RU2245024C2 - Greenhouse for growing of plants with low content of carbon 14 isotope - Google Patents
Greenhouse for growing of plants with low content of carbon 14 isotope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245024C2 RU2245024C2 RU2001125478/12A RU2001125478A RU2245024C2 RU 2245024 C2 RU2245024 C2 RU 2245024C2 RU 2001125478/12 A RU2001125478/12 A RU 2001125478/12A RU 2001125478 A RU2001125478 A RU 2001125478A RU 2245024 C2 RU2245024 C2 RU 2245024C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- greenhouse
- air
- water
- soil
- greenhouse according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
Landscapes
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Greenhouses (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам для выращивания растений в условиях теплиц, и предназначено для выращивания растений с пониженным содержанием изотопа углерода 14.The invention relates to the field of agriculture, in particular to devices for growing plants in greenhouses, and is intended for growing plants with a low content of carbon isotope 14.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известна теплица для выращивания растений с пониженным содержанием изотопа углерода 14 по патенту США №5956896, кл. США 47/58.1, МПК А 01 G 007/02. Теплица (“аппарат для выращивания растений” по п.9 притязаний) содержит вентилируемую структуру с внутренним пространством, устройством для удаления углекислого газа из окружающего воздуха, генератор углекислого газа с низкой концентрацией изотопа углерода 14.Known greenhouse for growing plants with a low content of carbon isotope 14 according to US patent No. 5956896, class. U.S. 47 / 58.1, IPC A 01 G 007/02. The greenhouse (“apparatus for growing plants” according to claim 9) contains a ventilated structure with an internal space, a device for removing carbon dioxide from the surrounding air, a carbon dioxide generator with a low concentration of carbon isotope 14.
Система работает следующим образом: для поддержания пониженного содержания изотопа углерода 14 в атмосфере теплицы внутреннее пространство теплицы герметизировано от окружающего атмосферного воздуха, пополнение внутреннего воздуха производится подачей наружного воздуха, прошедшего два этапа подготовки: на первом этапе удаляется атмосферный углекислый газ с помощью устройства для поглощения углекислого газа, на втором этапе в этот воздух добавляется углекислый газ с низким содержанием изотопа углерода 14.The system works as follows: to maintain a low carbon isotope 14 content in the atmosphere of the greenhouse, the internal space of the greenhouse is sealed from ambient air, the internal air is replenished by supplying external air that has gone through two stages of preparation: at the first stage, atmospheric carbon dioxide is removed using a carbon dioxide absorption device gas, in the second stage carbon dioxide with a low carbon isotope content 14 is added to this air.
Недостатками известной теплицы являются отсутствие системы регулирования температуры внутреннего воздуха, отсутствие системы сохранения герметичности при пропуске персонала и техники внутрь теплицы, отсутствие системы удаления углекислого газа, выделяемого почвой.The disadvantages of the known greenhouse are the lack of a system for regulating the temperature of the internal air, the lack of a system for maintaining tightness when personnel and equipment are allowed inside the greenhouse, and the absence of a system for removing carbon dioxide from the soil.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Объектом настоящего изобретения является обеспечение выращивания растений в строго контролируемых условиях воздушной среды, в частности в воздушной среде с пониженным содержанием изотопа углерода 14.The object of the present invention is the provision of growing plants in strictly controlled conditions of the air environment, in particular in the air environment with a low content of carbon isotope 14.
Обычные теплицы применяются для выращивания определенных видов растений, которые в открытом грунте данной местности или в определенный сезон года вырастить невозможно.Ordinary greenhouses are used to grow certain types of plants that cannot be grown in the open ground of a given area or in a certain season of the year.
Предлагаемая теплица применяется для выращивания растений не по климатическим условиям местности, поэтому по экономическим соображениям должна размещаться в тех климатических условиях, где с одной стороны достаточны условия освещенности, а с другой стороны дешевле всего будет возможным поддержание необходимого температурного режима роста растений, причем желательно вне зависимости от времени года. Условия освещенности улучшаются с размещением теплицы в более низких широтах, но при этом усложняется задача поддержания необходимой температуры воздуха, как правило возникает необходимость охлаждения воздуха. Интуитивно наиболее выгодными кажутся горы тропиков или приморские районы с коротким шельфом, с возможностью простого доступа к глубинным холодным морским водам (например районы апвеллинга) или наличие холодных речных стоков, как правило вблизи горных массивов. Учитывая сформулированные условия применения теплицы и жесткие требования по герметичности, основной задачей является поддержание температуры воздуха внутри теплицы в пределах наилучшего произрастания растений. Решение указанной задачи достигается применением кондиционера воздуха. Тип применяемого кондиционера зависит от климатических условий, в которых используется теплица. Наиболее распространенный кондиционер воздуха компрессионного типа наиболее универсален и подойдет для любого типа климата, кроме того, может работать реверсивно, то есть не только охлаждать, но и согревать воздух, если это необходимо, но при этом требует больших затрат на электроэнергию. При низкой влажности атмосферного воздуха (до 50%) и небольшой разницы температур (до 20 градусов Цельсия) возможно применение кондиционера испарительного типа. В случае низкой температуры атмосферного воздуха (ниже температуры, необходимой для выращивания данных растений) возможно применение для охлаждения внутреннего воздуха теплицы теплообменника воздушного типа. Если вблизи расположения теплицы имеется источник воды, имеющий температуру ниже температуры, необходимой для выращивания данных растений, то может быть применен теплообменник воздушно-водного типа, по воздушной стороне теплообменника пропускается внутренний воздух теплицы, а по водной стороне пропускается вода. В случае недостатка воды может быть применен замкнутый цикл ее циркуляции, в который последовательно с теплообменником включена градирня.The proposed greenhouse is used for growing plants not according to the climatic conditions of the terrain, therefore, for economic reasons, it should be located in those climatic conditions where, on the one hand, the lighting conditions are sufficient, and on the other hand, it will be cheaper to maintain the necessary temperature regime of plant growth, and it is desirable regardless from the time of year. Illumination conditions improve with the placement of the greenhouse at lower latitudes, but this complicates the task of maintaining the required air temperature, as a rule, there is a need for air cooling. Intuitively, the tropic mountains or coastal areas with a short shelf seem to be most advantageous, with the possibility of easy access to deep cold sea waters (for example, upwelling areas) or the presence of cold river flows, usually near mountain ranges. Given the formulated conditions for the use of the greenhouse and the stringent requirements for tightness, the main task is to maintain the air temperature inside the greenhouse within the best plant growth. The solution to this problem is achieved by using an air conditioner. The type of air conditioner used depends on the climatic conditions in which the greenhouse is used. The most common compression-type air conditioner is the most versatile and suitable for any type of climate, in addition, it can work reversely, that is, not only to cool, but also to warm the air, if necessary, but at the same time requires large energy costs. With low atmospheric humidity (up to 50%) and a small temperature difference (up to 20 degrees Celsius), an evaporative type air conditioner can be used. In the case of a low temperature of atmospheric air (below the temperature necessary for growing these plants), it is possible to use an air-type heat exchanger for cooling the internal air. If there is a water source near the location of the greenhouse having a temperature below the temperature necessary for growing these plants, an air-water type heat exchanger can be used, the inside air of the greenhouse is passed through the air side of the heat exchanger, and water is passed through the water side. In case of water shortage, a closed cycle of its circulation can be applied, in which a cooling tower is connected in series with the heat exchanger.
Дополнительным средством стабилизации температуры является применение материала, задерживающего электромагнитное излучение в инфракрасной области спектра, в качестве прозрачного для видимого света покрытия теплицы.An additional means of temperature stabilization is the use of a material that delays electromagnetic radiation in the infrared region of the spectrum as a transparent coating of the greenhouse for visible light.
Задача герметизации при пропуске персонала и техники решается применением тамбура, при этом эффективность тамбура возрастает в случае применения системы блокировки дверей, при которой одновременно могут быть открыты только внутренние или только внешние двери.The problem of sealing during the passage of personnel and equipment is solved by the use of a tambour, while the effectiveness of the tambour increases with the use of a door lock system, in which only internal or only external doors can be opened at a time.
Нарушение герметизации теплицы неизбежно приводит к попаданию атмосферного воздуха во внутреннюю атмосферу теплицы и за счет внесения углекислого газа, содержащего изотоп углерода 14, может ухудшить качество растений. Наиболее вероятным случаем нарушения герметизации можно считать разрушение прозрачного для видимого света покрытия, выполняемого как правило из силикатного стекла. Настоящее изобретение предлагает использовать светопрозрачное покрытие из ударопрочного материала, например триплекса, или полимерных материалов с высокой ударной вязкостью, например поликарбонатов.Violation of the sealing of the greenhouse inevitably leads to atmospheric air entering the inner atmosphere of the greenhouse and, due to the introduction of carbon dioxide containing the carbon isotope 14, can degrade the quality of plants. The most likely case of sealing failure can be considered the destruction of transparent to visible light coating, usually made of silicate glass. The present invention proposes to use a translucent coating of impact-resistant material, for example triplex, or polymeric materials with high impact strength, for example polycarbonates.
Постепенное загрязнение светопрозрачного покрытия требует периодических процедур его очистки. Покрытие поверхности светопрозрачного покрытия оксидной пленкой, например оксидом олова, обеспечивает уменьшение загрязнения поверхности за счет снижения грязеудержания и как следствие снижает потребность в очистке поверхности светопрозрачного покрытия.The gradual contamination of a translucent coating requires periodic cleaning procedures. Coating the surface of the translucent coating with an oxide film, for example, tin oxide, reduces surface contamination by reducing dirt retention and, as a result, reduces the need to clean the surface of the translucent coating.
Почва в теплице является веществом, которое в своем составе как правило содержит органические вещества, продуктами распада которых являются газы (в основном углекислый газ и метан), которые в свою очередь содержат изотоп углерода 14. Для предотвращения попадания газообразных продуктов распада почвы во внутреннюю атмосферу теплицы применена система воздушного дренажа почвы, которая выполнена в виде подсыпки надпочвенного мульчирующего слоя из не выделяющего углеродсодержащих газов материала с удельным весом значительно ниже удельного веса почвы, например из керамзитовой крошки, и пористого подпочвенного слоя инертного материала, например гравия, среди которого уложены дренажные трубы, имеющие по всей длине отверстия, при этом концы дренажных труб выходят наружу из теплицы. Повышенное давление воздуха внутри теплицы обеспечивает постоянное удаление этих газов. Низкий удельный вес надпочвенного мульчирующего слоя позволяет ему оставаться всегда на поверхности почвы при поливе или при обработке почвы, например рыхлении, и препятствовать проникновению выделяющихся из почвы газов во внутреннюю атмосферу теплицы.Soil in a greenhouse is a substance that usually contains organic substances whose decomposition products are gases (mainly carbon dioxide and methane), which in turn contain carbon isotope 14. To prevent the gaseous decomposition products from entering the interior of the greenhouse a soil air drainage system was applied, which is made in the form of adding a soil mulching layer from a non-emitting carbon-containing gas material with a specific gravity significantly lower than the specific the weight of the soil, for example, from expanded clay crumb, and the porous subsoil layer of inert material, for example gravel, among which drainage pipes are laid having holes along the entire length, while the ends of the drainage pipes exit the greenhouse. The increased air pressure inside the greenhouse ensures the constant removal of these gases. The low specific gravity of the above-ground mulching layer allows it to always remain on the surface of the soil during irrigation or tillage, for example loosening, and to prevent the penetration of gases released from the soil into the internal atmosphere of the greenhouse.
Для ускорения созревания растительных культур во внутреннюю атмосферу теплицы вводится этилен. Введение этилена производится только в период созревания растительных культур и в количествах, близких к количеству добавляемого углекислого газа.To accelerate the ripening of plant crops, ethylene is introduced into the inner atmosphere of the greenhouse. Ethylene is introduced only during the ripening period of plant crops and in amounts close to the amount of added carbon dioxide.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Настоящее изобретение может быть использовано в различных вариантах конструкции, конкретизация которой зависит прежде всего от набора видов растений, которые необходимо выращивать, и от решения вопроса в каком географическом районе теплица будет размещена.The present invention can be used in various design options, the specification of which depends primarily on the set of plant species that need to be grown, and on the solution of the question in which geographical area the greenhouse will be located.
Например для выращивания салата необходимо поддерживать температуру воздуха не выше 18 градусов Цельсия, освещение может быть слабым (от 300 до 1000 люксов) и при этом круглосуточным. Для выращивания же томатов температура воздуха должна быть не ниже 16 градусов Цельсия и освещение должно быть сильным, желательны прямые солнечные лучи, но при коротком дневном времени. Поэтому для выращивания салата теплица может располагаться в высоких широтах, а в летнее время растения (или теплицу) нужно притенять, а выращивать томаты проще, располагая теплицу, например, в горах тропиков (откуда кстати томаты и происходят).For example, for growing lettuce, you need to maintain the air temperature not higher than 18 degrees Celsius, the lighting can be weak (from 300 to 1000 lux) and at the same time around the clock. For growing tomatoes, the air temperature should not be lower than 16 degrees Celsius and the lighting should be strong, direct sunlight is desirable, but with a short daytime. Therefore, to grow lettuce, the greenhouse can be located in high latitudes, and in summer plants (or a greenhouse) need to be shaded, and it is easier to grow tomatoes by placing a greenhouse, for example, in the mountains of the tropics (where the tomatoes come from, by the way).
Пример: Теплица предназначена для выращивания зелени и овощей. Расположена в Московской области. Теплица содержит герметизированное внутреннее пространство, имеющее прозрачное для света покрытие, устройство для удаления углекислого газа из поступающего с наружи атмосферного воздуха, устройство для производства углекислого газа с низким содержанием изотопа углерода 14, систему для регулирования температуры воздуха внутри теплицы, тамбур для пропуска персонала и техники внутрь теплицы, систему воздушного дренажа почвы, систему для добавления во внутреннюю атмосферу воздуха теплицы этилена с пониженным содержанием изотопа углерода 14. Система для регулирования температуры воздуха состоит из радиатора, расположенного внутри теплицы, при этом радиатор обдувается вентилятором, а в качестве охлаждающей жидкости в теплое время года используется вода из подземной скважины, температура которой около 4 градусов Цельсия, в холодное время года на этот же радиатор подается горячая вода для отопления. Тамбур для пропуска персонала и техники внутрь теплицы выполнен в виде дополнительного проходного помещения, имеющего как герметизированные входные двери, так и герметизированные двери для входа в теплицу, при этом двери имеют взаимную блокировку, то есть обе двери не могут быть открыты вместе, что исключает нарушение герметизации теплицы.Example: A greenhouse is designed to grow greens and vegetables. Located in the Moscow region. The greenhouse contains a sealed interior, having a coating transparent to light, a device for removing carbon dioxide from outside atmospheric air, a device for producing carbon dioxide with a low carbon isotope 14, a system for controlling the temperature of the air inside the greenhouse, a vestibule for personnel and equipment to pass through inside the greenhouse, soil air drainage system, a system for adding ethylene greenhouses with a low carbon isotope content to the internal atmosphere of the air 14. The system for controlling the air temperature consists of a radiator located inside the greenhouse, while the radiator is blown by a fan, and water from an underground well at a temperature of about 4 degrees Celsius is used as coolant in the warm season, during this cold season the radiator is supplied with hot water for heating. The tambour for the passage of personnel and equipment inside the greenhouse is made in the form of an additional passage room, which has both sealed entrance doors and sealed doors to enter the greenhouse, while the doors have a mutual lock, that is, both doors cannot be opened together, which eliminates the violation sealing the greenhouse.
Система воздушного дренажа почвы выполнена следующим образом: при прокладке гряд или стеллажей внутри теплицы вначале, на места будущих гряд или стеллажей, проложены пластиковые трубы (например из полиэтилена или из поливинилхлорида) диаметром 100 мм, в которых проделаны небольшие отверстия по всей длине (диаметр отверстий от 5 до 10 мм). Трубы имеют небольшой уклон в одну сторону, с которой они и выходят наружу из теплицы. Сверху трубы засыпаются гравием. Затем производится насыпка грунта (для выращивания овощей обычно толщина слоя грунта не менее 30 сантиметров). После посадки рассады на грунт насыпается толщиной от 1 до 2 сантиметров мульчирующий слой из керамзитовой крошки. При выращивании растений используется общепринятая технология выращивания растений со следующими отличиями. Теплица всегда остается герметичной, при этом температурный режим поддерживается только изменением интенсивности охлаждения или обогрева. При выращивании томатов в период созревания плодов для ускорения их покраснения в атмосферу теплицы может добавляться газ этилен с пониженным содержанием изотопа углерода 14. Концентрация этилена в атмосфере теплицы может быть доведена до 0,03%. Выпускаемый промышленностью этилен производится либо из природного газа, либо из нефтяного сырья, которые практически не содержат изотопа углерода 14.The system of air drainage of the soil is as follows: when laying ridges or racks inside the greenhouse, at first, in the places of future ridges or racks, plastic pipes (for example, from polyethylene or polyvinyl chloride) are laid with a diameter of 100 mm, in which small holes are made along the entire length (hole diameter from 5 to 10 mm). Pipes have a slight bias in one direction, from which they go out of the greenhouse. Above the pipes are covered with gravel. Then soil is poured (for growing vegetables, usually the thickness of the soil layer is at least 30 centimeters). After planting seedlings on the soil, a mulching layer of expanded clay crumb is poured from 1 to 2 centimeters thick. When growing plants, a conventional technology for growing plants is used with the following differences. The greenhouse always remains airtight, while the temperature regime is maintained only by changing the intensity of cooling or heating. When growing tomatoes during fruit ripening, in order to accelerate their reddening, ethylene gas with a low carbon isotope 14 content can be added to the greenhouse atmosphere. The ethylene concentration in the greenhouse atmosphere can be increased to 0.03%. Ethylene produced by industry is produced either from natural gas or from petroleum feedstocks, which practically do not contain a carbon isotope 14.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001125478/12A RU2245024C2 (en) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | Greenhouse for growing of plants with low content of carbon 14 isotope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001125478/12A RU2245024C2 (en) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | Greenhouse for growing of plants with low content of carbon 14 isotope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001125478A RU2001125478A (en) | 2003-08-27 |
RU2245024C2 true RU2245024C2 (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=35139124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001125478/12A RU2245024C2 (en) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | Greenhouse for growing of plants with low content of carbon 14 isotope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2245024C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805877C1 (en) * | 2023-03-24 | 2023-10-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Апх Эко-Культура" | Greenhouse for growing plants with module for dehydration of air masses, operated in hot tropical and equatorial climates |
-
2001
- 2001-09-18 RU RU2001125478/12A patent/RU2245024C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805877C1 (en) * | 2023-03-24 | 2023-10-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Апх Эко-Культура" | Greenhouse for growing plants with module for dehydration of air masses, operated in hot tropical and equatorial climates |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jensen et al. | Protected agriculture: a global review | |
Vox et al. | Sustainable greenhouse systems | |
KR101917789B1 (en) | Improvement in and relating to environment controlled structured green houses for cost effective food production | |
JP5603658B2 (en) | Plant environmental management system | |
TWI665958B (en) | High density soilless plant growth system | |
CA2873166C (en) | Aeroponics system | |
JP2009268377A (en) | Plant cultivation greenhouse | |
JP2000069858A (en) | Method for culturing plant in green house and apparatus therefor | |
JP2005034043A (en) | Plant for cultivating soil culture plant | |
RU2245024C2 (en) | Greenhouse for growing of plants with low content of carbon 14 isotope | |
Reddy et al. | Greenhouse technology | |
Ashok et al. | Greenhouse structures, construction and design | |
Gupta et al. | Classification and Suitability of Protected Structures | |
JP2017023022A (en) | Rice-growing plant adaptable to extreme area | |
RU2001125478A (en) | Greenhouse for growing plants with low carbon isotope 14 | |
Kanwar | High-altitude protected vegetable cultivation–A way for sustainable agriculture | |
WO2023062612A1 (en) | Device for the production of plant-based foodstuffs using soilless cultivation | |
JPS58170414A (en) | Growing and cultivation of plant | |
JP2004313154A (en) | Water-feeding device for tree planting in desert or arid region | |
Ajayambikadevi | Design fabrication and testing of a low cost greenhouse | |
JPH02277591A (en) | Method for obtaining pure water from salt-containing water | |
Kamal | APPLICATION OF “BUBBLE” AND “SOLAR STILL” TECHNOLOGY | |
HORTICULTURE | ADvances IN | |
Stamps et al. | Cold Protection of Foliage Plants in Shadehouses and Greenhouses: ENH1168/EP429, 7/2010 | |
Stone | Building a Solar-Heated Pit Greenhouse: Storey's Country Wisdom Bulletin A-37 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110919 |