RU2095967C1 - Portable heating apparatus for protected ground - Google Patents

Portable heating apparatus for protected ground Download PDF

Info

Publication number
RU2095967C1
RU2095967C1 RU9696104478A RU96104478A RU2095967C1 RU 2095967 C1 RU2095967 C1 RU 2095967C1 RU 9696104478 A RU9696104478 A RU 9696104478A RU 96104478 A RU96104478 A RU 96104478A RU 2095967 C1 RU2095967 C1 RU 2095967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
heat
heating
air
ground
Prior art date
Application number
RU9696104478A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96104478A (en
Inventor
Г.И. Осинский
Н.Г. Осинский
Г.Г. Осинская
Т.И. Осинская
Original Assignee
Осинский Генрих Иосифович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Осинский Генрих Иосифович filed Critical Осинский Генрих Иосифович
Priority to RU9696104478A priority Critical patent/RU2095967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2095967C1 publication Critical patent/RU2095967C1/en
Publication of RU96104478A publication Critical patent/RU96104478A/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Greenhouses (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture and municipal engineering, in particular, air heating in greenhouses and film coverings, rural dwellings and animal houses. SUBSTANCE: apparatus has housing 1 made from electrically insulating and heat-insulating material. Housing 1 incorporates heating tubular member 2 filled with current-conductive liquid 3 (water), compensator 4 for accumulating excessive current-conductive liquid produced during heating, and heat-exchanger 5. Heat-exchanger 5 is made from detachable thin-walled metal pipes connected with housing 1 through upper branch pipes 6 and lower branch pipes 7 to define closed channel extending along periphery in vertical plane from housing 1. Length of heat-exchanger channel sides exceeds its height on housing 1 between branch pipes 6 and 7 by 3-10 times. Heat-exchanger 5 may have different configuration and number of closed channels, but triangular configuration is preferable, with sides of channels being inclined from housing for an angle of 75-90 deg. Electrode 8 is positioned above lower branch pipes within heating member 2 at distance making 0.1-0.5 of mentioned height. Apparatus heats ground and air by directing safety voltage electric current through current-conductive liquid. When power is cutoff, apparatus serves as pump for supplying excessive air heat produced due to intensive solar radiation to ground without overheating and injure to plants below film covering. Apparatus may also be used to recuperate heat from ground to air during night frosts, when unexpected power source cutoff occurs. EFFECT: increased efficiency in heating protected ground without damage to plants. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обогрева теплиц, парников и пленочных укрытий, но может найти применение для обогрева жилых помещений и ферм в сельском хозяйстве. The invention relates to devices designed for heating greenhouses, hotbeds and film shelters, but may find application for heating residential premises and farms in agriculture.

Известны технические решения, предназначенные для обогрева защищенного грунта в парниках и теплицах. В одних изобретениях предлагают в качестве теплоносителя использовать воздух, например, см. А. с. СССР N 1771594, кл. A 01 G 9/24, в других воду. Known technical solutions for heating protected ground in greenhouses and greenhouses. In some inventions it is proposed to use air as a heat carrier, for example, see A. p. USSR N 1771594, class. A 01 G 9/24, in others water.

Благодаря весьма высокой теплоемкости воды, чаще предлагают устройства для обогрева теплиц и помещений, которые рассчитаны на применение воды, см. А. с. СССр N 338758, кл. F 24 H 1/38; А.с. N 818510, кл. A 01 G 9/24; А.с. N 906446, кл. A 01 G 9/24; А.с. N 1337538, кл. F 24 H 1/00, или патент Франции N 2422144, кл. F 24 H 1/06, или патент США N 2989959, кл. 126/344. Due to the very high heat capacity of water, more often they offer devices for heating greenhouses and rooms that are designed for the use of water, see A. p. СССр N 338758, cl. F 24 H 1/38; A.S. N 818510, class A 01 G 9/24; A.S. N 906446, CL A 01 G 9/24; A.S. N 1337538, cl. F 24 H 1/00, or French patent N 2422144, CL. F 24 H 1/06, or US patent N 2989959, CL. 126/344.

Известные технические решения отличаются отличаются конструктивными признаками и достигаемым эффектом, но во всех случаях подогретая вода (теплоноситель) передает избыток тепла воздушной среде через теплообменник. Known technical solutions differ in design features and the achieved effect, but in all cases, heated water (coolant) transfers excess heat to the air through a heat exchanger.

Авторы этих изобретений предлагают различные конструктивные схемы теплообменников, но к аналогам отнесены устройства, в которых теплообменники выполнены в виде отдельных радиаторов, расположенных по периферии, см. А.с. СССР N 338758, кл. F 24 H 1/38, или радиаторных систем, имеющих, например, форму треугольника, см. А.с. N СССР 818510, кл. A 01 G 9/24. The authors of these inventions offer various structural schemes for heat exchangers, but devices in which heat exchangers are made in the form of separate radiators located around the periphery are referred to analogues, see A.S. USSR N 338758, cl. F 24 H 1/38, or radiator systems having, for example, a triangle shape, see A.s. N USSR 818510, class A 01 G 9/24.

Известные решения имеют недостатки, являющиеся следствием или больших капитальных вложений, необходимых при реализации, что делает их непригодными для сезонных парников, пленочных укрытий, или низкой эффективности нагрева грунтов. Known solutions have disadvantages that are the result of either large capital investments required during implementation, which makes them unsuitable for seasonal greenhouses, film shelters, or low efficiency of soil heating.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков и решаемой задаче является нагревательное устройство для защищенного грунта, известное из А.с. СССР N 906446, кл. A 01 G 9/24, принятое в качестве прототипа. Closest to the proposed invention in terms of features and the problem to be solved is a heating device for sheltered soil, known from A.C. USSR N 906446, class A 01 G 9/24, adopted as a prototype.

Прототип содержит корпус, состоящий из двух частей, верхней и нижней половин, разделенных перегородкой, нагревательный элемент в виде металлической трубы, установленной в корпусе через прокладку из электроизоляционного материала, электропроводящей жидкости, в качестве которой служит вода, содержащая соли и в которой размещен электрод, теплообменник и компенсатор. The prototype contains a housing consisting of two parts, the upper and lower halves separated by a partition, a heating element in the form of a metal pipe installed in the housing through a gasket of an insulating material, an electrically conductive liquid, which is water containing salt and in which the electrode is placed, heat exchanger and compensator.

При подаче электротока на электрод через электропроводящую жидкость проходит электрический ток, и она нагревается. Образуемый пар омывает теплообменник, а конденсат стекает в трубу. Теплообменник передает тепло воздушной среде парника или теплицы, и через воздух нагревается грунт. When applying electric current to the electrode, an electric current passes through the electrically conductive liquid, and it heats up. The generated steam is washed by the heat exchanger, and condensate flows into the pipe. The heat exchanger transfers heat to the air environment of a greenhouse or greenhouse, and the soil is heated through the air.

Нагрев грунта через воздушное пространство недостаточно эффективен из-за местного нагрева воздуха в зоне расположения устройства и снижения температуры нагрева в периферийных участках. Невозможно прогреть грунт до более высоких температур в каких-либо локальных местах того же парника. Soil heating through the airspace is not efficient enough due to local heating of the air in the area where the device is located and lowering the heating temperature in the peripheral areas. It is impossible to warm the soil to higher temperatures in any local places of the same greenhouse.

Указанные недостатки устраняются с помощью предлагаемого изобретения, обеспечивающего более эффективный нагрев воздушной среды и грунта в парниках. Технический результат достигается за счет равномерного обогрева как воздушной среды, так и грунта, в том числе в необходимых местах парника. Это же устройство позволяет в пассивном режиме, т.е. при отключенном электропитании, аккумулировать и закачивать в грунт излишек тепла воздушной среды, образуемый в дневное время от возросшего потока солнечных лучей. В ночное же время, когда по каким-либо причинам отключено электропитание и температура воздуха в зоне рискованного земледелия может оказаться ниже температуры грунта, устройство рекуперирует, т.е. отдает назад запасенное в грунте тепло воздуха. These disadvantages are eliminated with the help of the invention, which provides more efficient heating of the air and soil in greenhouses. The technical result is achieved by uniform heating of both the air and soil, including in the necessary places in the greenhouse. The same device allows in passive mode, i.e. when the power is off, accumulate and pump into the soil the excess heat of the air generated in the daytime from the increased flow of sunlight. At night, when for some reason the power is turned off and the air temperature in the risky farming zone may be lower than the soil temperature, the device recovers, i.e. gives back the air heat stored in the ground.

Указанный результат получен за счет того, что переносное подогревающее устройство для защищенного грунта содержит корпус, установленный в нем нагревательный элемент в виде металлической трубы, заполненной электропроводящей жидкостью, с размещенным в ней с зазором электродом, теплообменник и компенсатор. This result was obtained due to the fact that the portable heating device for protected ground contains a housing, a heating element installed in it in the form of a metal pipe filled with an electrically conductive liquid, with an electrode placed in it with a gap, a heat exchanger and a compensator.

При этом в корпус, который изготовлен из теплоизоляционного и электроизоляционного материала, введены верхние и нижние патрубки, а теплообменник выполнен из съемных тонкостенных металлических труб, соединенных с корпусом через верхние и нижние патрубки, образуя по периферии от корпуса замкнутый канал так, что его плоскость расположена вертикально, причем длина боковых сторон канала превышает его высоту по корпусу, образуемую расстоянием между патрубками, в 3-10 раз. In this case, the upper and lower pipes are introduced into the housing, which is made of heat-insulating and electrical insulating material, and the heat exchanger is made of removable thin-walled metal pipes connected to the housing through the upper and lower pipes, forming a closed channel on the periphery from the housing so that its plane is located vertically, and the length of the sides of the channel exceeds its height along the body, formed by the distance between the nozzles, 3-10 times.

Нагревательный элемент в виде металлической трубы закреплен без зазора в корпусе между его верхними и нижними патрубками, а электрод размещен с зазором внутри нагревательного элемента, над нижними патрубками на расстоянии 0,1-0,5 высоты по корпусу. В теплообменнике боковые стороны замкнутого канала могут иметь по контуру форму треугольника с отклонением от корпуса на угол 75-90 градусов. The heating element in the form of a metal pipe is fixed without a gap in the housing between its upper and lower nozzles, and the electrode is placed with a gap inside the heating element, above the lower nozzles at a distance of 0.1-0.5 heights in the housing. In the heat exchanger, the sides of the closed channel may have a triangle shape along the contour with a deviation from the body at an angle of 75-90 degrees.

Приведенная совокупность признаков и каждый из них в отдельности влияют на повышение эффективности обогрева воздушной среды и грунта в изолированном объеме теплицы, парника или пленочного укрытия. The given set of signs and each of them individually affect the increase in the efficiency of heating the air and soil in an isolated volume of a greenhouse, greenhouse, or film shelter.

Рекомендуемое соотношение боковых сторон замкнутого канала (L, L1) и его высоты по корпусу (H), равное 3-10, создает устойчивую циркуляцию подогретой воды по всем частям канала. Однако если отношение L/H менее 3, то прогрев воздушной среды и грунта имеет локальный характер, создавая конвекционные потоки воздуха только в ограниченном объеме укрытия. The recommended ratio of the sides of the closed channel (L, L1) and its height along the body (H), equal to 3-10, creates a stable circulation of heated water in all parts of the channel. However, if the L / H ratio is less than 3, then the heating of the air and soil has a local character, creating convection air flows only in a limited amount of shelter.

При соотношении L/H > 10 в наиболее удаленные части замкнутого канала поступает охлажденная жидкость, что, во-первых, не дает эффективного прогрева грунта, а во-вторых, циркуляция жидкости может вообще прекратиться. Кроме того, устройство становится нетранспортабельным. When the ratio L / H> 10, the cooled liquid enters the most remote parts of the closed channel, which, firstly, does not give an effective heating of the soil, and secondly, the circulation of the liquid may cease altogether. In addition, the device becomes non-transportable.

Тонкостенность металлических труб теплообменника предопределяет их относительно небольшую тепловую инерционность в передаче тепла от теплоносителя к воздушной среде или грунту. The thinness of the metal tubes of the heat exchanger determines their relatively small thermal inertia in the transfer of heat from the coolant to the air or soil.

Электрод располагается над нижними патрубками на расстоянии 0,1-0,5 высоты по корпусу (между патрубками), что создает устойчивую "тягу", т.е. подъем воды, обеспечивая тем самым ее циркуляцию по замкнутому каналу. The electrode is located above the lower nozzles at a distance of 0.1-0.5 height along the body (between the nozzles), which creates a stable "traction", i.e. rising water, thereby ensuring its circulation in a closed channel.

Выход за рекомендуемые пределы как в ту, так и в другую сторону снижает эффективность изобретения из-за снижения "тяги" и ухудшения или прекращения циркуляции жидкости, т.е. не достигается желаемый технический результат. Going beyond the recommended limits both in that and in the other direction reduces the effectiveness of the invention due to the reduction of "traction" and the deterioration or termination of fluid circulation, i.e. the desired technical result is not achieved.

Так, при положении электрода на расстоянии от нижнего патрубка менее 0,1 H электропроводящая жидкость прогревается также в нижней боковой стороне замкнутого канала, что уменьшает "тягу" жидкости из него, и циркуляция жидкости будет слабой. В случае, когда нижняя труба замкнутого канала отходит от корпуса с уклоном вверх, в рекомендуемых пределах 75-90 градусов, теплая вода будет подниматься вверх по этой трубе, и прямая циркуляция жидкости станет невозможной. So, when the position of the electrode at a distance from the lower pipe is less than 0.1 N, the electrically conductive liquid also warms up in the lower side of the closed channel, which reduces the "draft" of the liquid from it, and the circulation of the liquid will be weak. In the case when the lower pipe of the closed channel departs from the body with a slope upward, within the recommended range of 75-90 degrees, warm water will rise upward along this pipe, and direct circulation of the liquid will become impossible.

Однако если электрод разместить выше указанного предела, т.е. выше 0,5 H, то высота столба прогреваемой жидкости в корпусе уменьшается, уменьшается и создаваемая при ее подъеме "тяга", что также ухудшает прямую циркуляцию жидкости по замкнутому каналу. However, if the electrode is placed above the specified limit, i.e. above 0.5 H, then the height of the column of heated liquid in the housing decreases, and the “thrust” created when it rises, which also worsens the direct circulation of the liquid through the closed channel.

Размещение полого нагревательного элемента в корпусе без зазора между ними обеспечивает проход всей жидкости только между электродом и нагревательным элементом, где протекает электрический ток. При этом весь поток жидкости прогревается, к нему не подмешиваются какие-либо холодные потоки, поэтому возникает хорошая "тяга" и, как следствие, хорошая циркуляция нагретой жидкости по замкнутому каналу и равномерный прогрев воздушной среды и грунта под пленочным укрытием или в парнике. Placing a hollow heating element in the housing without a gap between them allows all liquid to pass only between the electrode and the heating element, where electric current flows. At the same time, the entire fluid flow warms up, any cold flows are not mixed in, so there is a good “traction” and, as a result, a good circulation of the heated fluid through a closed channel and uniform heating of the air and soil under a film cover or in a greenhouse.

Изготовление корпуса из материала, обладающего электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами, необходимо по следующим причинам. Во-первых, следует обеспечить электробезопасность работы с подогревающим устройством. Во-вторых, минимальное тепловое излучение через теплоизолирующие стенки корпуса обеспечивает устойчивую "тягу" подогретой воды к верхним патрубкам, т. е. достигается стабильная циркуляция теплоносителя даже при невысокой температуре его нагрева, что важно для сохранения растений. The manufacture of a housing from a material having electrical and thermal insulation properties is necessary for the following reasons. Firstly, it is necessary to ensure electrical safety when working with a heating device. Secondly, the minimum thermal radiation through the heat-insulating walls of the casing provides a stable "traction" of heated water to the upper pipes, that is, stable circulation of the coolant is achieved even at a low temperature of its heating, which is important for plant conservation.

Кроме того, теплоизолирующее свойство корпуса способствует получению дополнительного технического результата, когда переносное подогревающее устройство находится в пассивном режиме, т.е. при отключенном электропитании. В таком состоянии устройство эффективно рекуперирует запасенное грунтом тепло воздушной среде во время ночных заморозков или аккумулирует и закачивает в грунт излишек тепла воздушной среды, возникающий днем даже в холодный период времени в парнике или пленочном укрытии от возросшего потока солнечных лучей. In addition, the heat-insulating property of the housing contributes to an additional technical result when the portable heating device is in passive mode, i.e. when the power is off. In this state, the device effectively recovers the heat accumulated by the soil in the air during night frosts or accumulates and pumps into the soil the excess heat of the air that occurs during the day even in the cold period in a greenhouse or film shelter from increased sunlight.

Оформление боковых сторон замкнутого канала в виде треугольника усиливает эффект циркуляции воды в подогревающем устройстве. как в основном режиме (нагрева), так и в дополнительных режимах (рекуперации и охлаждения воздуха с закачкой излишнего тепла в грунт), обеспечивая достижение объявленного технического результата. The design of the sides of the closed channel in the form of a triangle enhances the effect of water circulation in the heating device. both in the main mode (heating) and in additional modes (recuperation and cooling of the air with the injection of excess heat into the ground), ensuring the achievement of the declared technical result.

Наклон боковых сторон замкнутого канала в интервале 75-90 градусов позволяет сохранять высокой циркуляцию и заглублять в грунт на разную глубину подогревающее устройство, обеспечивая эффективный его прогрев. Снижение угла наклона боковых сторон менее 75 градусов, при сохранении их прямолинейности, уменьшает соотношение длины боковых сторон каналов и высоты корпуса ниже трех. Как обосновано выше, такое конструктивное решение создает локальный характер обогрева воздуха и грунта в парниках и пленочных укрытиях, и он не может быть признан оптимальным. The inclination of the sides of the closed channel in the range of 75-90 degrees allows you to maintain high circulation and deepen the heating device into the soil at different depths, ensuring its effective heating. Reducing the angle of inclination of the sides of less than 75 degrees, while maintaining their straightness, reduces the ratio of the length of the sides of the channels and the height of the body below three. As justified above, such a constructive solution creates a local nature of air and soil heating in greenhouses and film shelters, and it cannot be considered optimal.

Увеличение угла наклона боковых сторон замкнутого канала от корпуса более 90 градусов затрудняет циркуляцию воды, что снижает эффективность работы подогревающего устройства. An increase in the angle of inclination of the sides of the closed channel from the housing by more than 90 degrees impedes the circulation of water, which reduces the efficiency of the heating device.

Изложенное позволяет констатировать, что каждый признак из совокупности является необходимым, а вся совокупность достаточной для решения поставленной задачи. The foregoing allows us to state that each sign of the totality is necessary, and the entire set is sufficient to solve the problem.

Предложенная совокупность признаков не выявлена в известных технических решениях. The proposed set of features is not identified in the known technical solutions.

На фиг. 1 представлен фронтальный вид в разрезе переносного подогревающего устройства (ППУ) для защищенного грунта с одним периферийным замкнутым каналом и обогревателем в виде нагревательного элемента и электрода; на фиг. 2 вырыв корпуса ППУ по месту А, увеличенный в 2 раза; на фиг. 3 - фронтальный вид в разрезе ППУ с двумя симметрично расположенными периферийными замкнутыми каналами и обогревателем в виде нагревательного элемента и электрода; на фиг. 4 вид в плане на ППУ с четырьмя симметрично расположенными периферийными замкнутыми каналами; на фиг. 5 вид в плане на ППУ с двумя периферийными замкнутыми каналами, расположенными под углом 90 градусов; на фиг. 6 фронтальный вид на ППУ, заглубленное в поверхностный слой грунта; на фиг. 7 фронтальный вид на ППУ, наполовину заглубленное в грунт; на фиг. 8 фронтальный вид на ППУ с заглублением в грунт нижнего канала теплообменника и корпусом, защищенным горкой грунта. In FIG. 1 is a frontal sectional view of a portable heating device (PUF) for sheltered soil with one peripheral closed channel and a heater in the form of a heating element and an electrode; in FIG. 2 pull-out of the PPU case in place A, increased by 2 times; in FIG. 3 is a frontal sectional view of a polyurethane foam with two symmetrically arranged peripheral closed channels and a heater in the form of a heating element and an electrode; in FIG. 4 is a plan view of a polyurethane foam with four symmetrically arranged peripheral closed channels; in FIG. 5 is a plan view of a polyurethane foam with two peripheral closed channels located at an angle of 90 degrees; in FIG. 6 is a frontal view of the PUF buried in the surface soil; in FIG. 7 frontal view of the PUF, half buried in the ground; in FIG. 8 is a frontal view of the PUF with deepening in the ground of the lower channel of the heat exchanger and the casing protected by a slide of soil.

Переносное подогревающее устройство для защищенного грунта содержит корпус 1 (см. фиг. 1- 3), изготовленный из материала, обладающего электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами. В корпусе установлен нагревательный элемент 2 в виде трубы, заполненной электропроводящей жидкостью 3, компенсатор 4 для накопления избытка электропроводящей жидкости, образующегося с нагревом. The portable heating device for protected ground comprises a housing 1 (see Figs. 1-3) made of a material having electrical and thermal insulation properties. A heating element 2 is installed in the housing in the form of a pipe filled with an electrically conductive liquid 3, a compensator 4 for accumulating excess electrically conductive liquid formed with heating.

В качестве электропроводящей жидкости 3 может быть использована питьевая, речная или иная "мягкая" вода, имеющая небольшое естественное количество растворенных солей. При необходимости допустимо введение в воду дополнительно небольшого количества соли. As the electrically conductive liquid 3 can be used drinking, river or other “soft” water having a small natural amount of dissolved salts. If necessary, the introduction of an additional small amount of salt into the water is permissible.

Теплообменники 5 радиаторного типа, выполненные из съемных тонкостенных металлических труб, соединенных с корпусом 1 через верхние 6 и нижние 7 патрубки, образуют по периферии от корпуса 1 замкнутые каналы так, что их плоскости расположены вертикально, при этом длина боковых сторон каналов (L.L1 см. фиг. 1 и L см. фиг. 3 ) превышает высоту по корпусу, образуемую расстоянием между верхними 6 и нижними 7 патрубками, (H), в 3-10 раз. Heat exchangers 5 of a radiator type, made of removable thin-walled metal pipes connected to the housing 1 through the upper 6 and lower 7 pipes, form closed channels on the periphery of the housing 1 so that their planes are vertical, with the length of the sides of the channels (L.L1 see Fig. 1 and L see Fig. 3) exceeds the height along the body, formed by the distance between the upper 6 and lower 7 pipes, (H), 3-10 times.

Теплообменники 5 могут иметь различную форму замкнутых каналов, но целесообразнее их изготовить по контуру в виде треугольника с отклонением боковых сторон канала от корпуса на угол 75-90 градусов. Heat exchangers 5 can have various shapes of closed channels, but it is more expedient to make them along a contour in the form of a triangle with a deviation of the sides of the channel from the housing by an angle of 75-90 degrees.

Нагревательный элемент 2 в виде металлической трубы установлен без зазора в корпусе 1 между его верхними 6 и нижними 7 патрубками; электрод 8 расположен над нижними патрубками внутри нагревательного элемента 2 с зазором на расстоянии от нижнего патрубка, равном (0,1-0,5) H. Между верхними и нижними ветвями замкнутых каналов теплообменников 5 могут быть установлены распорки-стойки 9. К нагревателю 2 и электроду 8 подают электроток пониженного, безопасного напряжения через контакты 10, проходящие через крышку 11 корпуса 1. The heating element 2 in the form of a metal pipe is installed without a gap in the housing 1 between its upper 6 and lower 7 pipes; the electrode 8 is located above the lower pipes inside the heating element 2 with a gap at a distance from the lower pipe equal to (0.1-0.5) H. Between the upper and lower branches of the closed channels of the heat exchangers 5 can be installed struts 9. To the heater 2 and the electrode 8 is supplied with an electric current of lowered, safe voltage through the contacts 10 passing through the cover 11 of the housing 1.

Контакт 10 для электрода 8 проложен внутри электроизолированного штока 12. Свободные концы патрубков 6 и 7 закрываются заглушками 13. Contact 10 for the electrode 8 is laid inside the electrically insulated rod 12. The free ends of the nozzles 6 and 7 are closed by plugs 13.

Число патрубков 6 и 7 должно быть парным, и число пар на корпусе 1 от одного и более. The number of pipes 6 and 7 should be paired, and the number of pairs on the housing 1 from one or more.

Переносное подогревающее устройство устанавливают или на поверхности грунта 14, или с заглублением так, как показано на фиг. 6 и фиг 7. В случае необходимости подогревающее устройство может быть закрыто в грунт 14 на половину корпуса 1. Для реализации дополнительных функций устройства при отключенном электропитании- закачивании излишнего тепла из воздуха в грунт, а также для рекуперации тепла, запасенного в грунте воздуху, необходимо заглубить нижний канал теплообменника в грунт и, кроме того, желательно окучить (засыпать) корпус грунтом, как показано на фиг. 8. A portable heating device is mounted either on the surface of the soil 14 or with a recess as shown in FIG. 6 and Fig. 7. If necessary, the heating device can be closed into the ground 14 on half of the housing 1. To implement additional functions of the device when the power is turned off, excess heat is pumped from the air to the ground, as well as to recover the heat stored in the ground by air, it is necessary to deepen the lower channel of the heat exchanger into the soil and, in addition, it is desirable to spud (fill) the housing with soil, as shown in FIG. eight.

Переносное подогревающее устройство работает следующим образом. Portable heating device operates as follows.

Режим подогрева
Определяют местоположение переносного подогревающего устройства в парнике или пленочном укрытии и его конфигурацию в плане. Присоединяют к патрубкам 6 и 7 замкнутые каналы теплообменников, а на лишних патрубках 6 и 7 оставляют заглушки 13. Устанавливают устройство либо выше уровня грунта, как показано на фиг. 1, либо закапывают в грунт нижние боковые каналы теплообменников, как показано на фиг. 6 и фиг. 7.
Heating mode
The location of the portable heating device in the greenhouse or film shelter and its configuration in plan are determined. Closed channels of heat exchangers are connected to pipes 6 and 7, and plugs 13 are left on excess pipes 6 and 7. The device is installed either above the ground level, as shown in FIG. 1, or the lower side channels of heat exchangers are buried in the ground, as shown in FIG. 6 and FIG. 7.

В корпус 1 заливают электропроводящую жидкость 3 на 10-15 мм выше верхних кромок патрубков 6. Подают электроток пониженного безопасного напряжения на контакты 10. При достижении в парнике пороговой температуры, величину которой устанавливает пользователь переносного подогревающего устройства с помощью датчика температуры (на фигурах не показан), через нагревательный элемент 2, электропроводящую жидкость 3 и электрод 8 проходит электроток. В зазоре между электродом 8 и нагревательным элементом 2 происходит электролиз с нагревом электропроводящей жидкости. An electrically conductive liquid 3 is poured into the housing 1 10-15 mm higher than the upper edges of the nozzles 6. An electric current of reduced safe voltage is supplied to the contacts 10. When the threshold temperature is reached in the greenhouse, the value of which is set by the user of the portable heating device using a temperature sensor (not shown in the figures ), through the heating element 2, the electrically conductive liquid 3 and the electrode 8 passes an electric current. In the gap between the electrode 8 and the heating element 2, electrolysis occurs with heating of the electrically conductive liquid.

Чем выше температура нагрева воды в зазоре между нагревательным элементом 2 и электродом 8, установленном в рекомендуемых пределах над нижними патрубками 7, тем больше "тяга", создаваемая столбом нагретой, поднимающейся вверх жидкости, увлекающей за собой охлажденную жидкость из нижних боковых сторон замкнутых каналов. The higher the temperature of heating the water in the gap between the heating element 2 and the electrode 8, which is set within the recommended limits above the lower nozzles 7, the greater the "thrust" created by the column of heated, rising up liquid, which entrains the cooled liquid from the lower sides of the closed channels.

Теплая вода из корпуса поступает в верхние боковые каналы теплообменников 5 и, охлаждаясь, опускается вниз в направлении от корпуса, а далее, по нижним каналам, к корпусу. Warm water from the housing enters the upper side channels of the heat exchangers 5 and, cooling, falls down in the direction from the housing, and then, along the lower channels, to the housing.

Возникает циркуляция жидкости в каналах ППУ, теплая вода нагревает тонкостенные металлические трубы теплообменников 5, осуществляется теплопередача в окружающую среду (воздух и грунт). There is a circulation of liquid in the channels of the PUF, warm water heats the thin-walled metal pipes of the heat exchangers 5, and heat is transferred to the environment (air and soil).

Благодаря теплоизоляционным свойствам материала корпуса рассеивание тепла от корпуса минимально. Это позволяет получить устойчивую циркуляцию воды даже при невысокой температуре нагрева устройства, что важно для сохранности растений. Due to the heat-insulating properties of the housing material, heat dissipation from the housing is minimal. This allows you to get a stable circulation of water even at a low heating temperature of the device, which is important for the safety of plants.

С прогревом воздуха в парнике или пленочном укрытии датчик температуры (на фигурах не показан) прерывает электроцепь, и нагрев электропроводящей жидкости (воды) прекращается. Через некоторое время прекращается созданная электронагревом циркуляция жидкости в каналах ППУ. With air heating in a greenhouse or film shelter, a temperature sensor (not shown in the figures) interrupts the circuit, and the heating of the electrically conductive liquid (water) ceases. After some time, the circulation of liquid created in the channels of the PUF created by electric heating stops.

Режим рекуперации
При резком и сильном охлаждении воздуха, например во время ночных заморозков, переносное подогревающее устройство может работать и при непредвиденном отсутствии электроэнергии в режиме рекуперации, т.е. возвращения ранее накопленного тепла грунтом воздуху. Обязательным условием для этого является заглубление нижних боковых каналов теплообменников 5 в грунт и, кроме того, желательно окучивание (засыпка) корпуса грунтом, как показано на фиг. 8.
Recuperation mode
With a sharp and strong cooling of the air, for example during night frosts, the portable heating device can also work in the event of an unexpected absence of electricity in the recovery mode, i.e. return of previously accumulated heat to the air. A prerequisite for this is the deepening of the lower lateral channels of the heat exchangers 5 into the ground and, in addition, it is desirable to earthing (filling) the housing with soil, as shown in FIG. eight.

Вода, охладившись в верхних боковых сторонах замкнутых каналов теплообменников 5, приобретает большую плотность и опускается вниз, к грунту, а более теплая вода из корпуса 1 и нижних боковых каналов теплообменников поступает в верхние боковые каналы теплообменников. Возникает циркуляция воды, и запасенное тепло грунтом интенсивно передается в воздушную среду. Циркуляция воды будет тем интенсивнее, чем больше разность температур грунта и воздуха. Water, having cooled in the upper lateral sides of the closed channels of the heat exchangers 5, acquires a greater density and sinks down to the ground, and warmer water from the housing 1 and the lower side channels of the heat exchangers enters the upper side channels of the heat exchangers. Water circulation occurs, and the stored heat from the soil is intensively transferred to the air. The circulation of water will be the more intense, the greater the difference in temperature between the soil and air.

Возникновению и поддержанию циркуляции воды способствует то, что вода в корпусе сохраняется теплой благодаря теплоизоляционному материалу корпуса и теплу в горке грунта, окружающей корпус. The emergence and maintenance of water circulation is facilitated by the fact that the water in the casing is kept warm due to the insulating material of the casing and the heat in the soil hill surrounding the casing.

Режим охлаждения
В дневное время от работы нагревающего устройства или от подогрева воздуха в парнике или под пленкой солнечными лучами электропитание подогревающего устройства отключается с помощью датчика температуры (на фигурах не показан). В дальнейшем поток солнечных лучей и температура воздуха могут сильно возрасти. Устройство позволяет охладить воздух, чтобы не допустить повреждения растений, и передать избыток тепла от воздуха грунту.
Cooling mode
In the daytime, from the operation of the heating device or from heating the air in the greenhouse or under the film with sunlight, the power to the heating device is turned off using a temperature sensor (not shown in the figures). In the future, the flow of sunlight and air temperature can increase significantly. The device allows you to cool the air to prevent damage to the plants, and to transfer the excess heat from the air to the ground.

Условием для этого является заглубление нижних боковых каналов теплообменников 5 в грунт и, кроме того, желательно окучивание (засыпка) корпуса грунтом, как показано на фиг. 8. A prerequisite for this is the deepening of the lower side channels of the heat exchangers 5 into the ground and, in addition, it is advisable to ground (backfill) the housing with soil, as shown in FIG. eight.

В такой ситуации часть жидкости, находящаяся в корпусе, холоднее той части, которая находится в верхних боковых каналах теплообменников 5 и подогревается горячим воздухом. У нагретой в верхних боковых сторонах замкнутых каналов жидкости объем увеличивается, а плотность уменьшается. Она частично перетекает в верхнюю часть корпуса компенсатор. Высота столба жидкости в корпусе возрастает, и давление его на нижележащие слои воды также возрастает. Под воздействием этого давления жидкость частично перетечет из корпуса в нижние каналы теплообменников 5, а из него- в верхние боковые каналы- до тех пор, пока давление жидкости в сообщающихся сосудах (корпусе и верхних боковых каналах), не сравняется. In such a situation, the part of the liquid in the housing is colder than the part located in the upper side channels of the heat exchangers 5 and heated by hot air. In a liquid heated in the upper lateral sides of closed channels, the volume increases and the density decreases. It partially flows into the upper part of the housing of the compensator. The height of the liquid column in the housing increases, and its pressure on the underlying water layers also increases. Under the influence of this pressure, the liquid partially flows from the body to the lower channels of the heat exchangers 5, and from it to the upper side channels until the liquid pressure in the communicating vessels (body and upper side channels) is equalized.

В дальнейшем это движение жидкости будет поддерживаться, так как в верхних боковых каналах поступившая вода будет вновь подогреваться от горячего воздуха, а в корпусе, где нет притока тепла извне благодаря горке грунта, окружающей корпус, и теплоизолирующим свойствам материала корпуса, неизбежно вода будет охлаждаться, а ее плотность возрастать, так как тепло передается в нижние слои металлической трубой, находящейся в корпусе (нагревательный элемент), а также за счет теплопередающих свойств самой воды. Теплая вода, поступившая в нижние боковые каналы, передает тепло более холодному грунту, при этом излишек тепла, имеющийся в воздухе, закачивается устройством в грунт, как насосом. In the future, this movement of the liquid will be supported, since the incoming water in the upper lateral channels will again be heated from hot air, and in the case where there is no heat influx from the outside due to the soil slide surrounding the case and the heat-insulating properties of the case material, the water will inevitably cool. and its density increases, since heat is transferred to the lower layers by a metal pipe located in the housing (heating element), as well as due to the heat transfer properties of the water itself. Warm water entering the lower side channels transfers heat to colder soil, while the excess heat available in the air is pumped into the soil by the device, like a pump.

Переносное подогревающее устройство было испытано в условиях Подмосковья при выполнении требований по всем признакам заявляемого технического решения. Общая высота корпуса была равна 350 мм при высоте по корпусу между верхними и нижними патрубками 300 мм. При этом длина боковых сторон замкнутых каналов составляла 900 мм, 2100 мм и 3000 мм. Форма боковых сторон замкнутых каналов теплообменников была выполнена в виде треугольников: прямоугольного, как на фиг. 1, и равнобедренного, как показано на фиг. 3 Электрод располагали на различных расстояниях от нижнего патрубка, от 30 до 150 мм. Подавали электроток напряжением от 12 до 36 вольт. Сухая масса устройства около 3 кг. Объем заливаемой воды около трех литров. A portable heating device was tested in the conditions of the Moscow region when meeting the requirements for all the features of the proposed technical solution. The total height of the casing was 350 mm, while the height along the casing between the upper and lower pipes was 300 mm. The length of the sides of the closed channels was 900 mm, 2100 mm and 3000 mm. The shape of the sides of the closed channels of the heat exchangers was made in the form of triangles: rectangular, as in FIG. 1, and isosceles, as shown in FIG. 3 The electrode was placed at various distances from the lower pipe, from 30 to 150 mm. An electric current was supplied with a voltage of 12 to 36 volts. The dry weight of the device is about 3 kg. The volume of filled water is about three liters.

Установлено, что в практической деятельности садоводов и огородников удобной для переноса и зимнего хранения следует считать максимальную длину одного замкнутого канала боковых сторон теплообменника 5 равной 2,5-3,0 м. It was established that in the practical activities of gardeners and gardeners convenient for transfer and winter storage, the maximum length of one closed channel of the lateral sides of the heat exchanger 5 should be considered equal to 2.5-3.0 m.

Предлагаемое устройство надежно обогревает садовый парник площадью 12 квадратных метров и пленочное укрытие площадью 15 квадратных метров. Для больших по площади теплиц и парников требуется 2-3 подогревающих устройства. The proposed device reliably heats a garden greenhouse with an area of 12 square meters and a film shelter with an area of 15 square meters. For large-area greenhouses and hotbeds, 2-3 heating devices are required.

Claims (2)

1. Переносное подогревающее устройство для защищенного грунта, включающее корпус, установленный в нем нагревательный элемент в виде металлической трубы, заполненной электропроводящей жидкостью, с размещенным в ней с зазором электродом, теплообменник и компенсатор, отличающееся тем, что в корпус, изготовленный из электроизоляционного и теплоизоляционного материала, введены верхние и нижние патрубки, теплообменник выполнен из съемных тонкостенных металлических труб, соединенных с корпусом через верхние и нижние патрубки, образуя по периферии от корпуса замкнутый канал так, что его плоскость расположена вертикально, при этом длина боковых сторон канала превышает высоту по корпусу, образуемую расстоянием между патрубками, в 3 10 раз, нагревательный элемент закреплен без зазора в корпусе между его верхними и нижними патрубками, а электрод размещен над нижними патрубками на расстоянии 0,1 0,5 высоты по корпусу. 1. A portable heating device for sheltered soil, comprising a housing, a heating element installed in it in the form of a metal pipe filled with an electrically conductive liquid, with an electrode placed in it with a gap, a heat exchanger and a compensator, characterized in that in a housing made of electrical insulation and heat insulation material, the upper and lower nozzles are introduced, the heat exchanger is made of removable thin-walled metal pipes connected to the housing through the upper and lower nozzles, forming along iferea from the housing, the closed channel so that its plane is vertical, while the length of the sides of the channel exceeds the height of the housing, formed by the distance between the nozzles, 3-10 times, the heating element is fixed without a gap in the housing between its upper and lower nozzles, and the electrode placed above the lower nozzles at a distance of 0.1 to 0.5 of the height of the housing. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в теплообменнике боковые стороны замкнутого канала, образующие по контуру форму треугольника, отклонены от корпуса на угол 75 90o.2. The device according to p. 1, characterized in that in the heat exchanger the sides of the closed channel, forming a triangle shape along the contour, are deflected from the body by an angle of 75 90 o .
RU9696104478A 1996-03-06 1996-03-06 Portable heating apparatus for protected ground RU2095967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9696104478A RU2095967C1 (en) 1996-03-06 1996-03-06 Portable heating apparatus for protected ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9696104478A RU2095967C1 (en) 1996-03-06 1996-03-06 Portable heating apparatus for protected ground

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2095967C1 true RU2095967C1 (en) 1997-11-20
RU96104478A RU96104478A (en) 1998-04-10

Family

ID=20177767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9696104478A RU2095967C1 (en) 1996-03-06 1996-03-06 Portable heating apparatus for protected ground

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2095967C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445552C1 (en) * 2010-08-20 2012-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Mobile air heating device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 906446, кл. A 01 G 9/24, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445552C1 (en) * 2010-08-20 2012-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Mobile air heating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5477914A (en) Ground source heat pump system comprising modular subterranean heat exchange units with multiple parallel secondary conduits
JPS6034031B2 (en) Earth storage method for solar-like heat
US6709198B2 (en) Irrigation system and method
RU2651276C1 (en) Soil heating device
RU2095967C1 (en) Portable heating apparatus for protected ground
RU2288578C1 (en) Apparatus for increasing water temperature in fish tanks and basins
US4291751A (en) Thermal inverter
RU2110171C1 (en) Apparatus for stabilization of temperature mode in greenhouse
KR100383430B1 (en) Device for prohibit water freezing of dam
JP6259387B2 (en) Air conditioning equipment for house for plant cultivation
JP2849699B2 (en) Solar thermal storage snow melting device
US4733417A (en) Steady state swimming pool heat exchanger
RU193703U1 (en) Device for preventing formation of ice on water surface
JPS6341525B2 (en)
KR100394555B1 (en) Device for prohibit road freezing
SE408470C (en) WANT TO STORE THEMIC ENERGY IN A MARKET STOCK
TWI653934B (en) Thermostat for breeding fish gills
JP5848424B2 (en) Air conditioning equipment for house for plant cultivation
US20220307202A1 (en) Unpowered anti-frost anti-heave heat gathering device and subgrade thereof
RU2013934C1 (en) Device for heating sheltered ground
KR100561527B1 (en) Heat collecting tank for heating and air-conditioning device by the subterranean heat
CN108770557B (en) A soil heating device for canopy is planted to fruit tree
Vasiliev Heat pipes for ground heating and cooling
KR20240020187A (en) Farming area equipped with chambers for solar power generation devices to alleviate extreme heat waves
JP2507090Y2 (en) Buried body for melting snow using geothermal heat