RU2784674C1

RU2784674C1 - Control of year-round accumulation of solar heat and cold in soil under ground of fields and supply of heat or cold to root zone during vegetation period by v. d. devyatkin

Info

Publication number: RU2784674C1
Application number: RU2021128066A
Authority: RU
Inventors: Викторий Данилович Девяткин
Original assignee: Викторий Данилович Девяткин
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2022-11-29

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture, to devices for heat-air melioration of a root layer of fields. A device for accumulation of solar heat and cold in the soil under the ground for subsequent supply to a root zone during a vegetation period of plants includes a mole drainage on the field, across which a deep trench is dug. In the trench, there is a system of multilevel horizontal sealed air ducts equipped, at one end, with a device for suction of hot air from a chamber of solar air heating and a valve-adjuster of an incoming air temperature and, at the other end, with a device for air extraction from the system of horizontal sealed air ducts. There is also a pump for forced injection of cold air from the ground surface. Horizontal sealed air ducts, except an upper ground-heating air duct located under the mole drainage, are installed inside heat accumulators including a layer of bulk heat-intensive material. Part of air ducts is used for cold accumulation. The method consists in that solar heat or cold is transmitted to the air, which is transported via air ducts to deep soil layers under the ground or to horizontal sealed air ducts, from which heat or cold is transmitted to the ground layer via the ground-heating air duct and the mole drainage, as well as via the system of horizontal air ducts or through the soil.

EFFECT: provision of a possibility of control of plant development, using a ground temperature.

11 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для тепловоздушной мелиорации корнеобитаемого слоя полей путем аккумулирования солнечного тепла или холода под почвой с последующим его использованием в процессе вегетации и предназначено для полеводства в качестве температуромелиоративного мероприятия ((от лат.temperatura - надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние и от лат.melioration - улучшение) в водной среде - это опускание нагретых слоев и поднятие холодных за счет внутренней энергии жидкости, без применения внешней энергии, в сельском хозяйстве - это управление развитием растений при помощи почвенной температуры).The invention relates to agriculture, in particular to devices for hot air melioration of the root layer of fields by accumulating solar heat or cold under the soil with its subsequent use in the growing season and is intended for field cultivation as a temperature reclamation measure ((from lat.temperatura - proper mixing, proportionality , normal state and from lat. melioration - improvement) in the aquatic environment - this is the lowering of heated layers and the rise of cold ones due to the internal energy of the liquid, without the use of external energy, in agriculture - this is the management of plant development using soil temperature).

Известно устройство «Солнечный обогрев подпочвенного слоя...», описанный в патенте RU 2716572, состоящее из камер обогрева воздуха, вытяжной вентиляционной системы и подземных трубопроводов.Known device "Solar heating of the subsoil..." described in patent RU 2716572, consisting of air heating chambers, exhaust ventilation system and underground pipelines.

Недостатком его является то, что оно не позволяет аккумулировать солнечное тепло под почвой.Its disadvantage is that it does not allow the accumulation of solar heat under the soil.

Известно «Устройство для обогрева почвы», описанное в патенте RU 2651276 С1, состоящее из солнечного коллектора, системы теплообменников и системы циркуляции воздуха.Known "Device for heating the soil", described in patent RU 2651276 C1, consisting of a solar collector, a heat exchanger system and an air circulation system.

Недостатком устройства является затруднение его применения на поле.The disadvantage of the device is the difficulty of its use on the field.

Известен способ тепловоздушного обогрева подпочвенного слоя полей, патент №2 706 489, заключающийся в пропуске нагретого воздуха под почвой через кротовины.A known method of hot-air heating of the subsoil layer of fields, which consists in passing heated air under the soil through molehills.

Недостатком его является то, что избыток тепла (например, для помидора оптимальная температура для корней в почве +20…22 градусов С, а все что выше является избыточным, вредным, см. agrotehnika36.ru, к избытку тепла также относим солнечное тепло, получаемое вне периода вегетации, например, зимой) не аккумулируется на длительный срок.Its disadvantage is that excess heat (for example, for a tomato, the optimum temperature for roots in the soil is + 20 ... 22 degrees C, and everything above is excessive, harmful, see outside the growing season, for example, in winter) does not accumulate for a long time.

Способов и устройств, позволяющих в течение года аккумулировать солнечное тепло и холод в грунте для последующей подачи в почвенный слой полей в период вегетации не выявлено.Methods and devices that allow accumulating solar heat and cold in the soil during the year for subsequent supply to the soil layer of fields during the growing season have not been identified.

Задачей изобретения является создание способа и устройств, позволяющих накопить солнечное тепло или холод в грунте под почвой, за счет этого увеличить период вегетации, ускорить набор суммы эффективных температур достаточных для созревания растений, а в период вегетации управлять тепловым режимом почв и за счет этого влиять на процесс формирования стадий развития растений, путем изменения баланса между стимуляторами роста растений и их ингибиторами при помощи термопериодизма (ovoshch.ru).The objective of the invention is to create a method and devices that make it possible to accumulate solar heat or cold in the soil under the soil, thereby increasing the growing season, accelerating the set of the sum of effective temperatures sufficient for the maturation of plants, and during the growing season to control the thermal regime of soils and thereby influence the process of formation of plant development stages by changing the balance between plant growth stimulants and their inhibitors using thermoperiodism (ovoshch.ru).

Техническим результатом изобретения является новое свойство, а именно: возможность управления развитием растений при помощи почвенной температуры, управления тепловым режимом почв путем аккумулирования солнечного тепла в грунте и последующего использования его в период вегетации для обогрева почв; возможность сглаживания колебания почвенных температур в весенний, летний и осенний период; возможность ранней посадки растений в весенний период в обогретую почву; возможность увеличения длительности вегетации в осенний период за счет подачи накопленного тепла из грунтовых теплоаккумуляторов в корнеобитаемый слой почвы; возможность уменьшения глубины промерзания почвы в зимний период и сохранения почвенной биоты; возможность в период вегетации добавления к солнечной энергии тепловой энергии из грунтовых теплоаккумуляторов для ускоренного роста и созревания растений; возможность защиты почвенного слоя от перегрева; возможность охлаждения почвенного слоя с конденсацией влаги в нем.The technical result of the invention is a new property, namely: the ability to control the development of plants using soil temperature, control the thermal regime of soils by accumulating solar heat in the soil and then using it during the growing season to heat the soil; the possibility of smoothing fluctuations in soil temperatures in spring, summer and autumn; the possibility of early planting of plants in the spring in heated soil; the possibility of increasing the duration of the growing season in the autumn period by supplying the accumulated heat from the ground heat accumulators to the root layer of the soil; the possibility of reducing the depth of soil freezing in winter and preserving soil biota; the possibility during the growing season of adding thermal energy from ground heat accumulators to solar energy for accelerated growth and maturation of plants; the possibility of protecting the soil layer from overheating; the possibility of cooling the soil layer with moisture condensation in it.

Устройство состоит из кротового дренажа поперек которого прорыта на поле глубокая траншея, в которую устанавливают систему вертикальных и многоуровневых горизонтальных герметичных воздухопроводов, снабженных с одного конца устройством для всасывания горячего воздуха из преобразователя (в преобразователе солнечная энергия превращается в горячий воздух, благодаря использованию тепличного эффекта) и воздушным терморегулятором температуры входящего воздуха, а с другого конца устройством вытяжки воздуха из системы герметичных воздухопроводов, причем горизонтальные герметичные воздухопроводы устанавливаются внутри теплоаккумуляторов. В качестве теплоаккумулятора применяется грунт или теплоемкий материал, находящийся внутри гидрофобной теплоизоляционной оболочки, а в качестве воздушного терморегулятора входящего воздуха, применяется упругий шар, внутри которого находится незамерзающая жидкость или сыпучий материал. Для изменения направления движения воздуха в воздухопроводах применяются задвижки или втулки и пробки, устанавливаемые в вертикальных воздухопроводах при помощи тросов. Защита от перегрева почвы осуществляется почвенным температурным датчиком, состоящим из воздушной емкости и привода задвижки, перекрывающей почвообогревающий воздухопровод. Для охлаждения почвы могут использоваться дополнительные воздухопроводы, находящиеся вне зоны движения тепла от теплоаккумуляторов или горизонтальный воздухопровод расположенный ниже теплоаккумуляторов. В качестве хладоаккумуляторов могут использоваться воздухопроводы аналогичные по устройству с теплоаккумуляторами, только в них пропускается холодный воздух.The device consists of a mole drain across which a deep trench is dug in the field, into which a system of vertical and multi-level horizontal sealed air ducts is installed, equipped at one end with a device for sucking hot air from the converter (in the converter, solar energy is converted into hot air due to the use of the greenhouse effect) and an air thermostat for the temperature of the incoming air, and at the other end, a device for extracting air from a system of sealed air ducts, moreover, horizontal sealed air ducts are installed inside the heat accumulators. As a heat accumulator, soil or a heat-intensive material located inside a hydrophobic heat-insulating shell is used, and an elastic ball is used as an air temperature controller of the incoming air, inside which there is a non-freezing liquid or bulk material. To change the direction of air movement in air ducts, valves or bushings and plugs are used, which are installed in vertical air ducts using cables. Protection against overheating of the soil is carried out by a soil temperature sensor, consisting of an air tank and a valve drive that shuts off the soil heating air duct. To cool the soil, additional air ducts located outside the zone of heat movement from heat accumulators or a horizontal air duct located below the heat accumulators can be used. As cold accumulators, air ducts similar in design to heat accumulators can be used, only cold air is passed through them.

Способ состоит в том, что избыточное солнечное тепло преобразуется в горячий воздух, который транспортируется в глубоко лежащие под почвой слои грунта или в теплоаккумуляторы, из которых оно передается в почвенный слой через почвенный воздухопровод (воздухопровод, лежащий в зоне корнеобитаемого слоя) и кротовины по системе воздухопроводов, или по грунту, причем время поступления аккумулированного тепла в почвенный слой регулируют при помощи втулок или пробок или за счет глубины расположения теплоаккумуляторов. Охлаждение почвы (например, для условий засушливого Крыма) производится путем изоляции (перекрывания отверстий теплоаккумуляторов) теплоаккумуляторов с накопленным теплом от верхнего воздухопровода и подачей холодного воздуха в верхний воздухопровод из воздухопроводов находящихся в холодных слоях грунта или находящихся ниже теплоаккумуляторов, вне зоны движения тепла. Для охлаждения почвы могут использоваться отдельные воздухопроводы, в качестве хладоаккумулятора может применяться грунт или теплоемкий материал, находящийся внутри гидрофобной теплоизоляционной оболочки. Воздух в хладоаккумуляторы закачивается в зимнее время или в период заморозков и расходуется по мере надобности в период вегетации.The method consists in the fact that excess solar heat is converted into hot air, which is transported to the soil layers deep under the soil or to heat accumulators, from which it is transferred to the soil layer through the soil air duct (the air duct lying in the zone of the root-inhabited layer) and molehills through the system air ducts, or along the ground, and the time of receipt of the accumulated heat in the soil layer is regulated using bushings or plugs or due to the depth of the heat accumulators. Soil cooling (for example, for the conditions of the arid Crimea) is carried out by isolating (overlapping the openings of heat accumulators) heat accumulators with accumulated heat from the upper air duct and supplying cold air to the upper air duct from air ducts located in cold soil layers or located below the heat accumulators, outside the zone of heat movement. Separate air ducts can be used to cool the soil, soil or heat-intensive material inside the hydrophobic heat-insulating shell can be used as a cold accumulator. Air is pumped into the cold accumulators in winter or during frosts and is consumed as needed during the growing season.

На фиг. 1 - изображена схема расположения кротовин, и траншеи на площади обогрева полей; на фиг. 2 - изображена схема расположения кротовин и воздухопроводов в траншее, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -изображена схема устройства, сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - изображена схема вариантов действия воздушного температурного клапана, сечение I на фиг 3; на фиг 5 - изображены клапаны регулирующие передвижение горячего воздуха, сечение II на фиг 3; на фиг 6, 7, 8, 9, 10, 11 - изображены варианты движения горячего воздуха по воздухопроводам; на фиг 12 - изображен теплоаккумулятор, сечение В-В на фиг 3; на фиг 13 - схема почвенного температурного клапана, сечение Г-Г на фиг 3; на фиг. 14 - изображены схемы расположения воздухопроводов охлаждающих почву; на фиг. 15 -изображена схема движения холодного воздуха при охлаждении почвы.In FIG. 1 - shows the layout of molehills, and trenches on the heating area of fields; in fig. 2 - shows the layout of molehills and air ducts in the trench, section A-A in Fig. one; in fig. 3 - a diagram of the device is shown, section B-B in Fig. one; in fig. 4 is a diagram of the options for the operation of an air temperature valve, section I in Fig 3; Fig 5 shows the valves regulating the movement of hot air, section II in Fig 3; Figs 6, 7, 8, 9, 10, 11 show options for the movement of hot air through the air ducts; Fig 12 shows a heat accumulator, section B-B in Fig 3; Fig 13 is a diagram of the soil temperature valve, section G-D in Fig 3; in fig. 14 - shows the layout of air ducts cooling the soil; in fig. 15 - a diagram of the movement of cold air during cooling of the soil is shown.

Устройство состоит из кротового дренажа 1, расположенного в корнеобитаемой зоне на площади обогрева 2 (фиг. 1). Середина кротовин заглублена, а концы заглушены (фиг. 1). Посередине заглубленных кротовин вырыта траншея 3, в которой (по первому варианту устройства теплоаккумулятора) установлен верхний почвообогревающий воздухопровод 4 средний 5 и нижний теплоаккумулирующий горизонтальный воздухопровод 6 (фиг.2), которые располагаются на разной глубине в грунте 7. При необходимости ниже или в боку от теплоаккумулирующих воздухопроводов 5 и 6 укладывают хладоаккумулирующие воздухопроводы 29. По второму варианту изготовления теплоаккумулятора воздухопроводы 5 и 6 проходят через теплоемкий материал 8 (например, камень, щебень, бетонные отходы и т.п.) завернутый в гидрофобный теплоизолирующий материал в виде ленты 9 (фиг.12). Хладоаккумулирующие воздухопроводы 29 устроены также как и теплоаккумулирующие 5 и 6. Воздухопроводы 4, 5, 6 и 29 концами соединены с вертикальными воздухопроводами 10, один из которых который входит в, использующий тепличный эффект (см. СНиП 2.10.04-85, СП.107.13330.2012 «Теплицы и парники») преобразователь 11 солнечной энергии в горячий воздух и имеет на конце воздушный терморегулятор 12, ограничивающий вход воздуха с низкой температурой (фиг. 4а). Воздушный терморегулятор 12 состоит из корпуса 13 в верхней и нижней крышке, которой имеются отверстия 14, а внутри упругий (например, резиновый) герметичный шар 15 с жидкостью 16, например, ацетальдегид с температурой кипения +20,2 (см. infotables.ru). Количество жидкости 16 и давление воздуха внутри шара 15 тарируется на определенную температуру, например +30 градусов С. При более низкой температуре поступающего в воздухопроводы воздуха шар 15 сплющивается, оседает, благодаря давлению жидкости 16, и закрывает нижние отверстия 14, предотвращая поступление холодного воздуха в воздухопроводы (фиг. 4б). При высокой температуре шар 15 надувается, и приподнимается, открывая доступ горячего воздуха в воздухопроводы (фиг. 4а). Вместо жидкости 16 или вместе с ней может применяться сыпучий материал, например, крупные однородные фракции песка. В качестве регуляторов направления движения воздуха по воздухопроводам используют втулки 17 и пробки 18, устанавливаемые внутри вертикального воздухопровода 10 (фиг. 5). К втулкам и пробкам прикреплены троса 19 и 20 выведенные наружу, при помощи которых втулки 17 и пробки 18 устанавливаются в заданном положении, перенаправляя потоки горячего воздуха в горизонтальных воздухопроводах 4, 5, 6 и 29. Вторым концом воздухопроводы 4, 5, 6 и 29 соединены с другим вертикальным воздухопроводом 10 на верхнем конце, которого находится вытяжное устройство 21 с дефлектором 22 (фиг. 3). На вытяжном устройстве 21 устанавливают датчик 23 измеряющий температуру выходящего воздуха, что позволяет косвенно определить количество тепла накопленного в теплоаккумуляторах. Для предохранения почвы от перегрева устанавливается почвенный температурный клапан, состоящий из емкости 24 помещенной в почвенный слой, например на глубину 5-10 см. Емкость 24 соединена с приводом 25 задвижки 26, помещенные в камеру 27, установленную на воздухопровод 4 (фиг. 13). С емкостью 24 соединен выходящий наружу кран 28. Охлаждающие почву воздухопроводы 29 расположены вне зоны движения тепла от воздухопроводов 5 и 6 и могут находиться ниже воздухопроводов 5 и 6 или устанавливаться в боку траншеи 3 с обязательной теплоизоляцией от нагретого грунта.The device consists of a mole drainage 1 located in the root zone on the heating area 2 (Fig. 1). The middle of the molehills is deepened, and the ends are muffled (Fig. 1). A trench 3 was dug in the middle of the buried molehills, in which (according to the first version of the heat accumulator device) an upper soil-heating air duct 4 medium 5 and a lower heat-storing horizontal air duct 6 (figure 2) are installed, which are located at different depths in the soil 7. If necessary, below or in the side from the heat storage air ducts 5 and 6, cold storage air ducts 29 are laid. According to the second option for manufacturing a heat accumulator, air ducts 5 and 6 pass through a heat-intensive material 8 (for example, stone, crushed stone, concrete waste, etc.) wrapped in a hydrophobic heat-insulating material in the form of a tape 9 ( Fig.12). Cold-storage air ducts 29 are arranged in the same way as heat-storage 5 and 6. Air ducts 4, 5, 6 and 29 are connected at their ends to vertical air ducts 10, one of which is included in, using the greenhouse effect (see SNiP 2.10.04-85, SP.107.13330 .2012 "Greenhouses and greenhouses") converter 11 of solar energy into hot air and has an air thermostat 12 at the end, which limits the entry of air with low temperature (Fig. 4a). The air thermostat 12 consists of a housing 13 in the upper and lower covers, which have holes 14, and inside an elastic (for example, rubber) sealed ball 15 with liquid 16, for example, acetaldehyde with a boiling point of +20.2 (see infotables.ru) . The amount of liquid 16 and the air pressure inside the ball 15 are calibrated to a certain temperature, for example +30 degrees C. At a lower temperature of the air entering the air ducts, the ball 15 flattens, settles, due to the pressure of the liquid 16, and closes the lower holes 14, preventing the entry of cold air into air ducts (Fig. 4b). At a high temperature, the ball 15 inflates and rises, opening the access of hot air to the air ducts (Fig. 4a). Instead of liquid 16 or together with it, bulk material, for example, large homogeneous sand fractions, can be used. Bushings 17 and plugs 18 installed inside the vertical air duct 10 are used as regulators for the direction of air movement through the air ducts (Fig. 5). Cables 19 and 20 are attached to the bushings and plugs, which are brought out, with the help of which the bushings 17 and plugs 18 are installed in a predetermined position, redirecting hot air flows in horizontal air ducts 4, 5, 6 and 29. The second end of the air ducts 4, 5, 6 and 29 connected to another vertical air duct 10 at the upper end, of which there is an exhaust device 21 with a deflector 22 (Fig. 3). A sensor 23 is installed on the exhaust device 21, which measures the temperature of the outgoing air, which makes it possible to indirectly determine the amount of heat accumulated in the heat accumulators. To protect the soil from overheating, a soil temperature valve is installed, consisting of a container 24 placed in the soil layer, for example, to a depth of 5-10 cm. The container 24 is connected to the drive 25 of the valve 26, placed in the chamber 27 installed on the air duct 4 (Fig. 13) . An outward-facing valve 28 is connected to the tank 24. The soil-cooling air ducts 29 are located outside the zone of heat movement from the air ducts 5 and 6 and can be located below the air ducts 5 and 6 or installed in the side of the trench 3 with mandatory thermal insulation from the heated soil.

Для охлаждения почвы (в районах с жарким климатом) в устьях теплоаккумулирующих воздухопроводов 5 и 6 устанавливают задвижки 30 (например, задвижка шиберная ножевая с электроприводом, см. www.promarm.ru), а движение холодного воздуха от хладоаккумулирующего воздухопровода 29 к воздухопроводу 4 обеспечивается воздушным циркуляционным насосом 31 (фиг. 15). Этим же насосом 31 производится принудительное закачивание с поверхности почвы холодного воздуха в зимнее время в хладоаккумуляторный воздухопровод 29.To cool the soil (in areas with a hot climate), valves 30 are installed at the mouths of the heat-storing air ducts 5 and 6 (for example, a knife gate valve with an electric drive, see www.promarm.ru), and the movement of cold air from the cold-storage air duct 29 to the air duct 4 is provided air circulation pump 31 (Fig. 15). The same pump 31 is forced to pump cold air from the soil surface in winter into the cold storage air duct 29.

Устройство изготавливается следующим образом. Сначала прорывается глубокая траншея 3, в которую укладываются горизонтальные 4, 5, 6, 29 и вертикальные воздухопроводы 10 над которыми устанавливают преобразователь солнечной энергии 11 и вытяжное устройство 21 с дефлектором 22 и датчиком температуры 23.The device is manufactured as follows. First, a deep trench 3 breaks through, in which horizontal 4, 5, 6, 29 and vertical air ducts 10 are laid over which a solar energy converter 11 and an exhaust device 21 with a deflector 22 and a temperature sensor 23 are installed.

По первому варианту с пассивным регулированием поступления тепла в почву на дно глубокой траншеи 3 укладывается горизонтальный воздухопровод 6 с повышенной теплопроводностью, например, металлическая. По концам траншеи 3, устанавливаются вертикальные воздухопроводы 10, к которым присоединяется горизонтальный воздухопровод 6 и затем другие горизонтальные воздухопроводы 29, 5, 4. Траншея 3 может засыпаться грунтом 7 или слоем теплоемкого материала 8, например, камнем, щебнем, бетонными отходами и т.п., затем покрывается слоем грунта 7 и на него укладывается средний горизонтальный воздухопровод 5, который также засыпается слоем теплоемкого материала 8. Верхний почвообогревающий воздухопровод 4 укладывается под почвенным слоем на глубине, например, 1 метр, и засыпается почвой до уровня поверхности. Кротователем прокладывают кротовины 1, постепенно заглубляя от края площади обогрева 2 до траншеи 3, а от траншеи 3 постепенно поднимают до противоположного края площади обогрева 2, что обеспечивает движение теплого воздуха от центра (почвообогревающей траншеи 3) к краям площади обогрева 2 (фиг. 2).According to the first option with passive regulation of heat input into the soil, a horizontal air duct 6 with increased thermal conductivity, for example, metal, is laid at the bottom of a deep trench 3. At the ends of the trench 3, vertical air ducts 10 are installed, to which a horizontal air duct 6 is connected, and then other horizontal air ducts 29, 5, 4. The trench 3 can be covered with soil 7 or a layer of heat-intensive material 8, for example, stone, crushed stone, concrete waste, etc. etc., then it is covered with a layer of soil 7 and an average horizontal air duct 5 is laid on it, which is also covered with a layer of heat-intensive material 8. The upper soil-heating air duct 4 is laid under the soil layer at a depth of, for example, 1 meter, and covered with soil to the surface level. Molehills 1 are laid with a molehill, gradually deepening from the edge of the heating area 2 to trench 3, and from trench 3 they are gradually raised to the opposite edge of the heating area 2, which ensures the movement of warm air from the center (soil heating trench 3) to the edges of the heating area 2 (Fig. 2 ).

По второму варианту с активным регулированием поступления тепла в почву, на дно траншеи 3 укладывается лента 9, изготовленная из гидрофобного теплоизолирующего материала, на ленту 9 укладывается горизонтальный воздухопровод 6. Сверху на воздухопровод 6 насыпается слой теплоемкого материала 8, края ленты 9 заворачиваются внахлест и присыпаются грунтом 7, образуя протяженный теплоаккумулятор, способный нагреться до высоких температур и долго удерживать тепло. Лента 9 из гидрофобного теплоизолирующего материала не позволяет оказывать вредного теплового воздействия (температура выше 40-50 градусов С) на окружающий грунт и почву, сохраняя почвенную биоту. В траншею 3 могут укладываться несколько теплоаккумуляторов рядом или друг над другом. Почвообогревающий воздухопровод 4 укладывается без ленты 9. При высоком уровне стояния грунтовых вод воздухопроводы 5 и 6 с теплоемким материалом 8, находящиеся в зоне подтопления, герметично закрываются лентой 9, не допуская передачи тепла в окружающую воду.According to the second option with active regulation of heat input into the soil, a tape 9 made of a hydrophobic heat-insulating material is laid on the bottom of the trench 3, a horizontal air duct 6 is laid on the tape 9. A layer of heat-intensive material 8 is poured on top of the air duct 6, the edges of the tape 9 are overlapped and sprinkled soil 7, forming an extended heat accumulator capable of heating up to high temperatures and retaining heat for a long time. Tape 9 made of hydrophobic heat-insulating material does not allow harmful thermal effects (temperature above 40-50 degrees C) on the surrounding soil and soil, preserving soil biota. Several heat accumulators can be placed in trench 3 side by side or one above the other. Soil heating air duct 4 is laid without tape 9. At a high level of standing groundwater, air ducts 5 and 6 with heat-intensive material 8 located in the flood zone are hermetically sealed with tape 9, preventing heat transfer to the surrounding water.

Третий вариант с активным регулированием поступления тепла или холода в почву, отличается от второго укладкой на дно траншеи 3 хладоаккумулятора, устроенного также как и теплоаккумулятор из гидрофобной теплоизолирующей ленты 9 на которую укладывают воздухопровод 29, насыпают хладоемкий материал 8 (например, камень, щебень, бетонные отходы и т.п.) края ленты 9 заворачиваются внахлест и присыпаются грунтом 7, образуя протяженный хладоаккумулятор, способный охладится до низких температур и долго удерживать холод. Сверху укладывается теплоаккумулирующий воздухопровод 6, затем 5 и 4. В этом варианте на устья воздухопроводов 4, 5, 6 и 29 устанавливаются задвижки 30 с радио- или электроуправлением, а воздушный циркуляционный насос 31 устанавливается в вертикальном воздухопроводе 10 через технологический люк (на чертеже не показан) в период необходимости подачи холодного воздуха в почву. В зависимости от теплофизических и механических свойств грунтов и количества необходимого холода, хладоаккумулирующие воздухопроводы 29 могут устанавливаться в боку траншеи 3 и их может быть несколько.The third option with active regulation of the flow of heat or cold into the soil differs from the second one by laying a cold accumulator on the bottom of the trench 3, arranged in the same way as the heat accumulator from a hydrophobic heat-insulating tape 9, on which an air duct 29 is laid, cold-intensive material 8 is poured (for example, stone, crushed stone, concrete waste, etc.) the edges of the tape 9 are overlapped and sprinkled with soil 7, forming an extended cold accumulator that can cool down to low temperatures and retain cold for a long time. A heat-storing air duct 6 is laid on top, then 5 and 4. In this embodiment, latches 30 with radio or electric control are installed on the mouths of the air ducts 4, 5, 6 and 29, and the air circulation pump 31 is installed in the vertical air duct 10 through the technological hatch (not shown in the drawing). shown) during the period when cold air must be supplied to the soil. Depending on the thermophysical and mechanical properties of soils and the amount of cold required, cold-storage air ducts 29 can be installed in the side of the trench 3 and there can be several of them.

На поверхности почвы над воздухопроводом 10 устанавливается преобразователь 11, в котором солнечная энергия превращается в горячий воздух (например, в виде «нагревательной камеры 6, в которой через южную светопроникающую стенку солнцем 7 производится нагрев воздуха, поступающего в трубопроводы» (см. патент №2716572). На вертикальный воздухопровод 10, находящийся в преобразователе 11, устанавливают воздушный терморегулятор 12, состоящий из корпуса 13, отверстий 14,шара 15 с жидкостью 16, на другой воздухопровод 10 устанавливают вытяжное устройство 21 с дефлектором 22 и в стенку этого воздухопровода 10 вставляют датчик температуры 23. Предварительно в вертикальные воздухопроводы 10 на тросах 19 и 20 опускают на дно пробки 18 и втулки 17 (фиг. 5).A converter 11 is installed on the soil surface above the air duct 10, in which solar energy is converted into hot air (for example, in the form of a "heating chamber 6, in which the sun 7 heats the air entering the pipelines through the southern light-penetrating wall" (see patent No. 2716572 On the vertical air duct 10, located in the converter 11, an air thermostat 12 is installed, consisting of a body 13, holes 14, a ball 15 with liquid 16, an exhaust device 21 with a deflector 22 is installed on the other air duct 10, and a sensor is inserted into the wall of this air duct 10 temperature 23. Previously, in vertical air ducts 10 on cables 19 and 20, plugs 18 and bushings 17 are lowered to the bottom (Fig. 5).

Для исключения перегрева почвы, на глубине 5-15 см под поверхностью почвы устанавливают емкость 24 с приводом 25, связанным с задвижкой 26, входящей в воздухопровод 4. Привод 25, задвижка 26 и место входа задвижки 26 в воздухопровод 4 закрывают камерой 27. Предварительно нагревают емкость 24 до определенной температуры (оптимальной для развития корней растения, например, +18 градусов С), затем через кран 28 откачивают из емкости 24 воздух до поднятия задвижки 26 и открытия воздухопровода 4, после этого перекрывают кран 28 (фиг. 13). В этом случае, при превышении заданной температуры в почве, в емкости 24 возникает увеличенное давление воздуха, и задвижка 26 опускается, перекрывая движение горячего воздуха по воздухопроводу 4.To avoid overheating of the soil, at a depth of 5-15 cm below the soil surface, a container 24 is installed with a drive 25 connected to a valve 26 entering the air duct 4. The drive 25, the valve 26 and the entry point of the valve 26 into the air duct 4 are closed with a chamber 27. Pre-heated container 24 to a certain temperature (optimal for the development of plant roots, for example, +18 degrees C), then air is pumped out of container 24 through valve 28 until valve 26 is raised and air duct 4 is opened, after which valve 28 is closed (Fig. 13). In this case, when the predetermined temperature in the soil is exceeded, increased air pressure appears in the tank 24, and the valve 26 is lowered, blocking the movement of hot air through the air duct 4.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Солнечное излучение, проникая в преобразователь 11, нагревает находящийся там воздух, который в свою очередь нагревает воздушный терморегулятор 12, состоящий из корпуса 13 и шара 15. При нагревании шара 15 жидкость 16 вскипает, шар 15 надувается и приподнимается, открывая находящиеся под ним отверстия 14. Через отверстия 14 горячий воздух из преобразователя 11 поступает в вертикальный воздухопровод 10. Распределение потоков горячего воздуха по горизонтальным воздухопроводам 4, 5 и 6 производится при помощи находящихся в вертикальном воздухопроводе 10 втулок 17 или пробок 18, которые поднимают или опускают тросами 19 и 20. Втулки 17 и пробки 18 устанавливаются на входе горизонтальных воздухопроводов 4, 5 и 6 в вертикальных воздухопроводах 10. Варианты установок втулок 17 и пробок 18 приведены на фиг. 6, 7, 8, 9, 10, 11. Горячий воздух, проходя через воздухопровод 4, нагревает его, тепло через грунт 7 в траншее 3 проникает в заглубленную середину полости кротовины 1 и, поднимаясь по ней к концам, по пути подогревает почву на площади обогрева 2. При проходе горячего воздуха по воздухопроводам 5 и 6 нагревается теплоемкий материал 8, завернутый в ленту 9, до температуры, например 100 градусов С. Температуру нагрева косвенно определяют по датчику 23, установленному на вытяжном устройстве (трубе) 21. После нагрева воздухопровода 5 производят нагрев воздухопровода 6. Движение воздуха по воздухопроводам происходит за счет всасывающего действия вытяжной трубы и дефлектора 22 (принцип вентиляции погреба). При охлаждении перегретой почвы задвижками 30 перекрывают устья воздухопроводов 5 и 6, опускается воздушный циркуляционный насос 31 до уровня устья воздухопровода 4, при этом входы вверху воздухопроводов 10 перекрываются пробками 18. За счет принудительной циркуляции воздуха через холодный воздухопровод 29, холодный воздух, проходя через воздухопровод 4, снижает температуру в грунте 7 траншеи 3, и холод попадает в кротовины 1, а затем и в почву площади 2.Solar radiation, penetrating into the converter 11, heats the air located there, which in turn heats the air thermostat 12, consisting of a body 13 and a ball 15. When the ball 15 is heated, the liquid 16 boils, the ball 15 inflates and rises, opening the holes 14 located under it Through openings 14, hot air from the converter 11 enters the vertical air duct 10. The distribution of hot air flows along the horizontal air ducts 4, 5 and 6 is carried out using bushings 17 or plugs 18 located in the vertical air duct 10, which are raised or lowered by cables 19 and 20. Bushings 17 and plugs 18 are installed at the inlet of horizontal air ducts 4, 5 and 6 in vertical air ducts 10. Installation options for bushings 17 and plugs 18 are shown in Fig. 6, 7, 8, 9, 10, 11. Hot air, passing through the air duct 4, heats it up, the heat through the soil 7 in the trench 3 penetrates into the deep middle of the cavity of the molehill 1 and, rising along it to the ends, heats up the soil along the way. heating area 2. When hot air passes through air ducts 5 and 6, heat-intensive material 8, wrapped in tape 9, is heated to a temperature, for example, 100 degrees C. The heating temperature is indirectly determined by sensor 23 installed on the exhaust device (pipe) 21. After heating air duct 5 produce heating of the air duct 6. The movement of air through the air ducts occurs due to the suction action of the exhaust pipe and the deflector 22 (the principle of ventilation of the cellar). When the overheated soil is cooled, the valves 30 close the mouths of the air ducts 5 and 6, the air circulation pump 31 is lowered to the level of the mouth of the air duct 4, while the inlets at the top of the air ducts 10 are blocked by plugs 18. Due to forced air circulation through the cold air duct 29, cold air passing through the air duct 4, reduces the temperature in the soil 7 of trench 3, and the cold gets into molehills 1, and then into the soil of area 2.

Температура в почве автоматически регулируется почвенным температурным клапаном, следующим образом: почва нагревает воздух, находящийся в емкости 24, создается давление, привод 25 выталкивает задвижку 26 и она перекрывает воздухопровод 4, останавливая движение горячего воздуха и предохраняя почву от перегрева. Камера 27 защищает привод 25 и задвижку 26 от повреждения норными животными. Температуру, при которой задвижка 26 перекрывает воздухопровод 4, устанавливают для каждого растения путем увеличения или уменьшения давления воздуха в емкости 24, закачивая или выкачивая воздух через кран 28. С целью охлаждения почвы почвенный температурный кран отключается, для этого воздух через кран 28 высасывается, в емкости 24 создается разряжение, привод 25, воздействуя на задвижку 26, приподнимает ее, открывая воздухопровод 4 для принудительной циркуляции воздуха от хладоаккумулирующего воздухопровода 29 к почвенному воздухопроводу 4 (фиг. 15). При необходимости для охлаждения почвы в вертикальном воздухопроводе 10 на устьях воздухопроводов 4, 5, 6, 29 устанавливают задвижки 30 с дистанционным управлением и циркуляционный насос 31. Перекрывают теплоаккумулирующие воздухопроводы 5, 6 и открывают хладоаккумулирующий воздухопровод 29, затем при помощи циркуляционного насоса 31 принудительно холодный воздух прогоняет по воздухопроводу 4, охлаждая почву.The temperature in the soil is automatically controlled by the soil temperature valve, as follows: the soil heats the air in the tank 24, pressure is created, the actuator 25 pushes the valve 26 and it closes the air duct 4, stopping the movement of hot air and protecting the soil from overheating. Chamber 27 protects actuator 25 and valve 26 from damage by burrowing animals. The temperature at which the valve 26 closes the air line 4 is set for each plant by increasing or decreasing the air pressure in the tank 24, pumping in or pumping out air through the valve 28. In order to cool the soil, the soil temperature valve is turned off, for this the air is sucked out through the valve 28, into tank 24, a vacuum is created, the drive 25, acting on the valve 26, raises it, opening the air duct 4 for forced air circulation from the cold-storage air duct 29 to the soil air duct 4 (Fig. 15). If necessary, to cool the soil in the vertical air duct 10, at the mouths of the air ducts 4, 5, 6, 29, valves 30 with remote control and a circulation pump 31 are installed. air drives through the air duct 4, cooling the soil.

Способ управления накоплением солнечного тепла в грунте и его распределение (для районов которым требуется обогрев почв) осуществляется следующим образом.The method of controlling the accumulation of solar heat in the soil and its distribution (for areas that require soil heating) is carried out as follows.

Известно, что в Тверской области годовая продолжительность солнечного сияния составляет 1521 час. В июне 246 часов, в июле - 252 часа, в августе - 204 часа, итого 702 часа (см. «Климат Твери», ru.wikipedia.org). Остальные 809 часов приходятся на зимний, весенний и осенний период, из этого следует, что 54% солнечного сияния не используется и тепло от него может быть собрано в нагревательных камерах (использующих тепличный эффект), воздух, нагретый в них (например, выше температуры около +20 градусов С) может подаваться в подпочвенную систему аккумулирования тепла. Кроме того в июне средняя температура 16,5 градусов С (от 3,2 до 31,9 градусов), в июле средняя температура 19 градусов (от 7,7 до 32,5 градусов), в августе средняя 17,6 градусов (от 4,6 до 31,6 градусов) (см. clobal-weather.ru), т.е. половина солнечного сияния избыточна (не ускоряющая рост и развитие культур умеренного пояса). Из 46% летнего тепла можно на обогрев грунта подпочвенного слоя использовать 23%, в годовой сумме это составит около 77%. Следовательно, теоретически годового солнечного сияния достаточно для выращивания 4-х урожаев сельскохозяйственных культур в умеренном поясе. Задачей изобретения является приближение к 4-х кратному урожаю.It is known that in the Tver region the annual duration of sunshine is 1521 hours. In June, 246 hours, in July - 252 hours, in August - 204 hours, a total of 702 hours (see "Climate of Tver", ru.wikipedia.org). The remaining 809 hours fall in the winter, spring and autumn period, it follows that 54% of the sunshine is not used and the heat from it can be collected in heating chambers (using the greenhouse effect), the air heated in them (for example, above a temperature of about +20 degrees C) can be fed into the underground heat storage system. In addition, in June the average temperature is 16.5 degrees C (from 3.2 to 31.9 degrees), in July the average temperature is 19 degrees (from 7.7 to 32.5 degrees), in August the average temperature is 17.6 degrees (from 4.6 to 31.6 degrees) (see clobal-weather.ru), i.e. half of the sunshine is excessive (not accelerating the growth and development of temperate crops). Of the 46% of summer heat, 23% can be used for heating the soil of the subsoil layer, in the annual amount this will be about 77%. Therefore, theoretically, one year's sunshine is enough to grow 4 crops of crops in the temperate zone. The objective of the invention is to approach a 4-fold yield.

В межвегетационный период вся солнечная энергия, превращенная в нагретый воздух, подается в нижележащие слои грунта, где тепло передается грунту 7 или теплоаккумуляторам 8, накапливается в них и в последующем расходуется в период вегетации. Накопление холода производится в зимнее или весеннее время или летом в ночное время.During the non-vegetation period, all solar energy converted into heated air is supplied to the underlying soil layers, where heat is transferred to the soil 7 or heat accumulators 8, accumulated in them and subsequently consumed during the growing season. The accumulation of cold is made in winter or spring time or in summer at night.

В период вегетации (в летнее время) при нагреве почвенного слоя до температуры оптимальной для развития корней возделываемого растения (например, +18 градусов С для моркови, см. «Ботаническая характеристика и сорта моркови» Пережогина В., www.floriaprice.ru) избыток тепла направляется в глубокие слои грунта, где тепло аккумулируется в теплоаккумуляторах или в грунте.During the growing season (in summer) when the soil layer is heated to an optimum temperature for the development of the roots of the cultivated plant (for example, +18 degrees C for carrots, see "Botanical characteristics and varieties of carrots" Perezhogin V., www.floriaprice.ru) excess The heat is directed to the deep layers of the soil, where the heat is accumulated in heat accumulators or in the soil.

В летний период управление движением тепла во время вегетации при высокой солнечной активности происходит следующим образом. В установленных на поверхности преобразователях 11 солнечной энергии образуется горячий воздух. Преобразователи 11 солнечной энергии использующие тепличный эффект могут нагревать теплоноситель (например, воздух и др.) выше 100 градусов С (см. remoo.ru «Солнечные коллекторы для отопления дома как альтернативный источник энергии», солнечный коллектор FPC-220 нагревает теплоноситель до температуры 135 градусов С). Горячий воздух через терморегулятор 12 по вертикальному воздухопроводу 10 подается в верхний горизонтальный почвенный воздухопровод 4 из него через грунт 7 траншеи 3 поступает в кротовины 1 и при их помощи распределяется по площади 2, при нагреве почвенного слоя до температуры оптимальной для развития корней возделываемого растения (например, для моркови +18 град С) срабатывает почвенный температурный клапан и задвижка 26 перекрывает воздухопровод 4, т.е. прекращается подача тепла в верхний горизонтальный почвообогревающий воздухопровод 4. Избыток тепла (горячий воздух) подается в нижележащий горизонтальный воздухопровод 5 или 6, где тепло аккумулируется. В летнее время, при погодном понижении температуры воздуха, происходит остывание верхнего почвенного слоя, при этом задвижка 26 открывает воздухопровод 4, в этом случае из теплоаккумулятора (трубы 5 или 6) горячий воздух подается в верхний воздухопровод 4 и в почву, благодаря чему быстро поднимается (восстанавливается) температура почвенного слоя и соответственно температура приземного слоя воздуха. По данным советских харьковских ученых при повышении температуры почвы на 1 градус С урожайность в среднем увеличивается на 6%In summer, the control of heat movement during the growing season at high solar activity occurs as follows. Hot air is generated in the solar energy converters 11 installed on the surface. Solar energy converters 11 using the greenhouse effect can heat the coolant (for example, air, etc.) above 100 degrees C (see remoo.ru "Solar collectors for home heating as an alternative energy source", the FPC-220 solar collector heats the coolant to a temperature of 135 degrees C). Hot air through the thermostat 12 through the vertical air duct 10 is supplied to the upper horizontal soil air duct 4 from it through the soil 7 of the trench 3 enters the molehills 1 and with their help is distributed over the area 2, when the soil layer is heated to an optimum temperature for the development of the roots of the cultivated plant (for example , for carrots +18 degrees C), the soil temperature valve is activated and the valve 26 closes the air line 4, i.e. the heat supply to the upper horizontal soil-heating air duct 4 is stopped. Excess heat (hot air) is supplied to the underlying horizontal air duct 5 or 6, where heat is accumulated. In summer, when the air temperature drops, the upper soil layer cools down, while the valve 26 opens the air duct 4, in this case, hot air is supplied from the heat accumulator (pipes 5 or 6) to the upper air duct 4 and into the soil, due to which it quickly rises (restored) the temperature of the soil layer and, accordingly, the temperature of the surface layer of air. According to Soviet Kharkov scientists, with an increase in soil temperature by 1 degree C, the average yield increases by 6%.

По первому варианту (пассивное регулирование поступление тепла в почву) при использовании грунта 7, окружающего горизонтальные воздухопроводы 5 или 6 в качестве теплоаккумулятора, нагрев нижележащего теплоаккумулятора (воздухопровод 6) производится до заданной температуры (например, +50 градусов). При достижении заданной для этого теплоаккумулятора температуры переключают поток горячего воздуха на вышележащий теплоаккумулятор (воздухопровод 5) и нагревают его до температуры, например, +40 градусов С, так как нагрев грунта более +50-60 градусов С отрицательно действует на почвенную биоту (симбиоз почвенных микроорганизмов, микробов, червей, животных, растений).According to the first option (passive regulation of heat input into the soil), when using soil 7 surrounding horizontal air ducts 5 or 6 as a heat accumulator, the underlying heat accumulator (air duct 6) is heated to a predetermined temperature (for example, +50 degrees). When the temperature set for this heat accumulator is reached, the hot air flow is switched to the overlying heat accumulator (air duct 5) and heated to a temperature, for example, +40 degrees C, since heating the soil over +50-60 degrees C negatively affects soil biota (symbiosis of soil microorganisms, microbes, worms, animals, plants).

Вследствие инерционности теплопереноса в почвенной толще следует учитывать что, установление максимальной температуры почв отстает от максимума температур воздуха (на глубине 3 м. максимум устанавливается на несколько месяцев позже, чем на поверхности) (см. Т.П. Марчик, А.А. Ефремов, «Почвоведение с основами растениеводства», глава 9, параграф 2). В среднем имеет место запаздывание температуры в 2-3 часа на каждые 10 см. глубины, поэтому, например, подача тепла в верхний слой почвы из верхнего почвенного воздухопровода 4 и через кротовины 1 должна происходить за несколько часов до наступления похолодания. Время поступления тепла в почву из грунта 7 зависит от теплофизических характеристик грунта и глубины укладки воздухопроводов 5, 6. Например, для поступления тепла в почву в марте, движение этого тепла должно начаться за 6 месяцев с глубины около 6 метров (см. Т.П. Марчик, А.А. Ефремов, «Почвоведение с основами растениеводства», глава 9, параграф 2). Поэтому, при пассивном регулировании поступления тепла в почву, в зависимости от характеристик грунта подстилающего почву и заданного времени подачи тепла, расположение нижних горизонтальных воздухопроводов 5 и 6 может находиться на глубине 3-6 метров. Возможно увеличение количества горизонтальных воздухопроводов 5, 6 и расположение их по высоте, например, через метр, тогда можно будет быстрее сглаживать колебания температур в почве и в надземном воздухе. Следует при закладке воздухопроводов 5 и 6 учитывать, что естественный годовой ход температуры в грунте характеризуется проявлением двух постоянных периодов: летнего с потоком тепла от верхних горизонтов к нижним горизонтам (период нагревания почвы) и зимнего - с потоками тепла от нижних слоев грунта к верхним (период охлаждения почвы) и эти потоки зависят от конкретного грунта и его влагонасыщения.Due to the inertia of heat transfer in the soil layer, it should be taken into account that the establishment of the maximum soil temperature lags behind the maximum air temperature (at a depth of 3 m, the maximum is set several months later than on the surface) (see T.P. Marchik, A.A. Efremov , "Soil science with the basics of crop production", chapter 9, paragraph 2). On average, there is a temperature delay of 2-3 hours for every 10 cm of depth, therefore, for example, the supply of heat to the upper soil layer from the upper soil air duct 4 and through molehills 1 should occur several hours before the onset of cooling. The time of heat entering the soil from soil 7 depends on the thermophysical characteristics of the soil and the depth of laying air ducts 5, 6. For example, for heat to enter the soil in March, the movement of this heat must begin 6 months in advance from a depth of about 6 meters (see T.P. Marchik, A. A. Efremov, "Soil science with the basics of crop production", chapter 9, paragraph 2). Therefore, with passive regulation of heat input to the soil, depending on the characteristics of the soil underlying the soil and the specified time of heat supply, the location of the lower horizontal air ducts 5 and 6 can be at a depth of 3-6 meters. It is possible to increase the number of horizontal air ducts 5, 6 and their location in height, for example, through a meter, then it will be possible to quickly smooth out temperature fluctuations in the soil and in the aboveground air. When laying air ducts 5 and 6, it should be taken into account that the natural annual course of temperature in the soil is characterized by the manifestation of two constant periods: summer with a heat flux from the upper horizons to the lower horizons (soil heating period) and winter - with heat fluxes from the lower soil layers to the upper ( soil cooling period) and these fluxes depend on the specific soil and its moisture saturation.

По второму варианту (активному регулированию поступления тепла в почву) когда горизонтальные воздухопроводы 5 и 6 проходят через теплоаккумулятор 8 с гидрофобной теплоизоляционной оболочкой 9, нагрев теплоаккумулятора 8 может производиться до более высоких температур, в этом случае почвенная биота теплоизолирована от губительных высоких температур. Температура нагрева определяется теплоемкостью теплоаккумулятора 8, которая зависит от заключенного в оболочку 9 материала (вода, грунт, песок, щебень, гравий, бетон и др.) и теплоизоляционных свойств оболочки и может быть более 50 градусов С.According to the second option (active regulation of heat input to the soil), when horizontal air ducts 5 and 6 pass through a heat accumulator 8 with a hydrophobic heat-insulating shell 9, the heat accumulator 8 can be heated to higher temperatures, in this case the soil biota is thermally insulated from harmful high temperatures. The heating temperature is determined by the heat capacity of the heat accumulator 8, which depends on the material enclosed in the shell 9 (water, soil, sand, crushed stone, gravel, concrete, etc.) and the heat-insulating properties of the shell and can be more than 50 degrees C.

В начале роста растений в весеннее время необходимо поддержать тепло в почве и сгладить погодные температурные колебания, а также создать в почве оптимальные природные колебания температуры (термопериодизм) для роста корней, семян. В середине вегетации термопериодизм оказывает благотворное влияние на рост, цветение и дальнейшее плодоношение особенно на растения с ярко выраженным термопериодизмом. Когда растение сформируется, необходимо создание суточной термопериодичности, путем понижения ночных температур в почве для этого используют хладоаккумулятор на воздухопроводе 29. В конце срока вегетации снижение температуры в почве стимулирует ускоренное созревание плодов. При выращивании корнеплодов, производимый ночью нагрев почвы позволит увеличить количество Сахаров в корнеплоде, т.к. транспортировка Сахаров происходит преимущественно в сторону более теплых частей растений (см. «Влияние температуры на растения» https://zen.yandex/ru). При выращивании плодов производят охлаждение корней.At the beginning of plant growth in spring, it is necessary to maintain heat in the soil and smooth out weather temperature fluctuations, as well as create optimal natural temperature fluctuations (thermoperiodism) in the soil for the growth of roots and seeds. In the middle of the growing season, thermoperiodism has a beneficial effect on growth, flowering and further fruiting, especially on plants with pronounced thermoperiodism. When the plant is formed, it is necessary to create a daily thermoperiodicity, by lowering the night temperatures in the soil, a cold accumulator is used on the air duct 29 for this. At the end of the growing season, a decrease in temperature in the soil stimulates accelerated fruit ripening. When growing root crops, heating the soil produced at night will increase the amount of sugars in the root crop, because. The transportation of sugars occurs mainly towards the warmer parts of plants (see "Influence of temperature on plants" https://zen.yandex/ru). When growing fruits, the roots are cooled.

Пример планирования температуромелиоративных мероприятий для двух урожаев сельскохозяйственных культур в условиях климатического лета продолжительностью 90 дней. Для получения двух урожаем растений с периодом вегетации (от посадки до уборки) около 75 дней, общая длительность вегетации составит 150 дней Для первой посадки при выборе растений, следует отдать предпочтение тем, у которых в качестве урожая используют надземную часть, (плоды или ботву), а также преимущественно растения длинного дня так как до середины лета почва бывает холоднее, чем воздух, поэтому сахара из холодной подземной части (корней) переходят в теплую надземную часть (стебли). Для второй посадки следует применять растения короткого дня или образующие корнеплоды, т.к. в это время воздух холоднее и соответственно холоднее надземная часть (ботва), а почва теплее и сахара идут в корнеплоды. Время первой посадки сдвигают к времени весеннего равноденствия и применяют растения длинного дня (например, морковь, свекла, капуста, лук, репа, пшеница и другие). Если конец климатического лета приходится на 31 августа, то начало вегетации должно приходиться на 1 апреля. К этому времени почву прогревают до температур благоприятных для роста семян (например, около +20 градусов С). Время второй посадки начинается в середине июля. Уборка второго урожая производится в конце сентября.An example of planning temperature reclamation measures for two crops of agricultural crops under the conditions of a climatic summer lasting 90 days. To obtain two crops of plants with a growing season (from planting to harvest) of about 75 days, the total duration of the growing season will be 150 days , as well as mainly long-day plants, since until mid-summer the soil is colder than the air, so sugars from the cold underground part (roots) pass into the warm above-ground part (stems). For the second planting, plants of a short day or forming root crops should be used, because. at this time, the air is colder and, accordingly, the aerial part (tops) is colder, and the soil is warmer and sugars go to root crops. The time of the first planting is shifted to the time of the spring equinox and long-day plants are used (for example, carrots, beets, cabbage, onions, turnips, wheat, and others). If the end of the climatic summer falls on August 31, then the beginning of the growing season should fall on April 1. By this time, the soil is warmed up to temperatures favorable for seed growth (for example, about +20 degrees C). The time of the second landing begins in mid-July. Harvesting of the second harvest is carried out at the end of September.

Осенний период после уборки урожая (от окончания вегетации до появления устойчивого снежного покрова) используют для накопления тепла, отключается верхний почвенный воздухопровод 4, а горячий воздух пропускается через теплоаккумуляторы по нижележащим горизонтальным воздухопроводам 5, 6 где запасается максимально большое количество тепла. По первому варианту при использовании грунта, окружающего горизонтальный воздухопровод в качестве теплоаккумулятора. Рассчитывается скорость подъема тепла для данного грунта (например, известна скорость распространения тепла в грунте для черноземов 1 град мм\час) и прогнозируется достижение тепла до слоя почвы (например, через 2 месяца). Исходя из этого тепло, например, направляется в воздухопровод 5 находящийся на среднем уровне. При первой подаче тепла в почву находящуюся под снегом происходит оттаивание почвы промороженной в бесснежный период, но не допускается оттаивание снега, так как он является теплоизолятором от морозов. При второй подаче тепла (в начале весны) тепло (горячий воздух) направляется в глубокие слои грунта (например, воздухопровод 6) из которых он начинает поступать в почву к началу весны, например, через 6 месяцев. Уменьшается разрыв между температурой почвы и температурой воздуха, что позволит увеличить период вегетации. Глубина заложения горизонтальных воздухопроводов 5, 6 программирует время поступления тепла в почву, траншея 7 в этом случае может быть с большой глубиной, около 3-6 метров. По второму варианту, когда горизонтальные воздухопроводы 5, 6 проходят через теплоаккумулятор с гидрофобной теплоизоляционной оболочкой 8 желательно аккумулирование тепла начинать с глубоко находящихся теплоаккумуляторов воздухопроводов 6. В зимний период (период начала устойчивого снежного покрова до начала снеготаяния) в дни солнечного сияния производят оттаивание промороженной в осенний период почвы. Для защиты почвы от сильных морозов путем сохранения теплоизоляционного снежного покрова, почву прогревают в это время до -4 - 0 градусов С. При регулировании прогрева почвы учитывается тепло поступающее из глубин земли. Излишнее тепло (горячий воздух) подается в теплоаккумуляторы, накапливаясь там. В весенний период необходимо часть накопленного тепла сохранять на случай кратковременных заморозков, которые в большинстве случаев длятся не более 5-10 дней. Во время этих заморозков усиленно подается тепло через верхний почвенный воздухопровод 4. Ранний посев в почву насыщенную талой снеговой водой стимулирует быстрое развитие растений. Весенний процесс накопления тепла идет до начала продолжительности дня более 9 часов (1 марта). После этого дня горячий воздух из преобразователя солнечной энергии 11 подается в верхний почвенный воздухопровод 4 и из теплоаккумуляторов.The autumn period after harvesting (from the end of the growing season to the appearance of a stable snow cover) is used to accumulate heat, the upper soil air duct 4 is turned off, and hot air is passed through the heat accumulators through the underlying horizontal air ducts 5, 6 where the maximum amount of heat is stored. According to the first option, when using the soil surrounding the horizontal air duct as a heat accumulator. The rate of heat rise for a given soil is calculated (for example, the rate of heat propagation in the soil for chernozems is known to be 1 deg mm / h) and heat is predicted to reach the soil layer (for example, after 2 months). Based on this, the heat, for example, is directed to the air duct 5 located at the middle level. At the first supply of heat to the soil under the snow, the soil frozen during the snowless period is thawed, but the snow is not allowed to thaw, since it is a heat insulator from frost. During the second heat supply (at the beginning of spring), heat (hot air) is directed to the deep layers of the soil (for example, air duct 6) from which it begins to flow into the soil by the beginning of spring, for example, after 6 months. The gap between soil temperature and air temperature is reduced, which will increase the growing season. The depth of the horizontal air ducts 5, 6 programs the time of heat entry into the soil, the trench 7 in this case can be with a great depth, about 3-6 meters. According to the second option, when horizontal air ducts 5, 6 pass through a heat accumulator with a hydrophobic heat-insulating shell 8, it is desirable to start heat accumulation from deeply located air duct heat accumulators 6. autumn soil period. To protect the soil from severe frosts by maintaining a thermally insulating snow cover, the soil is heated at this time to -4 - 0 degrees C. When regulating the heating of the soil, the heat coming from the depths of the earth is taken into account. Excess heat (hot air) is supplied to the heat accumulators, accumulating there. In the spring, it is necessary to save part of the accumulated heat in case of short-term frosts, which in most cases last no more than 5-10 days. During these frosts, heat is intensively supplied through the upper soil air duct 4. Early sowing in soil saturated with snowmelt water stimulates the rapid development of plants. The spring process of heat accumulation goes on until the beginning of the day length of more than 9 hours (March 1). After this day, hot air from the solar energy converter 11 is supplied to the upper soil air duct 4 and from the heat accumulators.

Контроль за работой устройства (за температурой и равномерностью обогрева поля), ведется путем замера температуры поверхностного слоя почвы, который может производиться вручную - инфракрасным пирометром или при помощи дрона (беспилотного летательного аппарата) с тепловизором и системой передачи сигналов, а при больших площадях наиболее перспективно использование системы ГЛОНАСС. При компьютеризированном управлении теплом и холодом на воздухопроводы 4, 5, 6, 29 (на теплоаккумуляторы, хладоаккумуляторы), почвенный температурный клапан 26, задвижки 30, 31 устанавливаются датчики температур и датчики положения, которые передают информацию на компьютер. Компьютер на основании прогноза погоды, температуры почвы и стадии развития растения управляет термопериодизмом, амплитудой и частотой колебаний температуры в почве.Control over the operation of the device (over the temperature and uniformity of field heating) is carried out by measuring the temperature of the surface layer of the soil, which can be done manually - with an infrared pyrometer or using a drone (unmanned aerial vehicle) with a thermal imager and a signal transmission system, and for large areas it is most promising use of the GLONASS system. With computerized control of heat and cold, temperature sensors and position sensors are installed on air ducts 4, 5, 6, 29 (for heat accumulators, cold accumulators), soil temperature valve 26, valves 30, 31, which transmit information to the computer. The computer, based on the weather forecast, soil temperature and the stage of plant development, controls the thermoperiodism, amplitude and frequency of temperature fluctuations in the soil.

Способ и устройство позволяют без применения химических средств, при правильно подобранном режиме температуры в почве и соответственно в приземном слое воздуха в соответствии с оптимальными биоритмами растений, повысить жизнедеятельность и продуктивность выращиваемых растений, не прибегая к дополнительным затратам. Тепловоздушный обогрев подпочвенного слоя полей, а также регулирование температуры подпочвенного слоя в зависимости от потребности в тепле растений, а также увеличение длительности вегетации за счет раннего оттаивания почв и более позднего замерзания увеличивает урожайность с минимальными эксплуатационными затратами.The method and device allow, without the use of chemicals, with a properly selected temperature regime in the soil and, accordingly, in the surface air layer in accordance with the optimal biorhythms of plants, to increase the vital activity and productivity of grown plants without resorting to additional costs. Hot-air heating of the subsoil layer of fields, as well as regulation of the temperature of the subsoil layer depending on the need for heat of plants, as well as an increase in the duration of the growing season due to early thawing of soils and later freezing increases productivity with minimal operating costs.

Такое конструктивное решение позволяет сделать способ и устройство простым, регулируемым и эффективно действующим.Such a constructive solution makes it possible to make the method and device simple, adjustable and efficient.

Claims

1. A device for accumulating solar heat and cold in the soil under the soil for subsequent supply to the root zone during the growing season of plants, including mole drainage in the field, across which a deep trench has been dug, characterized in that a system of multi-level horizontal sealed air ducts is installed in the trench, equipped with one end with a device for suction of hot air from a solar air heating chamber and a valve-regulator of the temperature of the incoming air, and at the other end with an air exhaust device from a system of horizontal sealed air ducts, as well as an air pump for forced pumping of cold air from the soil surface, moreover, horizontal sealed air ducts with the exception of the upper soil-heating air duct located under the mole drainage, they are installed inside heat accumulators, including a layer of bulk heat-intensive material, while part of the air ducts is used to accumulate cold.

2. The device according to claim. 1, characterized in that the molehills have muffled ends and the greatest depth above the trench.

3. The device according to claim 1, characterized in that the horizontal sealed air ducts are equipped with controlled air shut-off valves.

4. The device according to claim 1, characterized in that an elastic ball lying on the inlet of the air duct is used as an inlet air temperature regulator, inside which there is a non-freezing liquid or bulk material.

5. The device according to claim 1, characterized in that it contains a sensor for adjusting the temperature in the soil, consisting of an air tank and a valve drive that shuts off the soil-heating air duct.

6. The device according to claim. 3, characterized in that the controlled air intake valves for regulating the flow of hot or cold air into the horizontal air ducts are made, for example, in the form of bushings and plugs.

7. The device according to claim 1, characterized in that the soil inside the hydrophobic heat-insulating shell is used as a heat accumulator.

8. The device according to claim 1, characterized in that bulk heat-intensive material, such as stone, crushed stone, concrete waste, is used as a heat accumulator.

9. A method for accumulating solar heat or cold in the soil under the soil for subsequent supply to the root zone during the growing season of plants using the device according to claim 1, which consists in the fact that solar heat or cold is transferred to air, which is transported through air ducts to deep underground soil layers or into horizontal sealed air ducts installed inside heat accumulators and equipped with hot air suction-exhaust devices, from which heat or cold is transferred to the soil layer through a soil-heating air duct and mole drainage, as well as through a system of horizontal air ducts or through the soil, moreover, into horizontal sealed air ducts from the soil surface can be forced to pump cold air.

10. The method according to claim 9, characterized in that the time of receipt of the accumulated heat in the soil layer is regulated by means of valves.

11. The method according to p. 9, characterized in that the time of receipt of the accumulated heat or cold in the soil layer is regulated due to the depth of the heat accumulators.