RU2796451C1 - Гелиотеплица - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к выращиванию растений в закрытом грунте. Гелиотеплица состоит из односкатной крыши, с южной стороны покрытой сверху светопроницаемой оболочкой, северной вертикальной стены, выполненной светонепроницаемой с дополнительным утеплением и светоотражающим покрытием, системы перфорированных труб, уложенных в грунт гелиотеплицы под грядками, подключенных к вертикальным трубам вентиляции с электро-вентиляторами. С одной стороны концы перфорированных труб расположены на максимальной высоте гелиотеплицы у северной стены, с другой стороны концы перфорированных труб выведены во внутрь гелиотеплицы. Дополнительно состоит из систем аккумуляции тепла, вентилирования и распределения тепловых воздушных потоков, имеет первый дополнительный отсек, образованный воздухонепроницаемой многослойной перегородкой, которая с одной стороны закреплена на северной стене на высоте 0,3-0,8 от ее высоты, а с другой стороны перегородка крепится к односкатной светопроницаемой оболочке и образует угол от минус 20 до плюс 45 градусов к горизонту, разделяя гелиотеплицу на верхний дополнительный и нижний рабочий отсеки, также содержит второй дополнительный отсек, образованный светопроницаемой и воздухонепроницаемой перегородкой, идущей снизу основания гелиотеплицы вверх вдоль северной стены до высоты, не превышающей высоты первого дополнительного отсека, и расположенной на расстоянии 0,1-1 м от северной стены на ширину полок с аккумуляторами тепла, разделяя нижнюю часть гелиотеплицы на рабочий отсек и аккумулирующий тепло дополнительный отсек, в котором установлена труба с входными патрубками и электро-вентилятором, соединенная с первым дополнительным отсеком. Обеспечивается повышение эффективности использования солнечной энергии и снижение затрат на электроэнергию в гелиотеплице при выращивании растительной продукции. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства для выращивания растений, в частности, в гелиотеплицах и солнечных вегетариях для повышения эффективности использования солнечной энергии и снижение затрат на электроэнергию при выращивании растительной продукции.

Изобретение предназначается для использования на большей части территории нашей страны, включая северные территории, за счет увеличения суммы активных температур в гелиотеплице.

Известны подобные устройства, которые следует указать в качестве аналогов заявленному объекту, защищенные патентами РФ: на полезные модели - №№ SU 131941 А1. а также на изобретения - № RU 2638533 С1, SU 985634 А1

Во всех, выше перечисленных патентах, солнечная энергия в гелиотеплице используется для обогрева почвы и для нагрева аккумуляторов тепла воздухом с температурой рабочего отсека и не превышающей, как правило, 25-35 градусов, т.к. при более высокой температуре может происходить стерилизация цветков растений и отсутствие завязей плодов, а избыток тепла выводится в атмосферу или используется притенение крыши гелиотеплицы для снижения поступающего тепла. А также низкая эффективность передачи тепла от воздуха через перфорированные трубы к грунту и обратно.

Наиболее близким техническим решением является устройство солнечного вегетария А.В. Иванова SU 192539 А1, описанного в книге «Солнечный вегетарий», авторы А. Иванько, А. Калиниченко, Н. Шмат. Киев, 1996 г., стр. 11, рис. 6).

Система воздушного аккумулирования тепла в грунте с принудительной вентиляцией, рис. 6 на стр. 11, содержит прямоугольную теплицу с плоской крышей, располагающейся строго с севера на юг под уклоном в 15-20 градусов. Крыша и три стены вегетария (боковые и южная торцевая) покрыты светопроницаемым материалом, а северная стена капитальная. Для достижения максимального эффекта северная стена красится в белый цвет или покрывается зеркальной фольгой. Грядки внутри теплицы располагаются террасами, нисходящими от севера к югу. Между грядами обустраиваются проходы. Солнечный поток отражается от крыши и стен прямостоящей конструкции, обогревая теплицу и землю в ней. Для создания оптимальной внутренней температуры и необходимого микроклимата, а также орошения почвы, используются следующие технические системы.

Под плодородный слой почвы закладывается специальная система перфорированных труб, которые соединяются с вертикальными каналами в стене, в которых создается тяга за счет электрических вентиляторов. Горячий и влажный воздух теплицы засасывается в трубы под землей, где конденсируется в воду для поливки. Воздух обогревает почву и охлажденный выходит обратно в теплицу, снижая там температуру. Вентилятор кроме внутренней циркуляции воздуха может выпускать, то есть вентилировать, воздух наружу при переключении шиберов в период летнего перегрева.

Недостатки устройства солнечного вегетария В.А. Иванова SU 192539 A1, следующие:

- Входная температура воздуха для обогрева почвы и аккумуляторов тепла не превышает 25-35 градусов, т.к. при более высокой температуре может происходить стерилизация цветков растений, а избыток тепла выводится в атмосферу.

- Низкая эффективность передачи тепла от воздуха через перфорированные трубы к грунту и обратно.

- Сложно найти правильно ориентированный участок на склоне в 15-20° в естественном состоянии. Искусственный насыпной склон требует больших земельных работ. Имеются проблемы при выполнении строительно-монтажных работ на склоне, что также существенно удорожает строительство вегетария.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, за счет повышения эффективности использования солнечной энергии и, как следствие, уменьшается себестоимость продукции.

Технические преимущества по сравнению с прототипом достигаются за счет разделения гелиотеплицы на основной рабочий и два дополнительных отсека, образованных воздухонепроницаемыми перегородками, и оптимизации их взаимодействия между собой, а также за счет улучшения работы основной и дополнительной систем перфорированных труб и работы системы аккумулирования тепла солнечной энергии. В рабочем отсеке поддерживаются оптимальные условия для выращивания растительной продукции, в частности, температура 25-30 градусов в солнечный день, при этом входная температура воздуха, приходящего из первого дополнительного отсека для нагрева аккумуляторов тепла во втором дополнительном отсеке и в основную систему перфорированных труб под грядками может составлять 50-60 градусов.

Нагрев аккумуляторов тепла во втором дополнительном отсеке на 15-25% выше нагрева аналогичных аккумуляторов тепла в рабочем отсеке. Эффективность нагрева грунта повышается так же за счет размещения внутри системы перфорированных труб материалов, аккумулирующих тепло в виде емкостей с жидкостями солевых растворов, при этом увеличивается отдача тепла воздуха внутри труб и температура воздуха, выходящего из системы перфорированных труб, снижается на 10-25% и составляет в нашем примере 18-22 градусов.

Так же для снижения высокой температуры в рабочем отсеке служит дополнительная система перфорированных труб, в которую воздух поступает из тени за северной светонепроницаемой стеной, далее он охлаждается в подземной камере, из которой поступает для дальнейшего охлаждения в дополнительную систему перфорированных труб, уложенных в земле за северной стеной, и затем поступает в рабочий отсек с температурой на 30-40% ниже температуры окружающей среды в тени (11-14 градусов). Таким образом, поддерживается оптимальная температура в рабочем отсеке и более высокая температура в первом дополнительном отсеке, используемая для нагрева земли под грядками и аккумуляторов тепла второго дополнительного отсека. Все эти взаимосвязанные конструктивные предложения позволяют повысить эффективность использования солнечной энергии в гелиотеплице при выращивании растительной продукции.

Пояснить предложенное устройство целесообразно следующими фигурами чертежей:

Фиг.1. Конструктивная схема основного рабочего отсека 11, первого дополнительного отсека 10 и основной системы перфорированных труб 5, 6, 7 гелиотеплицы.

Фиг. 2. Конструктивная схема основного рабочего отсека 11, первого дополнительного отсека 10, второго дополнительного отсека 9, дополнительной системы перфорированных труб 16, 17, 18 гелиотеплицы.

Фиг. 3. Конструктивная схема крепления 12 перегородки 8 к односкатной светопроницаемой оболочке 1

Фиг. 4. Конструктивная схема основной системы перфорированных труб 25

Фиг. 5. Конструктивная схема дополнительной системы перфорированных труб 16

Фиг. 6. Конструктивная схема размещения дополнительных аккумуляторов тепла 22 в виде емкостей с жидкостями солевых растворов (Фиг. 6а) и в виде жидкости внутри систем перфорированных труб 25 и 20 (Фиг. 6б).

Перечень расшифровки обозначений на фигурах чертежей гелиотеплицы.

1 - светопроницаемая оболочка гелиотеплицы с южной стороны;

2 - северная утепленная и светоотражающая стена гелиотеплицы;

3 - технологические полки на северной стене для размещения аккумуляторов тепла;

4 - аккумуляторы тепла (например, кирпичи и емкости с солевым раствором);

5 - выходная труба основной системы перфорированных труб в рабочий отсек гелиотеплицы;

6 - электро-вентилятор основной системы перфорированных труб;

7 - первая входная труба основной системы перфорированных труб из первого дополнительного отсека гелиотеплицы;

8 - первая дополнительная воздухонепроницаемая перегородка;

9 - вторая дополнительная воздухонепроницаемая перегородка;

10 - первый дополнительный отсек гелиотеплицы;

11 - рабочий отсек гелиотеплицы;

12 - крепление перегородки первого дополнительного отсека к светопроницаемой оболочке гелиотеплицы;

13 - воздушная заслонка входной трубы основной системы перфорированных труб;

14 - патрубки входа воздуха во второй дополнительный отсек гелиотеплицы;

15 - вторая входная труба второго дополнительного отсека;

16 - выходная труба дополнительной системы перфорированных труб в рабочий отсек гелиотеплицы;

17 - электровентилятор дополнительной системы перфорированных труб;

18 - входная труба дополнительной системы перфорированных труб за северной стеной гелиотеплицы;

19 - подземная воздушная камера;

20 - дополнительная система перфорированных труб;

21 - второй дополнительный отсек гелиотеплицы;

22 - дополнительные аккумуляторы тепла в перфорированных трубах;

23 - электро-вентилятор дополнительного нагрева аккумуляторов тепла второго дополнительного отсека гелиотеплицы;

24 - грядки;

25 - основная система перфорированных труб;

26 - вторая входная труба основной системы перфорированных труб из рабочего отсека гелиотеплицы;

27 - заглушка второй входной трубы основной системы перфорированных труб;

28 - верхний стальной профиль теплицы;

29 - П-образный кронштейн;

30 -рейки для удержания и крепления первой дополнительной перегородки с каркасом оболочки;

31 - удлинение первой дополнительной перегородки после рейки крепления;

32 - отверстие перфорации трубы.

Далее основное внимание при описании предлагаемой конструкции целесообразно уделить только отличительным особенностям гелиотеплицы.

Гелиотеплица (фиг.1-6) имеет односкатную крышу, с южной стороны покрытой сверху светопроницаемой оболочкой 1 (фиг.1) а северная стена 2, выполнена светонепроницаемой, с дополнительным утеплением и светоотражающим покрытием. На внутренней стороне северной стены 2 установлены полки 3, на которых размещены аккумуляторы тепла 4 (кирпичи и емкости с соленой водой). В верхней части теплицы имеется первый дополнительный отсек 10, образованный воздухонепроницаемой многослойной перегородкой 8, которая с одной стороны закреплена на северной стене 2 на высоте 0,3-0,8 от ее высоты (например, к полке 3), а с другой стороны перегородка 8 крепится к односкатной светопроницаемой оболочке 1 и образует угол от минус 20 до плюс 45 градусов к горизонту, разделяя гелиотеплицу на верхний дополнительный 10 и нижний рабочий 11 отсеки. Крепление 12 образует необходимый технологический воздушный зазор, за счет крепления соединенных между собой реек 30 фиг.3 для удержания перегородки 8 фиг.1 с помощью П-образного кронштейна 29 к верхнему стальному профилю 28 фиг.3. Общее сечение технологического воздушного зазора крепления 12 должно быть сопоставимо с суммой сечений всех входных труб в дополнительном отсеке 10 фиг.1. Под грядками 24 проложена основная система перфорированных труб 25 (фиг.4), подключенными к вертикальным трубам вентиляции 5 и 7 с электро-вентилятором 6, при этом с одной стороны концы системы перфорированных труб 5 выведены во внутрь теплицы, а с другой стороны концы системы перфорированных труб 7 расположены на максимальной высоте теплицы у северной стены 2 в дополнительном отсеке 10 (фиг.1 Позиции 5,6,7 и 25 на фиг.1 для упрощения понимания показаны схематично, т.к. эти позиции находятся не в одной плоскости фиг.4). Кроме того, на трубе 7 имеется дополнительная вторая входная труба 26 основной системы перфорированных труб 25 в рабочем отсеке 11 с заглушкой 27, а также воздушная заслонка 13 трубы 7 (фиг.1). Внутри перфорированных труб, уложенных под грядками 24, размещены материалы, аккумулирующие тепло в виде емкостей 22 с жидкостями солевых растворов. Гелиотеплица имеет второй дополнительный отсек 21 (фиг.2), образованный светопроницаемой и воздухонепроницаемой перегородкой 9, идущей снизу основания теплицы вверх вдоль северной стены 2 до высоты, не превышающей высоты первого дополнительного отсека 10, и расположенной на расстоянии 0,1-1 м от северной стены 2 на ширину полок 3 с аккумуляторами тепла 4, разделяя нижнюю часть теплицы на рабочий 11 и аккумулирующий тепло дополнительный 21 отсеки. По торцам дополнительного отсека 21 предусмотрены необходимые для выхода воздуха технологические воздушные зазоры в рабочий отсек 11. Дополнительный отсек 21 через патрубки входа воздуха 14 герметично соединен со второй входной трубой 15 с электро-вентилятором 23. При этом вход в трубу 15 расположен в дополнительном отсеке 10. В гелиотеплице размещена дополнительная система перфорированных труб 20 (фиг.2 и 5), состоящая из перфорированных труб 20 (фиг.5), расположенных за пределами гелиотеплицы в земле за северной стеной 2 на расстоянии не менее 0,5 м от стены и на глубине 0.1-2,0 м, входной трубы 18, выходящей в подземную камеру 19, и выходной трубы 16 с электро-вентилятором 17 выходящей в рабочий отсек 11 (фиг.2. Позиции 16, 17, 18, 19 и 20 на фиг.2 для упрощения понимания показаны схематично, т.к. эти позиции находятся не в одной плоскости фиг.5)

Для простоты понимания принципа работы гелиотеплицы предположим, что обогрев теплицы осуществляется только за счет солнечной энергии, а дополнительные источники тепла используются только в крайних случаях при аномальной погоде (возвратные заморозки весной или ранние не продолжительные морозы осенью). Рассмотрим один типовой модуль гелиотеплицы в глубину 3 м, т.к. остальные модули гелиотеплицы аналогичны по принципу действия.

Весной в солнечную погоду главная задача как можно быстрее прогреть под грядками землю, которая одновременно является аккумулятором тепла (по весу это тонны) и днем накопить больше тепла для компенсации ночного похолодания или возвратных заморозков.

Утром, пока температура в рабочем отсеке 11 гелиотеплицы меньше 18 градусов тепла, все электро-вентиляторы выключены. Как только температура в рабочем отсеке 11 гелиотеплицы поднимется до 18 градусов, то включается электро-вентилятор 23, который засасывает через входную трубу 15 из первого дополнительного отсека 10 воздух, нагретый до 25-30 градусов тепла за счет малого объема и массы воздуха первого дополнительного отсека 10 и движения теплого воздуха вверх, который прогревается там как прямыми, так и отраженными от светоотражающего покрытия стены 2 лучами солнца, а многослойная воздухонепроницаемая перегородка 8 препятствует конвективному смешиванию воздуха отсеков первого дополнительного 10 и рабочего 11. Далее этот теплый воздух поступает по трубе 15 через патрубки 14 во внутрь второго дополнительного отсека 21 и далее в правую и в левую стороны вдоль полок 3 нагревая аккумуляторы тепла 4, а затем охлажденный до 20-22 градусов воздух выходит через торцевые выходы второго дополнительного отсека 21 в рабочий отсек 11 и повышает в нем температуру. В дополнительном отсеке 10 образуется разрежение воздуха, которое компенсируется подсосом воздуха из рабочего отсека 11 через технологические щели крепления 12. Следует, отметить, что наличие перегородки 9 даже при выключенном электро-вентиляторе 23 повышает температуру аккумуляторов тепла в отсеке 21 на 10-12 процентов за счет нагрева в нем воздуха и аккумуляторов тепла 4 как прямыми, так и отраженными от светоотражающего покрытия стены 2 лучами солнца, а воздухонепроницаемая перегородка 9 препятствует конвективному смешиванию воздуха отсеков второго дополнительного 21 и рабочего 11. Т.к. объемы воздуха и аккумуляторов тепла 4 во втором дополнительном отсеке 21 сопоставимы, а вес аккумуляторов тепла 4 в десятки раз больше воздуха, то большая часть тепла, поступающего во второй дополнительный отсек 21 идет на нагрев аккумуляторов тепла 4. В первом дополнительном отсеке 10 объем воздуха в десятки раз превосходит объем имеющихся там аккумуляторов тепла и большая часть тепла, поступающего от солнца в первый дополнительный отсек 10 идет на нагрев воздуха и с учетом наименьшей массы первого дополнительного отсека 10, он нагревается быстрее и на большую температуру по сравнению с отсеками вторым дополнительным 21 и рабочим 11. Нагрев воздуха в рабочем отсеке 11 происходит медленнее и достигает меньших значений, т.к. солнечному излучению необходимо до такой же температуры нагреть не только воздух (десятки кг), но и все предметы рабочего отсека 11 -землю в грядках 24 (несколько тысячи кг), дорожки между грядками (сотни или тысяча кг) и аккумуляторы тепла (сотни кг). При этом запасы тепла в рабочем отсеке 11, существенно больше чем в первом и втором дополнительных отсеках 10 и 21 за счет большей площади облучаемой солнцем.

При повышении температуры в рабочем отсеке 11 гелиотеплицы до 23 градусов включается электро-вентилятор 6 и засасывает через входную трубу 7 из первого дополнительного отсека 10 воздух, нагретый уже до 35-45 градусов тепла, через открытую заслонку 13 (при закрытой заглушке 27) в основную систему перфорированных труб 25 (фиг.4), где отдает часть своего тепла через эти трубы грядкам 24 (фиг.1) и аккумуляторам тепла 22, а затем охлажденный до 17-19 градусов через трубу 5 выходит в рабочий отсек 11. Таким образом, при температуре воздуха 18-27 градусов, (благоприятной днем для большинства растений) в рабочем отсеке 11, входная температура воздуха для нагрева аккумуляторов тепла как в системе перфорированных труб 25 под грядками 24, так и во второй дополнительный отсек 21 выше на 25-35%, чем в рабочем отсеке 11.

Днем, как только температура в рабочем отсеке 11 гелиотеплицы поднимется выше 27 градусов, то включается электро-вентилятор 17 (фиг.2), который засасывает наружный воздух за северной стеной 2 в подземную камеру 19, из которой после предварительного охлаждения воздух поступает через входную трубу 18 в дополнительную систему перфорированных труб 20 (Фиг. 2 и фиг.5) с аккумуляторами тепла 22 для дальнейшего охлаждения, а затем через трубу 16 выходит в рабочий отсек 11 с температурой на 30-40% ниже температуры в тени за северной стеной 2, уменьшая в рабочем отсеке 11 температуру воздуха, при этом входная температура для нагрева аккумуляторов тепла в систему перфорированных труб 25 выше на 30-35%, чем в рабочем отсеке 11. Если солнечная активность продолжает увеличиваться и температура в рабочем отсеке 11 продолжает расти, тогда электро-вентилятор 23 отключается и открываются последовательно двери и форточки рабочего отсека 11, включается установка водяного тумана на дорожки между грядками 24 и при необходимости выполняется притенение сеткой рабочего отсека 11 снизу и до крепления 12 (фиг.1), т.к. перегородка 8 уже частично притеняет рабочий отсек 11. Кроме того, для увеличения притенения рабочего отсека 11, а также для повышения теплоизоляции между первым дополнительным отсеком 10 и рабочим отсеком 11 можно выполнить перегородку 8 из нескольких слоев или установить вторую дополнительную перегородку 86 (фиг.1) с притеняющими или светоотражающими свойствами. Все выше перечисленные меры позволяют обеспечить в рабочем отсеке 11 температуру не более 30-35 градусов. В первом дополнительном отсеке 10 форточки не открываются и притенение не применяется, при этом температура в его верхней части может подниматься до 45-65 градусов, а на выходе трубы 5 в рабочий отсек 11 поступает воздух с температурой 22-25 градусов. Эта разница температур и соответствующее ей тепло поглощается через основную систему перфорированных труб 25 землей под грядками 24 и аккумуляторами тепла 22. Чем выше температура нагрева аккумуляторов тепла, тем больше тепла в них накапливается.

В вечернее время, как только температура в рабочем отсеке 11 падает ниже 25 градусов отключается электро-вентилятор 17 и система дополнительных перфорированных труб 20 предназначенных для снижения температуры, а также прикрываются форточки и двери. При этом воздух в рабочем отсеке 11 остывает медленнее, чем на улице за счет накопленного тепла, получаемого от всех предметов в рабочем отсеке 11, нагретых температурой не более 30 градусов, таких как поверхность земли в грядках 24, дорожки между грядками и расположенных в рабочем отсеке 11 специальных аккумуляторов тепла (бочки кирпичи, бутылки и т.д.), а также от аккумуляторов тепла 4 из второго дополнительного отсека 21, в котором температура выше за счет нагрева более высокой на 30-35% входной температурой и уменьшается она медленнее, чем у аналогичных аккумуляторов тепла в рабочем отсеке 11 за счет наличия воздухонепроницаемой перегородки 9.

После захода солнца, при дальнейшем снижении температуры окружающей среды температура в первом дополнительном отсеке 10 становится меньше температуры рабочего отсека 11, в котором температура медленнее снижается за счет накопления тепла большей массой аккумуляторов тепла. Система перфорированных труб 25 переключается на малый внутренний круг путем закрытия заслонки 13 и открытия заглушки 27.

При снижении температуры в рабочем отсеке 11 ниже 20 градусов отключается электро-вентилятор 6 основной системы перфорированных труб 25 для сохранения накопленного за день тепла в земле под грядками 4.

Летом в ночное время в период активного плодоношения растений и теплых ночей 17-19 градусов тепла для увеличения завязей плодов включается электро-вентилятор 17 и система дополнительных перфорированных труб 20 предназначенных для снижения температуры в рабочем отсеке 11 до 12-16 градусов, оптимальных для образования завязей многих растений (томатов, огурцов, баклажанов и других).

Осенью главная задача днем в солнечную погоду подзарядить теплом все аккумуляторы тепла, а в холодную погоду и особенно ночью повысить температуру в рабочем отсеке 11 гелиотеплицы по сравнению с температурой на улице за счет тепла, накопленного летом под грядками 24.

Осенью при снижении температуры в рабочем отсеке 11 ниже 23 градусов отключается электро-вентилятор 17 с системой дополнительных перфорированных труб 20 и отключается электро-вентилятор 23 второго дополнительного отсека 21,при этом продолжает работать только электро-вентилятор 6 основной системы перфорированных труб 25, но она переключается на малый внутренний круг путем закрытия заслонки 13 и открытия заглушки 27 для сохранения тепла в рабочем отсеке 11 за счет накопленного за лето тепла в земле под грядками 24. Т.е. за сезон приходится многократно через систему перфорированных труб 25 закачивать тепло в землю под грядками 24, а потом извлекать это тепло обратно. Поэтому, для повышения эффективности передачи тепла от воздуха через трубы к земле и обратно установлены дополнительные аккумуляторы тепла 22 в виде емкостей с жидкостями солевых растворов внутри систем перфорированных труб основной 25 и дополнительной 20 (фиг.6а). Это позволяет увеличить накопление тепла в этих системах за счет увеличения поверхности обтекания воздухом не только труб, но и емкостей с жидкостью на 30-50% и за счет более высокой теплоемкости жидких солевых растворов по сравнению с землей и стенками трубы (в 3-4 раза). Далее накопленное дополнительное тепло в аккумуляторах тепла 22 передается через стенки труб земле или через воздушный поток напрямую в рабочий отсек 11. В качестве аккумулятора тепла 22 вместо емкостей с жидкостями можно использовать воду. В этом случае перфорацию труб выполняют не по самой нижней части трубы, а на высоте 0,2-0,45 диаметра от нижней части трубы (фиг.6б). В этом случае поверхность обтекания воздухом в трубе уменьшается, а теплопередача от воздуха к воде и обратно без оболочки емкости увеличивается за счет повышения влажности воздуха при его контакте с водой, также увеличивается теплопередача от водяного аккумулятора тепла 22 через трубу к земле и обратно за счет больших поверхности и теплоемкости воды. При этом конструкция получается проще и дешевле.

В ночное или в холодное время температура в первом дополнительном отсеке 10 из-за малого количества аккумуляторов тепла становится ниже чем в рабочем отсеке 11 и часть тепла из рабочего отсека 11 переходит в первый дополнительный отсек 10 через технологические щели крепления 12. Для снижения этих тепловых потерь технологические щели могут быть выполнены в виде воздушных клапанов 31 (фиг.3), которые закрывают технологические щели если из первого дополнительного отсека 10 нет засасывания воздуха. При засасывании воздуха из первого дополнительного отсека 10 в нем давление падает, а рабочем отсеке 11 давление воздуха растет, при этом воздушный клапан 31 открывается пропорционально разности давлений отсеков первого дополнительного 10 и рабочего 11 на границе их крепления 12. Воздушный клапан 31 (фиг.3) может быть выполнен за счет дополнительного удлинения 31 перегородки 8, изготовленной из полиэтиленовой пленки или из дополнительной полоски упругой пленки установленной между рейками крепления 30 (фиг.3) при выполнении перегородки 8 из поликарбоната.

Главной задачей теплоэнергетики гелиотеплицы является максимальное накопление и эффективное использование солнечной энергии.

Для решения этой задачи в гелиотеплице:

1. Установлена многослойная перегородка 8 (и 8б) с образованием первого дополнительного отсека 10, в котором входная температура для нагрева земли под грядками 4 выше на 30-50%, чем в рабочем отсеке 11. При этом перегородка 8 выполняет функцию частичного притенения рабочего отсека 11 от летнего высокостоящего над горизонтом солнца (от 50 до 73 градусов солнце светит к горизонту), а также может служить крышей внутренней мини-теплицы, образованной третьей дополнительной перегородкой от точки крепления 12 вниз до земли для снижения мощности дополнительного обогрева в зимне-весенний период для более раннего выращивания рассады за счет уменьшения обогреваемого объема.

2. Технологические щели между отсеками первым дополнительным 10 и рабочим 11 выполнены в виде воздушных клапанов 31 (фиг.3), которые закрывают технологические щели если из первого дополнительного отсека 10 нет засасывания воздуха и открываются если из первого дополнительного отсека 10 воздух засасывается за счет разности давлений в первом дополнительном 10 и рабочем 11 отсеках.

3. Установлена перегородка 9, образующая второй дополнительный отсек 21 с аккумуляторами тепла 4, в который из первого дополнительного отсека 10 с помощью электро-вентилятора 23 по трубе 15 через патрубки 14 поступает воздух, нагретый на 20-30% выше, чем в рабочем отсеке 11, что увеличивает накопление тепла в аккумуляторах тепла 4 для более длительного сохранения температуры в рабочем отсеке 11 в ночной период.

4. Установлена дополнительная система перфорированных труб 20 для снижения температуры в рабочем отсеке 11 при сохранении более высокой на 30-50% входной температуры из первого дополнительного отсека 10 для нагрева аккумуляторов тепла 4 второго дополнительного отсека 21 и земли под грядками 24 основной системы перфорированных труб 25.

5. Установлены дополнительные аккумуляторы тепла 22 в виде емкостей с жидкостями солевых растворов внутри систем перфорированных труб основной 25 и дополнительной 20, что позволяет увеличить накопление тепла в этих системах за счет прямого обтекания их воздухом и за счет более высокой теплоемкости жидких солевых растворов по сравнению с землей через стенки трубы (в 3-4 раза) с последующей передачей этого тепла через стенки труб земле или через воздушный поток в рабочий отсек 11.

6. В качестве аккумуляторов тепла 22 в системах перфорированных труб дополнительной 20 и основной 25 вместо емкостей с жидкостями для упрощения конструкции можно использовать воду. В этом случае перфорацию труб выполняют не по самой нижней части трубы, а на высоте 0,2-0,45 диаметра от нижней части трубы.

Применение вышеописанного комплекса конструктивных решений в гелиотеплице позволяет повысить эффективность использования и накопления солнечной энергии и увеличить временной период выращивания растений без дополнительного отопления или уменьшить расходы на дополнительное отопление гелиотеплицы. Кроме того, он расширяет качественные возможности выращивания растений за счет укладки основной системы перфорированных труб 25 на большую глубину в землю, вместо 35-40 см на 60 см с укладкой с низу и с боков грядок теплоизоляторов и увеличивает объем самого большого аккумулятора тепла в виде земли в 1,5 раза и тепло запасенное в нем. Дополнительные аккумуляция тепла и глубина укладки труб позволяют выращивать растения с большей корневой системой, например, виноград, низкорослые инжир, хурму и другие, а также увеличивает осенней период плодоношения растений. При этом весенний необходимый прогрев земли под грядками 24 не увеличится по срокам из-за большей глубины, т.к. земля в зимний период остынет на меньшие значения температуры за счет накопления большего тепла в большем по массе аккумуляторе тепла.

Claims (4)

1. Гелиотеплица, состоящая из односкатной крыши, с южной стороны покрытой сверху светопроницаемой оболочкой, северной вертикальной стены, выполненной светонепроницаемой с дополнительным утеплением и светоотражающим покрытием, системы перфорированных труб, уложенных в грунт гелиотеплицы под грядками, подключенных к вертикальным трубам вентиляции с электро-вентиляторами, отличающаяся тем, что с одной стороны концы перфорированных труб расположены на максимальной высоте гелиотеплицы у северной стены, а с другой стороны концы перфорированных труб выведены во внутрь гелиотеплицы, дополнительно состоит из систем аккумуляции тепла, вентилирования и распределения тепловых воздушных потоков, имеет первый дополнительный отсек, образованный воздухонепроницаемой многослойной перегородкой, которая с одной стороны закреплена на северной стене на высоте 0,3-0,8 от ее высоты, а с другой стороны перегородка крепится к односкатной светопроницаемой оболочке и образует угол от минус 20 до плюс 45 градусов к горизонту, разделяя гелиотеплицу на верхний дополнительный и нижний рабочий отсеки, также содержит второй дополнительный отсек, образованный светопроницаемой и воздухонепроницаемой перегородкой, идущей снизу основания гелиотеплицы вверх вдоль северной стены до высоты, не превышающей высоты первого дополнительного отсека, и расположенной на расстоянии 0,1-1 м, ширины полок с аккумуляторами тепла, от северной стены, разделяя нижнюю часть гелиотеплицы на рабочий отсек и аккумулирующий тепло дополнительный отсек, в котором установлена труба с входными патрубками и электро-вентилятором, соединенная с первым дополнительным отсеком.

2. Гелиотеплица по п. 1, отличающаяся тем, что имеет дополнительную систему перфорированных труб, расположенную за пределами гелиотеплицы в земле за северной стеной на расстоянии не менее 0,5 м от стены и на глубине 0,1-2,0 м и подключенную к вертикальным трубам дополнительной вентиляции с электро-вентиляторами, при этом с одной стороны концы дополнительных перфорированных труб выведены во внутрь рабочей части гелиотеплицы, а с другой стороны концы дополнительных перфорированных труб выведены за северной стеной.

3. Гелиотеплица по п. 1, отличающаяся тем, что имеет внутри перфорированных труб материалы, аккумулирующие тепло в виде емкостей с жидкостями.

4. Гелиотеплица по п. 1, отличающаяся тем, что перфорацию труб выполняют на высоте 0,2-0,45 диаметра от нижней части трубы.

Images