SU694134A1 - Теплица - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области сельского хоз йства, а именно к теплицам дл  выращивани  различных растений, в том числе сельскохоз йственных культур - огурцов , томатов и др. Кроме того, возможно использовать эти сооружени  дл  других целей , например в качестве жилых помещений , термостатов, кабин летательных и космических аппаратов и др.

Известна тенлица, включающа  снабженный теплоизол цией и воздуховодами каркас , закрытый светопрозрачным иокрытием, образующим внутреннюю полость 1.

Однако в такой теплице происходит утечка тепла из внутреннего объема во внешнюю среду, что приводит не только к нерациональной трате энергии Солнца, но и к нерациональному расходованию сжигаемого ценнейшего топлива (газа, мазута). Иоддержание теплового баланса на 1 га известных тенлиц требует за год сжигани  1,5 млн. м нриродного газа, а на производство 1 т овощей необходимо затрачивать до 10 т условного топлива.

Иервый основной недостаток известных теплиц - их высокие тепловые потери, св занные с молекул рно-кинетическими и излучательными утечками теила из внутренней полости теплиц. Высокие молекул рнокинетические теплопотери, такие как массотеплопередача , происход т из-за негерметичности известиых теплиц и воздухообмена с окрул ающей холодной атмосферой через форточки, фрамуги и т. п. Существенными  вл ютс  также утечки в атмосферу через однослойное остекление или пленку иокрытп  с низким тепловым сопротивлением, а также в нарулшый промерзший грунт через фундамент. В услови х Заиол рь  даже летом имеют место молекул рно-кинетические теплопотери из объема теплицы в вечную мерзлоту. Излучательные теплонотери, составл ющие около 1/3 молекул рно-кннетических , св заны с высоким коэффициентом

пропускани  и низким коэффициеитом отражени  светоирозрачиого иокрыти  каркаса дл  иифракрасного излучени  от растений и иочвы из внутренней иолости теплицы . Этот недостаток покрытий известиых

теплиц приводит также к тому, что при повышенной солнечной инфракрасной радиации (весной, осенью) возможен пережог растений и гибель урожа , в св зи с чем прибегают к временному забеливанию или

затенению светопрозрачного покрыти  каркаса .

Вторым основным недостатком известных теплиц  вл етс  значительна  затрата энергии на поддержание заданных параметров

микроклимата: температуры атмосферы,

3

почвы, а также влажиостп, при одновременной регенерации поливной воды, испар емой раетени ми и почвой. Этот педоегатох исключает возможиосг осладиегвлить згмкн тый конденеацконпо-иепарите. цикл и иримеиить известные теплицы дл  BBipaщивани  растений, например, в иевееомости в кабинах космических аииа):1атов, где крайпе ограничены энергетические рееурсы.

Целью изобретени   вл етс  снижение затрат энергии па обогрев.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что теплица включает енабн енп1)1Й тенлоизо.т цней и воздуховодами каркас, закрытый светонрозрачным покрытием, образующим внутреннюю полость, причем внутренн   полость теплицы герметично изолирована от окружающей среды и носредством снабженных общей заслонкой байпаса и теплообменника е дополнительной заелонкой соединена с воздуховодом каркаса теилнцы е компрессором, нротивоноложныГ конец которого еоедннен с внутренней но.тостыо TIJHлицы , еветопрозрачное нокр1)тие которой образовано нз соединенных между собой модулей, каждый из которых состоит нз еветонровод щей рамы, снабженной iicjKpbiтием из светонрозрачного листа с нанесеннымн ело мн кварца н окиеи титана и несколькими светопрозрачнымн пленками, поверхность крайней из которых со стороны внутренней нолостн тенлицы покрыта шггсрферепционным слоем.

На фиг. нзображеЕ1а нредлагаема  тенлнца , продольный разрез; на флг. 2 - то же, ноперечный разрез; на фнг. 3 - модуль светонрозрачного нокрыти  тенлины; на фнг. 4 - то же, нонеречное еечение; па фиг. о - теплообменннк, горизоптальпое сечеиие .

Теплица включает каркас I, иа котором .стаповлено светопрозрачное покрытие 2. образованное нз соедннепных между еобой лгодулей 3. Каждый модуль состоит из сво тонровод п1,ей рамы 4, на KOTopoii закреплен наружный еветонрозрачный лнет 5, и;;нрнмер , из метакрплата толщиной 5 .мм. На наружную поверхноеть листа нанесен елой кварца, а па него слой просветл ющего нокрытн , папрнмер окись титана, снижающего обычное 5%-ное отражение, например, до 1%. Светопрозрачпый лнст 5 находитс  з оптическом коптакте и жестко еоедннен с рамой 4, вынолн ющей одновременно функцию енлового конструкционного элемента нокрытп  2 н световода. Ралта может быть выполнена, нанрнмер, нз метакрнлата. В стенках каждой еветопроБОДЯН1,сй рамы 4 модул  выполнены отверсти  6 дл  болтов 7 с шайбами, нред1азначенные дл  соеднпепн  емежных модуле между н o6j)a-зовани  покрыти  теплицы. Толщина модул  может быть, нанример, 30 см. Каждый модуль имеет внутри еще. , одну еветонрозрачную нленку 8, наирнмер лавеа4

новую, )й 15 мк. Эта пленка нат 1-нваете  на рамку 9, нрик)енле)1ну|О к шай (5ам болтов 7. Со стороны впу:-рсн сй 1;олости i;a рамах мод}-лей нат нута донолннтельна  светонрозрачна  пленка 10, аналогична  расноложе 1ной внутри . Обран,енна  внутрь тенлицы иоверхноеть пленкн 10 покрыта ннтерфере1Н1,1;ониым елоем (фильтр), обеснечиваюиипч ;|)оп )скание излучени  с длиной от 0,3 мк до 1,5 мк н отражеине внутреннего излучени  е длиной волны от 0,6 мк до 10 мк. Внутреннее нросгранство модул  занолнено i-азом, нанрнмер, воздухом. Кроме

TOI-0, внутри моду;1  может быть еозда ваКууЛГ Из модулей 3 ;1|)Н НОМОЩП Кре1;еЖ| ЬГК

болтов 7 еобираетс  нокр1лтие теилиць в форме аркн. Под нокрьггнем навешивают еветнльникн, включаемые нрн Г еобход11мостн , напрнмер, прн снижен 1и солнечно; :ioето нной до 0,2 кВт /м.

Покрытие 2 монтируют на каркасе 1 тенлнцы , который образован нз модуле Jl. Модули каркаса соединены между eo6o;i н

установлены гг) мо i;a г)ун1 , еван че|.ез тенлонзол циониые нр01-сладкн. Модули 11 |ерметнзнру1оте . Внутри каждого нз них выполнены сквозные каналы, образуклцие носле еборкн каркаса воздуховод 12. Дл 

разгона тенлицы и ава1)нйных еит ацнй i воздуховоде установлены электропа1 ре:-;ателн . На 1оверхноеть модулей каркаса теиЛ И1 ,л насыпана ночва 13 дл  посадк растен1 Й . На одном торце уетановле ia пара тенлообмеип п-со 14 нластннчато1-о е перекрестным тeнлocб тe.нo.r. Онн . выполнены, Hanpniviep, из ;ia 5еановой нленки тольц 1но;1 0,015 млк Те.лообмеиники енабжены выходнь ми ;оз; ;уховодами 15, вынолненным из теилонзол ционного материала, нанрнмер ненонласта. рол1е того, каждый теплообменннк нмес-т сборники 16 конде1 са1а н ai-мосферный licHТ1 л тор , 17. Тенлообмешгики обеенечнвают

е)ммарную Г ередачу в наруж ю атмосфер ) излишков тенловой энерпш, выдел емой в адиабатической теилице. Цл  регулироваН 1Я тем.нературы и влаж 10С1;: каждь Й тенлообмен1 нк шу ггирован бай.часом 18, счабженнь м об1цей дл  них заслонкой 19. Дл  Зиравленн  работо: теилообмсн 1ИК01. о) спабже заслоггкам.ч 20. Выходные воздуховод 15 те.лооб..енников одключены к комнрессора 21, св за : :ы

е юздухо 3одал : 12 каркаса, которые в оче)едь соедине Ы е ) но. тенлпцы.

От наружной атмоеферь i В 1ешнего грунта аркае теплицы изолирован термоизол  Uicn , 1анрнмер фольгнр0 5а 1 мм ненонласто .м.

Прн необходнмостн увеличени  ,; одствен Пз1Х илощадей тенлицы могут быть обьединены. В этом случае 1окр, теил1Гцы оиираете  на балкн 22, уетановленные

на стойки 23. Кроме того, теплица оснащаетс  нрозрачнымн разделнтельнымн изол ци ми 24 с двер ми.

Теплица имеет наружную дверь 25. Работает адиабатическа  теплица следующим образом.

При восходе Солнца включаютс  компрессоры 21. Поворачивают заслонки 19 так, чтобы открыть байпасы 18. В этом случае воздух будет засасыватьс  из внутренней полости теплицы в байпасы 18 и из них в воздуховоды 12 каркаса, мину  теплообменники 14. Заслонки 20 теплообменпиков закрыты , и вентил торы 17 не работают. Воздух 3 воздуховода 12 каркаса 1 иост паег во внутреннюю полость теплицы, где устанавливаетс  его горизонтальный равномерный поток со скоростью 0,5-1 м/сек. Конструкци  покрыти  2 обеспечивает высокий коэффициент иоглощени  энергии Солнца. Воздух, циркулирующий внутри теплицы, поглощает около 10%, остальное поглощаетс  растени ми и почвой.

В процессе фотоеинтеза и иоглощени  почвой лучиста  энерги  Солииа на 70- 90% превращаетс  в тепловую молекул пно-кинетическую энергию, передаваемую оп ть горизонтальному потоку воздуха, а остальное - в длинноволновую радиацию. Эта энерги  отражаетс  от интерфепенционного сло  внутренней пленки 10 oдyл  3 и п конечном счете также идет на нагрев воздуха внутри тенлицы. Постепенно темиеpaTvpa воздуха, циркулируюитего в теплице, возрастает. Теплый воздух, нагнетаемый в р,о.,д -ховоды 12 каркаса, нагревает МОДУЛИ 11 и почву 13. При достижении заданной температуры заслонками 19 нерекрывают байпасы 18, после чего воздух в воздуховоды 12 каркаса будет засасыватьс  через теплообменники 14. Заслонки 20 теплообменников открываютс , включаютс  вентил торы 17 и в тенлообменниках ирочсходит перекрестный теплообмен, сопровождаюши   телтдопередачей в наружную атмо еру излишков тепла из теплицы. В зави (,.мости от с оотношений требуемой внутренней и имекощейс  наружной атмосферной те.мперат фы регулирование осуществл етс  путем вменени  времени включени  вентил тора 17 при одновременном закрытии и открыти заслонок 19 и 20. Ночью тенлопотери тецли;цы составл ют не более 0,001 квт/м2.

ПРИ температуре внещнего атмосферного воздуха ниже -i-5°C регулирование температуры и влажности внутри теплицы осуществл етс  следующим об .разом.

При повыщении влажности во внутренней полости теплицы по зара.нее заданной программе , составленной на основании расчетно-экспериментальных д; энных, обща  заслонка 19 байпаса и теп. юобменника устанавливаетс  в опреде. - положение, а часть жалюзей заслонки .. Вентил тор 17 работает непрерывно. Холодный г .тмосферный поздух, например, с темиерат ч эй +5°С, проходит через одну несколько секций каждого теплообменника 14. Поскольку заслонка 19 частично перекрывает байпас 18, то теплый и влажный воздух из внутренне полост засас ваетс  компрессором через охлажденные до -f5°C еекци теплообменника 14, в которых

температура этого воздуха понижаетс  до + 5°С и р0 1сход т выпаден е из него конденсата , который стекает в сбоон к конденсата 16. Охлажденный и воздух тоступает в выход ой воздуховод 15 теплообл е 1 1ика , где он смещ ваетс  с теплым и влажн 11м воздухом, ирощед им чепез нриоткр1 1тую заслонку 19 в байпас 18. Из ебор ика конденсата 16 вода может направлена на растений.

В резул тате того, что температура почвы 13 на 1-3°С ни че температуры внутр тепл щы , устанавливаетс  небольщой температурный . При необход мости его можно увел 1чить или уменьшить, мен  

расход воздуха. Это дост гаетс  изменением оборотов компрессоров 21.

В ночное врем , при отсутствии энергии , наступают услов 1Я, близкие к адиабатическ 1м . Тепловой энерги, аккумулирОВа1 НОЙ воздухом, почвой 13, МОДУЛЯМ 11

каркаса и друг1 М э,1ементам теп,тииы, достаточно дл  компенса и И небольщ х тепловых утечек в течение нескольких суток. этом температура почвы пон 1зитс  на

2-3°С или сохранитс  на прежнем лровне за счет тепловой энергии, выде,1 емой компрессорами 21, ), 30 кВт н  1250 м. Пп увеличении разности темпепатуп меж .T.V внутренней п нап жной атдюеферами, нп ример , до 40°С необход мо увеличить теплоемкос ь . , путем дополн те ,тьного введен 1  сло  неска под почвой 13 с одноврсменн)м увеличен 1ем темнелптупу- , ат% осферь внутпи теплиш т до -|-28°С.

При пон жении интенс шности солнечной радиац байпас 18 полность О открыт, а заслонка 20 каждого теплообменника закрыта вентил тор 17 оставговлен,

ПРИ использова электпоподсветки, напрпл ер , ia Севере (до 80 Вт/м при коэфfh 4 ieHTe полезного действи  свет льника 0,25-0,3) за счет тепловой энерг И1, выдел емой , теплица обеспечит работоспособность ПРИ темпепатуре внеитней атмосфер -. -40°С и ниже.

необходимости калор 1ферного отоп .течи , аппимер, помещений

ВОЗДУХ из , обоган1енн -.Й КИСЛОРОдом , можно полавать в ,л цион УЮ систп-; г РЬ1ХОДНО РОЗЛУХОВОТ. 15 ТеПЛОобменника с открытым байпасом. В случае

ежелател ности разгермет 1зации теплицы

теплопередачу можно осуществить через

теплообмен К 14, подключ в его п нентуь

л ционную систему жилого дома. /1л  го снимают вентил тор 17.

При температуре внешней атмосферы зыше -|-18°С терморегулирование с дополиптельным теплосъемом обеспечиваетс  при помощи дополнительного испарени  воды в полости каждого теилообменпика 14, котора  распыл етс  под ним известным способом .

В случае работы теплицы при темг е П1туре внешней атмосферы выше +5°С одна или несколько вертикальных секций кг: ь:дого теп.тообменника герметизируютс  и используютс  ка.к испаритель, например фреоновой или аммиачной холодильном установки.

Теплица снабжена генератором углекислого газа, а газоанализатором, термометром и измерителем влажности.

При необходимости аккумулировани  излишков тепловой энергии, выдел ющейс  в адиабатической теплипе, например, дл  обогрева домов, животноводческих ферм и т. п., одна или несколько вертикальных секций каждого теплообменника 14 герметизируетс  н включаетс  в циркул ционную гидросистему с емкост ми, с жидким теплоносителем-а ккумзл тором (напрнм(;р, кристаллогидратом натри ), отдающи.г тепло при изменении агрегатного состо нм5г. При необходимости внешнего подогрева, папример , при разгоне, разгерметизации жилкий теплоноситель (вода) может быть подан в одну илн несколько гернетизирог.аиных вертикальных секций каждого теплообменника 14 от внешнего источника тепла.

Изобретепие позвол ет более рацпоиальио использовать эьергию Солнца па обогрев сооружений, например теплиц, одновременно поддержива  заданные параметры микроклимата , что позвол ет упразднить раеход топ;и1ва.

Изобретение позвол ет избежат.ь загр знеии  ат.чосферы.

Ф о р м у л а II 3 о б р е т е и н  

Теплица, включающа  снабженный тенлоизол цией и воздуховодами каркас, закрытый светонрозрачпым покрытием, образующим впутреннюро нолость, о т л и ч а ю щ а  с  тем, что, с целью снижени  зат1)ат энергии па обогрев, внутренн   полость теплицы гсрметично изолирована от окр - кающей среды н посредством сцабже 1;ь х обшей заслонкой байиаса и теплообмеиника с доиолнительной заелонкой соединена с воздуховодом каркаса теплины с компрессором, иротивоиоложШ)1Й конец которого соединен с внутренней полостью теплины, светопрозрачное покрытие которой образовано из еоедг ненных между собой модулей, каждый из которых состоит из светопроводишей рамы, снабженной покрытпе.м из светонрозрачпого лиета с 1 анесецным; сло .мн кварца и окиси титана и нескольки.ми светонрозрачными пленками, поверхность крайней из которых со стороШ) внутренней нолоети теплищл поKpijiTa интерференционным слоем. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. США № 3673733, кл. Л 01G 9/14, оиублик. 04.07.72 (црототии).

. - / 1325 -ГТТ, ,Т1|1. , Ш,..,

П

i

i Ч

10

(иг.Ч