Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных задач современного овощеводства защищенного грунта является снижение себестоимости выращивания овощей. Гидропоника - одно из перспективных технологических направлений, обеспечивающее решение этой задачи. Технология замены традиционных почв в теплице на субстрат позволяет значительно увеличить выход продукции, т.е. повысить урожайность, сократить затраты средств и труда, связанные с подготовкой, транспортировкой и заменой традиционных почвосмесей, ежегодной их подготовкой путем пропаривания, что позволяет экономить большое количество тепловой энергии. В то же время питательные субстраты при периодической регенерации можно использовать 15-20 лет без замены, а такие разновидности технологии, как аэропоника, NFT или подтопление вообще не нуждаются в субстратах.
Работа выполнялась в 1986-1996 годах в соответствии с планом научно-исследовательских работ НИИ овощного хозяйства НПО по овощеводству "Россия" на 1985-1996 годы по теме 04.02.13Т "Разработать и внедрить технологические процессы, комплексы машин, оборудования и сооружения для производства овощей и шампиньонов в защищенном грунте" (номер Государственной регистрации темы 018170002206), входящей в Государственную координационную научно-технологическую программу 0.51.18.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является теоретическое обоснование оптимальных параметров работы систем гидропоники, создание и совершенствование оборудования, а также определение режимов его работы непосредственно в условиях производства.
Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить следующие исследования:
1. Теоретически обосновать оптимальные тепловые режимы в кор-необитаемой зоне растений при различных технологиях выращивания, а именно:
разработать математическую модель и получить аналитическое решение для процессов теплообмена в используемых на практике технологиях по выращиванию рассады овощных культур;
дать теоретическое обоснование тепломассообмена в системах гидропоники при нетрадиционном размещении культур в объеме теплицы;
построить и решить математическую модель теплообмена при аэропонной системе выращивания овощных культур.
-
Разработать, изготовить и провести экспериментальную проверку механизированной системы минерального питания растений.
-
Разработать и проверить в производственных условиях новую энергоэкономичную систему выращивания рассады.
-
Разработать технические рекомендации по технологическому оборудованию для выращивания растений с рациональным их размещением в объеме культивационного сооружения.
-
Изготовить и провести производственную проверку устройства для выращивания овощей гидропонным способом, отличающегося высокий уровнем энергосбережения.
-
Дагь технико-экономическое обоснование разработанных технологических решений, предлагаемых овощеводству защищенного грунта. " '
Методы исследований. В процессе выполнения работы использованы: методы математического и физического моделирования, методы математической физики для получения аналитических решений уравнений в частных производных, современные методики экспериментальных исследований тепловых, гидравлических и технологических процессов. Применялись специально изготовленные экспериментальные стенды.
Научная новизна основных положений и разработок заключается в решении следующих теоретических и экспериментальных вопросов:
сформулированы и аналитически решены математические модели тепло-массообменных процессов при выращивании овощных растений и рассады различными способами гидропоники и аэропоники;
выявлены закономерности позволяющие определять оптимальные температурные и влажностные режимы, для выращивания растений;
разработана новая система автоматического приготовления и подачи питательного раствора и определены режимы ее работы;
разработаны устройства и оборудование для гидро - аэропон-ного выращивания овощей с уменьшением их удельной энергоемкости, и с обеспечением оптимального микроклимата (новизна и полезность подтверждены А.с. СССР №1641230, А.с. СССР №1644828, А.с. СССР №1780654 положительное решение на выдачу патента за № 9^yP^^y/y(_o/fSJ99J
Практическая ценность. Выполненные исследования позволили обеспечить сокращение энергии на технологические процессы в 1,5..3 раза в зависимости от предложенного оборудования, способа выра-
щивания и режимов работы. Экономия минерального питания составила 15%.
Результаты исследований используются в проектных организациях и в учебно-методическом процессе при подготовке специалистов по овощеводству защищенного грунта.
Реализация результатов работы. Полученные результаты диссертационной работы использованы:
при разработке рабочего проекта тепличного модуля размером 12.8x42м на крышах промышленных зданий (тема 0285 тематического плана ЦЭКТБ "Проитеплица" В/О "Союзпром-теплица");
разработанная автоматизированная система минерального питания использовалась в пленочной теплице площадью 500 м2 объединения "Волговятмашэлектроснабсбыт" г. Нижнего Новгорода; в ангарной зимней стеклянной теплице площадью 1000 м2, установленной на крыше административного здания объединения "Печорские электрические сети" г. Печоры, республики Коми; в блочной стеклянной теплице площадью 5000 м2 при Давыдовской ГКС г. Моршанска Тамбовской области;
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-техническом совещании "Пути повышения эффективности использования современных сооружений защищенного грунта" 15 мая 1990 года в г. Симферополе; на научно-техническом совете НИИОХ НПО "Россия" 20 июня 1990 года в г. Мытищи; на научно-техническом семинаре энергетического факультета МГАУ ин. В.П. Горячкина "Высокоэффективные и биоинформационные системы управления АПК" 3-5 февраля 1997 года.
