EA009329B1 - Способ и устройство для выращивания растений - Google Patents

Abstract

В изобретении предложен способ выращивания растений, включающий подачу воды к растениям так, чтобы корни растений контактировали с массой воды, и отведение воды через всасывающее устройство, помещенное в массе воды, в первый трубопровод (4), соединенный одним концом со всасывающим устройством, по первому трубопроводу (4) во второй трубопровод (5), соединенный с другим концом первого трубопровода (4), где второй трубопровод (5), по меньшей мере, частично заполнен воздухом, и вода выходит из первого трубопровода (4) в воздушное пространство второго трубопровода (5), отличающийся тем, что всасывающее устройство изготавливают из пенопласта, полученного из полимера, выбранного из феноломочевиноформальдегидных полимеров, мочевиномеламиноформальдегидных полимеров, полиуретанов, фурановых полимеров, и гомополимеров, сополимеров и терполимеров этилена, пропилена и бутилена, при условии, что способы, в которых растения выращиваются в питательном грунте на основе феноломочевиноформальдегидного пенопласта, и всасывающее устройство, изготовленное из феноломочевиноформальдегидного пенопласта, исключаются. В изобретении также предложено устройство, подходящее для осуществления способа.

Description

Изобретение относится к способам для выращивания растений, в которых контролируется скорость течения ирригационной воды через среду, окружающую корни растений. В частности, оно относится к способам, в которых растения выращиваются в питательном грунте, например питательном грунте на основе минеральной ваты. Оно также относится к устройству для осуществления этого способа.

Хорошо известно культивирование растений на натуральном или искусственном питательном грунте, в частности на основе минеральной ваты, такой как базальтовая вата или стекловата. Вода и, при необходимости, удобрения и другие добавки подаются в питательный грунт, как правило, введением с водой, опционально содержащей удобрения и другие добавки и протекающей через грунт. Важно, чтобы растения получали в достаточной мере воду, кислород и другие вещества, такие как удобрения, которые переносятся водой.

Вода является одним из средств, с помощью которого кислород поступает в питательный грунт, (хотя кислород поступает в питательный грунт другим путем, таким как напрямую из воздуха). В частности, если вода подается из капельницы, расположенной над питательным грунтом, на основе минеральной ваты, капли, падающие на грунт, в высокой степени обогащены кислородом. Этот кислород переносится в грунт и усваивается корнями растений.

Аналогичные рассуждения применимы к другим добавкам, растворенным в воде, таким как удобрение. Более высокая скорость потока воды в грунте повышает скорость подачи добавок, которые переносятся водой. Выгодно иметь подходящую скорость потока воды по следующим причинам: повышенная скорость потока воды приводит к усиленной турбулентности вокруг корней, которая повышает скорость переноса основных компонентов, таких как вода и удобрение, в корни. Поток воды также удаляет нежелательные побочные продукты, выделяемые в питательный грунт растениями.

Однако повышение скорости подачи воды в питательный грунт может вызывать проблемы. В частности, максимальная скорость потока обычно определяется максимальной скоростью потока воды через питательный грунт под действием силы тяжести. Если скорость подачи воды превышает скорость пропускания, то избыток воды будет просто переливаться.

Можно модифицировать питательный грунт так, чтобы получить более высокую максимальную скорость пропускания. Однако это, как правило, требует снижения плотности питательного грунта, особенно в случае минеральной ваты. Это само по себе приводит к худшему распределению воды в грунте. Уровень содержания воды в верхней части питательного грунта существенно ниже, чем в нижней части питательного грунта. Верхняя часть может стать слишком сухой, а нижняя часть пересыщенной.

Было бы желательно активно контролировать скорость потока воды через грунт. В наших предшествующих публикациях ЕР-А-300536 и ЕР-А-409348 описаны активные системы подачи воды.

ЕР-А-300536 раскрывает систему, в которой поток воды через питательный грунт контролируется капиллярной системой. Водяные трубы проведены в питательный грунт и соединены с водяным насосом. Это устройство настроено на предварительно определенную скорость откачки воды из грунта. Система труб полностью заполнена водой, и скорость потока, по существу, определяется установленной производительностью водяного насоса. В этой публикации обсуждается «давление всасывания», но в этом контексте оно представляет собой силу, которую необходимо приложить растению для изымания воды из грунта. Высокое «давление всасывания» в этом смысле коррелирует с низким содержанием воды в грунте, и цель этой публикации состоит в том, чтобы повысить соответствующее содержание воды в грунте и следовательно соответствующее давление всасывания.

ЕР-А-409438 относится к водяной насосной системе. Кроме того, он обеспечивает сопряжение элементов системы трубопроводов и питательного грунта. Цель этого состоит в предотвращении прорастания корней растений в систему трубопроводов. Утверждается, что преимущество сопряжения элементов состоит в том, что они остаются более влажными, чем окружающий питательный грунт и препятствуют попаданию воздуха в систему трубопроводов со стороны слоя питательного грунта.

XVО 95/31094 описывает дренажную систему для активного и пассивного жидкого дренажа питательных грунтов. Имеются ряды питательных грунтов, каждый из которых имеет «всасывающую пробку», соединенную с шлангом сифона, который выводится в стояк. Нет указаний на материал, из которого изготовлена «всасывающая пробка».

Хотя все эти системы эффективны и полезны, существует возможность для улучшения в некоторых областях. В частности, ранее описанные системы требуют, чтобы поверхность, на которой растут растения, например пол в теплице, была почти точно горизонтальной. Иначе давление в системе и скорость потока меняются в зависимости от высоты, на которой находится слой питательного грунта (например, минеральная вата) .

Дополнительное возможное затруднение состоит в том факте, что система трубопроводов в значительной степени заполнена водой. Таким образом, в такой системе существует непрерывный путь для воды от одного растения к другому растению. Это позволяет осуществлять перенос вирусов растений и других инфекций между всеми посадками.

XVО 94/03046 раскрывает другую систему выращивания растений в минеральной вате. В этой системе содержание воды в минеральной вате поддерживается постоянным посредством подачи воды в питательный грунт на основе минеральной ваты через поливные трубы и удаление ее через осушительные

- 1 009329 трубы. Для подачи воды и дренажа применялась обычная система трубопроводов. В этой системе также как в системах ЕР-А-300536 и ЕР-А-409346, описанных выше, имеется непрерывное соединение между водой в питательном грунте и водой в дренажной системе.

Другая известная система выращивания растений известна как система техники питательного слоя (ΝΡΤ). По этой системе растения растут в маленьких ящиках для проращивания или даже грунт отсутствует вообще, растения и ящики, если они используются, помещены в пластмассовый контейнер, такой как контейнер из пластиковой пленки. Вода капает в контейнер и в ящики для выращивания, если они применяются, и удаляется из пластмассового контейнера через отверстие. Такие системы имеют недостаток, состоящий в том, что процесс дренирования существенно зависит от гладкости поверхности, на которой растения растут. Шероховатая поверхность приводит к неоднородному дренированию, и различные растения увлажняются в разной степени.

XVО 03/005808 описывает систему, которая эффективно обращается ко всем этим проблемам. Он описывает систему, включающую отведение жидкости и устройство с воздушной пробкой, которые соединены с системой роста и которые являются частью системы трубопроводов, в которой используется полость, частично заполненная жидкостью и частично заполненная воздухом, для того чтобы вызывать контролируемое высвобождение жидкости из грунта. Точнее, в нем раскрывается способ выращивания растений, включающий обеспечение растений, подачу воды так, чтобы корни растений контактировали с массой воды, и отведение воды через всасывающее устройство, помещенное в массу воды в первый трубопровод, отведение воды по первому трубопроводу во второй трубопровод, причем второй трубопровод, по меньшей мере, частично заполнен воздухом, и первый и второй трубопроводы соединены так, что первый трубопровод выходит в воздушное пространство второго трубопровода. В предпочтительных вариантах осуществления растения помещены в питательный грунт, вода подается в питательный грунт и отводится из питательного грунта через всасывающее устройство, которое расположено в питательном грунте. Эта система обладает многочисленными преимуществами в сравнении с более ранними системами, такими как ЕР-А-300536 и ЕР-А-409348 и \νθ 95/31094 и АО 94/03046.

Показано, что всасывающее устройство пригодно для отведения воды из питательного грунта под действием капиллярных сил. Указанное всасывающее устройство может быть изготовлено из пористых материалов, включая камень (особенно вулканический камень), керамику, минеральную вату или пористое стекло. Органическая полимерная пена и органические полимерные волокна также описаны как возможные материалы для всасывающего устройства. На практике подходящими считают камень, особенно вулканический камень.

Было установлено, что предпочтительные материалы всасывающих устройств в этой публикации обладают некоторыми недостатками. В частности, после некоторого времени использования питательные вещества в воде, орошающей систему, склонны осаждаться на поверхности каменного или керамического всасывающего устройства. Из-за маленьких размеров пор всасывающего устройства это может приводить к засорению всасывающего устройства.

Настоящее изобретение направлено на решение этой проблемы и делается это подбором специальных материалов для всасывающего устройства.

Согласно настоящему изобретению предложен способ выращивания растений, включающий обеспечение растений, подачу воды так, чтобы корни растений контактировали с массой воды, и отведение воды через всасывающее устройство, помещенное в массе воды, в первый трубопровод, отведение воды по первому трубопроводу во второй трубопровод, где второй трубопровод, по меньшей мере, частично заполнен воздухом, и первый и второй трубопроводы соединены, так что первый трубопровод выходит в воздушное пространство второго трубопровода, отличающийся тем, что всасывающее устройство изготавливают из пенопласта, полученного из полимера, выбранного из феноломочевиноформальдегидных полимеров, мочевиномеламиноформальдегидных полимеров, полиуретанов, фурановых полимеров и гомополимеров, сополимеров и терполимеров этилена, пропилена и бутилена.

Таким образом, пенопласт может быть изготовлен, например, из полиэтилена, полипропилена или полибутилена, и этилен-пропилен-бутиленовые терполимеры могут применяться также, как и этиленпропиленовые, этилен-бутиленовые и пропилен-бутиленовые сополимеры.

Под термином «пенопласт» мы понимаем материалы, которые на микроуровне представляют собой сита.

В предпочтительных вариантах осуществления давление в трубопроводах регулируется воздушным насосом.

Было установлено, что применение вышеупомянутых типов органических пенопластов облегчает затруднения с осаждением питательных веществ в порах всасывающего устройства и позволяет сгладить и продлить ход процесса. Хотя в АО 03/005808 органические пенопласты упоминаются в общем, конкретные материалы не упоминаются. В частности, нет упоминания того факта, что эти конкретные материалы могут решить проблему осаждения питательных веществ в порах всасывающего устройства.

Изобретение включает устройство отведения жидкости с воздушным затвором, которое соединено с системой выращивания и которое является частью системы трубопроводов, в которой используется полость, частично заполненная жидкостью и частично заполненная воздухом, для того чтобы вызывать

- 2 009329 контролируемое высвобождение жидкости из грунта. Устройство отведения жидкости с воздушным затвором обычно имеет вид всасывающего устройства, такого как всасывающая пробка, вставленная в питательный грунт. Всасывающее устройство создается из одного из определенных материалов и может образовывать воздушный затвор, когда давление в системе трубопроводов приводит к всасыванию в него воздуха. По мере того как давление отводимой воды в системе повышается, возрастает поток воды, обычно до того, как сила тяги составит по меньшей мере 30 см водяного столба.

Давление может повышаться до того, как сила тяги принимает значение, при котором всасывающее устройство выпускает в первый трубопровод воздух, а не воду, поэтому сила, стремящаяся отводить воду из системы, превышает силу, удерживающую воду во всасывающем устройстве.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения растения помещают в питательный грунт, воду подают в питательный грунт и отводят из питательного грунта через всасывающее устройство, которое помещают в питательном грунте. Таким образом, устройство отведения жидкости с воздушным затвором предпочтительно соединено с питательным грунтом.

Нет необходимости обеспечивать горизонтальную поверхность и, таким образом, систему можно просто и непосредственно применять в теплицах без предварительного выравнивания пола.

Первый трубопровод выходит в воздушное пространство второго трубопровода. В предпочтительном варианте осуществления предусмотрены по меньшей мере два и предпочтительно большое количество трубопроводов, каждый из которых соединен с всасывающим устройством в контакте с массой воды, которая соприкасается с корнями растений. Когда растения растут в питательном грунте, обычно обеспечивают большое количество блоков, каждый из которых содержит одно или небольшое количество растений. В этом случае каждому всасывающему устройству обычно соответствует один блок, а в некоторых случаях на каждое растение приходится по одному всасывающему устройству. Таким образом, хотя вирусы и другие возбудители инфекционных заболеваний одного растения могут быть перенесены из питательного грунта в первый трубопровод и затем выведены во второй трубопровод, отсутствует водяное соединение между вторым трубопроводом и другими первыми трубопроводами, соответствующими другим растениям. Таким образом, риск переноса вирусов и других возбудителей инфекционных заболеваний существенно снижается.

Поток воды через окружающее корни растений пространство, то есть питательный грунт, можно регулировать просто изменением давления в системе трубопроводов воздушным насосом и получить следующие преимущества, упомянутые выше, такие как регулирование скорости подачи кислорода, регулирование скорости подачи добавок, регулирование содержания воды, рН, ЭП (электропроводности), питательных веществ, таких как азот и микроэлементы, и удаление нежелательных побочных продуктов. Также возможно достигнуть этого с высокой плотностью питательного грунта, который обеспечивает хорошее распределение воды.

Легко и быстро можно также достичь изменения состава атмосферы в системе трубопроводов и, таким образом, изменять скорости потоков и содержание воды без затруднений.

Если применяется питательный грунт и всасывающее устройство помещено в нижней части питательного грунта, то вода отводится из нижней части грунта и насыщение водой нижней части грунта уменьшается.

Изобретение также предусматривает устройство, подходящее для выращивания растений. Оно включает систему культивирования, для того чтобы содержать растения и воду так, чтобы корни растений контактировали с массой воды, систему культивирования, обеспечиваемую всасывающим устройством, изготовленным из пенопласта, полученного из полимера, выбранного из феноломочевиноформальдегидных полимеров, мочевиномеламиноформальдегидных полимеров, полиуретанов, фурановых полимеров, и гомополимеров, сополимеров и терполимеров этилена, пропилена и бутилена, и смонтированным для отведения воды из системы культивирования, и соединенным с первым трубопроводом на одном конце первого трубопровода. Первый трубопровод своим вторым концом присоединен ко второму трубопроводу, и устройство содержит приспособление для отведения воды из второго трубопровода. Размер устройства выбран так, что второй трубопровод при использовании, по меньшей мере, частично заполнен воздухом. Предпочтительно, устройство также содержит воздушный насос, смонтированный для регулирования давления воздуха в системе трубопроводов.

Поскольку в способе изобретения система культивирования предпочтительно представляет собой питательный грунт, всасывающее устройство предпочтительно находится в питательном грунте.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема устройства согласно изобретению;

на фиг. 2 - сечение части устройства согласно изобретению;

на фиг. 3 - другое сечение части устройства согласно изобретению;

на фиг. 4 - дополнительная схема устройства согласно изобретению.

Для изобретения является существенным то, что масса воды, соприкасающаяся с корнями растений, контактирует с определенным всасывающим устройством. Всасывающее устройство может отводить воду из питательного грунта. То есть оно может забирать воду против давления. Таким образом, хотя изобретение может включать систему для осуществления откачки или нагнетания, всасывающее устрой

- 3 009329 ство таково, что оно может принимать воду без этого. В частности, оно может сначала отводить воду из питательного грунта под действием капиллярных сил.

Пенопласт предпочтительно состоит из феноломочевиноформальдегидных полимеров, мочевиномеламиноформальдегидных полимеров, полиуретанов, фурановых полимеров. В других вариантах осуществления он состоит из гомополимеров, сополимеров и терполимеров этилена, пропилена и бутилена, например, из полиэтилена, полипропилена и полибутилена.

Всасывающее устройство предпочтительно изготавливают из феноломочевиноформальдегидного пенопласта или полиэтиленового пенопласта. Одна разновидность такого пенопласта продается под названием Оа818™, который имеет трехмерную ячеистую (или сетчатую) структуру.

Альтернативно всасывающее устройство изготавливают из мочевиномеламиноформальдегидного полимера. Подходящие полимеры продаются под торговым наименованием Еу1осе11 (ТМ) компанией РуЮдгссп. Его получают из аминопластовых смол и он имеет открытую ячеистую структуру. Аналогичные продукты, которые могут быть применены, продаются под торговым наименованием РуЮГоат (ТМ) и Нубгосе11 (ТМ) той же компанией.

Сетка, в которой имеются ячейки, по существу образована квадратными или прямоугольными ячейками, в которых растояние между точками пересечения составляет от приблизительно 20 до приблизительно 100 мкм, особенно предпочтительно от приблизительно 40 до приблизительно 60 мкм. Стенки, образующие ячейку, предпочтительно находятся в диапазоне от 2 до 20 мкм, но особенно предпочтительны стенки, имеющие большую толщину в этом диапазоне, например от 4 до 20 мкм. Толщина предпочтительно составляет от 1/10 до 1/5 от расстояния между точками пересечения ячейки, предпочтительно от 1/8 до 1/5.

Материал, применяемый для изготовления всасывающего устройства, должен быть, в достаточной степени, гидрофильным, для того чтобы произвести необходимое капиллярное действие. Некоторые специальные пенопласты образованы из полимеров, которые сами по себе в достаточной степени гидрофильны, для того чтобы обеспечить это, в противном случае пенопласт предпочтительно должен содержать поверхностно-активное вещество.

Предпочтительны всасывающие устройства, имеющие плотность по меньшей мере 60 кг/м³, особенно когда всасывающее устройство изготовлено из феноломочевиноформальдегидного пенопласта. Плотность всасывающего устройства может быть высокой, например до 900 кг/м³, особенно когда всасывающее устройство изготовлено из феноломочевиноформальдегидного пенопласта. В частности, для всасывающих устройств из полиэтилена плотность может составлять от 600 до 820 кг/м³. Мочевиномеламиноформальдегидные материалы могут иметь плотность/содержание сухого вещества от 14 до 20 кг/м³.

Пенопласты, как правило, имеют открытую пеноструктуру.

Всасывающее устройство должно удерживать воду сильнее, чем воздух. Предпочтительно оно удерживает воду против силы по меньшей мере 10 см водяного столба, предпочтительно по меньшей мере 13 см водяного столба, более предпочтительно по меньшей мере 20 см водяного столба, наиболее предпочтительно по меньшей мере 30 см водяного столба. Некоторые могут удерживать воду против силы до 200 см водяного столба.

Способность всасывающего устройства удерживать воду может быть большей или меньшей в соответствии с природой питательного грунта (когда он применяется). Например, когда питательный грунт представляет собой базальтовую вату, всасывающие устройства, способные удерживать воду против силы по меньшей мере 5 см водяного столба, дают удовлетворительные результаты. Однако там, где питательный грунт представляет собой землю, лучшие результаты достигаются, когда всасывающее устройство удерживает воду против силы по меньшей мере 50 см водяного столба.

Когда давление во втором трубопроводе ниже атмосферного (что предпочтительно), как правило, всасывающее устройство удерживает воду более прочно, чем воздух при значении водяного столба, определяемом поднятием второго трубопровода над всасывающим устройством, которое вычли из того, насколько давление во втором трубопроводе ниже атмосферного давления (что часто называют разрежением). Практически всасывающее устройство может удерживать воду против силы, по существу, равной разрежению во втором трубопроводе.

Когда применяется питательный грунт, предпочтительно, чтобы материал всасывающего устройства имел средний размер пор меньше, чем средний размер пор питательного грунта.

Всасывающее устройство может быть описано как по существу не пропускающее воздух. Например, оно препятствует существенному прохождению воздуха через массу воды, соприкасающуюся с корнями (то есть через питательный грунт, если он применяется), и в первый и второй трубопроводы.

Давление воздуха в первом и во втором трубопроводе, как правило, определяется заранее, и предпочтительно оно должно быть ниже атмосферного давления. Ввод воздуха во второй трубопровод через всасывающее устройство будет в определенной степени воздействовать и изменять это давление. Это также приводит к различному давлению воздуха в различных всасывающих устройствах в одной системе, чего в заявляемой системе следует избегать. Однако в системах, в которых давление существенно ниже атмосферного, например, приблизительно на 20 см водяного столба, небольшой уровень прохож

- 4 009329 дения воздуха в отводящий трубопровод через всасывающее устройство не создает проблем. Таким образом, всасывающее устройство не пропускает воздух в той степени, которая препятствует вхождению значительных количеств воздуха во второй трубопровод, которое оказывает существенное воздействие на давление воздуха во втором трубопроводе.

В системах, содержащих в воздушном насосе утечку воздуха внутрь, можно рассмотреть воздушный насос.

Всасывающее устройство обычно имеет общий объем от приблизительно 2 до 100 см³.

Всасывающие устройства обычно располагают как самостоятельные единицы с отдельными ящиками питательного грунта (каждый ящик содержит одно или небольшое число растений) или отдельно в больших ящиках (содержащих много растений), причем каждое всасывающее устройство соответствует одному маленькому ящику или небольшому числу растений в большом ящике.

Всасывающие устройства этого рода можно описать как «всасывающие пробки». Устройства могут принимать различную форму и размеры. Как правило, всасывающее устройство имеет обычную цилиндрическую или удлиненную форму. Однако оно необязательно является отдельной деталью. Например, оно может принимать форму двух или более отдельных резьбовых деталей. Размер всасывающего устройства обычно выбирают так, чтобы он соответствовал окружению корней растений, будь это ящик с питательным грунтом или масса воды.

Возможно также, что всасывающее устройство не является всасывающей пробкой, а обеспечивается слоем материала вдоль основания ящика. Например, ящик с питательным грунтом может быть сделан из минеральной ваты, в котором верхний слой сделан из минеральной ваты, а нижний слой сделан из определенного пенопласта, такого как феноломочевиноформальдегидный пенопласт или полиэтиленовый пенопласт. Такой слой может быть предусмотрен в отдельных ящиках или в одном большом ящике, устроенном для большого числа растений.

Растения обычно представляют собой товарные культуры из тех, которые выращивают в теплицах. Эти культуры могут, например, представлять собой помидоры, огурцы, сладкий перец, баклажаны, розы или грибы.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения растения выращивают в питательном грунте. Может применяться любой природный или искусственный питательный грунт, например земля, торф, кокосовое волокно, перлит или искусственное стекловолокно (ММУР) и любые их смеси. Другие подходящие питательные грунты включают смеси полиуретана и гранулированных минеральных волокон, как описано в XVО 02/00009. Если всасывающее устройство изготовлено из феноломочевиноформальдегидного пенопласта, такого, который продается под названием Оа818^ТМ, тогда питательный грунт изготавливается не из этих материалов. Предпочтителен питательный грунт из минеральной ваты, такой как стекловата, или предпочтительно базальтовая вата.

Питательный грунт на основе минеральной ваты может быть изготовлен обычным способом получения минерального расплава и образованием волокон из расплава. В ходе производства волокон или менее предпочтительно после производства волокон, на волокна может быть нанесен связующий материал. Когда применяется связующий материал, предпочтительно, чтобы это был гидрофильный связующий материал.

Питательный грунт предпочтительно содержит поверхностно-активное вещество. Оно может быть использовано в дополнение к связующему материалу. В другом варианте, можно применять одно вещество, которое действует одновременно как связующий материал и поверхностно-активное вещество.

Питательный грунт может содержать другие добавки, известные в этой области, изменяющие и улучшающие свойства, такие как глина или лигнит.

В одном варианте осуществления питательный грунт представлен в виде ряда небольших блоков для выращивания, каждый из которых содержит одно растение, и блоки для выращивания содержатся в пластмассовом контейнере, таком как полимерная пленка. Это один из вариантов осуществления системы ΝΡΤ, рассмотренной выше.

В другом варианте осуществления системы ΝΡΤ питательный грунт вообще не используется. Вместо этого растения выращивают так, что их корни соприкасаются с массой воды, заключенной в пластмассовый контейнер, такой как полимерная пленка.

В этом способе воду подают к растениям, например в питательный грунт, если он используется. Возможны любые обычные способы, например, капельное питание. Этот способ особенно предпочтителен, поскольку вода обогащается кислородом к тому моменту, когда она достигает окрестности растений, например питательного грунта. Орошение может быть непрерывным или периодическим. Вода может содержать удобрения, биологически активные добавки, такие как фунгициды, там, где это полезно для выращивания урожая, и другие добавки.

Всасывающее устройство соединено с одним концом первого трубопровода, который, как правило, имеет малый диаметр. Внутренний диаметр составляет предпочтительно от 1 до 10 мм, более предпочтительно от 2 до 6 мм, особенно около 4 мм.

Первый трубопровод другим концом присоединен ко второму трубопроводу. Второй трубопровод, по меньшей мере, частично заполнен воздухом. Это позволяет регулировать давление воздуха в системе

- 5 009329 воздушным насосом. Первый трубопровод выходит в воздушное пространство второго трубопровода так, что в предпочтительном варианте осуществления, где несколько первых трубопроводов осуществляют подачу в единственный второй трубопровод, нет сплошного водяного пути между растениями. Как правило, первый трубопровод соединен с верхней частью второго трубопровода. Как правило, первый трубопровод в основном заполнен водой, когда вода течет во время эксплуатации.

Относительные объемы воздуха и воды в трубопроводной системе будут изменяться в соответствии с необходимым потоком воды и размерами трубопроводов. Однако предпочтительно, чтобы не более 80%, более предпочтительно не более 60% и особенно предпочтительно не более 40% внутреннего объема трубопроводной системы было занято водой. Наиболее предпочтительно, чтобы менее 20%, особенно предпочтительно менее 10% внутреннего объема трубопроводов было занято водой.

Давление в трубопроводной системе обычно составляет от 3000 Па ниже до 3000 Па выше атмосферного давления, предпочтительно от 2000 Па ниже до 2000 Па выше атмосферного давления. Предпочтительно, чтобы давление было ниже атмосферного давления, например от 100 до 2000 Па ниже атмосферного давления.

Можно создать систему, в которой давление воздуха в трубопроводах выше атмосферного при условии того, что выходное отверстие из первого трубопровода во второй трубопровод находится ниже уровня всасывающей пробки. Это означает, что сила тяжести вызывает движение воды от всасывающей пробки ко второму трубопроводу. Давление, повышенное относительно атмосферного, будет снижать эту тенденцию, но при условии, что общая сила побуждает воду к движению в направлении второго трубопровода, тогда возможно любое сочетание поднятия и давления воздуха.

Предпочтительно, чтобы выходное отверстие из первого трубопровода во второй трубопровод было поднято выше, чем всасывающее устройство. Предпочтительно весь второй трубопровод поднят выше, чем всасывающее устройство и более предпочтительно поднят выше, чем весь питательный грунт. В этом случае давление в трубопроводной системе ниже атмосферного давления. Преимущество этого состоит в том, что если в первом трубопроводе появляется пузырек воздуха, то он автоматически будет двигаться во второй трубопровод, не вызывая какого-либо изменения давления в системе.

Для оптимального действия предпочтительной системы, включающей два или более всасывающих устройства, каждое из которых соединено с первым трубопроводом, причем два или более первых трубопровода выходят в единственный второй трубопровод, перепад высот между всасывающим устройством и выходным отверстием первого трубопровода во второй трубопровод должен быть одним и тем же для каждого сочетания всасывающее устройство/первый трубопровод. Не обязательно, чтобы все всасывающие устройства были на одной высоте или чтобы все первые трубопроводы были на одной высоте. Однако относительная высота концов первого трубопровода относительно всасывающего устройства должна быть, по существу, одинакова для всех пар.

Понятно, что специалисты могут выбрать относительные высоты всасывающего устройства и выходного отверстия первого трубопровода во второй трубопровод и давление воздуха в трубопроводной системе так, чтобы получить силу, необходимую для отведения воды из всасывающего устройства во второй трубопровод.

Предпочтительно, чтобы высота выходного отверстия первого трубопровода во второй трубопровод была не меньше, чем высота любой другой точки первого трубопровода. То есть предпочтительно, чтобы ни одна часть первого трубопровода не располагалась выше, чем выходное отверстие первого трубопровода во второй трубопровод.

Предпочтительно, чтобы система включала несколько ящиков с питательным грунтом, таким как минеральная вата, каждый из которых снабжен всасывающим устройством и первым трубопроводом, причем все первые трубопроводы ведут в единственный второй трубопровод. Более предпочтительно, когда имеется ряд таких систем, что, по меньшей мере два, в общем случае несколько вторых трубопроводов все вместе подведены к единственному третьему трубопроводу. Вода затем течет в третий трубопровод, в котором располагается сифон, который удаляет воду из системы. Сифон предпочтительно помещают в самой низкой точке третьего трубопровода.

Второй трубопровод можно располагать под любым углом при условии того, что это позволяет воде течь из системы или, что предпочтительно, в третий трубопровод. Как правило, его располагают под углом от 0 до 45° относительно горизонтали.

Воду, откачанную из системы, как правило, используют повторно, обычно после дезинфекции.

Система может быть приведена в действие различными подходящими способами для создания начального потока воды через всасывающее устройство, например с помощью воздушного насоса или другого всасывающего приспособления или даже одной силы тяжести. В хорошо герметизированных системах не требуется никаких дополнительных приспособлений для снижения или повышения давления воздуха, но на практике часто удобно включить такие приспособления для регулирования давления в системе в течение длительного периода времени.

Воздушный насос предпочтительно применяется для регулирования давления в системе и может быть присоединен в любой точке трубопроводной системы, обычно ко второму или третьему трубопроводу. Воздушный насос приспосабливают для регулирования давления в системе в диапазоне необходи

- 6 009329 мых давлений внутри системы.

Воду отводят из питательного грунта в систему трубопроводов, подгоняя силы так, чтобы вода двигалась от всасывающего устройства ко второму трубопроводу.

Система, описанная в изобретении, может применяться в любом способе выращивания культур. Она особенно полезна для регулирования скорости потока воды в системе регулирования содержания кислорода, которая обсуждалась в УО 03/005807.

Теперь система, описанная в изобретении, будет иллюстрирована ссылками на чертежи.

Подробное описание чертежей

На фиг. 1 показан ряд ящиков 1 с питательным грунтом на основе минеральной ваты. В каждом ящике 1 помещено растение 2 для культивирования (см. фиг. 2). В каждом ящике 1 предусмотрена всасывающая пробка 3, изготовленная из материала ОаДк™ (феноломочевиноформальдегидного пенопласта), соединенная с первым трубопроводом 4. Все первые трубопроводы 4 соединены с единственным вторым трубопроводом 5, описанным как отводящий трубопровод. В предпочтительном варианте системы имеется ряд отводящих трубопроводов 5, в каждый из которых несколько первых трубопроводов подают воду. Два отводящих трубопровода 5 показаны на фиг. 1. Все отводящие трубопроводы 5 подают воду в третий трубопровод 6. Третий трубопровод 6 представлен как главный трубопровод. К этому главному трубопроводу 6 присоединен воздушный насос 7. В нижней точке главного трубопровода 6 находится сифон 8, применяемый для удаления воды.

Видно, что выходное отверстие каждого первого трубопровода 4 в отводящий трубопровод 5 находится на большей высоте, чем соответствующая всасывающая пробка 3.

Первые трубопроводы 4, как правило, имеют внутренний диаметр от 1 до 10 мм, предпочтительно около 6 мм. Вторые отводящие трубопроводы 5, как правило, имеют внутренний диаметр от 20 до 80 мм, предпочтительно от 40 до 80 мм.

Систему запускают следующим образом. Сифон 8 заполняют водой. Ящики 1 заполняют водой. Это позволяет заполнить всасывающие пробки 3 водой из ящиков 1 под действием капиллярных сил. Затем включают воздушный насос 7 так, чтобы он понижал давление воздуха в трубопроводной системе. Давление воздуха снижается, например, приблизительно на 10 Па ниже атмосферного. Следовательно, вода из всасывающих пробок 3 отводится в первые трубопроводы 4 в результате снижения давления воздуха в трубопроводной системе и капает в отводящий трубопровод 5 из верхней части отводящего трубопровода 5. На фиг. 2 имеется сечение отводящего трубопровода 5, показывающее воздушное пространство и воду, текущую вдоль нижней части трубопровода. Таким образом, вода, удаляемая из каждого ящика, изолирована от всех других ящиков. Вода течет вдоль основания отводящего трубопровода 5 в главный трубопровод 6. Воду удаляют из системы с помощью сифона 8, который позволяет воде выходить независимо от давления воздуха и не влияя на давление воздуха.

В приведенной на иллюстрации системе место, в котором первые трубопроводы 4 выходят в отводящие трубопроводы 5, находится выше, чем всасывающие пробки 3. Таким образом, для того чтобы отвести воду через первый трубопровод 4, необходимо чтобы давление воздуха было ниже атмосферного давления в достаточной степени для того, чтобы поднять воду на необходимую высоту. Относительная высота одинакова для всех пар всасывающая пробка/первый трубопровод.

Claims (27)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ выращивания растений, включающий подачу воды к растениям так, чтобы корни растений контактировали с массой воды, и отведение воды через всасывающее устройство, помещенное в массе воды, в первый трубопровод, соединенный одним концом со всасывающим устройством, по первому трубопроводу во второй трубопровод, соединенный с другим концом первого трубопровода, причем второй трубопровод, по меньшей мере, частично заполнен воздухом, и вода выходит из первого трубопровода в воздушное пространство второго трубопровода, отличающийся тем, что всасывающее устройство изготавливают из пенопласта, полученного из полимера, выбранного из феноломочевиноформальдегидных полимеров, мочевиномеламиноформальдегидных полимеров, полиуретанов, фурановых полимеров, и гомополимеров, сополимеров и терполимеров этилена, пропилена и бутилена при условии, что способы, в которых растения выращиваются в питательном грунте на основе феноломочевиноформальдегидного пенопласта, и всасывающее устройство, изготовленное из феноломочевиноформальдегидного пенопласта, исключают.
2. 2. Способ по п.1, в котором давление в трубопроводах регулируют воздушным насосом.
3. 3. Способ по п.1 или 2, в котором растения выращиваются в питательном грунте так, что воду подают в питательный грунт и отводят из питательного грунта через всасывающее устройство, расположенное в питательном грунте.
4. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором всасывающее устройство изготавливают из феноломочевиноформальдегидного пенопласта.
5. 5. Способ по любому из пп.1-3, в котором всасывающее устройство изготавливают из полиэтиленового пенопласта.

   - 7 009329
6. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором внутренний диаметр первого трубопровода составляет от 6 до 50%, предпочтительно от 7 до 30% от внутреннего диаметра первого трубопровода.
7. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором размеры трубопроводов и скорость потока отрегулированы так, что не более 20%, предпочтительно не более 10% внутреннего объема трубопроводной системы занято водой.
8. 8. Способ по п.3, в котором питательный грунт находится в форме одного или нескольких ящиков, снабженных по меньшей мере двумя всасывающими устройствами в виде всасывающих пробок, каждая из которых соединена с первым трубопроводом, причем по меньшей мере два первых трубопровода соединены с одним вторым трубопроводом.
9. 9. Способ по п.2, в котором предусмотрено по меньшей мере два вторых трубопровода, которые ведут к одному третьему трубопроводу, к которому присоединен воздушный насос.
10. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вода удаляется из трубопроводной системы через сифон.
11. 11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором давление воздуха в трубопроводной системе ниже атмосферного давления, предпочтительно ниже атмосферного давления на величину от 100 до 2500 Па.
12. 12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором место, где первый трубопровод выходит во второй трубопровод, расположено на большей высоте, чем всасывающее устройство.
13. 13. Способ по любому из пп.1-11, в котором второй трубопровод является, по существу, прямым и расположен под углом от 0 до 45° к горизонтали, и все его точки находятся на большей высоте, чем всасывающее устройство.
14. 14. Способ по любому из пп.1-8, в котором второй трубопровод является, по существу, прямым и расположен под углом от 0 до 45° к горизонтали, и все его точки находятся ниже, чем всасывающее устройство.
15. 15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором всасывающее устройство удерживает воду против силы по меньшей мере 5 см водяного столба, предпочтительно по меньшей мере 10 см водяного столба, более предпочтительно по меньшей мере 20 см водяного столба, наиболее предпочтительно по меньшей мере 30 см водяного столба.
16. 16. Способ по п.3, в котором питательный грунт состоит из искусственного стекловолокна, предпочтительно из базальтовой ваты.
17. 17. Устройство для выращивания растения, включающее систему культивирования, выполненную с возможностью содержания растения и воды так, что корни растений соприкасаются с массой воды, причем система культивирования имеет всасывающее устройство, смонтированное для отведения воды из питательного грунта, и первый трубопровод, соединенный со всасывающим устройством и смонтированный для отведения воды из всасывающего устройства, и второй трубопровод, соединенный с концом первого трубопровода, не соединенный со всасывающим устройством, и приспособление для отведения воды из второго трубопровода, причем размер устройства выбран так, что второй трубопровод при эксплуатации, по меньшей мере, частично заполнен воздухом, отличающееся тем, что всасывающее устройство изготовлено из пенопласта, полученного из полимера, выбранного из феноломочевиноформальдегидных полимеров, мочевиномеламиноформальдегидных полимеров, полиуретанов, фурановых полимеров, и гомополимеров, сополимеров и терполимеров этилена, пропилена и бутилена, при условии, что устройства, в которых растения выращиваются в питательном грунте, на основе феноломочевиноформальдегидного пенопласта и всасывающее устройство из феноломочевиноформальдегидного пенопласта исключаются.
18. 18. Устройство по п.17, дополнительно включающее воздушный насос, смонтированный для регулирования давления воздуха в первом и втором трубопроводах.
19. 19. Устройство по п.17 или 18, в котором система культивирования представляет собой питательный грунт.
20. 20. Устройство по любому из пп.17-19, дополнительно включающее приспособление для подачи воды в питательный грунт, предпочтительно капельную систему.
21. 21. Устройство по любому из пп.17-20, в котором внутренний диаметр первого трубопровода составляет от 6 до 50%, предпочтительно от 7 до 30% от диаметра второго трубопровода.
22. 22. Устройство по любому из пп.17-21, дополнительно включающее третий трубопровод, соединенный со вторым трубопроводом.
23. 23. Устройство по п.22, в котором приспособление для удаления воды из второго трубопровода включает сифон, расположенный в нижней точке третьего трубопровода.
24. 24. Устройство по любому из пп.17-23, в котором всасывающее устройство обладает любым из признаков по пп.4, 5 и 15.
25. 25. Устройство по п.19, в котором питательный грунт состоит из искусственного стекловолокна, предпочтительно из базальтовой ваты.

    - 8 009329
26. 26. Устройство по любому из пп.17-25, в котором место, где первый трубопровод выходит во второй трубопровод, расположено на большей высоте, чем всасывающее устройство.
27. 27. Устройство по любому из пп.17-25, в котором второй трубопровод является, по существу, прямым и расположен под углом от 0 до 45° к горизонтали, и все его точки находятся на большей высоте, чем всасывающее устройство.