CZ32728U1

CZ32728U1 - Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu

Info

Publication number: CZ32728U1
Application number: CZ2018-35751U
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Kretek
Original assignee: Ecos Choceň S.R.O.
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-04-02
Also published as: WO2020125824A1

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká mobilního zařízení na vytvoření slunečního stínu zejména v oblastech s vysokou sluneční intenzitou a velkým počtem slunečních dní v roce.

Dosavadní stav techniky

V současné době se spousta oblastí naší zeměkoule potýká s nadbytkem slunečního svitu, který znemožňuje zejména pěstování zemědělských plodin v oblastech s nedostatkem vláhy. Clony nebo jiné konstrukce, umožňující ochranu proti světlu, zvláště proti slunečnímu záření jsou dosud známy jako zařízení připevnitelná na budovy, rámy či speciální ramena. Zastiňování při pěstování zeleniny a ovoce se zejména provádí u plodin rostoucích ve sklenících a je prováděno zejména plachtami. Vytvoření zastíněných ploch na veřejných prostranstvích se provádí rovněž zejména využitím plachet, ať už z přírodního nebo plastového materiálu. Např. nafukovací stínící prvek podle patentu FR 2505903 je vyroben z hadice z pružné plastové fólie, např. polyetylén, a je opatřen spojovacími kusy pro připojení hadice k závěsu nebo k jiné hadici. Každá hadice se skládá z plochého skládaného pásu fólie, který má na jedné drážkové pásky a pás na jazyku na druhé straně, čímž vznikne spoj. Patent EP 2597987 pak představuje nafukovací deštník/slunečník, ten je však určen k zakrytí jen malého prostoru.

Tato a další zařízení využívají vzduch na vytvoření svého tvaru, neumožňují ale zastínění větších ploch a jsou závislá na konstrukcích, na kterých jdou připevněna. Cílem technického řešení je navržení jednoduchého zařízení, které bude sloužit zejména v zemědělství - k pomoci s rozšiřováním úrodných zemědělských ploch v jižních státech Evropy, v Izraeli, v Africe a v podstatě všude kde slunce vysušuje úrodu na polích, a to i zavlažovanou, kde zamezí nadměrnému odparu vody. Dále pak zařízení, které bude umožňovat zúrodnění pouští a bude i využitelné ve městech a obcích při snižování nadměrných povrchových teplot atd.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle technického řešení, jehož podstatou je, že obsahuje nejméně jedno těleso tvořené obalem z plastové folie, které je ve spodní části opatřeno nejméně jedním tvorem, a které je nad zemí nadnášeno vztlakovou sílou. Tato vztlaková síla vznikne na základě rozdílu teplot uvnitř obalu tělesa zařízení a v okolním ovzduší, kde nosičem tepelné energie je infračervené záření slunce. Nejméně 10 % plochy folie je tvořeno plochou pohlcující infračervené záření a obal tělesa je fixován k zemi fixačními prostředky. Podstatou řešení rovněž je, že tělesa je tvaru blížícímu se geometrickému tělesu. Podstatné je i to, že plastovou folií obalu může být zabarvená folie, která infračervené záření propouští i pohlcuje. Plastovou folií obalu může být čirá folie s nanesenými vrstvami, které pohlcují infračervené zářen, nebo spojená folie, která obsahuje čiré části materiálu a části z materiálu, který pohlcuje infračervené záření, případně kombinovaná folie, kde se střídají čiré a zabarvené plochy pohlcující infračervené záření. Plastová folie může být i čirá a uvnitř v obalu tělesa je pevně připevněna zabarvená perforovaná nebo neperforovaná vnitřní folie, která pohlcuje infračervené záření a je umístěna uvnitř obalu připevněna ve svislém, horizontálním nebo šikmém směru. Podstatné je i to, že folie obalu a vnitřní zabarvená perforovaná i neperforovaná vnitřní folie mají tloušťku 1 až 20 pm. Tělesa tvořená obaly jsou spojena do řetězců. Podstatou řešení je také že kompletní těleso zařízení může být vyrobeno ze zejména bioplastů a také z recyklovatelných plastů.

- 1 CZ 32728 U1

Jak je uvedeno výše, těleso je nad zemí nadnášeno sílou, která vznikne teplem na základě rozdílu teplot v obalu a v ovzduší. Aby bylo těleso vyneseno do ovzduší, využívá uvedené zařízení známého jevu podle Archimédova zákona, který platí i v atmosféře a to, že vztlaková síla působí na těleso v atmosféře podle vzorce:

Fvz = V. p . g;

kde V.. .objem tělesa; p.. .hustota vzduchu; g.. .gravitační konstanta p = 1,29 kg/m³ (průměrná hustota vzduchu)

Tělesa z látek, jejichž průměrná hustota je menší než hustota vzduchu, v atmosféře stoupají vzhůru (Fvz > F_g). Je-li průměrná hustota tělesa větší než hustota vzduchu, těleso v atmosféře klesá (F_g > F_vz).

Síla, kterou je ve vzduchu „těleso“ nadnášeno, tedy závisí i na teplotě okolního vzduchu. Přesněji řečeno, rozhodující je rozdíl teplot vzduchu v „tělese“ a v jeho okolí. Studený vzduch v okolí nadnáší „těleso“ lépe, než když má poněkud vyšší teplotu. Pokusy prováděné vypouštěním balónů dokázaly, že vztlaková síla působící na těleso míří svisle vzhůru. Je-li průměrná hustota tělesa menší než hustota vzduchu, těleso v atmosféře stoupá. Atmosférický tlak klesá s výškou, v okolí horní části balónu je tlak nižší než dole. Výslednice tlakových sil míří vzhůru. Každý balon - těleso - může dosáhnout jen určité výšky, protože s rostoucí výškou - klesá hustota vzduchu, proto klesá i vztlaková síla, protože v určité výšce se vztlaková síla rovná gravitační síle. Pro výrobu tělesa je důležitá volba materiálu, k ohřevu plynů či vzduchuje využito sluneční záření, tedy jeho složka - infračervené záření IR o vlnové délce 0,78 mikronů až 1,4 mikronů.

Zařízení na vytvoření slunečního stínu slouží k odstínění či stínění osálaných ploch nadměrným slunečním zářením a k zabránění jejich nadměrného vysoušení odpařeni vody svým tělesem s vnitřní IR folií anebo nanesenou IR vrstvou po různých částech obvodu tělesa. Zastíněním dojde ke snížení jejich povrchových teplot, což má pozitivní vliv zejména na úrodu na polích a pěstování zemědělských plodin v pouštních oblastech. Jeho výhoda je tedy především pro zemědělství, zastínění je využitelné rovněž na větší plochy ve městech a obcích jako nahrazení přirozeného stínu pro občany. Snižuje teplotu jejich ohřívaného povrchu sluncem a odpař vody a tekutin v těle těchto rostlin, a to nejen u zavlažovaných plodin nebo lidí a zvířat ale i v případě různých průmyslových zařízení.

Možným použitím je i využití proti rychlému tání osálaných zasněžených ploch jako např. sjezdovek a zmrzlých ploch, ledovců atd.

Zařízení je jednoduše využitelné a má schopnost vznést se do výše bez použití jakéhokoliv zdroje jiné energie, než je IR záření.

Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže objasněno na obrázcích, které představují:

Obr. 1 - celkový pohled na základní těleso mobilního zařízení na vytvoření slunečního ve tvaru kvádru, tvořeného obalem ve tvaru kvádru s napouštěcím/vyrovnávacím otvorem ve spodní části tělesa a upevněného k zemi, kde obal tvoří je zabarvená folie, která infračervené záření propouští i pohlcuje.

Obr. 2 - těleso zařízení, kde obal tvoří čirá folie, pokrytá vrstvami pohlcujícím IR záření

Obr. 3 - těleso zařízení, kde obal tvoří spojená folie, tedy folie čirými s tmavými plochami

-2CZ 32728 U1

Obr. 4 - těleso zařízení, kde obal tvoří kombinovaná folie, s čirými a zabarvenými plochami

Obr. 5 - těleso s vnitřními foliemi

Obr. 6 - těleso ve tvaru hřibu

Obr. 7 - příklad tělesa upevněného k zemi a tělesa složeného

Obr. 8 - příklad seskupení několika těles

Příklady uskutečnění technického řešení

Níže uvedené popisy příkladů provedení mobilního zařízení na vytvoření stínu - dále jen zařízení - jsou založeny na základním principu - rozdílem teploty vně a uvnitř tělesa zařízení vznikne síla, která těleso uvede do pohybu, tj. vynese ho směrem vzhůru do ovzduší a fixováním tělesa řetězce těles - ve zvolené výšce nad povrchem země - je vytvořen tímto tělesem požadovaný stín. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle příkladu provedení obsahuje nejméně jedno těleso blížící se tvaru kvádru (obr. 1), které je tvořeno obalem 1 z folie 2 a které je dole opatřeno nejméně jedním napouštěcím, přepouštěcím/vyrovnávacím otvorem 5. Ten je určen pro naplnění tělesa vzduchem a odvod kmitajících a roztahujících se molekul vzduchu a plynů a k vyrovnávání a úpravě tlaku a hustoty vzduchu tělese dle teploty ohřátí sluncem, tedy infračerveným zářením. Nad zemí je obal 1_ tělesa zemí nadnášen vztlakovou sílou, vznikající teplem na základě rozdílu teplot uvnitř obalu 1 a v okolním ovzduší. Nosičem tepelné energie je infračervené záření slunce. Proto je tedy nutné, aby nejméně 10 % plochy plastové folie 2 bylo tvořeno plochou pohlcující infračervené záření. V příkladu provedení podle obr. 1 tvoří plastovou folii 2 obalu 1 zabarvená folie 23, která infračervené záření propouští i pohlcuje. Další možností folie 2 obalu 1 je čirá folie 2,2 s nanesenými vrstvami, které pohlcují infračervené záření a tyto vrstvy tvoří 10 až 90 % povrchu (obr. 2). Jiným řešení je, že plastovou folií je spojená folie 23, která obsahuje čiré části materiálu a části z materiálu, který pohlcuje infračervené záření (obr. 3). Poměry ploch pohlcujících a propouštějících infračervené záření jsou zvoleny vždy tak, aby splňovaly různé kombinace materiálů, barev a provedení zařízení a také výše uvedené výpočty a zákony. Folie 23 je spojena svařením, lepením a části, které pohlcuje IR záření, jsou zabarvené nebo úplně tmavé folie. Konečně obalem 1 je kombinovaná folie 2,4 (obr. 4), kde se střídají čiré a zabarvené plochy pohlcující infračervené záření - takto upravená folie 2,4 je přímo při výrobě opatřena světlejšími a tmavšími plochami, vyrobenými např. potiskem. Další řešením je, že plastová folie 2 obalu 1 je čirá folie 2,5 a uvnitř v obalu 1 tělesa je pevně připevněna zabarvená perforovaná vnitřní folie 3, která zejména v černé barvě dobře pohlcuje infračervené záření. Vnitřní folií může být i folie 4 neperforovaná. Obě folie 3, 4 mohou být uvnitř obalu 1_ připevněny ve svislém, horizontálním směru (obr. 5), v různých polohách a provedeních nebo v šikmém směru. Vnitřní IR folie 3, 4, zabarvená folie 23, folie 2,2 s nanesenými IR vrstvami, spojená folie 23 nebo kombinovaná folie 2,4 mající schopnost pohlcovat a přeměnit infračervené - IR - záření na teplo. Všechny typy výše uvedených folií 23, 23. 23 2,4 a 2,5 mohou být na obal 1 použity v jiných a různých kombinacích, podle účelu a potřeb.

Materiálem obalu 1, ale i vnitřních folií 3, je svařená, lepená atd. velmi tenká plastová folie 2, tloušťky od 1 do 20 mikronů, která propouští různou intenzitu infračerveného IR záření - tedy ve formě folie 23, 23, 23, 2,4 a 2.5. Některé tvary obalu lze vyrobit i najednou, z jednoho kusu, odpadá tedy lepení nebo svařování. Materiálem folií je např. polypropylen, BOPET folie, polyetylén, polyolefin, vhodné jsou folie odolné vůči ÚV záření a vůči povětrnostním vlivům. Uvedené materiály však mohou mít negativní vliv na ekologii, což lze řešit sběrem odpadu anebo nebo vícenásobným využitím. Vhodnějšími materiály jsou biologicky rozložitelné plasty a bio materiály, z kterých se zařízení bude vyrábět a které jsou i předmětem vývoje. V současné době jde zejména o materiály na bázi nitrocelulózy. Střídání ploch průhledné čiré folie a vrstvy IR je

-3 CZ 32728 U1 vhodné vytvořit tak, že poměr čiré folie, kterou prochází alespoň 10 až 99 % IR záření, a poměr nanesené snímací IR vrstvy je 1 : 1..1 : 2..1 : 3..1 : 4 atd., poměr může být i opačný. Vrstvy IR jsou na folii 2,1 naneseny ve formě pruhů, čtverců apod. Vznikne tak černobílá nebo i barevná plocha, jejíž jedna část bude propouštět IR záření a druhá část toto záření pohlcovat v závislosti na pohybu zařízení dle rychlosti pohybu okolního vzduchu. Velikost a počet otvorů 5 závisí rovněž na velikosti tělesa, jejich tvarů daných obalem a na případech, kdy je více propojených těles v jednom systému těles tvořících ve výsledku jedno těleso. Ve výše uvedených případech provedení tělesa jen z jednoho kusu čili bez vnitřní folie 3, 4, je schopnost pohlcovat IR záření cca 10 až 100 %.

Provedení obalu 1. tělesa může být nejrůznějšího tvaru jako pytle, krychle, kvádru, ale i koule, polokoule, jehlanu, obráceného jehlanu, válce a jejich kombinací, jde tedy nejen o geometrickým tvarům blížící se prostorová tělesa. Na obr. 6 je tvaru „hřibu“, jehož provedení je vhodné např. pro individuální stínění osob.

Obal 1 může být jakýchkoliv rozměrů. Poměr délky, výšky a šířky (hloubky) těles je předem dán výpočtem na základě výše uvedených fyzikální zákonů a jejich dodržením tak, aby vyhovoval prostředí a účelu použití zastínění. Jednotlivá tělesa lze skládat se do řetězců, tak jako jsou např. spojené sáčky z mikroténu pro různé použití (odděluje se potřebný počet kusů odtrhnutím). Jednotlivá nenafouknutá tělesa jsou s výhodou namotána na rolích např. 5 m širokých a navinuta v délce folie /1 ks role cca 100 m dlouhé. Může tak vzniknout různě oddělitelný a opět spojitelný pás. Pokud se tedy použije např. 100 ks těchto rolí vedle sebe o výšce, kterou si na místě určí obsluha dle potřeby, tak v tomto případě vznikne výsledný rozměr - 500 m dlouhý stínící pás, při 5 m šíře role x např. 60 m výška x 1 m hloubka atd. a další v řadách za sebou ale i vedle sebe. Dalším příkladem rozměrů je délka role - 5 m po 50 m folie x šířka/hloubka - 1 m x výška 2 m z toho je složen soubor z několika těles o celkových rozměrech délka - 500 m x šířka (hloubka) 1 m x výška 50 m. Zařízení na vytvoření slunečního stínu bude pracovat ve výškách, které umožní síla a pevnost použitého materiálu, např. v rozsahu výšky cca od 1 - do 100 metrů i více a v délce a šířce (hloubce) v podstatě jakékoliv a to dle potřeby.

K ohřevu plynů vzduchu je využito infračervené záření IR o vlnové délce v rozmezí 0,78 až 1,4 pm, s nej vyšší emisivitou 1,2 pm, což umožňuje slunečnímu záření, procházet 20 km vzdušným obalem zeměkoule téměř beze ztrát.

Montáž a demontáž zařízení může být zcela ruční anebo automatizovaná, řízená elektronicky kompletně nebo částečně dálkově nebo místně. K plnění vzduchu je vhodné použít jednoduchý ventilátor, který při zpětném chodu lze kromě naplnění tělesa využít i k rychlému odsátí vzduchu z tělesa. Zařízení se může skládat z jednotlivých navzájem mechanicky propojených sekcí s možností propojení do jednoho komplexního tělesa anebo vice těles a tvarů (obr. 7). Toto řešení vyžaduje propojení i vzduchovými kanály ze stejného a podobného materiálu a jeho různých kombinací jako zařízení. V případě ruční či strojové demontáže lze již v potřebné výši rozvinuté zařízení před ukončením dne nebo slunečního svitu z pracovní polohy postupně stahovat dolů, postupně po jednom kusu např. přes dvojici jednoduchých otočných válečků. Vzdálenost válečků od sebe lze volitelně upravovat, pomocí nich se vytlačí vzduch ven ze zařízení, a to lze současně navíjet na původní cívku, na které byla před použitím zařízení navinuto. Vzduch ze zařízení je možno také odsávat ručním nebo elektrickým ventilátorem, pracujícím na baterie anebo napojeným na místní elektrickou síť nebo elektrocentrálu a podobně.

Zařízení může být rovněž vybaveno v horní části zátkami či klapkami - samolepicími nebo na suchý zip, nebo jinými plastovými klapkami, s výhodou otočnými a jednoduše manipulativními, které lze ze země s výhodou manipulačními lanky postupně při výše popsané demontáži otevírat a tím umožnit při zpětném navíjení na původní cívku odchodu vzduchu z tělesa zařízení. Demontáž zařízení lze také provádět ručním postupným skládáním jednoho tělesa na druhé, jako se to děje např. u harmoniky s možností použití dřevěné latě na vytlačeni vzduchu. Zbytek

-4CZ 32728 U1 vzduchu se vytlačí vlastní váhou a posléze se zařízení může zatížit např. kameny a jiným vhodným závažím z důvodu její nízké hmotnosti a skladovat na místě do druhého dne.

Celé zařízení složené z jednotlivých těles (obr. 8) je pak připevněno k zemi fixačním prostředkem 6, což jsou lanka z nejrůznějších materiálů, s výhodou plastových, která jsou k zemi připevněna závažím anebo jakýmkoliv upevňovacím materiálem. Tím mohou být např. závaží, šrouby, tyče, kolíky, konstrukce, budovy atd. Tyto fixační prostředky 6 plní rovněž funkci manipulační. Manipulační lanka nemusí být provedena po všech stranách obalu 1. a pokud ano, tak budou snadno namontovatelná a demontovatelná. Manipulačními lanky se ovládá sklon tělesa proti slunci a lze jimi i v některých případech částečně ovlivnit tvar a sklon tělesa k zemi. Fixační prostředky, která mohou mít i funkci manipulačních lanek, jsou dále využitelná při demontáži zařízení.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně jedno těleso tvořené obalem (1) z plastové folie (2), které je ve spodní části opatřeno nejméně jedním tvorem (5) a které je nad zemí nadnášeno vztlakovou sílou, vytvořenou na základě rozdílu teplot v obalu (1) a v ovzduší, kde nosič tepelné energie je infračervené záření slunce, přičemž nejméně na 10 % povrchu je folie (2) opatřena plochou pohlcující infračervené záření a obal (1) tělesa je fixován k zemi fixačními prostředky (6).

2. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že obal (1) tělesa je v podstatě ve tvaru geometrického tělesa.

3. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová folie (2) obalu (1) je zabarvená folie (2.1), která infračervené záření propouští i pohlcuje.

4. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová folie (2) obalu (1) je čirá folie (2.2) s nanesenými vrstvami, které pohlcují infračervené záření.

5. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová folie (2) obalu (1) je spojená folie (2.3), která obsahuje čiré části materiálu a části z materiálu, který pohlcuje infračervené záření.

6. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová folie (2) obalu (1) je kombinovaná folie (2.4), kde se střídají čiré a zabarvené plochy pohlcující infračervené záření.

7. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová folie (2) je čirá folie (2.5) a uvnitř v obalu (1) tělesa je pevně připevněna zabarvená perforovaná vnitřní folie (3), která pohlcuje infračervené záření a je uvnitř obalu (1) připevněna ve svislém, horizontálním nebo šikmém směru.

8. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová folie (2) je čirá a uvnitř v obalu (1) tělesa je pevně připevněna zabarvená neperforovaná vnitřní folie (4), která pohlcuje infračervené záření a je uvnitř obalu (1) připevněna ve svislém, horizontálním nebo šikmém směru.

-5 CZ 32728 U1

9. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1 nebo 6, vyznačující se tím, že folie (2) obalu (1) a vnitřní folie (3) a (4) mají tloušťku 1 až 20 μιη.

10. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, 5 že tělesa tvořená obaly (1) jsou spojena do řetězců.

11. Mobilní zařízení na vytvoření slunečního stínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že obal (1) tělesa je vyroben z bioplastů nebo z recyklovatelných plastů.