XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Для проведения всесторонних исследований условий жизнедеятельности растений и разработки принципов управления физиологическими процессами в настоящее время создаются и эффективно используются различные по своей сложности комплексы устройств с контролируемыми и регулируемыми факторами искусственной среды.

В состав таких сложных комплексов научно-исследовательских сооружений, как фитотрон, входят, как правило, камеры с искусственным и естественным освещением, оранжереи с регулируемым климатом, вегетационные домики, исследовательские лаборатории, а также машинные залы и другие служебные и вспомогательные помещения [1].

Вегетационная климатическая установка относится к сооружениям защищенного грунта для культивирования растений в воспроизводимых и контролируемых условиях внешней среды и может найти применение при физиологических, биохимических, селекционно-генетических и экологических исследованиях.

Известны вегетационные климатические установки для культивирования растений с использованием искусственного или естественного света, в которых подача приточного воздуха в культивационный объем производится снизу, из приточной камеры, через перфорированный стеллаж, выполняющий функцию воздухораспределителя.

Для обеспечения постоянного уровня оптической облученности растений (при сохранении спектрального состава света) в процессе их роста положение стеллажа изменяется по высоте путем его перемещения, например, с помощью привода.

Рисунок 1 – Вегетационная климатическая установка

На (рис.1, а) схематически изображена вегетационная климатическая установка, продольный разрез; на (рис.1, б) – воздуховод-демпфер, аксонометрическая проекция.

Вегетационная климатическая установка содержит культивационный объём 1, ограниченный стенками 2 и светопрозрачной перегородкой 3, отделяющей его от внешнего устройства 4 для оптического облучения растений, камеру 5 кондиционирования воздуха и приточную камеру 6.

Между культивационным объёмом 1 и приточной камерой 6 размещён перфорированный стеллаж-воздухораспределитель 7 с площадью 8 для культивирования растений, перемещаемый по высоте, например, с помощью привода. Стеллаж-воздухораспределитель 7 соединен с приточной камерой 6 эластичным воздуховодом-демпфером 9, выполненным в виде гофрированной мембраны, например из синтетической плёнки.

Камера 5 кондиционирования содержит воздухоохладитель 10, воздухоподогреватель 11, вентилятор 12 для подачи приточного воздуха и холодильный агрегат 13.

В стенах 2 установки расположены жалюзи 14 для входа рециркуляционного воздуха и регулируемые заслонки 15 и 16 для выпуска отходящего воздуха и притока свежего.

Приточный воздух, предварительно подготовленный в камере 5 кондиционирования, вентилятором 12 нагнетается в приточную камеру 6, создавая в ней некоторое избыточное давление. Подача приточного воздуха снизу из камеры 6 в культивационный объём 1 и равномерное распределение его по площади 8 культивирования осуществляется через стеллаж-воздухораспределитель 7. При этом формирование воздушного потока происходит в эластичном воздухопроводе-демпфере 9, изменяющем свою длину при перемещении стеллажа 7 по высоте относительно устройства 4 для оптического облучения.

В крайнем нажнем положении стеллажа 7 эластичный воздуховод-демпфер 9, имеющий гофры, складывается гармошкой. При перемещении стеллажа 7 вверх воздуховод-демпфер растягивается, сохраняя при этом постоянную величину своего живого сечения.

Воздуховод-демпфер обеспечивает плавное опускание стеллажа 7 в случае поломки привода или иных удерживающих устройств.

Кроме того, воздуховод-демпфер компенсирует избыточное давление, создаваемое в приточной камере 6, в случае загрязнения перфораций стеллажа 7 почвой, почвенным субстратом или иным путём.

Часть воздуха (рециркуляционный воздух) из культивационного объёма 1 направляется через жалюзи 14 на рециркуляцию в камеру 5 кондиционирования. Другая часть (отходящий воздух) отводится из культивационного объёма 1 наружу через регулируемую заслонку 15.

Приток свежего наружного воздуха, необходимого для нормальной жизнедеятельности растений в культивационном объёме 1, осуществляется через регулируемую заслонку 16.

В камере 5 кондиционирования свежий воздух смешивается с рециркуляционным воздухом. Пройдя последовательно воздухоохладитель 10 и воздухоподогреватель 11. Воздушная смесь доводится до заданных параметров, а затем в виде приточного воздуха направляется вентилятором 12 через приточную камеру 6, эластичный воздуховод 9 и стеллаж-воздухораспределитель 7 в культивационный объём 1 для повторения цикла [2].

Оценивая достоинства и недостатки конструкций этих типов установок, следует отметить следующее. Вегетационные шкафы, благодаря тому, что они имеют относительно не большие размеры, позволяют лучше использовать рабочее пространство, занятое растениями, для точного поддержания климатических условий и газовых режимов. В этих установках легче, чем в камерах с большим объёмом воздуха, проводить измерения интенсивности процессов жизнедеятельности растений и их посевов. Они дешевле в изготовлении и проще в эксплуатации. Вместе с тем вегетационным шкафам присущи следующие недостатки: малые площади, занимаемые посевами растений в этих установках часто затрудняют получение растительного материала в количествах, достаточных для статистической обработки результатов экспериментов, и требуют увеличение затрат времени на проведение исследований. Вегетационные камеры и помещения, наоборот, имея достаточно большие площади для посадок растений, позволяют проводить эксперименты, требующие тщательной статистической обработки результатов измерений (что особенно важно для селекционных исследований), однако в них значительно труднее, чем в шкафах, добиться равномерного облучения растений, а также равных температур и потоков воздуха на всей их площади [3].

Литература

Беззубцева М.М. Электротехнологии и электротехнологические установки: учебное пособие. – СПб.: СПбГАУ, 2011. – 242 с.

Вегетационная климатическая установка [Электронный ресурс]. – URL: http://www.findpatent.ru/patent/44/443648.html (дата обращения: 05.12.18)

Рождественский В.И., Клешнин А.Ф. Управляемое культивирование растений в искусственной среде. – М.: Наука, 1980. – 190 с.

Код для цитирования: Скопировать