RU2304876C1

RU2304876C1 - Greenhouse

Info

Publication number: RU2304876C1
Application number: RU2006105428/12A
Authority: RU
Inventors: Александр Олегович Булгаков (RU); Александр Олегович Булгаков; Геннадий Александрович Круглов (RU); Геннадий Александрович Круглов; Виктор Александрович Липп (RU); Виктор Александрович Липп
Original assignee: ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет"
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-08-27

Abstract

FIELD: agricultural engineering, in particular, design of agricultural cultivation constructions with protected ground, such as greenhouses.

SUBSTANCE: greenhouse has light transparent covering and above-ground heating system made in the form of closed underground zone communicated with atmosphere and space under light transparent covering. Greenhouse is equipped with exhaust shaft positioned in upper part of light transparent covering, at side of end opposite to end adjacent to which feeding branch pipe is disposed. Underground zone is made in the form of air duct-heat-exchanger formed as hollow rod having continuous wall, said hollow rod being buried into ground. Air intake device is positioned near one side of greenhouse and feeding branch pipe is located near opposite end of greenhouse.

EFFECT: improved parameters of microclimate within greenhouse, simplified construction and enhanced reliability in operation of greenhouse.

1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к конструкции сельскохозяйственных культивационных сооружений защищенного грунта, и может быть использовано, в частности, при строительстве теплиц, предназначенных для выращивания различных овощных, фруктовых, лекарственных и цветочных культур под светопрозрачным покрытием с использованием солнечной энергии для обогрева.The invention relates to agriculture, in particular to the construction of agricultural cultivation facilities of protected soil, and can be used, in particular, in the construction of greenhouses intended for growing various vegetable, fruit, medicinal and flower crops under a translucent coating using solar energy for heating.

Известны конструкции теплиц (SU 1416081 А2, 15.08.1988 и SU 235494, 26.05.1969, кл. А01G 9/14), в которых вентиляция подпленочного пространства осуществляется путем открытия форточек или вентиляционных проемов.There are known designs of greenhouses (SU 1416081 A2, 08/15/1988 and SU 235494, 05/26/1969, class A01G 9/14), in which the ventilation of the sub-film space is carried out by opening window panes or ventilation openings.

Недостатками данных конструкций являются:The disadvantages of these designs are:

1. Высота расположения вентиляционных проемов ограничена высотой теплицы, что в свою очередь, ограничивает тягу, обусловленную разностью температур, поэтому для осуществления приемлемого воздухообмена требуется большое количество вентиляционных проемов, особенно при небольшой разности наружной и внутренней температур, что приводит к усложнению конструкции теплицы и ее удорожанию.1. The height of the ventilation openings is limited by the height of the greenhouse, which in turn limits the draft due to the temperature difference, therefore, for the implementation of acceptable air exchange requires a large number of ventilation openings, especially with a small difference in external and internal temperatures, which complicates the design of the greenhouse and its rise in price.

2. Воздух подается в теплицу неподготовленным, т.е. с параметрами окружающей среды, которые не всегда соответствуют допустимым для конкретного вида культивируемых растений.2. Air is supplied to the greenhouse unprepared, i.e. with environmental parameters that do not always correspond to those acceptable for a particular type of cultivated plant.

3. Элементы конструкций подвержены механическим нагрузкам, возникающим вследствие воздействия сил трения скольжения или вращения, что снижает их надежность.3. Structural elements are subject to mechanical stress arising from the action of sliding friction or rotation forces, which reduces their reliability.

4. При ручном регулировании величины открытия форточек необходимо присутствие обслуживающего персонала на объекте.4. When manually adjusting the opening size of the vents, the presence of maintenance personnel at the facility is necessary.

5. При автоматическом регулировании усложняется конструкция, что приводит к ее удорожанию и требует более квалифицированного персонала для монтажа и обслуживания, а также необходим подвод электроэнергии.5. With automatic regulation, the design becomes more complicated, which leads to its cost increase and requires more qualified personnel for installation and maintenance, as well as the need for power supply.

Наиболее близкой по своей технической сущности является теплица, включающая светопрозрачное покрытие и надпочвенную систему обогрева, выполненную в виде заглубленных в грунт полых стержней, соединяющих подпочвенную зону с атмосферой. В подпочвенной зоне выполнена замкнутая полость, в которой установлены нижними концами полые стержни, при этом часть стержней расположена под светопрозрачным покрытием, а часть - за его пределами. Высота полых стержней, расположенных под светопрозрачным покрытием, больше высоты стрежней, расположенных за его пределами. Нижние концы стержней, соединяющих замкнутую полость с атмосферой под светопрозрачным покрытием, короче стрежней, соединяющих замкнутую полость с атмосферой за его пределами (Патент РФ 2190317, кл. А01G 9/14, 9/24).The closest in its technical essence is a greenhouse, including a translucent coating and a above-ground heating system, made in the form of hollow rods buried in the ground, connecting the subsoil zone with the atmosphere. In the subsoil zone, a closed cavity is made in which hollow rods are installed at the lower ends, while some of the rods are located under a translucent coating, and part outside. The height of the hollow rods located under the translucent coating is greater than the height of the rods located outside it. The lower ends of the rods connecting the closed cavity with the atmosphere under a translucent coating are shorter than the rods connecting the closed cavity with the atmosphere beyond it (RF Patent 2190317, class A01G 9/14, 9/24).

Данная теплица имеет следующие недостатки:This greenhouse has the following disadvantages:

1. Поступление воздуха из замкнутой полости, установленной под слоем почвы, под светопрозрачное покрытие возможно только при условии замещения удаленного из-под светопрозрачного покрытия воздуха, поступившего туда ранее, а удалению воздуха из-под светопрозрачного покрытия препятствует само покрытие, поэтому свежий воздух не поступает.1. The entry of air from a closed cavity installed under a soil layer under a translucent coating is possible only if the air removed earlier from the translucent coating is replaced, and the coating itself prevents the air from being removed from under the translucent coating, so fresh air does not enter .

2. Интенсивность поступления воздуха из замкнутой полости, установленной под слоем почвы, под светопрозрачное покрытие ограничивается высотой теплицы, т.к. величина гравитационного напора зависит от расстояния между верхним концом полых стержней, расположенных под светопрозрачным покрытием, и основанием подпочвенной зоны.2. The intensity of air from a closed cavity installed under a layer of soil under a translucent coating is limited by the height of the greenhouse, because the magnitude of the gravitational pressure depends on the distance between the upper end of the hollow rods located under the translucent coating and the base of the subsoil zone.

3. Температура под светопрозрачным покрытием в дневное время может превышать максимально допустимые значения, т.к. задачей данного изобретения является повышение эффективности использования подпочвенного тепла, и процесс воздухообмена будет низкой интенсивности.3. The temperature under a translucent coating in the daytime may exceed the maximum allowable values, because The objective of the invention is to increase the efficiency of using subsoil heat, and the air exchange process will be of low intensity.

4. Существует возможность нарушения в процессе эксплуатации целостности свода и стенок подземной замкнутой полости, т.к. не предусмотрены конструктивные элементы, препятствующие этому.4. There is a possibility of violation during operation of the integrity of the vault and the walls of the underground closed cavity, because structural elements to prevent this are not provided.

Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение параметров микроклимата внутри теплицы, упрощение ее конструкции и повышение надежности.The technical result of the claimed invention is to improve the microclimate inside the greenhouse, simplifying its design and increasing reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что известная теплица, содержащая светопрозрачное покрытие и надпочвенную систему обогрева, выполненную в виде замкнутой подпочвенной зоны, соединенной с атмосферой и пространством под светопрозрачным покрытием, согласно изобретению снабжена вытяжной шахтой, расположенной в верхней части светопрозрачного покрытия со стороны торца, противоположного торцу, у которого расположен подающий патрубок, а подпочвенная зона выполнена в виде заглубленного в грунт воздуховода-теплообменника, представляющего собой изогнутый полый стержень со сплошными стенками, причем воздухозаборное устройство расположено со стороны одного торца теплицы, а подающий патрубок - с противоположного.The specified technical result is achieved by the fact that the known greenhouse containing a translucent coating and a surface heating system, made in the form of a closed subsoil zone connected to the atmosphere and the space under the translucent coating, according to the invention is equipped with an exhaust shaft located in the upper part of the translucent coating from the end side, opposite to the end, at which the supply pipe is located, and the subsoil zone is made in the form of a duct-heat exchanger buried in the ground, p edstavlyayuschego a curved hollow rod with solid walls, the air intake device is disposed from one end of the greenhouse, and the feed pipe - at the opposite.

Новизна предложенного технического решения заключается в том, что совокупность существенных признаков, а именно: удаление воздуха из-под светопрозрачного покрытия через вытяжную шахту, расположенную в верхней части теплицы, а поступление воздуха - через воздуховод-теплообменник, представляющий собой полый стержень со сплошными стенками, заглубленный в грунт, позволяет получить новый технический результат. Несмотря на то, что конструкция вытяжной шахты, применяемой для удаления воздуха, более проста по сравнению с конструкциями, использующими форточки, для обеспечения требуемых параметров микроклимата внутри теплицы она все же требует дополнительного подогрева или охлаждения входящего воздуха, что в свою очередь влечет за собой дополнительные затраты. Подогрев или охлаждение свежего приточного воздуха за счет теплообмена между перемещаемым в воздуховоде-теплообменнике воздухом и грунтом через стенки воздуховода-теплообменника позволяет решить эту проблему без значительных затрат. Однако для работы этой системы необходимо движение воздуха в воздуховоде-теплообменнике, которое в свою очередь зависит от интенсивности удаления воздуха из-под светопрозрачного покрытия. Применение вытяжной шахты в совокупности с воздуховодом-теплообменником, использующим теплоаккумулирующие свойства грунта, позволяет повысить интенсивность удаления воздуха из-под светопрозрачного покрытия и производить дополнительную обработку входящего воздуха, что улучшает параметры микроклимата внутри теплицы, упрощает ее конструкцию и повышает надежность. Это доказывает, что техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».The novelty of the proposed technical solution lies in the fact that the set of essential features, namely: the removal of air from under a translucent coating through an exhaust shaft located in the upper part of the greenhouse, and the air intake through an air-duct heat exchanger, which is a hollow rod with solid walls, buried in the ground, allows you to get a new technical result. Despite the fact that the design of the exhaust shaft used to remove air is simpler than the designs using vents, to ensure the required microclimate inside the greenhouse, it still requires additional heating or cooling of the incoming air, which in turn entails additional expenses. Heating or cooling of fresh supply air due to heat exchange between the air transported in the heat exchanger duct and soil through the walls of the heat exchanger duct allows solving this problem without significant costs. However, for this system to work, air movement in the heat exchanger duct is necessary, which in turn depends on the intensity of air removal from under the translucent coating. The use of the exhaust shaft in combination with a duct-heat exchanger using the heat-accumulating properties of the soil allows increasing the rate of air removal from under the translucent coating and additionally treating the incoming air, which improves the microclimate inside the greenhouse, simplifies its design and increases reliability. This proves that the technical solution meets the criterion of "inventive step".

Теплица (см.чертеж) состоит из светопрозрачного покрытия 5, вытяжной шахты 6 и заглубленного в грунт 3 воздуховода-теплообменника 2, представляющего собой изогнутый полый стержень со сплошными стенками, один конец которого через воздухозаборное устройство 1 соединен с атмосферой, а другой конец через подающий патрубок 4 - с пространством под светопрозрачным покрытием 5. Воздухозаборное устройство 1 расположено с одного торца теплицы, а подающий патрубок 4 - с противоположного. Вытяжная шахта 6 расположена в верхней части светопрозрачного покрытия 5 в стороне, противоположной расположению подающего патрубка 4. Воздуховод-теплообменник 2 расположен ниже поверхности почвы в зоне постоянного действия положительной температуры, которая не ниже минимально допустимой для конкретного вида выращиваемых растений. Верхние концы подающего патрубка 4 и воздухозаборного устройства 1 могут располагаться относительно друг друга на любом уровне.The greenhouse (see drawing) consists of a translucent coating 5, an exhaust shaft 6 and a duct-heat exchanger 2 buried in the ground 3, which is a curved hollow rod with solid walls, one end of which is connected to the atmosphere through the intake device 1, and the other end through the supply pipe 4 - with a space under the translucent coating 5. The air intake device 1 is located at one end of the greenhouse, and the supply pipe 4 is from the opposite. An exhaust shaft 6 is located in the upper part of the translucent coating 5 in the direction opposite to the location of the supply pipe 4. The air duct-heat exchanger 2 is located below the soil surface in the zone of constant action of positive temperature, which is not lower than the minimum acceptable for a particular type of cultivated plants. The upper ends of the supply pipe 4 and the intake device 1 can be located relative to each other at any level.

Теплица функционирует следующим образом. В период действия солнечной радиации температура окружающего воздуха ниже температуры под светопрозрачным покрытием 5, но выше температуры в воздуховоде-теплообменнике 2. Под действием разной плотности воздуха снаружи и внутри теплицы, вызванной разницей температур, происходит удаление воздуха из-под светопрозрачного покрытия 5 через вытяжную шахту 6. На замену удаленному воздуху через воздухозаборное устройство 1 в воздуховод-теплообменник 2 поступает наружный воздух. Проходя по подающему воздуховоду-теплообменнику 2, наружный воздух отдает часть своего тепла через стенки воздуховода в окружающий его массив грунта 3. Затем через подающий патрубок 4 он поступает непосредственно под светопрозрачное покрытие 5, где происходит его дальнейшее нагревание под действием солнечной радиации и последующее удаление.The greenhouse operates as follows. During the action of solar radiation, the ambient temperature is lower than the temperature under the translucent coating 5, but higher than the temperature in the duct-heat exchanger 2. Under the influence of different density of air outside and inside the greenhouse, caused by the temperature difference, air is removed from under the translucent coating 5 through the exhaust shaft 6. To replace the removed air through the intake device 1 in the duct-heat exchanger 2 receives external air. Passing through the supply duct-heat exchanger 2, the outside air transfers part of its heat through the duct walls to the surrounding soil mass 3. Then, through the supply duct 4, it enters directly under the translucent coating 5, where it is further heated by solar radiation and subsequent removal.

В ночное время и при отсутствии солнечной радиации в дневное температура под светопрозрачным покрытием 5 стремится сравняться с температурой окружающего воздуха. Однако тепло, накопленное грунтом 3, нагревает воздух в воздуховоде-теплообменнике 2, и он под действием разности давлений поступает под светопрозрачное покрытие. В дальнейшем воздух под светопрозрачным покрытием 5 либо охлаждается и вытесняется через вытяжную шахту 6 более теплым воздухом, поступающим из системы подпочвенного теплообмена, либо, оставаясь более теплым и, следовательно, более легким, чем окружающий воздух, под действием гравитационного напора также удаляется через вытяжную шахту 6.At night and in the absence of solar radiation in the daytime temperature under a translucent coating 5 tends to equal the temperature of the surrounding air. However, the heat accumulated by the soil 3 heats the air in the duct-heat exchanger 2, and it under the influence of the pressure difference enters under a translucent coating. Subsequently, the air under the translucent coating 5 is either cooled and displaced through the exhaust shaft 6 with warmer air coming from the subsoil heat exchange system, or, remaining warmer and therefore lighter than the surrounding air, is also removed through the exhaust shaft under the influence of gravitational pressure 6.

Экономическая эффективность теплицы обеспечивается:The economic efficiency of the greenhouse is provided by:

1. Расширением диапазона температур наружного воздуха, в пределах которого температура внутри теплицы не будет выходить за рамки допустимой за счет дополнительной подготовки приточного воздуха.1. By expanding the temperature range of the outdoor air, within which the temperature inside the greenhouse will not go beyond the permissible due to the additional preparation of the supply air.

2. Более интенсивным удалением воздуха из-под светопрозрачного покрытия особенно при малых перепадах температур за счет использования вытяжной шахты.2. More intensive removal of air from under the translucent coating, especially at low temperature differences through the use of an exhaust shaft.

3. Снижением капитальных и эксплуатационных затрат и увеличением уровня надежности конструкции за счет более простой конструкции, обеспечивающей удаление воздуха из-под светопрозрачного покрытия.3. Reducing capital and operating costs and increasing the level of reliability of the structure due to a simpler structure that ensures the removal of air from under the translucent coating.

Claims

A greenhouse, including a translucent coating and a ground-based heating system, made in the form of a closed subsoil zone connected to the atmosphere and the space under a translucent coating, characterized in that it is equipped with an exhaust shaft located in the upper part of the translucent coating from the side of the end opposite to the end, in which a feed pipe is located, and the subsoil zone is made in the form of a duct-heat exchanger buried in the ground, which is a curved hollow rod with solid Tenkai, wherein the air intake device is disposed from one end of the greenhouse, and a feed pipe from the opposite.