ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ТЕПЛИЦЫ
COVERAGE FOR GREENHOUSE

Настоящее изобретение относится к покрытию для теплицы или к похожим материалам, которые предназначены для горизонтального по существу нанесения и для температурной стратификации воздушного пространства под крышей теплицы, и которые предотвращают образование капель из-за конденсации. Изобретение также относится к способу производства этого покрытия.
Покрытия для теплиц, известные как "ткани" и предназначенные для сохранения энергии и обеспечения затенения от сильной солнечной радиации, известны много лет. Они в основном включают в себя следующие типы:
- тканые или вязаные изделия, состоящие из полос пленки, листового материала или листового ламината;
- текстильные изделия в виде тканых, вязаных или нетканых изделий, и
- листовой материал пластика, пластиковый листовой ламинат или алюминиевый ламинат.
Большинство покрытий, доступных на рынке за последние 10-20 лет для сооружения больших коммерческих теплиц, были сделаны из полос листового материала. Хотя эти изделия относительно хорошо разработаны и в настоящее время отвечают большинству требований их предполагаемых функций, существует возможность для улучшения.
В последние годы, рынок и потребности изменились из-за сильно возросших цен на энергию, которые привели к созданию теплиц, среди прочего, для овощей, к необходимости инвестировать в ткань для теплиц, к ситуации, которая означает, что покрытие для теплиц теперь является объектом других требований, отличающихся от тех, которые относятся, например, к горшочным культурам или цветам на срезку, которые ранее являлись основными потребителями этой технологии.
Овощные культуры занимают очень большие области, например, несколько сотен тысяч квадратных метров. Они нуждаются в наибольшем возможном доступе света в дневное время (потеря 1% света означает потерю 1% продуктивности и, таким образом, потерю 1% чистой прибыли), что влечет за собой необходимость в том, чтобы ткань теплиц не становилась грязной, чего невозможно избежать, следовательно, их нужно часто заменять, что является проблемой цены. Следовательно, существует потребность в ткани для теплиц, которая менее дорогостоящая и не дает ухудшения таких характеристик как энергосбережение, предотвращение конденсации капель и драпируемость ткани.
Составляющая ткань должна производиться с максимально возможной проницаемостью для света, кроме случаев, когда необходим определенный эффект затенения, например, как в областях с чрезмерной солнечной радиацией. Что, таким образом, желательно - это гибкое, но простое изделие и способ его изготовления.
Овощные культуры генерируют большие величины влажности воздуха, с которой следует правильно обращаться. В большинстве случаев существует постоянный риск конденсации на тканях теплиц. Даже небольшое образование капель с покрытия недопустимо, так как водяной пар должен иметь возможность для прохождения через ткань без переноса больших количеств воздуха с нижней стороны ткани на верхнюю сторону ткани и в обратном направлении (конвекция). Следовательно, желательна стратификация воздуха в теплице, с тканью или покрытием, разделяющим слои.
Влажная окружающая среда и плохая изоляция теплиц, тем не менее, делают невозможным полное предотвращение конденсации на ткани. Таким образом, важно, чтобы ткань обладала функцией, которая может разрешать ситуации с временной конденсацией с помощью капиллярного связывания и переноса с нижней стороны на верхнюю сторону или с помощью диспергирования локальной конденсации, предотвращая, таким образом, появление капель.
Другая общая проблема - это образование водорослей, которые появляются, если ткань стягивается, будучи влажной, и нет возможности для высыхания. Таким образом, важно чтобы влага собиралась на поверхностях до последней возможности и не проникала внутрь ткани.
Большой размер овощных теплиц накладывает определенные требования для того, чтобы была возможность манипулирования тканью, не повреждая ее, не в самую последнюю очередь, когда она устанавливается. Ткань должна быть прочной и совершенно не поддающейся усадке. При длине до 300 м, обычным и максимальным допуском на усадку является 1-2 дм.
Важным фактором является возможность драпировать и сжимать ткань в маленькую узкую "связку", когда она не используется. При этом применяется усилие, а любое грубое обращение с тканью может легко повлечь за собой повреждение полос листового материала. Если ткань сжимается даже лишь с незначительным избыточным усилием, результатом может явиться изгиб и перекручивание полос. Даже если это происходит только одни раз, ткань уже нельзя отремонтировать и ее нужно заменять.
Покрытие для теплицы, известное из описания патента DD 254964, предназначено для подвешивания параллельно скатам крыши теплицы, но абсолютно непригодно для горизонтального подвешивания, что могло бы привести к возникновению карманов для воды. Упомянутые теплицы обычно имеют большую ширину пролетов с расстоянием между карнизами между 16 и 20 м. Получаемые в результате большие значения высоты до конька крыши чаще всего встречаются, например, в северных странах, в Германии и Италии.
Покрытие состоит из отражающего листового материала, который имеет жестко вшитую в него систему эластичных нитей из продольных нитей с перекрывающимися с ними поперечными нитями, которые настолько сильно натягиваются во время производства, что когда нить возвращается в свое нерастянутое положение, защитное покрытие между нитями образует продольные каналы, цель которых - выводить влагу, которая скапливается на верхней стороне листового материала. Перфорации, созданные с помощью швейных игл, находятся на верхних кромках каналов, что означает, что защитное покрытие может образовывать мешкообразные провисания, в которых может скапливаться влага. Это абсолютно недопустимо, поскольку это могло бы привести к избыточной деформации и к повреждению сооружения во время надевания на него и снимания с него листового материала.
Защитное покрытие могло бы также быстро становиться "отвисшим" и не быть гладким, что приводит к получению меньшего энергосбережения и к большим размерам "связки" в драпированном состоянии.
На нижней стороне листового материала имеется только малое количество нитей, которые полностью не отвечают требованиям для взаимодействия с конденсатом, который может там образовываться. Влажность воздуха в большинстве случаев находится в пределах между 75 и 90 процентами, и защитное покрытие обычно будет иметь температуру в пределах между соответствующими температурами воздуха над ним и под ним, что влечет за собой постоянный риск того, что температура будет ниже температуры конденсации. Поперечные нити, закрепленные в продольных нитях, расположенные на верхней стороне листового материала на достаточном расстоянии между ними (30 мм), не способствуют переносу влаги. То же самое применимо также к продольным нитям, которые на нижней стороне листового материала не имеют взаимной связи и имеют до 25 мм расстояния между ними. Поскольку защитное покрытие образует каналы, конденсат будет переноситься в их самые нижние точки, где он быстро образует падающие капли. Теплицы, где покрытие повторяет скат крыши, едва ли могут считаться удачными и больше не используются в какой-либо заметной степени мере для овощных культур.
Так называемые теплицы "Венло", разработанные в Нидерландах в 1960-х до 1980-х годах, имели расстояние между карнизами от 3,0 до 3,6 м. Они были относительно низкие, с боковыми стенками высотой около 2,5 до 3,0 м, и использовались в основном в странах без экстремальных температур, преимущественно для овощных культур. Преимущества конструкции Венло заключаются в дешевизне производства, в том, что она состоит из небольшого количества металлических деталей, использует стекло как несущий элемент, и в дешевизне их возведения. Секции всегда устанавливаются вместе и могут таким образом составлять большие площади, например, 10000 квадратных метров или более под крышей.
С конца 1980-х годов дальнейшая разработка теплиц Венло продолжилась. Обнаружилось, что их высота может быть увеличена с 3,6 до 5,5 м, и они могут быть снабжены более узкими и прозрачными барьерами, пропускающими больше света, но с тем недостатком, что возможно придется иметь дело с конденсацией.
Высокие цены на энергию требуют наибольшего возможного энергосбережения, это значит, что установка с покрытием должна иметь наименьшую возможную площадь поверхности и располагаться горизонтально. Оно также должно быть настолько плоским, насколько это возможно, для минимальной потери энергии, и образовывать в сдвинутом положении наименьшую возможную "связку", для минимизации потерь света.
Задачей изобретения является создание покрытия для теплицы, которое является достаточно плотным, но позволяет водяному пару и небольшим количествам влаги проходить сквозь него, таким образом, испарение может происходить беспрепятственно, и карманы для воды не будут образовываться, в то же время, оно является достаточно плотным для предотвращения возникновения конвекционных потоков в теплице.
Это достигается с помощью:
a) множества по существу безусадочных ячеек листового материала, расположенных с примыканием одна к другой и изготовленных из тонкого, гибкого и водонепроницаемого пластика, пластикового ламината или металлического ламината, ткани с высокой сопротивляемостью деформации растяжения и высоким пределом прочности на разрыв;
b) текстильных нитей, вшитых с помощью близко установленных иголок через отверстия, созданные с помощью иголок в сетке листового материала, образующих мережку на обеих сторонах листового материала;
c) мережек на нижней стороне листового материала, существующих в виде сети из нитей, соединенных вместе как в продольном, так и в поперечном направлениях;
d) нитей, имеющих хорошие свойства капиллярного переноса влаги;
e) перфораций, созданных с помощью иголок в защитном покрытии, адаптированных для вкладывания в них нитей;
f) взаимно примыкающих ячеек листового материала, соединенных одна с другой с помощью описанной сети из нитей, с ячейками, перекрывающимися или расположенными встык, или с соединениями, закрытыми с помощью наложенных полос листового материала.
Новое покрытие в соответствии с настоящим изобретением делает возможным использование, в качестве материала основы, защитного покрытия, которое является водонепроницаемым, но которое после нанесения сети из нитей является проницаемым для паров, и которое до ограниченной степени также позволяет небольшим количествам влаги проходить сквозь него. Использование иголок различной толщины на различных расстояниях между ними дает возможность для контроля переноса влаги через защитное покрытие. Производство не требует жестких характеристик для листового материала при условии, что он достаточно плотный и формуемый, и высокостабильный к УФ-излучению. Это делает возможным использовать сырье, которое имеет высокую степень сопротивления к деформации растяжения и к разрыванию и лучше по отношению к излучению и по цене, чем ткань, используемая в полосах ткани защитного покрытии. Результатом является большее энергосбережение и более благоприятная ценовая ситуация.
Новая технология делает возможным использовать очень прозрачные (полупрозрачные) пластики и создавать эффективную сеть из нитей с капиллярным эффектом, которая в то же время допускает максимальный доступ света. Если в некоторых случаях требуется определенный затеняющий эффект, он может быть достигнут с помощью использования рассеивающего, белого или другого отражающего листового материала. Специальные требования конкретных садоводов могут быть удовлетворены с помощью нанесения на защитное покрытие дополнительного покрытия, например алюминия. В защитном покрытии из ткани в виде полос необходимо обеспечить, чтобы полосы держались вместе и были достаточно износостойкими, что обычно обеспечивает оптимальную просвечиваемость.
Как упоминалось выше, новое покрытие облегчает изменение перфорации и плотности отверстий. Также существует возможность для дальнейшего увеличения проницаемости для паров без ощутимого увеличения конвекции, оставляя узкие промежутки между ячейками листового материала. В отличие от листового материала из ткани в виде полос, проницаемость остается постоянной, поскольку это достигается с помощью маленьких отверстий. В защитном покрытии из ткани в виде полос полосы легко смещаются или гнутся, вызывая нежелательные промежутки, и, таким образом, снижается энергосбережение и появляется возможность для неравномерности климатических условий.
Перенос влаги между нижней стороной и верхней стороной происходит капиллярным способом вдоль нити, которая проходит через отверстия в пластиковом защитном покрытии. Такая конфигурация также не позволяет отверстиям блокироваться каплями влаги, что могло бы уменьшить перенос влаги. Более или менее разветвленная сеть из нитей будет оказывать воздействие на капиллярный перенос или связывание влаги. Так как сеть из эластичных нитей располагается относительно свободно, с точки зрения прочности, это тоже может быть оптимизировано.
Новое "покрытие" состоит из двух сторон, верхней и нижней, что подразумевает, что влага направляется (переносится) на одну сторону или на другую сторону с помощью нити и, таким образом, там нет ничего, что препятствовало бы ее испарению. В отличие от этого, защитное покрытие из ткани в виде полос обычно состоит из листов, которые располагаются один поверх другого и связывают влагу между ними, что обычно приводит к появлению водорослей.
По причинам, связанным с технологией производства, защитное покрытие может быть изготовлено шириной 2 м, но конечный продукт должен иметь ширину от 5 до 6 м. Множество ячеек листового материала, следовательно, должны соединяться вместе, что преимущественно осуществляется с помощью техники, известной как "сварка сшиванием", при этом защитное покрытие обеспечивает большую часть прочности, а нить ограничивает его эластичность. Это важно, когда ячейки длиной до 300 м должны быть натянуты без повреждения на поддерживающую проволоку в теплицах.
В противоположность этому, защитное покрытие из ткани в виде полос, даже когда оно перемещается со всей возможной заботой, часто получает повреждения в виде сгибания полос и небольших потертостей, неисправных швов и так далее. В этом отношении новая технология может предложить многое, особенно там, где защитное покрытие должно часто меняться. Стоимость рабочей силы также высока, когда работа должна выполняться в теплицах.
Усадку широкой сети листового материала легче контролировать, чем для узких полос покрытия на стадии производства. Простроченные полосы листового материала всегда возвращается в исходное состояние. В данном случае даже маленькая усадка в 1% совершенно недопустима, давая в сумме до 3 м на 300 м.
Новое покрытие в принципе изготавливается из гибкого тонкого листового материала пластика, который может быть драпироваться, складываться в несколько раз и очень сильно сжиматься, никогда не повреждаясь при таком перемещении. Слой нитей находится на верхней стороне и совершенно не подвержен повреждениям.
Когда ткань отслужила свое время и нуждается в замене, составное защитное покрытие должно быть предпочтительным по отношению к системе полос листового материала, которые часто настолько ослабляются, что она распадается на части.
Как упомянуто ранее, новое покрытие состоит из множества ячеек листового материала, каждая шириной максимум до 2.5 м, которые преимущественно скреплены вместе с помощью одного типа сети из нитей, которая обеспечивает перенос капиллярной влаги сквозь защитное покрытие. Ячейки преимущественно перекрывают одна другую или расположены встык, с нитями в качестве соединяющей связи меду ними, чтобы готовый продукт был необходимой ширины. Производство может также осуществляться с помощью технологии так называемой "сварки сшиванием" в зависимости от задачи. Кроме того, листы и сеть из нитей, присоединенная к ним, обеспечивают устойчивость формы с помощью термофиксации.
Сущность изобретения поясняется на чертежах.
На Фиг.1 изображена в несколько увеличенном виде часть покрытия для теплицы согласно изобретению.
На Фиг.2 изображен схематично разрез частей швейной и вязальной машины, которые упоминаются в контексте.
Машина, используемая для применения технологии, в принципе известна как модифицированная швейная и вязальная машина, такая же, как используется, например, для сшивания вместе волокнистого ткани, например волокнистого флиса.
Надписи, используемые на чертежах, следующие:
1 - одна из длинного ряда расположенных рядом рабочих иголок желобчатого вязально-прошивного типа с острым концом, которая перемещается вперед назад в ее продольном направлении и таким образом прошивает насквозь защитное покрытие 2.
2 - защитное покрытие подается в машину.
3 - первый нитенаправитель (имеется по одному для каждой иголки 1), который перемещает нитку 5 в поперечном направлении, налево и направо попеременно.
4 - второй нитенаправитель, который совершает только поперечное соединение между петлями стежка на одной стороне листового материала.
5 - нить в первом нитенаправителе 3, которая постоянно формирует стежки.
6 - крюк, расположенный на переднем конце рабочей иглы 1.
7 - лапка, которая закрывает крюк 6 на передней части рабочей иглы 1.
8 - самый последний стежок завершен.
9 - нить во втором нитеводителе 4.
10 - удерживающий штифт, который обеспечивает сопротивление, когда рабочая игла 1 собирается прошить защитное покрытие 2, и который обеспечивает, чтобы рабочая игла не подобрала предыдущий стежок вместе с исполнением следующего стежка.
11 - брусок сбрасывающей платины, который обеспечивает сопротивление, когда следующий стежок собирается пройти через предыдущий стежок.
12 - готовое защитное покрытие (Покрытие) покидает машину.
При возвратно поступательном движении рабочие иглы 1 проникают в защитное покрытие 2, когда они движутся справа налево (как показано на чертеже), и кратковременно останавливаются в крайнем левом положении, на этой стадии все нитенаправители 3 и 4 расположены над соответствующими рабочими иглами 1. Каждый нитенаправитель 3 производит поворотное движение в сторону, соответствующее одному разделительному расстоянию, и после этого поворачивается вниз и располагает нить 5 в крюке 6 соответственной рабочей иглы 1.
Рабочие иглы 1 подаются назад (направо на чертеже), и лапка 7 для каждой иглы закрывает соответствующий крюк 6 таким образом, чтобы нить 5 осталась закрытой в крюке 6, но таким образом, чтобы предыдущий стежок 8 мог скользить по концу рабочей иглы 1, тем самым, создавая новый стежок нити 5, когда игла 1 достигает своей крайней правой позиции.
Пока иглы 1 находятся в крайней правой позиции, каждый нитенаправитель 4 совершает горизонтальное движение на одно-три разделительных расстояния, таким образом, формируя с помощью сшивания вместе с нитью 9 горизонтальное соединение на нижней стороне листового материала 2. В этом случае соответствующий нитенаправитель 3 может также совершать поперечное движение, предпочтительно, в направлении, противоположном нитенаправителю 4, чтобы сформировать более прочную сеть из нитей, что лучше с капиллярной точки зрения. Фиг. 1 представляет нити 5 и 9 на нижней стороне листового материала 2 как непрерывные и прерывающиеся линии соответственно, тогда как нити 5 представленные с помощью штрихпунктирных линий с двойными точками и помещаемые в позицию с помощью нитенаправителей 3, располагаются на верхней стороне листового материала.
Емкость поглощения влаги может быть адаптирована к преобладающим условиям, например к климату, культурам и так далее, с помощью использования рабочих игл 1 и бечевки различной толщины. Отверстия, созданные с помощью игл 1, каждое образует щель, которая открывается, когда игла проходит через отверстие, и закрывается вокруг растянутой нити. Защитное покрытие, следовательно, должно обладать достаточной эластичностью и упругостью.
Не стало абсолютно понятным, как подробно происходит перенос влаги через защитное покрытие.
Конденсация возникает на внутренней стороне листового материала, перехватывается капиллярным способом с помощью сети из нитей и перемещается как поперек, так и вертикально вверх через отверстия.
Давление пара часто меньше на верхней стороне листового материала, чем на его нижней стороне, из-за вентиляционных отверстий в крыше теплиц. Вентиляция над защитным покрытием не охлаждает заметно внутреннего пространства теплиц, так как защитное покрытие предотвращает конвекционные потоки.
Давление пара может быть меньше на верхней стороне листового материала, так как температура там ниже, как правило, на 5-15°C, чем внутри теплицы.
Оба упомянутых выше примера побуждают влагу испаряться с листового материала и конденсироваться обратно внутри стекла крыши теплицы, что приводит к дальнейшему переносу и испарению влаги.
Водяной пар может также может переноситься напрямую в виде пара через отверстия в ткани и конденсироваться напрямую на стекле или выводиться через вентиляцию.
Все эти принципы, конечно, действуют более или менее одновременно. Многочисленные вариации с точки зрения погоды, температуры и влажности в теплице и их быстрые изменения приводят к появлению множества возможных сочетаний.