NL1008903C2 - Kas. - Google Patents

Description

- 1 -

Kas .

Kas of serre bestaande uit een bodem, lichtondoorlatende 05 en geïsoleerde opstaande wanden en een lichtdoorlatend dak.

Bij klassieke kassen zijn de wanden en het dak in hoofdzaak uit lichtdoorlatend materiaal zoals glas of 10 kunststof gevormd.

De werking van een dergelijke kas is erop gebaseerd dat het zonnelicht dat doorheen dit materiaal binnenvalt, verandert van golflengte wanneer het door de grond of de 15 planten in de kas teruggekaatst wordt en deze laatste golflengte door het materiaal tegengehouden wordt zodat de warmte in de kas blijft.

Bij veel zon kan de warmte te hoog oplopen en wordt de 20 inval van de zonnestraling beperkt door op het dak licht temperende matten aan te brengen.

Terwijl dergelijke kassen in streken met een gematigd klimaat goede resultaten geven, zijn ze als dusdanig 25 niet bruikbaar in streken met veel zon zoals woestijnen.

Het is reeds bekend in dergelijke gebieden kassen te bouwen waarvan de opstaande wanden lichtondoorlatend en geïsoleerd zijn terwijl op het lichtdoorlatende dak 30 oprolbare matten aangebracht worden die van reflectoren, bijvoorbeeld uit aluminium, voorzien zijn en slechts een beperkte hoeveelheid licht doorlaten.

1008903 - 2 -

De oprolbare matten zijn relatief duur en niet ultraviolet-bestendig zodat ze regelmatig moeten vervangen worden.

05 Daarenboven blijft zelfs met deze matten nog koeling van de de kas noodzakelijk. Deze koeling, bijvoorbeeld door middel van koellucht, vergt extra energie en is dus relatief duur. Daarenboven is een gelijkmatige koeling van de volledige kas zeer moeilijk.

10

De uitvinding heeft een kas als doel die voornoemde en andere nadelen niet vertoont en dus relatief goedkoop is en met een minimum aan energieverbruik een zeer goede en gelijkmatige regeling van de temperatuur in de kas 15 toelaat.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het dak van de kas bestaat uit langwerpige nagenoeg vlakke stroken die lichtondoorlatend zijn en die wentelbaar 20 zijn rond een rotatie-as die in hun langsrichting gericht is, waarbij ze gewenteld in horizontale of neerliggende stand de bovenkant van de kas nagenoeg lichtdicht afsluiten, en middelen voorzien zijn om deze stroken te wentelen.

25

De middelen om de stroken te wentelen, kunnen middelen zijn om ze individueel te wentelen, om ze in groepen van meerdere te wentelen of om ze allemaal samen te wentelen.

30 Bij voorkeur zijn de stroken wentelbaar rond een halverwege hun breedte gelegen as,

Het dak van de kas is doorgaans plat en horizontaal.

1 008903 - 3 -

De onderzijde van de stroken kan diffuus reflecterend zijn.

Aan de bovenzijde zijn de stroken bij voorkeur 05 spiegelend, hetgeen betekent dat de stroken vlakke langwerpige spiegels zijn.

Voornoemde middelen om de stroken te wentelen, zijn dan tevens middelen om de spiegels te richten naar de zon.

10

Ze zijn bij voorkeur in oostwestrichting gericht en volgen dus de beweging van de zon volgens de seizoenen.

De hiervoor beschreven kas waarbij de stroken spiegels 15 zijn, is vooral interessant als deel van een inrichting voor het vervaardigen van stoom die gebruikt kan worden in een stoomturbine voor de productie van elektriciteit of in een evaporator voor het ontzilten van zeewater, waarbij dus boven de spiegels minstens een collector 20 opgesteld is waarin fluïdum verwarmd wordt.

Doorheen de kas kan een leiding aangebracht zijn waardoor koelwater en/of het geproduceerde zoet water stroomt om de kas te verwarmen en/of om via ermee 25 verbonden sproeiers de planten in de kas water te geven of de nodige vochtigheidsgraad in de kas te verzekeren.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna, als voorbeeld zonder enig 30 beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een kas volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: 1 008903 - 4 - figuur 1 schematisch een inrichting weergeeft voor het benutten van zonne-energie waarvan kassen volgens de uitvinding deel uitmaken; figuur 2 schematisch een dwarse doorsnede weergeeft 05 van een kas volgens de uitvinding uit de inrichting van figuur 1; figuur 3 een doorsnede weergeeft analoog aan deze van figuur 2, maar met betrekking tot een andere stand van de spiegels; 10 figuur 4 op grotere schaal het detail weergeeft dat in figuur 3 met F4 is aangeduid; figuren 5, 6 en 7 schematisch de stand weergeven van de spiegels van één kas op drie verschillende ogenblikken van de dag.

15

De inrichting voor het benutten van zonne-energie die schematisch in figuur 1 is weergegeven, bevat een inrichting 1 voor het vervaardigen van stoom die in hoofdzaak bestaat uit een aantal, in het weergegeven 20 voorbeeld drie, reeksen evenwijdige strookvormige wentelbare vlakke spiegels 2, die het dak vormt van kassen 3, boven elke reeks spiegels 2 een collector 4-5 in de vorm van een langwerpige gebogen spiegel 4 die met zijn opening naar de vlakke spiegels 2 is gericht en een 25 leiding 5 die zich onder de opeenvolgende collectoren 4 uitstrekt.

De spiegels 2 strekken zich met hun langsrichting in de oostwestrichting uit en zijn wentelbaar rond een 30 meetkundige as die zich halverwege hun breedte in hun lengterichting uitstrekt.

De collectoren 4-5 zijn eveneens in de langsrichting van de spiegels 2 gericht.

1008903 - 5 -

De constructie van de spiegels 2 en hun wenteling zal verder in detail uiteengezet worden samen met de constructie en de werking van de kassen 3.

05 De leiding 5 sluit stroomafwaarts aan op een watertoevoerleiding 6 waarin een pomp 7 aangebracht is, en stroomopwaarts op een stoomleiding 8.

De stoomleiding 8 is met de watertoevoerleiding 6 10 verbonden, enerzijds, door een eerste leiding 9 waarin achtereenvolgens een kraan 10, een stoomturbine 11 waaraan een stroomgenerator 12 gekoppeld is, een condensor 13 en een tweede kraan 14 aangebracht zijn, en, anderzijds, door een tweede leiding 15 waarin 15 achtereenvolgens een kraan 16, een evaporator 17 en een tweede kraan 18 aangebracht zijn.

Doorheen de evaporator 17 strekt zich een secondaire leiding 19 uit waarin een condensor 20 aangebracht is en 20 die uitmondt in een kanaal 21 dat zich langsheen de kassen 3 uitstrekt, waarbij doorheen deze condensor 20 zich de koelleiding 22 uitstrekt.

De werking van dergelijke inrichting 1 voor het 25 produceren en benutten van stoom is als volgt.

De strookvormige vlakke spiegels 2 die de daken vormen van de kassen 3 weerkaatsen de opgevangen zonnestraling naar de erboven opgestelde gebogen spiegel 4 die deze 30 straling verder weerkaatst naar de leiding 5.

In deze leiding 5 wordt hierdoor onder de opeenvolgende spiegels 4 achtereenvolgens water opgewarmd, dit water verder verdampt tot stoom en deze stoom oververhit.

1 008903 - 6 -

Deze oververhitte stoom stroomt via de stoomleiding 8 naar de leidingen 9 en 15 in een verhouding die bepaald wordt door de stand van de kranen 10 en 14, respectievelijk 16 en 18.

05

De stoom in de leiding 9 drijft de stoomturbine 11 aan die de stroomgenerator 12 aandrijft terwijl de gebruikte en gecondenseerde stoom via de watertoevoerleiding 6 terug naar de leiding 5 stroomt om opnieuw opgewarmd en tot oververhitte stoom omgevormd te worden.

De stoom in de leiding 15 zorgt in de evaporator 17 voor het verdampen van zeewater dat doorheen de leiding 19 toegevoerd wordt. De stoom die daar geproduceerd wordt, ^ wordt in de condensor 20 gecondenseerd tot zoet water dat naar het kanaal 21 gevoerd wordt.

Kenmerkend voor de uitvinding zijn de kassen 3 die analoog zijn aan een zogenoemd phytotron, evenwel met 2q belangrijke verschil dat alle energie door de zon geleverd wordt en de belichting niet van lampen afkomstig is maar door zonnelicht gevormd wordt.

Zoals bij een phytotron, bestaat, zoals weergegeven in de figuren 2 en 3, elke kas 3 uit een bodem 23 en vier 2 5 opstaande wanden 24 die lichtondoorlatend en sterk thermisch geïsoleerd zijn.

Zoals reeds vermeld, is het dak van elke kas 3 gevormd door een reeks spiegels 2.

Elke spiegel 2 bestaat uit een strook 25 met een breedte van bijvoorbeeld ongeveer 50 cm en een lengte van een tiental meter, waarvan de bovenzijde spiegelend is, 1 008903 - 7 - bijvoorbeeld bekleed is met een spiegelende folie of een spiegelend laagje, en waarvan de onderzijde diffuus reflecterend is, bijvoorbeeld bekleed is met een diffuus reflecterend laagje.

05

Deze strook 25 is, zoals in detail in figuur 4 is weergegeven, met haar onderzijde vastgemaakt op een buis 26 die op een niet weergegeven manier op verschillende plaatsen gelagerd is in een gestel.

10

De spiegels 2 zijn allemaal samen of individueel maar bij voorkeur in groepen van een aantal, bijvoorbeeld vier, wentelbaar rond een as in hun langsrichting, die namelijk samenvalt met de as van hun buis 26 door middel 15 van een motor 27 onder tussenkomst van een overbrenging die in het weergegeven voorbeeld een ketting 28 bevat die over kettingwielen 29 op een uiteinde van de buizen 26 en een kettingwiel 30 op de as van de motor 27 loopt.

20 De motoren 27 worden bestuurd door een besturingsinrichting zodanig dat de spiegels 2 normaal met hun spiegelende bovenzijde naar de zon gericht zijn en weerkaatsen op de spiegel 4, maar desgewenst kan hiervan afgeweken worden.

25

De spiegels 2 volgen dus de beweging van de zon, dit is, aangezien ze in de oostwestrichting gericht zijn, de seizoensgebonden beweging van de zon die tussen zomer en winter een hoek van 46° beschrijft.

30

In de figuren 2 en 3 is de toestand weergegeven op de dertigste breedtegraad. De zonnestraling maakt er bij het begin van de winter een hoek van 53° met het zenit, zoals weergegeven in figuur 2, en bij het begin van de 1008903 - 8 - zomer een hoek van 7° met dit zenit, zoals weergegeven in figuur 3.

Op deze breedtegraad blijft de zon dus aan één zijde van 05 de zenit. De enige collector 4-5 die zich in de oostwestrichting uitstrekt, is daarom gelegen boven de meest noordwaarts gelegen spiegel 2 van de reeks die een dak vormt.

10 Het is duidelijk dat een aantal spiegels 2 die zonnestraling naar deze collector 4-5 weerkaatsen, gewenteld zijn.

Dit betekent dat zonnelicht tussen twee naburige 15 gewentelde spiegels 2 rechtstreeks in de kas 3 valt zoals in figuur 4 door de punt-streepli jnen 31 weergegeven is. De afstand tussen deze puntstreeplijnen 31 geeft de breedte van de stralenbundel die in de kas 3 valt.

20

Tussen deze naburige spiegels 2 dringt ook diffuus licht door zoals weergegeven door de pijlen 32 in figuur 4.

Wanneer twee naburige spiegels 2 zich in hun horizontale 25 stand bevinden, raken ze elkaar praktisch zodat noch rechtstreeks licht, noch diffuus licht tussen hen door in de kas 3 kan dringen.

Doorheen elke kas 3 strekken zich leidingen 33 uit die 30 over een pomp 34 op het kanaal 21 aansluiten. In de kas 3 zijn deze leidingen 33 van naar onder gerichte regelbare sproeiers 35 en naar boven gerichte regelbare sproeiers 36 voorzien. Daarnaast kunnen op bepaalde 1 00 8903 leidingen 33 vinnen 37 aangebracht zijn voor warmtewisseling met de ruimte in de kas 3.

- 9 -

Onder het dak zijn armaturen met buis lampen 38 05 opgehangen van een type dat speciaal voor het belichten van planten bestemd is.

Deze armaturen bezitten naar boven gericht reflectoren zodanig dat het licht van de buislampen 38 naar het dak 10 en dus naar de spiegels 2 weerkaatst wordt.

De werking van de hiervoor beschreven kassen 3 is als volgt.

15 's Morgens vroeg is de zon nog te laag boven de horizon en is de zonnestraling niet voldoende om oververhitte stoom in de leiding 5 te kunnen produceren.

Deze zonnestraling wordt daarom volledig benut voor de 20 planten in de kas 3 en al de spiegels 2 worden praktisch verticaal geplaatst zoals schematisch in figuur 5 is weergegeven. Door de diffuus reflecterende onderzijde van de spiegels 2 wordt deze straling als diffuus licht in de kas 3 weerkaatst.

25

Zodra de zonnestraling toelaat voldoende stoom te produceren, worden de spiegels 2 zo gewenteld dat ze de zonnestraling weerkaatsen naar de collector 4-5 en worden eerst de kranen 10 en 14 geopend en, indien de 30 hoeveelheid stoom voldoende is om ook de evaporator 17 te doen werken worden vervolgens ook de kranen 16 en 18 geopend.

1 008903 -10-

Op de middag, wanneer de zon het hoogst boven de horizon staat, bevinden de spiegels 2 zich in de stand weergegeven in figuur 2 bij het begin van de winter en in de stand, weergegeven in figuur 3, bij het begin van 05 de zomer.

Tussen de gewentelde spiegels 2 komt dus een kleine hoeveelheid rechtstreekse zonnestraling de kas 3 binnen, maar valt er een grotere hoeveelheid diffuus licht in de 10 kas 3. Te veel direct zonnelicht is voor de fotosynthese van de meeste planten trouwens nadelig.

Indien de volledige zonnestraling rechtstreeks op de planten in de kas 3 zou vallen, zouden deze planten 15 verbranden. Schaduwplanten bijvoorbeeld, hebben slechts 2 een stralingsenergie van 200 to 300 Watt per m nodig 2 terwijl in de woestijn de zonnestraling 1000 Watt per m bedraagt.

20 Het valt op te merken dat in de winter de spiegels 2 gemiddeld sterker hellend zijn dan in de zomer, zodat in de winter, wanneer er minder lang zonnelicht is, er in verhouding meer diffuus licht in de kas 3 valt, zodanig dat de totale hoeveelheid diffuus licht niet veel 25 verschilt tussen zomer en winter.

De oppervlakte van de spiegels 2 is ruim berekend zodanig dat een groot gedeelte van de dag en vooral rond de middag er meer zonnestraling door de spiegels 2 30 weerkaatst zou worden dan nodig voor de stoomproductie.

Dit teveel wordt belet de collector 4-5 te bereiken en gedeeltelijk onder vorm van diffuus licht naar de binnenruimte van de kas 3 gebracht door achtereenvolgens 1 008903 - 11 - verschillende groepen van een aantal, in het weergegeven voorbeeld, vier, spiegels 2 praktisch in verticale stand te wentelen, zoals schematisch weergegeven in figuur 6.

05 Door de diffuus reflecterende onderzijde van de spiegels 2 komt tussen deze laatste spiegels 2 dus een grote hoeveelheid diffuus licht in de binnenruimte van de kas 3 terecht, zodanig dat er genoeg energie in de kas 3 binnentreedt om de fotosynthese van de planten optimaal 10 te laten verlopen.

Door achtereenvolgens of sequentieel andere spiegels 2 te wentelen, worden telkens andere gebieden van kas 3 belicht.

15 's Nachts worden alle spiegels 2 die het dak van een kas 3 vormen, in horizontale stand gekanteld, zoals schematisch weergegeven in figuur 7, opdat er zo weinig mogelijk warmte uit de ruimte van de kas 3 zou verloren 20 gaan. De planten worden belicht door de buislampen 38 waarvan het licht door de diffuus reflecterende onderzijde van de spiegels 2 diffuus in voornoemde ruimte weerkaatst wordt.

25 De stoom voor de stoomturbine 11 en de ontzilting moet dan op klassieke manieren door een stoomketel vervaardigd worden.

Doordat het algemene stroomverbruik 's nachts lager is 30 dan gedurende de dag, kan een gedeelte van de stroom gemakkelijk benut worden voor de buislampen 38.

Doordat de binnenvallende straling in hoofdzaak diffuus binnenvalt en over een groot oppervlak verspreid wordt, 1 008903 - 12 - warmt de ruimte in de kas 3 nauwelijks op. De warmte die binnenkomt of vrijkomt, is trouwens op relatief grote afstand, bijvoorbeeld vier meter van de bodem 23 verwijderd en verdwijnt onmiddellijk naar buiten 05 doorheen de spleten tussen de gewentelde spiegels 2.

Hierdoor wordt nog meer warmte aan de ruimte onttrokken zodat ze moet verwarmd worden om te gewenste temperatuur voor een optimale fotosynthese te behouden.

10

Dit geschiedt door ontzilt water uit het kanaal 21 door van vinnen 37 voorziene leidingen 33 in de kas 3 te pompen. Het water in dit kanaal 21 is gecondenseerde stoom uit de condensor 20 die door zeewater op 15 bijvoorbeeld 30 tot 35°C gecondenseerd werd en zich op 40°C of meer bevindt.

Ditzelfde water wordt ook gebruikt om via van op afstand regelbare sproeiers 35 in leidingen 33 wanneer nodig de 20 planten water te geven en om via van op afstand regelbare sproeiers 36 de nodige vochtigheidgraad in de kas 3 te regelen.

Eventueel overblijvend water kan gebruikt worden voor de 25 condensor 13 of om de stoomturbine 11 te koelen.

Gedurende de dag verbruiken de kassen 3 dus geen andere energie dan zonne-energie. De volledige inrichting 1 zal zelfs een belangrijk overschot aan elektriciteit 30 produceren dat, voor allerhande doeleinden, bijvoorbeeld voor het voeden van airconditioningtoestellen kan worden gebruikt. Deze inrichting zorgt ook voor de productie van het nodige water voor de planten.

1008903 - 13 -

Het geheel is dus zeer economisch en een optimale groei van de planten kan op een gemakkelijke manier worden verzekerd.

05 Het is duidelijk dat het aantal kassen 3 niet beperkt is tot drie. Een heel veld van verschillende hectaren kan op deze manier gevormd worden.

Het dak van elke kas moet niet noodzakelijk door juist 10 één reeks spiegels 2 gevormd zijn. Het dak van een zelfde kas 3 kan meerdere reeksen spiegels 2 bevatten zoals ook een zelfde reeks spiegels 2 het dak van meerdere kassen 3 kan vormen.

15 De collector 4-5 moet niet noodzakelijk boven een uiterste spiegel 2 gelegen zijn. Boven een reeks spiegels 2 kunnen ook meer dan één collector 4-5 opgesteld zijn.

20 De spiegels 2 moeten niet noodzakelijk in de oostwestrichting gericht zijn. Ze kunnen ook met hun langsrichting noordzuid gericht zijn, in welk geval de spiegels 2 die voor het vervaardigen van stoom gebruikt worden de zon in de loop van de dag volgen.

25

Ook in dit geval worden sequentieel groepen spiegels 2 zo gewenteld dat ze niet naar de collector 4-5 weerkaatsen maar diffuus licht in de kas 3 weerkaatsen.

30 Alhoewel het uiterst voordelig is dat de kassen 3 deel uitmaken van een inrichting 1 voor het vervaardigen van stoom waarmee dan de nodige elektriciteit voor bijvoorbeeld de apparaten in de kassen 3 en, indien nodig, ook het vereiste zoet water kan geproduceerd 1008903 - 14 - worden, is dit niet absoluut noodzakelijk. De spiegels 2 kunnen dan vervangen zijn door stroken die aan de bovenzijde niet spiegelend zijn.

05 De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke kas kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te vallen.

10 15 20 25 30 1 008903

Claims (7)

1.- Kas bestaande uit een bodem (23)/ lichtondoorlatende 05 en geïsoleerde opstaande wanden (24) en een lichtdoorlatend dak, daardoor gekenmerkt dat het dak van de kas (3) bestaat uit langwerpige nagenoeg vlakke stroken (2) die licht-ondoorlatend zijn en die wentelbaar zijn rond een rotatie-as die in hun 10 langsrichting gericht is, waarbij ze gewenteld in horizontale of neerliggende stand de bovenkant van de kas (3) nagenoeg lichtdicht afsluiten en middelen (27-30) voorzien zijn om deze stroken (2) te wentelen. 15 2.- Kas volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de middelen (27-30) om de stroken (2) te wentelen middelen zijn om ze individueel te wentelen, of om ze in groepen van meerdere te wentelen of om ze allemaal samen te wentelen. 20

3.- Kas volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de stroken (2) wentelbaar zijn rond een halverwege hun breedte gelegen as. 25 4.- Kas volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat het dak plat en horizontaal is.

5. Kas volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de onderzijde van de stroken (2) diffuus 30 reflecterend is.

6. Kas volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat aan de bovenzijde de stroken spiegelend zijn, hetgeen betekent dat de stroken vlakke langwerpige 1 008903 - 16 - spiegels (2) zijn en voornoemde middelen (27-30) om de stroken te wentelen tevens middelen zijn om de spiegels (2) te richten naar de zon. 05 7.- Kas volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de spiegels in oostwestrichting gericht zijn en dus de beweging van de zon volgens de seizoenen kunnen volgen.

8. Kas volgens conclusie 6 of 7, daardoor gekenmerkt 10 dat ze deel uitmaakt van een inrichting (1) voor het vervaardigen van stoom die gebruikt wordt in een stoomturbine (11) voor de productie van elektriciteit en/of in een evaporator (17) voor het ontzilten van zeewater, waarbij boven de spiegels (2) minstens een 15 collector (4-5) opgesteld is waarin fluïdum verwarmd wordt.

9. Kas volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat erdoorheen een leiding (33) aangebracht is waardoor 20 koelwater en/of het geproduceerde zoet water stroomt om de kas (3) te verwarmen en/of om via ermee verbonden sproeiers (35-36) de planten in de kas water te geven en/of de nodige vochtigheidsgraad in de kas (3) te verzekeren. 25

10. Kas volgens conclusies 2, 5 en 8, daardoor gekenmerkt dat de middelen (27-30) om de spiegels (2) van een kas (3) te wentelen zodanig bediend worden door een besturinginrichting dat ze bij geringe zonnestraling 30 alle opstaand gewenteld worden zodat licht door de diffuus reflecterende zijde van deze spiegels (2) binnen de kas (3) weerkaatst .wordt en ze bij voldoende zonnestraling voor de stoomproductie naar de zon en naar de collector (4-5) gericht worden met eventueel 1 008903 - 17 - sequentieel een groep spiegels (2) die eveneens opstaand gewenteld worden om eveneens de zonnestraling diffuus in de kas (3) te weerkaatsen. 05 10 15 20 25 30 1 008903