CC BY
16Юницкий А.Э.12,
доктор философии транспорта
Давыдик М.М.2 Зыль Н.С.2
Использование кровель зданий различного назначения под размещение оранжерей особенности и оптимальные решения
ООО «Астроинженерные
технологии»,
г. Минск, Беларусь
ЗАО «Струнные технологии», г. Минск, Беларусь
Рассмотрены вопросы использования кровель зданий для выращивания пищевых продуктов. Обобщён опыт исследований и разработок в области создания технологий производства растительной и животной пищи в условиях искусственной среды обитания. Указаны направления поиска нового типа жилой среды. Предложены оригинальные подходы в организации архитектурно-планировочной структуры группы жилых домов, выполненных сблокированными в многоквартирный комплекс, названный «горизонтальный небоскрёб» (ГН), рассмотрены его конструктивные, инженерно-технические, технологические и планировочные особенности. Описаны условия, влияющие на возможность использования кровли при совмещении жилых, производственных и вспомогательных функциональных зон в комплексе ГН. Обозначена специфика функционирования и дальнейшего развития подобных систем. Дан анализ возможностей ГН как элемента застройки линейного типа, агрегированной с системами рельсо-струнного транспорта «второго уровня». Отмечена актуальность комплексного подхода, который может быть применён втом числе при проектировании космических поселений «ЭкоКосмоДом» (ЭКД) и их земных аналогов «ЭкоКосмоДом на планете Земля» (ЭКД-Земля).
Ключевые слова: безотходные технологии, вертикальные теплицы, жилой кластер, «горизонтальный небоскрёб», линейный тип расселения, рециклинг, сити-фермерство, Струнные технологии Юницкого (ЮСТ), теплицы на кровле, ЭкоКосмоДом (ЭКД), иСИу.
Введение
По сообщению журнала Science Daily, 23 мая 2007 г. в истории Земли свершился демографический переворот: городское население планеты превзошло по численности сельское. Журнал ссылается на работы учёных Университета штата Северная Каролина и Университета штата Джорджия. Исследование, проведённое совместно с экспертами ООН, показало, что именно в этот день доля городских жителей достигла 51,3 % совокупного населения Земли. В настоящее время из-за непропорционального распределения мирового богатства сельские местности зачастую имеют более низкий уровень жизни и при этом получают отходы жизнедеятельности городов - загрязнённые воздух, воду и почву [1]. Следует отметить, что на конец 2021 г. городское население составило 54 % против 46 % сельского [2]. Зафиксированный демографический сдвиг свидетельствует о негативной тенденции.
Сложившаяся ситуация требует создания эффективных систем расселения (поселения нового типа) - линейных городов uCity, построенных на базе транспортно-инфраструктурных решений ЮСТ (Струнные технологии Юницкого). uCity снижают зависимость домохозяйств от перенасыщенной городской жизни и открывают новые способы развития городов и сельских районов, что позволит устойчиво распределить плотность людей по всей поверхности планеты и облегчить бремя муниципальных и национальных правительств, испытывающих серьёзное демографическое давление со стороны перенаселённых районов. Подобные автономные системы расселения станут основой возведения жилых кластеров экваториального линейного города (ЭЛГ) как наземного структурного элемента программы безракетного освоения ближнего космоса uSpace и вынесения на экваториальную орбиту вредной составляющей земной индустрии.
Поселения нового типа базируются на концепции автономного существования и обеспечивают инфраструктурную, демографическую и продовольственную безопасность благодаря инновационному высокотехнологичному производству продуктов питания в условиях городской среды.
Опыт использования инновационных технологий производства продуктов питания
Идея инновационного производства продуктов питания воплощается в использовании потенциальных градостроительных резервов(кровельного пространства зданий и сооружений) и применении нового способа ведения
сельского хозяйства (сити-фермерства) [3]. В самых крупных мегаполисах мира для испытания этой идеи имеются своеобразные полигоны, развёрнутые на специально выделенных дефицитных пространственных резервах. Теплицы и оранжереи размещаются на кровлях строений различного предназначения и производят растительную пищевую продукцию в непосредственной близости от потребителя [4].
Оранжерея площадью 1900 мг на крыше бруклинского магазина Whole Foods Market (рисунок 1) в г. Нью Йорке, США, организованная фирмой Gotham Greens, ежегодно даёт более 45 тонн свежей зелени, а также защищает крышу от перегрева летом и охлаждения зимой. Теплица работает по технологии Aquaponics и производит продукты питания, применяя высокоэффективное инженерное оборудование. Светодиодное освещение, улучшенное остекление, тепловые завесы, пассивная вентиляция, солнечные батареи позволяют значительно экономить электрическую и тепловую энергию.
Сити-ферма Urbs in Horto (рисунок 2) в районе Пуллман г. Чикаго, США, размещена на крыше здания компании Method, производящей мыло. Оранжерея снабжает крупный район города продуктами, полученными без использования химикатов. Инновационная теплица находится в периферийной зоне мегаполиса и одновременно является досуговым центром и местом приложения труда для проживающего в пешей доступности населения, что считается одним из условий комфортной городской среды. Технология Aquaponics, применяемая при выращивании зелёной продукции на этой ферме, основана на процессах роста и развития растений под компьютерным контролем
Рисунок 1 - Теплица на крыше магазина Whole Foods Market в Бруклине, г. Нью Йорк, США [4]
и демонстрирует высокое качество продукции, гарантируя отсутствие в ней гербицидов, пестицидов и антибиотиков. Оранжерея площадью 16 ООО мг (1,6 га) эквивалентна по урожайности 40,5 га земли.
Проект фермы в г. Коломб недалеко от г. Парижа, Франция, будет способствовать возникновению настоящего аграрного города. Гидропонные теплицы вдоль автомагистрали А86 за пределами французской столицы, став частью нового жилого района Magellan, обеспечат его жителей свежими продуктами круглый год. Концепт вертикальной теплицы (рисунок 3) создан парижской архитектурной студией llimelgo. Многоэтажная оранжерея включает в себя традиционное садоводство и инновационные технологии [5].
Особенности функционирования и развития производства растительной пищи в вертикальных фермах и теплицах на кровлях
Вертикальной фермой принято называть теплицу с многоуровневым размещением. При соблюдении требований к микроклимату она может находиться в любом помещении: на складе, территории старой фабрики, крыше здания, в подвале. Становится популярным обустраивать вертикальные мини-фермы в жилых помещениях, а также выращивать микрозелень на дому. Примеры простых гидропонных систем для домашнего использования российского производителя «Здоровья КЛАД» приведены на рисунках 4,5.
Рисунок 2 - Теплица на крыше здания компании Method в г. Чикаго, США [4]
Рисунок 4 - Гидропонная установка для домашнего использования
Рисунок 3 - Концепт вертикальной теплицы, Рисунок 5 - Четырёхмодульный проращиватель микрозелени
разработанный студией Ште1до, Франция [5] для домашнего использования
Главные отличия вертикальных агропроизводств от традиционных тепличных хозяйств - многоярусное размещение и выращивание зелёных насаждений по методу контролируемой среды (controlled-environment agriculture - СЕА), что позволяет собирать урожай круглый год и значительно экономить ресурсы: свет, воду, электричество (рисунки 6,7). Термин и идея принадлежат Д. Деспомье [6,7]. Он подсчитал, что 30 % всех произведённых продуктов питания портятся при транспортировке и хранении, в то время как ведение сельского хозяйства в вертикальных фермах на территории городов значительно сокращает логистическую составляющую и сроки доставки зелёной продукции к столу потребителя.
Рисунок 6 - Применение метода CEA в вертикальных фермах [8]
Рисунок 7 - Ведение сельского хозяйства по методу CEA [8]
На рынке Российской Федерации в настоящее время работает компания ¡Farm, которая не только занимается строительством вертикальных ферм, но и сама производит экологически чистую продукцию [8]: различные виды салатов, пряные травы, овощи, ягоды (рисунок 8). На вертикальной ферме в г. Томске компанией применяются питательные фиторастворы, подобраны методы биозащиты салатов и овощей от болезней, проводится настройка полива и использования фитосвета.
Компания ¡Farm рассчитала параметры технологии (таблица 1), которые показывают эффективность строительства в широком спектре помещений производимых ею модулей вертикальных ферм.
В Сингапуре находится первая в мире коммерческая вертикальная ферма Sky Greens, где овощи и зелень выращиваются в 38-ярусных контейнерах, в которых растения получают достаточное количество воды, солнечного света и воздуха, давая урожайность, в 10 раз превышающую результаты в открытом грунте.
В Объединённых Арабских Эмиратах действует вертикальная ферма Badia Farms. Установка занимает 790 мг и без применения химикатов и пестицидов производит 18 видов листовых овощей, в том числе рукколу, горчицу и мяту.
Компания Infarm владеет 50 вертикальными фермами в г. Берлине, Германия, на которых выращивает 200 сортов овощей, фруктов, трав, зелени и грибов. В управлении фермами активно используются облачные технологии и анализ больших данных, помогающие адаптировать уровень освещённости, температуру, рН и состав питательных веществ индивидуально для каждого сорта растений [8].
Рисунок 8 - Выращивание клубники в вертикальных фермах компании ¡Farm, Российская Федерация [8]
Таблица 1 - Параметры технологии компании ¡Farm [8]
Характеристика Значение
Площадь помещения, мг 20 50 200 500
Площадь выращивания, мг 47 117 478 1000
Высота потолков, м/количество ярусов в модуле 3/7 4,5/9 4,5/9 5/9
Общее число модулей (под рассаду и выращивание), шт. 4 10 41 115
Необходимая мощность энергопотребления (пиковая), кВт 7 19 77 ГО го CD
Урожай зелени (среднее значение), кг/мес 130 300 1200 2500
Развитие экоориентированных (биосферных) технологий на кровлях зданий
Движение современной цивилизации в сторону гармоничных отношений с окружающей средой и бережного отношения к ресурсам становится назревшей необходимостью. Всё чаще внимание исследователей и практиков привлекают идеи поселений нового типа - линейное расселение вдоль транспортных коридоров-русел [9].
Транспортно-инфраструктурные комплексы ЮСТ, работа над которыми ведётся под руководством инженера А.Э. Юницкого, согласно программе «ЭкоМир» [10] организуют систему транспортных русел - коммуникационно-инфраструктурную сеть иИе1 На базе данных решений появятся линейные города иСЖу и ЭЛГ, возводимые с использованием экоориентированных (биосферных) технологий. Планировочной единицей поселений нового типа станет жилой кластер, состоящий из «горизонтальных небоскрёбов» (ГН) - сблокированных в линию одноквартирных малоэтажных зданий с набором инженерных систем, обеспечивающих обитателей всем необходимым для жизни, включая органические продукты питания, питьевую воду из артезианских скважин, электрическую и тепловую энергию, а также полный биосферный цикл переработки бытовых отходов.
Городское сельское хозяйство, организованное в жилых кластерах, позволит совершенствовать экономику и экологию городов, сохранить экологическую среду, улучшить архитектуру и снабдить население свежими, экологически чистыми продуктами питания. Следует выделить определённые направления в развитии «зелёных» технологий на кровлях зданий:
• совмещение вертикальных теплиц с торгово-офис-ными или жилыми сооружениями, что позволит использовать тепло и углекислоту, которые присутствуют в воздушных потоках, сбрасываемых в атмосферу через вытяжную вентиляцию, и перенаправить их в теплицы, сэкономив
энергоресурсы, затрачиваемые на обогрев и получение углекислого газа для подкормки растений;
• возвращение городских отходов, в том числе канализационных стоков, в качестве вторичных ресурсов (рециклирование) в цепочку производства и потребления, т. е. отходы будут перерабатываться в продукты, материалы или субстанции независимо от того, служат они своим изначальным или каким-либо иным целям. Специфический вид рециклирования - переработка органических отходов для компостирования [11];
• переход к концепции модульности и соблюдению требований зонирования технологических помещений. При этом предполагается создание относительно изолированных пространств (например, отделение сеянцев, рассадное и овощные отделения), что позволит разбить площадь теплицы на автоматизированные регулируемые зоны [12];
• формирование автоматизированной системы управления для обеспечения взаимодействия оперативного персонала с системами нижних уровней, осуществления диспетчерского управления процессами и получения актуальных данных отдатчиков в системах капельного полива, наблюдения за микроклиматом, форточной вентиляции, зашторивания, подкормки углекислым газом, досвечивания, а также отопления, рециркуляции воздуха и автоматизации режима микроклимата [12];
• применение многоярусного узкостеллажного размещения и гумусопоники, использующей в качестве питания растений жидкий биогумус, а не химические минеральные вещества и позволяющей осуществлять органическое растениеводство.
Органическую продукцию для жителей кластера (людей и животных) планируется выращивать в расположенных на кровлях ГН оранжереях (теплицах) в вертикальных фермах. В корневую систему растений будет подаваться раствор с питательными веществами, содержащимися в почвенном
гумусе, - жидкий биогумус. Такая технология является природной в отличие от традиционной природоподобной гидропоники на химических минеральных составах. Ведь эволюционно растения питаются веществами, которые образуются благодаря преобразованию нерастворимых органических и минеральных соединений в растворимые соли гуминовых кислот сообществом аэробных и анаэробных почвенных микроорганизмов, изначально живущих в любой природной плодородной почве. Поэтому в жидком биогумусе должны содержаться не только питательные вещества, но и сообщества тысяч видов агрономически ценных почвенных микроорганизмов, причём в большем количестве, чем, например, их насчитывается в тучном чернозёме (порядка триллиона микроорганизмов в литре гумуса). По аналогии с гидропоникой данная система названа «гумусопоника». В агрофермах линейных городов иСИу будет использована именно гумусопоника - когда растения питаются жидким гумусом, где нерастворимые соли гуминовых кислот уже переведены в растворённую форму. Такие эксперименты успешно проходят в Крестьянском (фермерском) хозяйстве «Юницкого» (КФХ «Юницкого»), г. Марьина Горка, Беларусь.
Для того чтобы апробировать инновационные технологии ведения сельского хозяйства в поселениях нового типа, на базе КФХ «Юницкого» задуман масштабный проект -строительство многофункционального здания (рисунки 9-14),
в котором будут совмещены различные блоки, включая жилые, вспомогательные, технические, а также помещения для выращивания и переработки зелёной пищи. Цель эксперимента заключается в исследовании и утверждении преимуществ такого совмещения.
На данном объекте предполагается установить и протестировать инновационные технологии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК); очистки и повторного применения сточных вод; получения и использования гумуса из органических отходов и иловых накоплений сточных вод.
В ЗАО «Струнные технологии», г. Минск, Беларусь, проведены исследования и достигнуты положительные практические результаты испытаний отдельных технологий, которые планируется задействовать в указанном многофункциональном здании: выращивание тропических растений на облегчённом грунте [13], производство съедобных и лекарственных грибов [14], изготовление натуральных фитонцидсодержащих экстрактов, жидкого мыла [15], переработка органических отходов при помощи вермиком-постирования и выращивание с применением полученного субстрата растительной продукции (овощи, зеленные культуры, микрозелень) [16]. Используя современные технологии, на территории КФХ «Юницкого» культивируют лекарственные травы на площади около 1000 мг [17], а также разводят перепелов.
Фрагмент кластера
Рисунок 9 - Схема размещения многофункционального здания на территории КФХ «Юницкого» (вариант): 1 - многофункциональное здание; 2 - котельная; 3 - блок очистки стоков
Рисунок 10 - Общий вид многофункционального здания на территории КФХ «Юницкого» (вариант]
Рисунок 11 - Конструктивная схема многофункционального здания из сборных элементов (фрагмент, вариант)
Рисунок 12 - Общий вид второго этажа многофункционального здания (оранжерея, вариант)
Дефлектор
Отработанный воздух
Многофункциональное помещение
Открывающаяся фрамуга
Радиатор отопления
Система отопления «тёплый пол»
Оранжерея
Система охлаждения
Открывающаяся фрамуга
Система отопления «тёплый пол»
Рисунок 13 - Схема систем ОВК многофункционального здания (вариант)
Вертикальные грядки с капельным поливом
Бак-аккумулятор очищенной канализационной воды (объём -15 м3'
Приготовление почвенного эликсира иТегга
Контроллер полива
Капельный, поверхностный полив
Полив с помощью переносного шланга
Лоток сбора конденсата
Электромагнитный клапан
Бак-аккумулятор дождевой и конденсационной воды (объём -1 м3)
Избыток стоков I канализацию
Полив растений вокруг здания
На рекультивацию земель / Очистка стока и благоустройство
В5 / Вода для полива
Мойка
с измельчителем отходов
Отстойная часть ёмкости (объём - 5 м3)
Насос для подачи очищенных сточных вод для полива
И сточ ник хозя йстве н н о- п итье во го водосн а бже н ия (собственная скважина или городские сети)
В1- Хозяйственно-питьевое водоснабжение -В4 ■
В2- Техническое водоснабжение -В5
ВЗ- Очищенная сточная вода -ТЗ ■
Подача почвенного эликсира иТегга Подача осадка очистных сооружений Горячее водоснабжение
Т4- Циркуляция горячего водоснабжения
К1 - Хозяйственно-бытовая канализация
К2 Дождевая канализация
СЛ
Рисунок 14 - Схема повторного использования воды в многофункциональном здании (вариант)
В проектируемой оранжерее разведены различные трубопроводные системы, транспортирующие:
1) водные растворы жидкого биогумуса (возможно регулирование концентрации веществ);
2) дождевые воды из аккумулирующих ёмкостей;
3) вторичные воды из ёмкостей очистки бытовых
СТОКОВ;
4) питьевую воду;
5) углекислый газ для питания растений, извлечённый из дымовых выбросов теплоисточника.
Системы 1-3 могут быть совмещены друг с другом в комплекс капельного полива. Все инженерные сети обустроены в специальных зонах, идущих транзитом через многофункциональное здание, исполненное в идеологии ГН.
Особенности и условия функционирования помещений, расположенных на втором этаже «горизонтального небоскрёба»
Второй этаж ГН в жилом кластере линейного города иСИу будет арендован фермером, а жильцы дома, как члены кондоминиума, станут участниками процесса, получая свою часть дохода от выращенной органической продукции. Круглогодично работающая ферма сможет производить на крыше ГН достаточно пищевой продукции для обеспечения потребности каждой семьи, живущей в доме.
Рациональная планировка второго этажа приспособлена для функционирования оранжереи. Вход на крышу организован с торцов ГН. По центру здания устроен сквозной коридор с узкоколейной линией для автоматизированной грузовой тележки, транспортирующей поддоны с урожаем, гумусом, сельскохозяйственными отходами и вспомогательными материалами к грузовым лифтам, находящимся в торцах дома.
Пространство второго этажа ГН разделено на технологические участки и блоки:
• оранжерея (теплица) для выращивания сельскохозяйственных культур, лекарственных трав, декоративных растений, представляющая собой единое помещение, ориентированное на южную сторону, крытое остеклённой крышей для обеспечения максимального светопропускания;
• помещение для выращивания микрозелени в вертикальных фермах;
• помещения для микрокпонального размножения растений [in vitro], в основе которого лежит уникальное свойство растительной соматической клетки - тотипотентность -способность клеток реализовать потенциал целого растения;
• участок для выращивания грибов (вешенки и др.), являющихся ценным диетическим продуктом с низкой калорийностью (38-41 ккал) и высоким содержанием многих веществ, необходимых организму человека. Вешенка неприхотлива к колебаниям температуры, уровню влажности и освещённости, проста в уходе, отличается быстрой всхожестью [18];
• участок для разведения перепелов и других мелких животных для обеспечения жильцов диетическими продуктами (яйца, мясо);
• участок для производства биогумуса и зоогумуса. Биогумус - биологически активное, экологически чистое и натуральное органическое удобрение, которое образуется в результате переработки красными калифорнийскими червями органических остатков в почве. Зоогумус - продукт жизнедеятельности личинок мух; представляет собой сыпучую мелкогранулированную массу от серого до коричневого цвета, имеющую слабый запах аммиака. Зоогумус применяется как органическое удобрение под все виды сельскохозяйственных культур, в лесоводстве и цветоводстве, а также для восстановления загрязнённых почв. Для получения жидкого биогумуса предлагается использовать совместно био- и зоогумус, а при необходимости и минеральные компоненты для регулирования содержания тех или иных элементов. Смесь биогумуса, зоогумуса и минеральных компонентов разбавляется водой в соотношении 1:10, затем подвергается диспергированию в кавитацион-ной установке до состояния устойчивой эмульсии. Данная суспензия может быть отфильтрована и/или центрифугирована. На рисунке 15 приведена общая схема переработки твёрдых пищевых отходов с получением растительной продукции;
• помещения общественного назначения;
• хозяйственный блок;
• гардеробные, санузлы, подсобные помещения.
В вертикальных фермах, представляющих собой комплекс модулей, высаживают растения в условиях защищён-ного грунта и контролируемых параметров среды. С помощью таких технологий выращивают главным образом листовые и салатные культуры, а также микрозелень.
Различные виды микрозелени имеют существенную пищевую ценность не только для людей, но и для животных.
Рисунок 15 - Схема переработки твёрдых пищевых отходов для получения растительной продукции
Полученная на гумусопонике, она является натуральной органической пищей, богатой легкопереваримыми питательными веществами и витаминами, в технологии культивирования которой отсутствуют химические удобрения и химические средства защиты (пестициды, гербициды и др.). Гумусопонный корм из проростков пшеницы (т. е. выращенный по технологии гумусопоники) как зелёная кормовая добавка или индивидуальный корм является энергоёмким, хорошо усваивается, имеет высокое содержание протеина, белков, жиров, витаминов и других важных микронутриентов. Он принципиально отличается от других, поскольку животное съедает не только надземную часть, но и остатки семян, содержащие крахмал, а также корневую часть, богатую сахарами и белками.
Вне зависимости от времени года и природно-климатических условий (засуха, проливные дожди, жара, заморозки и др.) гумусопонные установки могут обеспечить и животных, и людей свежей зелёной пищей, что особенно важно при авитаминозе в зимний период.
Кроме вертикальных ферм в оранжерее на втором этаже ГН планируется устраивать высокие грядки круглой формы - дешёвые и простые в обслуживании, диаметром 1,91 м (периметр 6 м). Их легко разбирать и перемещать, обслуживать со всех сторон, на каждой грядке может быть высажена определённая культура.
При выборе растений учитываются пищевые предпочтения людей и особенности страны расположения ГН (региональные традиции потребления, сезонность местного производства, колебания цен, поддержание здорового образа жизни и др.).
Наиболее оптимальным для большинства ценных с пищевой и/или лекарственной точки зрения растений является субтропический климат, поэтому атмосферные условия оранжереи приближены к нему. Всё пространство для выращивания культур на кровле ГН представляет собой одну климатическую зону, характеристики которой подходят для всех растений, подобранных с учётом установленных климатических требований.
Для регулирования температуры и влажности на отдельных участках оранжереи предлагается применять механизмы местного контроля этих параметров: вентиляторы, ИК-обогреватели, светодиодные лампы, системы дополнительного орошения.
Климатические и технологические условия для выращивания культур в ГН планируется соблюдать в следующих пределах:
• температура воздуха: 20-28 °С днём, 16-25 °С ночью;
• температура поливной воды: 15-25 °С;
• влажность: 60-80 % (регулируется);
• тип ламп освещения: светодиодные светильники со спектром 380-780 нм;
• естественное освещение и досветка: 10 000 лк;
• световой день: 12-16 ч;
• кратность воздухообмена: 4-90 м5/ч на 1 мг (регулируется);
• содержание С0г в воздухе: 350-1000 ррт (0,03-0,1 %) в течение светового дня;
• установка в промышленных теплицах соответствующего количества осевых вентиляторов мощностью по 0,25 кВт каждый.
Система орошения планируется автоматизированной: запрограммирован объём и расписание капельного прикорневого полива растений очищенными сточными водами с определёнными характеристиками (таблица 2).
Объём поглощённого растениями углекислого газа в течение суток меняется и зависит от интенсивности освещения и качества света (спектрального состава светового потока). Наибольшая необходимость в С0г возникает в утренние и послеобеденные часы, когда процесс фотосинтеза обретает пиковые значения. При несоблюдении потребности растений и повышенной концентрации углекислого газа в тёмное время суток происходит замедление процессов роста и пло-дообразования вследствие подавления дыхания растений.
Существует несколько типов подачи углекислоты к растениям: прикорневая подкормка, в точке роста,
в ассимилирующей массе растения. Так как углекислый газ в два раза тяжелее воздуха и стремится скапливаться внизу теплицы, то целесообразно осуществлять введение С0г в наиболее высокой точке - в точке роста (при закрытых фрамугах).
На сегодняшний день наиболее эффективным и экологически чистым считается оборудование, которое подаёт в теплицы не дым, а очищенную от примесей углекислоту. Такой способ требует сеть газопроводов для распределения С0г по теплицам и систему автоматизированного управления подачей газа. Кроме этого, необходимы ёмкость для хранения жидкой углекислоты (типа УДХ, РДХ или ЦЖУ), газификатор, подогреватель и другое оборудование.
Внутри теплицы газ распределяется поконтурно, т. е. концентрация С0г в различных частях сооружения поддерживается на одном уровне. Независимой подачей газа в контуры теплицы управляют датчики, которые в свою очередь по команде от контроллера регулируют работу клапана, закреплённого за данным контуром [19].
Таблица 2 - Требования к сточным водам для полива растений
Показатель Значение
В соответствии с постановлением Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 26 мая 2017 г. № 16 «0 некоторых вопросах нормирования сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод»
БПК 5 (биохимическое потребление кислорода), мг/л, не более 25
ХПК (химическое потребление кислорода), мг/л, не более 125
Взвешенные вещества, мг/л 30
В соответствии с ГОСТ 17.4.3.05-86 «Охрана природы. Почвы. Требования к сточным водам и их осадкам для орошения и удобрения» и применяемой технологией культивирования растительной продукции, ГОСТ33045-2014 «Вода. Методы определения азотсодержащих веществ»
Размер твёрдых частиц, мкм, не более 50
Азот общий, мг/л, не более 31
Фосфор общий, мг/л, не более 30
Калий общий, мг/л, не более 58
рН, ед. 6-8
Микроэлементы, тяжёлые металлы, загрязняющие вещества С учётом их концентрации в почве и норм для возделываемых культур
Неприятные запахи, по пятибалльной шкале Не более 3
В соответствии с СанПиН 2.1.7.573-96 «2.1.7. Почва, очистка населённых мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения»
Число ЛПК (лактозоположительные кишечные палочки), допустимое содержание КОЕ на 1 л, не более 104
Патогенные микроорганизмы (по эпидпоказателям), количество на 1 л Отсутствие
Жизнеспособные яйца геогельминтов (аскариды, власоглавы, анкилостомиды), содержание в 1 л Отсутствие
Жизнеспособные яйца биогельминтов (онкосферы тениид, яйца фасциол), содержание в 1 л Отсутствие
Жизнеспособные цисты кишечных патогенных простейших (цисты лямблий, балантидий, ооцисты криптоспоридий), содержание в 1 л Отсутствие
Выводы
и дальнейшие направления исследования
Использование кровель зданий для выращивания пищевых продуктов имеет первостепенное значение при создании жилой застройки нового типа, принципы возведения которой могут быть использованы не только в линейных городах и№у, ЭЛГ, ЭкоКосмоДоме на планете Земля (ЭКД-Земля), но и на космических орбитах в ЭкоКосмоДомах (ЭКД). Технологии получения растительной и животной пищи в условиях контролируемой среды обитания открывают принципиально другой уровень производства, распределения и потребления природных благ и обеспечивают продовольственную безопасность населения любой страны.
Новый тип жилой среды основан на соединении многих функций в общую архитектурно-планировочную структуру, где группы жилых домов, сблокированные в многоквартирный комплекс, называемый «горизонтальный небоскрёб», образуют один конструктивный, инженерно-технический, технологический и планировочный организм. Такие эко-дома при строительстве не отнимут у биосферы землю -из-под фундамента здания, даже если это песок пустыни, она будет поднята на кровлю, обогащена до плодородия тучного чернозёма гумусом, изготовленным из местных органических отходов, и сможет прокормить живущую в доме семью полноценной органической пищей практически без задействования дополнительных внешних биосферных ресурсов.
Выполнение условий, описанных в представленной статье, делает реальным использование кровель ГН и позволяет совместить жилые, производственные и вспомогательные функции в одно гармоничное целое. Являясь инновационным, такой способ создания нового типа жилой среды станет основой дальнейших разработок. Названные особенности функционирования ГН обусловят развитие подобных систем в качестве ключевого элемента жилой застройки поселений иСПу и ЭЛГ на базе транспортно-инфраструктурных технологий ЮСТ
Литература
1. Городское население Земли превысило сельское [Электронный ресурс]// Вокруг света. - 2007. - Режим доступа:https://www.vokrugsveta.ru/news/1094. - Дата доступа: 20.05.2022.
2. Счётчик населения Земли [Электронный ресурс]// Население земли. - 2022. - Режим доступа: https.// countryme ters.¡nfo/ru/World. - Дата доступа: 29.07.2022.
3. Коваль, Н.В. Тенденции развития сити-фермерства в современных городах / Н.В. Коваль // Матрица научного познания. - 2021. - № 4-2. - С. 65-79.
4. Сембин, М. С. Опыт поиска градостроительных резервов для развития городского сельского хозяйства в современных мегаполисах / М.С. Сембин, Ш.Ж. Суранкулов, ЕА Ахмедова // Градостроительство и архитектура. -2019. -19, №3.- С. 151-158.
5. Magellan's Urban Farm [Electronic resource]//llimelgo. -Mode of access: https://ilimelgo.com/fr/projets/cultiver/ hautes-serres. - Date of access: 01.07.2022.
6. Despommier, D. The Vertical Farm: Feeding the World in the 21s' Century. - New York: Thomas Dunne Books, 2010.-320 p.
I. Despommier, D. The Vertical Farm: The Sky-Scraper as Vehicle for a Sustainable Urban Agriculture / D. Despommier, £ Ellingsen// Tall & Green- Typology for a Sustainable Urban Future: CTBUH 8th World Congress, Dubai. -2008. -P. 311-318.
8. От Чикаго до Дубая: обзор вертикальных ферм [Электронный ресурс]. - 2018. - Режим доступа: http.// project409440.tilda.ws/verticalfarmingworld. - Дата доступа: 30.04.2022.
9. От идей Сориа-и-Мата до «Сибстрима» и «Страте-гии-2030»: обзор отечественных и зарубежных проектов линейных городов и систем расселения/ И.М. До пинская [и др.] // Universum: технические науки. - 2021. -№ 5-2 [86]. - С. 63-74.
10. Программа «ЭкоМир» [Электронный ресурс] - 2020. -Режим доступа: http://ecospace.org/images/Program_ EcoSpace_RU.pdf. - Дата доступа: 05.06.2022.
II. Задорожняя, Л.Е. Мировая и отечественная практика безотходного производства посредством перехода к циркулярной экономике /Л.Е. Задорожняя//Экономический вестник ИПУ РАН. -2020. -Т.1,№1- С. 106-124.
12. Прудцких, Н.В. Вертикальные теплицы: переход к концепции модульности/Н.В. Прудцких//Автоматизация, мехатроника, информационные технологии: материалы VIII междунар. науч.-техн. интернет-конф. молодых учёных, Омск, 16 мая 2018 г. / Междунар. концерн Festo [и др.] - Омск: Омгту 2018. - С. 32-35.
13. Плодородие и физико-химические показатели лёгких «космических» почвогрунтов для ЭкоКосмоДома / А.Э. Юницкий [и др.] // Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы IVмеждунар. науч.-техн. конф, Марьина Горка,
18 сент. 2021 г. / ООО «Астроинженерные технологии», ЗАО «<Струнные технологии»» под общ. ред. А.Э. Юницкого. -Минск: СтройМедиаПроект, 2022.- С. 313-328.
14. Юницкий, АЭ. Лекарственные и съедобные грибы в условиях замкнутой экосистемы: культивирование, свойства, применение /А.Э. Юницкий, А.А. Костеневич// Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы IVмеждунар. науч.-техн. конф, Марьина Горка, 18 сент. 2021 г. / ООО ««Астроинженерные технологии», ЗАО «<Струнные технологии»; под общ. ред. А.Э. Юницкого. - Минск: СтройМедиаПроект, 2022. - С. 269-280.
15. Зыль, Н.С. Растения специального назначения и их использование в ЭкоКосмоДоме/Н.С. Зыль, Н.В. Баталевич, ЕА. Шахно // Безракетная индустриализация космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы II междунар. науч.-техн. конф., Марьина Горка, 21 июня 2019 г. / ООО «<Астроинженерные технологии»; под общ. ред. А.Э. Юницкого. - Минск: Парадокс, 2019. - С. 191-197.
16. Юницкий, А.Э. ЭкоКосмоДом как пространство для сохранения видового разнообразия тропической и субтропической флоры /А.Э. Юницкий, В.К. Павловский, Д.В. Феофанов // Безракетная индустриализация космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы II междунар. науч.-техн. конф., Марьина Горка, 21 июня 2019 г. / ООО «Астроинженерные технологии»; под общ. ред. А.Э. Юницкого. - Минск: Парадокс, 2019. - С. 153-157.
17. Шахно, ЕА. Лекарственные растения для ЭкоКосмоДома: подбор, условия выращивания, область применения / ЕА. Шахно, Н.С. Зыль //Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы IV междунар. науч.-техн. конф., Марьина Горка, 18 сент. 2021 г. / ООО «Астроинженерные технологии», ЗАО «(Струнные технологии»» под общ. ред. А.Э. Юницкого. -Минск: СтройМедиаПроект, 2022 - С. 283-291.
18. Махмутов, А.Н. Система автоматической подачи газа СО2 в тепличные помещения /А.Н. Махмутов // Овощи России. - 2017. - № 3 (36). - С. 64-69.
19. A Review on Study of Growth and Cultivation of Oyster Mushroom / J. Nongthombam [et al.] // Plant Cell Biotechnology and Molecular Biology. - 2021. - Vol. 22, iss. 5-6. - P. 55-65.
150
151
