнительно для повышения теплоизолирующих свойств корпуса устройства его основание, боковая поверхность и особенно крышка могут быть выполнены из нескольких слоев теплоизоляционного материала с воздушной прослойкой между ними.
Для уплотнения крышки могут употребляться традиционные эластичные уплотнения. Для вентиляции же устройства может осуществляться ежедневное ручное проветривание (открытие крышки) либо автоматическое (клапан, насос и т.п.).
Благодаря отличительным признакам устройства по всем вариантам в совокупности с известными из прототипа достигается следующий технический результат - существенно снижаются энергозатраты на выращивание растений (как показали испытания, выращивание без дополнительного обогрева возможно вплоть до незначительных отрицательных температур, т.е. кроме зимнего периода с круглосуточными отрицательными температурами. А при выполнении конструкции многослойной, с искусственным подогревом можно выращивать культуры и круглогодично, при этом энергопотребление на отопление будет ниже чем у устройства-прототипа. В предложенном устройстве световая энергия получается и сохраняется максимально. Благодаря своей конструкции и используемым материалам, устройство в пустом виде (без растений и теплоинерционных элементов) может быть легко переставлено на другое место.
Предложенное устройство позволяет выращивать растения я в любых масштабах - как индивидуально, так и в промышленном масштабе, набирая необходимые площади необходимым количеством отдельных устройств или сделав по данному принципу промышленное сооружение.
Предлагаемое техническое решение поясняется рисунками фиг.1-4.
На фиг.1 изображен общий вид устройства по п.16, 17 и 19 формулы (пятому варианту исполнения), выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего квадратное основание.
На фиг.2 изображен разрез устройства на фиг.1.
На фиг.3 изображен общий вид устройства по п.21 формулы (шестому варианту исполнения), выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда имеющего боковую поверхность и основание, длина которого превышает его ширину в целое количество раз.
На фиг.4 изображен разрез устройства на фиг.3.
Изображенное на фиг.1-2 всепогодное устройство для выращивания растений выполнено в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего квадратное основание 1 и боковую поверхность - стенки 2, выполненные из теплоизоляционного материала, например, пенополистирола, и с внутренней стороны облицованные отражающим рассеивающим свет материалом 3, например, фольгоизолом. Сверху устройство снабжено открывающейся крышкой 4 из прозрачного теплоизоляционного материала (выполнена плоской, но может иметь и другую форму, например, купол), например, сотового поликарбоната. Ширина основания 1 больше высоты стенок в 2 раза. Основание 1, стенки 2 и крышка 4 выполнены из двух слоев теплоизоляционного материала (соответственно пенополистирола и сотового поликарбоната) с воздушной прослойкой между ними, обеспеченной дистанцирующими прокладками 5 (использование воздушной прослойки позволяет повысить теплоизоляцию без использования дополнительного материала и без увеличения веса). Устройство снабжено теплоинерционным блоком - в данном случае обычными флягами с водой 6, между которыми или над которыми размещаются растения 7.
Изображенное на фиг.3, 4 устройство для выращивания растений аналогично по сути нескольким (в данном случае трем) изображенным на фиг.1 устройствам, выстроенным в линию, с той лишь разницей, что основание 1 и продольные боковые стенки 2 являются общими для всех образованных отсеков 9, а перегородки 8 между образованными квадратными отсеками 9 являются общими для каждых двух смежных. Крышка 4 может быть как отдельной на каждый отсек, так и одной на несколько. Как правило, крышка 4 по периметру в месте взаимодействия с корпусом устройства имеет эластичные уплотнения (на фиг. не изображены).
Изображенное на фиг.1-2 устройство изготавливается достаточно просто. Поскольку, листы пенополистирола, как правило, уже имеют выбранную по периметру канавку в половину толщины листа, берется три листа 1 м на 1 м, два из которых режутся пополам. Затем по выборкам с помощью клея или жидких гвоздей собирается корпус - половина куба, т.е. 1×1×0,5. Затем берется еще три листа, которые укорачиваются на 3-5 толщины листов, затем делаются канавки по периметру и два листа режутся пополам. В верхней части разрезанных половин также делаются канавки под будущую крышку. Далее собирается аналогичная половина куба. На дно большей половины на клей устанавливаются дистанцирующие прокладки 5 из пенополистирола, на которые затем также наносится клей и устанавливается меньшая половина куба. Затем заподлицо с верхней кромкой кубов вклеиваются верхние прокладки 5. Корпус устройства готов. Крышка 4 также собирается из двух слоев сотового поликарбоната, разделенных дистанцирующими прокладками 5, торцы открытых ячеек поликарбоната заглушаются, по периметру наклеивается эластичное уплотнение. Крышка 4 также готова. Устройство на фиг.3-4 собирается аналогично, только для продольных стенок 2 и основания 1 берутся или большие листы пенополистирола, или они склеиваются до необходимых размеров.
Однослойное устройство по вариантам 5-6 собираются аналогично, но естественно проще и быстрее. По вариантам 1-5 устройства собираются в целом аналогично и даже проще при фабричном изготовлении заготовок для корпуса устройства.
Предложенные устройства даже при отсутствии дополнительного нагрева могут эксплуатироваться при наличии положительных температур в дневное время суток. При этом за счет высокой термоизоляции от окружающей среды устройство хорошо удерживает накопленное тепло, особенно при использовании достаточного количества теплоинерционных элементов, которые днем аккумулируют тепло одновременно охлаждая внутренний объем, а ночью отдают тепло, не давая переохлаждаться. При этом изменение внутренних температур происходит максимально плавно в комфортном для растений режиме. За счет облицовки светоотражающей рассеивающей фольгой основания и стенок, а также выбранных пропорций размеров, во-первых, максимально собирается окружающая световая энергия, во-вторых она равномерно распределяется внутри объема устройства. Как показали, в том числе наши исследования, световая энергия поступает во внутренний объем не только непосредственно от солнца, но и от всей окружающей сферы неба, преломляясь и отражаясь от частиц воздуха и влаги (даже с северной стороны облучение световой энергией составляет более 10% всего получаемого потока).