-

1. (19) BY (11) 6353
(13) U
(46) 2010.06.30
(51) МПК (2009)
A 01G 31/00
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА
(21) Номер заявки: u 20091025
(22) 2009.12.04
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аг-
рарный технический университет"
(BY)
(72) Автор: Синяков Анатолий Леонидович
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Белорусский государствен-
ный аграрный технический универси-
тет" (BY)
(57)
1. Гидропонная установка, содержащая секционированную ирригационную сеть, каж-
дая секция которой содержит оборудованные микротрубками поливочные шланги-трубы,
расположенные между рядами растений и присоединенные входами к выходам секцион-
ного распределительного коллектора питательного раствора; основные электромагнитные
клапаны секций ирригационной сети, присоединенные входами к магистральному трубо-
проводу, подключенному входом к выходу расположенного в технологическом коридоре
узла приготовления питательного раствора для растений, отличающаяся тем, что она
снабжена нагревателями питательного раствора, количество которых равно числу секций
ирригационной сети и каждый из которых содержит рециркуляционный насос питатель-
ного раствора; бак с входным и выходным патрубками, в нижней стенке которого выпол-
нены отверстия; фитильные тепловые трубы; емкость для питательного раствора, которая
оборудована двумя входными и двумя выходными патрубками и перегородками, в кото-
рых выполнены отверстия, соосные с отверстиями нижней стенки бака; дополнительный
электромагнитный клапан, при этом бак расположен на верхних торцах стенок емкости
для питательного раствора, плотно примыкает к ним и входным и выходным патрубками
соответственно присоединен к подающему и через дополнительный электромагнитный
Фиг. 1
BY6353U2010.06.30

2. BY 6353 U 2010.06.30
2
клапан к обратному магистральным трубопроводам системы отопления теплицы; фитиль-
ные тепловые трубы расположены и плотно закреплены в отверстиях нижней стенки бака
так, что их испарительные участки находятся в баке, а конденсационные закреплены в от-
верстиях перегородок и расположены в емкости для питательного раствора, которая двумя
входными патрубками присоединена к выходам основного электромагнитного клапана
секции ирригационной сети и рециркуляционного насоса, а двумя выходными - ко входам
распределительного коллектора питательного раствора секции и рециркуляционного насоса.
2. Гидропонная установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый нагреватель пита-
тельного раствора снабжен регулятором температуры питательного раствора, при этом
датчик регулятора расположен в емкости нагревателя, а сам регулятор подключен к элек-
тросети, к которой также подключены через замыкающий контакт регулятора двигатель
рециркуляционного насоса и катушка дополнительного электромагнитного клапана.
(56)
1. Министерство плодоовощного хозяйства СССР. Выращивание томатов в весенних
теплицах с калориферным обогревом, оборудованных малогабаритной гидропонной уста-
новкой Адлерской овощной опытной станции НИЧОХ в условиях субтропической зоны
Краснодарского края. Рекомендации. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 5, 6.
2. Синяков А.Л. и др. Повышение эффективности выращивания овощей в защищен-
ном грунте // Агропанорама. - БГАТУ. - 1997. - № 1. - С. 26-28.
Предлагаемое техническое решение относится к гидропонным установкам, которые
предназначены для приготовления сбалансированного питательного раствора и подачи его
растениям, выращиваемым в теплицах на малых объемах субстрата (аглопорит, керамзит,
минераловатные маты и др.).
Известна конструкция гидропонной установки, разработанной Адлеровской овощной
опытной станцией [1].
Гидропонная установка содержит растворный узел, накопительную емкость питатель-
ного раствора, расположенную на высоте 5 м от уровня пола теплицы, оборудованные
микротрубками поливочные шланги-трубы, расположенные между рядами растений и
подключенные к выходам распределительного коллектора питательного раствора; желоба,
выполненные из труб с продольными щелями, которые оборудованы дренажной системой и
заполнены торфокубиками, которые являются субстратом для корневой системы растений.
Работает известная гидропонная установка следующим образом. В растворном узле
приготавливают питательный раствор для растений с требуемыми электропроводностью и
кислотностью и насосом подают в накопительную емкость, расположенную на высоте 5 м
от уровня пола теплицы. Из емкости питательный раствор самотеком через распредели-
тельный коллектор, шланги-трубы с микротрубками подается каждому растению, корни
которых находятся в торфокубиках, размещенных в трубах-желобах, при этом каждому
растению раствор подается порциями по 0,1 кг в течение всего светлого времени суток из
расчета 3 литра на одно растение.
К недостаткам известной установки следует отнести сложность конструкции и экс-
плуатации и пониженную эффективность работы.
Сложность конструкции установки обусловлена наличием в установке емкости пита-
тельного раствора, расположенной на высоте 5 м от уровня пола теплицы, а также труб-
желобов, в которых размещены торфокубики для корней растений.
Сложность эксплуатации обусловлена сложностью очистки накопительной емкости от
грязи, а также сложностью извлечения и загрузки торфокубиков в желоба.

3. BY 6353 U 2010.06.30
3
Пониженная эффективность работы обусловлена неравномерностью подачи питатель-
ного раствора растениям, а также применением в качестве субстрата торфокубиков, кото-
рые вступают в химические реакции с химическим составом питательного раствора, что
отрицательно влияет на урожайность растений. Эксплуатация установки показала, что она
обеспечивает повышение урожайности помидор в 1,5...2 раза по сравнению с выращива-
нием помидор в теплицах на почвогрунтах.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции гидропонной установки для выращива-
ния растений является установка, содержащая секционированную ирригационную сеть,
каждая секция которой содержит оборудованные микротрубками поливочные шланги-
трубы, расположенные между рядами растений и присоединенные входами через секци-
онный распределительный коллектор питательного раствора, секционный электромагнит-
ный клапан и магистральный трубопровод к выходу расположенного в технологическом
коридоре узла приготовления питательного раствора [2].
Установка обеспечивает поочередную подачу питательного раствора при помощи 6
секций ирригационной сети растениям, выращиваемым на 1 га теплицы на минераловат-
ных матах, в результате чего урожайность помидор увеличивается в 3...4 раза по сравне-
нию с выращиванием помидор в теплицах на почвогрунтах.
Эта установка работает следующим образом. В растворном узле приготавливают пи-
тательный раствор с требуемыми электропроводностью и кислотностью и после тщатель-
ной его очистки в фильтрах грубой и тонкой очистки силовым насосом через
магистральный трубопровод, при открытом электромагнитном клапане первой секции ир-
ригационной сети, секционный распределительный коллектор и микротрубки, которыми
оборудованы поливочные шланги-трубы, подают каждому растению, которые выращива-
ются на 1/6 га теплицы. При этом установка обеспечивает подачу питательного раствора
каждому растению в количестве 0,1 кг за время первого полива. После того, как растение
поглотит из питательного раствора растворенные в нем соли, микроэлементы и часть во-
ды, обедненный раствор поступает в дренажные каналы и удаляется в сборник дренажа.
После подачи питательного раствора растениям через первую секцию ирригационной
сети установка приготавливает и подает питательный раствор растениям через вторую
секцию ирригационной сети и т.д.
К недостатку гидропонной установки следует отнести его пониженную эффектив-
ность работы.
Эффективность работы установки оценивается урожайностью растений, выращивае-
мых в теплице. Пониженная эффективность работы (то есть пониженная урожайность
растений) установки обусловлена тем, что установка не обеспечивает оптимальную тем-
пературу (22...25 °С) питательного раствора, подаваемого растениям. В ряде случаев тем-
пература питательного раствора, подаваемого растениям, бывает ниже 16...18 °С, в
результате чего растения подвергаются стрессу и снижается урожайность. Такую темпе-
ратуру имеет питательный раствор или вода, оставшиеся на ночь в магистральном трубо-
проводе и других трубопроводах после прекращения работы установки в 18.00 каждого
дня, т.к. в ночное время температура воздушной среды в теплице понижается до + 15 °С.
Установка начинает работать в 6.00 следующих суток. Поэтому часть растений получают
первоначально питательный раствор с низкой температурой, что отражается на их уро-
жайности. Кроме того, на температуру питательного раствора влияет нестабильная, низ-
кая температура воздушной среды технологического коридора, в котором расположен
узел приготовления питательного раствора.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы
гидропонной установки.
Задача решается тем, что известная гидропонная установка, содержащая секциониро-
ванную ирригационную сеть, каждая секция которой содержит оборудованные микро-
трубками поливочные шланги-трубы, расположенные между рядами растений и

4. BY 6353 U 2010.06.30
4
присоединенные входами к выходам секционного распределительного коллектора пита-
тельного раствора; основные электромагнитные клапаны секций ирригационной сети,
присоединенные входами к магистральному трубопроводу, подключенному входом к вы-
ходу расположенного в техническом коридоре узла приготовления питательного раствора
для растений, снабжена нагревателями питательного раствора, количество которых равно
числу секций ирригационной сети и каждый из которых содержит рециркуляционный на-
сос питательного раствора; бак с входным и выходным патрубками, в нижней стенке ко-
торого выполнены отверстия; фитильные тепловые трубы; емкость для питательного
раствора, которая оборудована двумя входными и двумя выходными патрубками и пере-
городками, в которых выполнены отверстия, соосные с отверстиями нижней стенки бака;
дополнительный электромагнитный клапан, при этом бак расположен на верхних торцах
стенок емкости для питательного раствора, плотно примыкает к ним и входным и выход-
ным патрубками соответственно присоединен к подающему и через дополнительный
электромагнитный клапан к обратному магистральным трубопроводам системы отопле-
ния теплицы; фитильные тепловые трубы расположены и плотно закреплены в отверстиях
нижней стенки бака так, что их испарительные участки находятся в баке, а конденсацион-
ные закреплены в отверстиях перегородок и расположены в емкости для питательного
раствора, которая входными патрубками присоединена к выходам основного электромаг-
нитного клапана секции ирригационной сети и рециркуляционного насоса, а двумя вы-
ходными - ко входам распределительного коллектора питательного раствора секции и
рециркуляционного насоса.
Для обеспечения работы нагревателей питательного раствора каждый нагреватель
снабжен регулятором температуры питательного раствора, при этом датчик регулятора
расположен в емкости нагревателя, а сам регулятор подключен к электросети, к которой
также подключены через замыкающий контакт регулятора двигатель рециркуляционного
насоса и катушка дополнительного электромагнитного клапана.
Сущность предлагаемой полезной модели гидропонной установки поясняется сле-
дующими изображениями:
на фиг. 1 изображена схема гидропонной установки;
на фиг. 2 - схема нагревателя питательного раствора с вертикальным разрезом бака и
емкости для питательного раствора;
на фиг. 3 - электрическая схема системы автоматического управления работой нагре-
вателя питательного раствора.
Гидропонная установка содержит секции 1, 2, 3, 4 ирригационной сети, каждая из ко-
торых, в свою очередь, содержит оборудованные микротрубками 5 поливочные шланги-
трубы 6, расположенные между рядами 7 растений, выращиваемых на четырех зонах 8, 9,
10, 11 теплицы, и присоединенные входами к выходам секционного распределительного
коллектора 12 питательного раствора; основные электромагнитные клапаны 13, 14, 15, 16,
присоединенные входами к магистральному трубопроводу 17, подключенному входом к
выходу расположенного в технологическом коридоре 18 теплицы узла 19 приготовления
питательного раствора для растений.
Для повышения эффективности работы установка снабжена нагревателями 20 пита-
тельного раствора, количество которых равно числу секций ирригационной сети. Каждый
нагреватель 20 (фиг. 2) питательного раствора содержит рециркуляционный насос 21 с
электродвигателем 22, бак 23 с входным 24 и выходным 25 патрубками, в нижней стенке
26 которого выполнены отверстия 27; фитильные тепловые трубы с испарителями 28 и
конденсационными 29 участками; емкость для питательного раствора 30 с входными пат-
рубками 31, 32 и выходными 33, 34 и перегородками 35, в которых выполнены отверстия
36, соосные с отверстиями 27 стенки 26 бака 23; дополнительный электромагнитный кла-
пан 37 с катушкой 38, при этом бак 23 расположен на верхних торцах стенок емкости 30,
плотно примыкает к ним и входным 24 и выходным 25 патрубками соответственно при-

5. BY 6353 U 2010.06.30
5
соединен к подающему 39 и через дополнительный электромагнитный клапан 37 к обрат-
ному 40 магистральным трубопроводам системы отопления теплицы; фитильные тепло-
вые трубы расположены и плотно закреплены в отверстиях 27 нижней стенки 26 бака 23
так, что их испарительные участки 28 расположены в баке 23, а конденсационные 29 за-
креплены в отверстиях 36 перегородок 35 и расположены в емкости 30 для питательного
раствора, которая входными патрубками 31 и 32 присоединена соответственно к выходам
электромагнитного клапана 16 секции 1 и рециркуляционного насоса 21, а выходными
патрубками 33, 34 присоединена соответственно ко входам рециркуляционного насоса 21
и распределительного коллектора 12 питательного раствора секции. Работа каждого на-
гревателя 20 питательного раствора автоматизирована. Для этого каждый нагреватель 20
снабжен автоматическим выключателем 41, регулятором 42 температуры питательного
раствора, при этом датчик 43 регулятора расположен в емкости 30 нагревателя 20, а сам
регулятор 42 подключен к электросети, к которой также подключены через замыкающий
контакт 44 регулятора электродвигатель 22 рециркуляционного насоса 21 и катушки 38
дополнительного электромагнитного клапана 37.
Заявляемая гидропонная установка работает следующим образом.
После прекращения работы установки в 18.00 каждых суток в нагревателе 20 остается
питательный раствор, оптимальную температуру которого с 18.00 до 6.00 утра в каждом
нагревателе поддерживает при замкнутом выключателе 41 регулятор 42, датчик 43 кото-
рого расположен в емкости 30 нагревателя. При понижении температуры раствора в емко-
сти 30 срабатывает регулятор 42 и замыкает контакт 44, и подключает к электросети
катушку 38 электромагнитного клапана 37 и электродвигатель 22 рециркуляционного на-
соса 21, при этом открывается клапан 37 и начинает работать насос 21. При открытом
клапане 37 горячая вода из подающего магистрального трубопровода 39 поступает через
входной патрубок 24 в бак 23, где, проходя через межтрубное пространство испаритель-
ных участков 28 тепловых труб, отдает часть теплоты промежуточному теплоносителю,
находящемуся в тепловых трубах, и через открытый электромагнитный клапан 37 посту-
пает в обратный магистральный трубопровод 40 системы отопления теплицы.
При этом промежуточный теплоноситель тепловых труб превращается в пар, который
поступает в конденсационные участки 29 тепловых труб, где отдает теплоту питательному
раствору, омывающему конденсационные участки 29 тепловых труб при работе насоса 21,
который забирает питательный раствор из нижней зоны емкости 30 и подает его в верх-
нюю зону емкости через патрубок 32, при этом при многоходовом движении питательного
раствора по высоте емкости 30 благодаря перегородкам 35 обеспечивается оптимальная
скорость движения питательного раствора около конденсационных участков 29 тепловых
труб, вследствие чего сокращается время нагрева питательного раствора до оптимальной
температуры и обеспечивается изотермическая температура питательного раствора. В
конденсационных участках 29 пар конденсируется, отдавая теплоту питательному раство-
ру, и конденсат возвращается в испарительные участки 28 при помощи фитилей, находя-
щихся в трубах. Дополнительный электромагнитный клапан 37 будет открыт и будет
работать насос 21 до тех пор, пока температура питательного раствора не достигнет опти-
мальной величины. После этого регулятор 42 размыкает контакт 44, и прекращает рабо-
тать насос 21, и закрывается клапан 37. Далее процесс стабилизации температуры
питательного раствора в емкости 30 повторяется.
Следует отметить, что объем емкости 30 для питательного раствора должен быть та-
ким, чтобы за время подачи питательного раствора из нормы 0,1 кг на одно растение за
один цикл из 30 циклов за сутки хватило теплого питательного раствора растениям, вы-
ращиваемым в зоне 8 теплицы, т.е. на площади 1/6 га. Для надежной работы гидропонной
установки объем емкости 30 увеличивается на 20 %. В 6.00 утра управляющий компьютер
(на фиг. 1 не показан) вводит в работу узел 19 приготовления питательного раствора с
требуемыми кислотностью и электропроводностью, открывает клапан 13 и подает приго-

6. BY 6353 U 2010.06.30
6
товленный питательный раствор через магистральный трубопровод 17 в нагреватель 20
питательного раствора. Свежеприготовленный питательный раствор вытесняет теплый
питательный раствор из емкости 30 нагревателя, который через распределительный кол-
лектор 12, поливочные шланги-трубы 6 с присоединенными к ним микротрубками 5 пода-
ется растениям.
Так как в емкости 30 находится теплого питательного раствора на 20 % больше, чем
требуется растениям, выращиваемым на 1/6 га, то за один цикл кормления растений им
подается исключительно теплый питательный раствор.
Если температура свежеприготовленного питательного раствора меньше оптималь-
ной, то срабатывает регулятор 42 и начинается процесс подогрева питательного раствора
до оптимальной температуры, который продолжается и после окончания цикла подачи
питательного раствора растениям.
После окончания процесса подачи питательного раствора растениям, выращиваемым в
зоне 8 теплицы, компьютер закрывает клапан 13 и открывает клапан 14 и начинается про-
цесс подачи теплого питательного раствора растениям, выращиваемым в зоне 9 теплицы,
и затем растениям, выращиваемым в зонах 10 и 11 теплицы.
За время подачи питательного раствора растениям зон 9, 10 и 11 теплицы нагреватель
20 питательного раствора для растений зоны 8 теплицы успевает нагреть свежий пита-
тельный раствор, находящийся в емкости 30, до оптимальной температуры. После этого
начинается второй цикл подачи питательного раствора растениям. Далее процесс работы
гидропонной установки повторяется. Так как растениям подается питательный раствор с
оптимальной температурой, то отсутствуют стрессы у растений и повышается их урожай-
ность, т.е. гидропонная установка работает более эффективно.
Таким образом, в процессе работы заявляемой гидропонной установки происходит
достижение поставленной технической задачи - повышение эффективности работы уста-
новки за счет подачи питательного раствора растениям с оптимальной температурой, ко-
торая обеспечивается нагревателями питательного раствора, которыми оборудована
установка.
Фиг. 2

7. BY 6353 U 2010.06.30
7
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.