ES2538278T3 - Sistema de invernadero - Google Patents
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Abstract
Sistema de invernadero que comprende por lo menos un cultivo de plantas, en donde por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero comprende por lo menos una capa funcional adaptada a dicho cultivo de plantas, en donde la capa funcional además ejerce influencia sobre la proporción de luz de paso difusa o de luz transmitida difusa, respectivamente, de tal manera que la proporción de luz de paso difusa se encuentra entre el 10 % y el 100 %, en donde además por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero comprende por lo menos dos hojas de vidrio dispuestas de forma paralela y unidas entre sí, que forman por lo menos un espacio intermedio cerrado, en donde además por lo menos una hoja de vidrio tiene un bajo contenido de materiales que absorben la radiación con una longitud de onda de 10 nm a 1,1 nm, en donde el contenido de tales materiales es menor de un 0,1 %, y en donde además se provee por lo menos una medida para reducir la reflexión en por lo menos una hoja de vidrio.
Description
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de manera paralela, mutuamente distanciadas y unidas entre sí, que forman por lo menos un espacio intermedio cerrado o un acristalamiento aislante, respectivamente, el aislamiento del sistema de invernadero puede ser mejorado de manera sustancial. Debido a esto se reducen los costes de energía para la calefacción o la refrigeración del sistema de invernadero.
En otra forma de realización particular adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede comprender una capa a prueba de rotura. Preferentemente, la capa a prueba de rotura puede comprender por lo menos una lámina de polímero dispuesta entre dos hojas de vidrio, en donde la lámina de polímero preferentemente une firmemente entre sí a las dos hojas de vidrio. De esta manera se puede prevenir en gran medida la rotura del acristalamiento, y en particular la penetración a través del acristalamiento, debido a que una persona, por ejemplo, pise el acristalamiento durante labores de limpieza.
En otra forma de realización particular del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero también puede comprender un vidrio templado. De esta manera se puede reducir el riesgo de una fractura del acristalamiento cuando se somete a una carga correspondiente, sin aumentar el peso del acristalamiento de manera sustancial.
En una forma de realización particularmente preferente del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede comprender por lo menos una lámina de polivinilbutiral (película de PVB), que preferentemente une a estas hojas de vidrio firmemente entre sí, de tal manera que por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero comprende por lo menos una disposición de hojas de vidrio VSG (vidrio de seguridad compuesto). De esta manera se puede prevenir en gran medida la rotura del acristalamiento, y en particular la penetración a través del acristalamiento, debido a que, por ejemplo, alguien pise el acristalamiento durante labores de limpieza. A este respecto, la disposición de hojas de vidrio VSG preferentemente puede estar dispuesta de manera próxima al lado exterior del acristalamiento del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención. Sin embargo, el peso del acristalamiento puede incrementarse, han dado el caso, debido a una disposición de hojas de vidrio VSG.
Por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero comprende por lo menos una medida para reducir la reflexión de la luz. A este respecto, cualquier capa o tratamiento que pueda reducir la reflexión de la luz, y en particular de la luz ubicada en la zona PAR, puede emplearse como medida para reducir la reflexión de la luz. En particular, por ejemplo, para reducir la reflexión la superficie de una hoja de vidrio puede hacerse ligeramente áspera, por ejemplo, por medio de un grabado con ácido, preferentemente de tal manera que la proporción de luz de paso difusa no se vea alterada sustancialmente, o solo escasamente, por ejemplo por menos de un 50 %, preferentemente por menos de un 25 %, más preferentemente por menos de un 10 %, más preferentemente por menos de un 5 %, más preferentemente por menos de un 3 %, más preferentemente por menos de un 1 %, más preferentemente por menos de 0,6 %, más preferentemente por menos de 0,5 %, más preferentemente por menos de 0,3 %, y de manera particularmente preferente por menos de un 0,2 %. Adicionalmente, para reducir la reflexión de la luz se puede usar, por ejemplo, una capa o una estructura de capas, respectivamente, basada en SiO2 y TiO2, y en particular una estructura de cuatro capas que comprende una capa de SiO2, una capa de TiO2 dispuesta encima, otra capa deSiO2 dispuesta encima a su vez, y finalmente una capa de TiO2 también dispuesta encima, o también un revestimiento con nanopartículas deSiO2 o de geles del mismo, o una capa de SiO2 producida, por ejemplo, por polimerización del plasma. A través de una medida para reducir la reflexión de la luz, es posible incrementar de manera general la transmisión, de tal manera que una mayor cantidad de luz alcanza el cultivo de plantas. A este respecto debería tenerse en cuenta que una mayor cantidad de luz también significa un mayor rendimiento del cultivo. Una medida para reducir la reflexión de la luz puede realizarse, preferentemente, en el lado exterior del acristalamiento del sistema de invernadero.
En otra forma de realización particular adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una medida para reducir la reflexión, de preferencia por ejemplo una superficie estructurada mediante un procedimiento de grabado con ácido, una capa antirreflectante o una estructura de capas antirreflectantes, pueden aplicarse sobre una hoja de vidrio próxima al espacio interior del sistema de invernadero del acristalamiento del sistema de invernadero. De esta manera se puede aumentar la transmisión del acristalamiento. Preferentemente, tal medida o capa puede ser aplicada en ambos lados de una hoja de vidrio próxima al espacio interior del sistema de invernadero del acristalamiento del sistema de invernadero. De esta manera se puede aumentar todavía más la transmisión del acristalamiento.
Adicionalmente, la transmisión también puede ser influenciada por el espesor de las hojas de vidrio empleadas. Las hojas de vidrio más delgadas hacen posible una mayor transmisión. Sin embargo, para el uso de hojas de vidrio más delgadas deberá tenerse en cuenta que es necesario conservar una suficiente estabilidad mecánica del acristalamiento.
El espesor de una hoja de vidrio del acristalamiento del sistema de invernadero puede estar ubicada entre 1 mm y 40 mm, preferentemente entre 1,2 mm y 30 mm, más preferentemente entre 1,3 mm y 20 mm, más preferentemente entre 1,4 mm y 15 mm, más preferentemente entre 1,5 mm y 10 mm, más preferentemente entre 1,6 mm y 8 mm, más preferentemente entre 1,7 mm y 6 mm, más preferentemente entre 1,9 mm y 5 mm, y de manera
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particularmente preferente entre 2 mm y 4 mm. De esta manera se puede influenciar la proporción de luz de paso, debido a que las hojas de vidrio más delgadas en comparación con hojas de vidrio de mayor espesor hacen posible una mayor transmisión.
En otra forma de realización adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede comprender por lo menos dos o, respectivamente, exactamente dos hojas de vidrio dispuestas preferentemente de manera distanciada y paralela entre sí, o un acristalamiento aislante, respectivamente, en donde dado el caso, por ejemplo, también se pueden usar hojas de vidrio de diferentes espesores. A este respecto, de preferencia una hoja de vidrio próxima al espacio interior del invernadero puede ser más delgada que una hoja de vidrio próxima al lado exterior del sistema de invernadero. Mediante una hoja de vidrio de mayor espesor en la proximidad del lado exterior del sistema de invernadero, es posible asegurar que la estabilidad del acristalamiento frente a las influencias externas sea suficiente. Adicionalmente, una hoja de vidrio más delgada en la proximidad del espacio interior del sistema de invernadero puede contribuir a aumentar la transmisión.
Adicionalmente, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero comprende por lo menos una hoja de vidrio que tiene un bajo contenido de materiales que absorben la radiación ubicada en el alcance de longitudes de onda de 10 nm a 1,1 mm, preferentemente de 300 nm a 800 nm, más preferentemente de 400 nm 700 nm. A este respecto, tales materiales pueden comprender en particular, por ejemplo, hierro y/o óxidos, de preferencia óxidos de hierro, más preferentemente Fe2O3. La expresión “un bajo contenido de materiales que absorben la radiación ubicada en el alcance de longitudes de onda de 10 nm a 1,1 mm, preferentemente de 300 nm a 800 nm, más preferentemente de 400 nm 700 nm” significa en este contexto que el contenido de tales materiales o sustancias puede ser menor de un 0,1 %, de preferencia menor que un 0,05 % más preferente menor de 0,03 %, más preferentemente menor de 0,02 %, más preferentemente menor de 600 ppm, más preferentemente menos de 100 ppm, más preferentemente menos de 50 ppm, más preferentemente en menos de 20 ppm, y de manera particularmente preferente menos de 10 ppm. De esta manera se puede incrementar adicionalmente la transmisión, en particular en la zona PAR.
En otra forma de realización adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede comprender, dado el caso, exactamente dos hojas de vidrio que tienen un bajo contenido de materiales que absorben la radiación ubicada en el alcance de longitudes de onda de 10 nm a 1,1 mm, preferentemente de 300 nm a 800 nm, más preferentemente de 400 nm 700 nm. De esta manera se puede aumentar todavía más la transmisión, en particular en la zona PAR.
En otra forma de realización adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede presentar una transmisión en la zona PAR ubicada entre 60 % y 99,9 %, preferentemente entre 70 % y 95 %, más preferentemente entre 77,5 % y 94 %, más preferentemente entre 79 % y 93 %, más preferentemente entre 80 % y 92,5 %, más preferentemente entre 82,5 % y 92,4 %, más preferentemente entre 84 % y 92,3 %, más preferentemente entre 85 % y 92 %, más preferentemente entre 88 % y 91 %. A este respecto, una mayor transmisión en la zona PAR puede resultar en un mejor rendimiento de los cultivos.
En otra forma de realización adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede presentar una transmisión de conformidad con la norma EN410 de entre 60 % y 99,9 %, preferentemente entre 70 % y 95 % más preferentemente entre 77,5 % y 94 %, más preferentemente entre 80 % y 93 %, más preferentemente entre 82,5 % y 92,5 %, más preferentemente entre 85 % y 92,4 %, más preferentemente entre 86 % y 92,3 %, más preferentemente entre 87 % y 92,2 %, más preferentemente entre 88 % y 92 % y todavía más preferentemente entre 89 % y 91 %. A este respecto, una mayor transmisión puede resultar en un mejor rendimiento de los cultivos. Sin embargo, una elevada transmisión, en particular en la zona IR, también puede producir quemaduras en los cultivos.
En otra forma de realización adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede presentar, por ejemplo, un valor Ug ubicado entre 0,3 W/m2.K y 35 W/m2.K, más preferentemente entre 0,5 W/m2.K y 25 W/m2.K, más preferentemente entre 0,7 W/m2.K y 20 W/m2.K, más preferentemente entre 0,8 W/m2.K y 16 W/m2.K, más preferentemente entre 0,85 W/m2.K y 16 W/m2.K, más preferentemente entre 0,9 W/m2.K y 10 W/m2.K, más preferentemente entre 0,95 W/m2.K y 5 W/m2.K, más preferentemente entre 1 W/m2.K y 3 W/m2.K, más preferentemente entre 1,05 W/m2.K y 2 W/m2.K, más preferentemente entre 1,07 W/m2.K y 1,5 W/m2.K, y de manera particularmente preferentemente entre 1,1 W/m2.K y 1,3 W/m2.K. A este respecto, un bajo valor Ug puede resultar en un mejor aislamiento. Debido a esto, dado el caso, el sistema de invernadero requiere menos calefacción durante el invierno y menos refrigeración durante el verano.
En una forma de realización adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede presentar un valor g de entre 25 % y 90 %, de preferencia entre 30 % y 80 %, más preferentemente entre 35 % y 75 %, más preferentemente entre 40 % y 70 %, más preferentemente entre 42 % y 68 %, más preferentemente entre 45 % y 67 %, más preferentemente entre 48 % y 66 %, más preferentemente entre 49 % y 65 %, más preferentemente entre 50 % y 64 %, y de manera particularmente preferentemente entre 53 % y 63 %. A este respecto, un valor g alto puede resultar entonces en una
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elevada ganancia solar. De esta manera, por ejemplo, durante el invierno se puede reducir adicionalmente la necesidad de calefacción.
En una forma de realización particularmente preferente del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede comprender por lo menos una capa para reducir la formación de gotas de agua condensada. Una capa de este tipo puede comprender, por ejemplo, cualquier capa hidrófoba o superhidrófoba. Tal capa hidrófoba puede comprender, por ejemplo, silanos hidrófobos y en particular silanos fluorados. Mediante una capa para reducir la formación de gotas de agua de condensación, que de preferencia se aplica en el lado interior del acristalamiento del sistema de invernadero, se pueden prevenir en gran medida los daños causados en las plantas cultivadas (formación de manchas marrones) debido al goteo de agua condensada.
En una forma de realización particularmente preferente del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, por lo menos una parte del acristalamiento del sistema de invernadero puede estar configurada de tal manera que fuentes luminosas, y de preferencia diodos luminiscentes y/o películas OLED, que preferentemente emiten en la zona PAR del respectivo cultivo de plantas, se integran en el acristalamiento mismo (por ejemplo, como diodos luminiscentes dentro del acristalamiento aislante, en particular distribuidos sobre la superficie de este acristalamiento) o en el borde del acristalamiento, en particular, por ejemplo, dentro del marco o bastidor del acristalamiento, de tal manera que pueden irradiar el acristalamiento y en particular el (los) cultivo(s) de plantas ubicado(s) debajo. A este respecto, los diodos luminiscentes pueden instalarse de tal manera que emitan su luz directamente sobre el o los cultivos de plantas y/o a través del borde de una hoja de vidrio directamente al interior de la hoja de vidrio y, por lo tanto, indirectamente sobre los cultivos de plantas. De esta manera se puede estimular el crecimiento vegetal incluso con poca luz incidente, en particular durante la noche. De esto resulta un crecimiento más rápido de las plantas y un mayor rendimiento.
En una forma de realización particularmente preferente del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, el sistema de invernadero puede comprender por lo menos dos zonas diferentes. A este respecto, una zona puede ser cualquier parte del sistema de invernadero que se distinga de por lo menos una parte adyacente por al menos una propiedad. En particular, una zona del sistema de invernadero se puede distinguir de por lo menos una zona adyacente, por ejemplo, por la temperatura, la humedad relativa del aire, el cultivo de plantas existente, la configuración logística y el tipo de acristalamiento. De esta manera, varios cultivos de plantas diferentes pueden cultivarse en un solo sistema de invernadero bajo condiciones óptimas.
En una forma de realización particularmente preferente del sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención, el sistema de invernadero puede comprender por lo menos dos zonas diferentes con distintos acristalamientos, que dado el caso están adaptadas mediante diferentes capas funcionales de acuerdo con la invención al cultivo de plantas que se encuentra en la respectiva zona. De esta manera es posible cultivar varios cultivos de plantas diferentes en un solo sistema de invernadero bajo condiciones óptimas y con alto rendimiento.
Breve descripción de los dibujos:
La Fig. 1 representa la eficiencia de una radiación electromagnética para la fotosíntesis en función de la longitud de onda. A este respecto, la zona PAR normalmente comprende, por ejemplo, un alcance de longitudes de onda de entre 300 nm y 800 nm, preferentemente de 400 nm a 700 nm. Dentro de este alcance, determinadas longitudes de onda a su vez contribuyen de manera particularmente eficiente a la fotosíntesis y por ende al crecimiento de las plantas. La luz amarilla/anaranjada en el alcance de longitudes de onda entre de aproximadamente 550 nm y 600 nm, en particular entre 600 nm y 650 nm, a este respecto es particularmente eficiente. También la luz roja en el alcance de longitudes de onda de entre aproximadamente 650 nm y 700 nm es muy eficiente. La luz azul/verde en el alcance de longitudes de onda entre aproximadamente 400 nm y 475 nm también es eficiente. La luz verde/amarilla en el alcance de longitudes de onda de entre aproximadamente 475 nm y 550 nm, sin embargo, es menos eficiente. También deben tenerse en cuenta las diferencias de un cultivo de plantas a otro o de una planta a otra, respectivamente.
La Fig. 2 muestra una estructura de capas ejemplar para una capa funcional, que puede ejercer influencia sobre el acristalamiento. A este respecto, la estructura de capas comprende las siguientes capas:
-Una capa de óxido de estaño (1), -una capa de óxido de zinc dopada con aluminio (2), -una capa de plata (3), -una capa de óxido de zinc dopada con aluminio o una capa de óxido de titanio dopada con aluminio (4), -una capa de ZnSn o una capa de ZnSn dopada con aluminio, en particular una capa de ZnSnAlOx (5).
La Fig. 3 muestra otra estructura de capas ejemplar para una capa funcional que puede influenciar la transmisión del acristalamiento. A este respecto, la estructura de capas comprende las siguientes capas:
-Una capa de óxido de estaño (1), -una capa de óxido de zinc dopada con aluminio (2),
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-una capa de plata (3), -una capa de NrCrOx (6), -una capa de óxido de estaño (7), -una capa de óxido de ZnSnAlOx (8), 5 -una capa de óxido de estaño (9),
-una capa de óxido de zinc dopada con aluminio (10),
-una capa de plata (11),
-una capa de NrCrOx (12),
-una capa de óxido de estaño (13),
-una capa de ZnSnAlOx (14).
La Fig. 4 muestra dos estructuras de capa ejemplares que pueden ser usadas para por lo menos una parte del acristalamiento de un sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención.
La Fig. 4A muestra una forma de realización particular de un sistema de invernadero de acuerdo con la invención, en el que por lo menos una capa funcional (15) está dispuesta en el lado interior de una hoja de vidrio 15 (17) del acristalamiento, próxima al lado exterior del sistema de invernadero. Adicionalmente, también en el lado
exterior de la hoja de vidrio (17), así como en ambos lados de la hoja de vidrio (18) próxima al espacio interior del
sistema de invernadero, se proveen medidas para reducir la reflexión (19).
La Fig. 4B muestra otra forma de realización particular del sistema de invernadero de acuerdo con la invención, en el que por lo menos una capas funcional (15) se encuentra aplicada en el lado interior de una hoja de vidrio
(18) del acristalamiento del sistema de invernadero, que está próxima al espacio interior del sistema de invernadero. Adicionalmente, también en el lado exterior de la hoja de vidrio (17) se provee una medida para reducir la reflexión (19).
La Fig. 5 muestra dos estructuras ejemplares adicionales que pueden ser usadas para por lo menos una parte
del acristalamiento de un sistema de invernadero de acuerdo con la presente invención y que comprenden una 25 disposición de hojas de vidrio VSG (20, 21 y 22).
La Fig. 5A muestra una forma de realización particular del sistema de invernadero de acuerdo con la invención, en el que por lo menos una capas funcional (15) se encuentra aplicada en el lado interior de una disposición de hojas de vidrio VSG (21) del acristalamiento que está próxima al lado exterior del sistema de invernadero.
La Fig. 5B muestra una forma de realización particular adicional del sistema de invernadero de acuerdo con la invención, en el que por lo menos una capas funcional (15) se encuentra aplicada en el lado interior de una hoja de vidrio (18) del acristalamiento del sistema de invernadero que está próxima al espacio interior del sistema de invernadero.
Lista de números de referencia:
- 16
- Espacio intermedio cerrado formado dentro del acristalamiento
- 35
- 17 y 18 Hojas de vidrio
- 19
- Medida para reducir la reflexión
- 20 y 21
- Hojas de vidrio de una disposición de hojas de vidrio VSG
- 22
- Película de PVB
Ejemplos de realización:
1) Un sistema de invernadero que comprende un cultivo de orquídeas, en donde un acristalamiento del sistema de invernadero comprende por lo menos una capa funcional adaptada a dicho cultivo de orquídeas. A este respecto, un sistema de invernadero correspondiente de acuerdo con la invención comprende como capa funcional, que ejerce influencia sobre la proporción de luz de paso difusa, comprende una hoja de vidrio estructurada de manera relativamente fuerte en ambos lados a través de un procedimiento de grabado con
45 ácido, y que aumenta la proporción de luz de paso difusa o de luz transmitida difusa, respectivamente, en aproximadamente un 50 %. Esta capa funcional puede proveerse en una hoja de vidrio próxima al espacio interior del sistema de invernadero. La elevada proporción de luz de paso difusa o de luz transmitida difusa que se obtiene de esta manera es particularmente importante para los cultivos de orquídeas, debido a que las mismas se desarrollan de peor manera bajo radiación solar directamente incidente. Adicionalmente, un sistema de invernadero correspondiente de acuerdo con la presente invención puede comprender como capa funcional adicional, que ejerce influencia sobre la transmisión en por lo menos un determinado alcance de longitudes de onda, una estructura de capas que puede estar configurada, por ejemplo, de la siguiente manera:
-Vidrio,
55 -una capa de óxido de estaño de 21,3 nm de espesor, -una capa de óxido de zinc dopada con aluminio de 6,5 nm de espesor, -una capa de plata de 13,8 nm de espesor,
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-
imagen1
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