UA148065U

UA148065U - SOIL REGENERATOR FOR GREENHOUSES

Info

Publication number: UA148065U
Application number: UAU202100945U
Authority: UA
Inventors: Ігор Ігорович Мукмінов; Ірина Леонідівна Бошкова; Наталя Вікторівна Волгушева; Елла Іллівна Альтман
Original assignee: Одеська Національна Академія Харчових Технологій; Одесская Национальная Академия Пищевых Технологий
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2021-06-30

Abstract

Ґрунтовий регенеративний теплообмінник для теплиці містить заглиблений під ґрунтом ізольований теплообмінний канал, заповнений гранульованим матеріалом, вхідний та вихідний повітропроводи, а також витяжний канальний вентилятор, установлений на виході вихідного повітропроводу. Нижній сегмент теплообмінного каналу виконаний перфорованим та з'єднаний з дренажним каналом трикутного перерізу зі змінним перерізом, який збільшується в напрямку виходу теплообмінного каналу. До нижньої частини каналу приєднана водовідвідна трубка, сполучена із всмоктувальною частиною насоса, нагнітальна частина якого сполучена з накопичувальною ємністю. На вході та виході теплообмінного каналу установлені теплоізольовані заслінки.The ground regenerative heat exchanger for the greenhouse contains an insulated heat exchange channel filled with granular material, filled with granular material, inlet and outlet air ducts, as well as an exhaust duct fan installed at the outlet of the outlet air duct. The lower segment of the heat exchange channel is made perforated and connected to the drainage channel of triangular cross-section with a variable cross-section, which increases in the direction of the heat exchange channel. A drainage tube connected to the suction part of the pump, the discharge part of which is connected to the storage tank, is connected to the lower part of the channel. Heat-insulated dampers are installed at the inlet and outlet of the heat exchange channel.

Description

Корисна модель належить до галузі сільського господарства, а саме до агропромислових споруд з ефективним використанням та зберіганням відновлювальної енергії, окрема - грунтового регенератора для теплиць.A useful model belongs to the field of agriculture, namely to agro-industrial facilities with efficient use and storage of renewable energy, a separate one - a soil regenerator for greenhouses.

Відомий грунтовий регенератор з гранульованою насадкою для теплиць (Во5пКома, І.,A well-known soil regenerator with a granular nozzle for greenhouses (Vo5pKoma, I.,

МоІдизпема, М., ЗоЇодКа, А., МиКтіпом, І., Вопаагепко, 0. ОємеІортепі ої а 5оїЇ гедепеїайг м/йй а дгапшаг по27Іе їог дгееппоизев. Еабзієгтт-Еигореап дошттаї ої Епіегргізе Тесппоіодієв, 2020, 4 (8- 106), с. 14-20), що містить теплообмінний канал, заповнений гранульованим матеріалом, та покритий теплоізоляцією, повітропроводи, витяжний вентилятор та ізоляцію. Теплообмінний канал заглиблений під грунт теплиці. Вхідний повітропровід розташований під дахом теплиці, де повітря найбільш тепле, та в денний час при роботі вентилятора повітря по ньому подається в щільний шар гранульованого матеріалу, нагріваючи його. В нічний час теплота, акумульована гранульованим матеріалом, передається повітрю з простору теплиці, що проходить по повітропроводах через теплообмінний канал.MoIdyzpema, M., ZoYodKa, A., MyKtipom, I., Vopaagepko, 0. OyemeIortepi oyi a 5oiY gedepeiaiig m/yy a dgapshag po27Ie yog dgeeppoizev. Eabziegtt-Eigoreap mahttai oi Epiegrgize Tesppoiodiev, 2020, 4 (8-106), p. 14-20), containing a heat exchange channel filled with granular material and covered with thermal insulation, ducts, exhaust fan and insulation. The heat exchange channel is buried under the soil of the greenhouse. The inlet duct is located under the roof of the greenhouse, where the air is warmest, and during the day, when the fan is working, air is fed through it into a dense layer of granulated material, heating it. At night, the heat accumulated by the granulated material is transferred to the air from the space of the greenhouse, passing through the air ducts through the heat exchange channel.

Дане технічне рішення вибрано за найближчий аналог.This technical solution was chosen for the closest analogue.

Найближчий аналог і корисна модель мають наступні спільні ознаки: - заглиблений під грунтом ізольований теплообмінний канал, заповнений гранульованим матеріалом; - вхідний повітропровід; - вихідний повітропровід; - витяжний канальний вентилятор, установлений на виході вихідного повітропроводу.The closest analogue and the useful model have the following common features: - an insulated heat exchange channel buried under the ground, filled with granular material; - inlet duct; - outlet duct; - an exhaust duct fan installed at the outlet of the outlet duct.

Найближчому аналогу притаманні наступні недоліки: - повітря з теплиці надходить в теплообмінний канал вологим, внаслідок чого спостерігається конденсація водяної пари на частинках гранульованого матеріалу. Вода натікає в нижню частину теплообмінного каналу, де накопичується. При роботі на нагрівання повітря вода випаровується, що потребує додаткових витрат енергії. Крім того, наявність води в теплообмінному каналі сприяє розвитку грибкової флори, що бажано не допустити; - при припиненні роботи регенератора на нагрів гранульованої насадки відкриті вхідний та вихідний перетини каналу викликають неконтрольовані витрати теплоти шляхом природної конвекції, внаслідок чого час використання акумульованої теплоти регенератором при зниженні температури в теплиці нижче припустимої зменшується.The closest analog has the following disadvantages: - the air from the greenhouse enters the heat exchange channel moist, as a result of which condensation of water vapor is observed on particles of granular material. Water flows into the lower part of the heat exchange channel, where it accumulates. When working to heat the air, water evaporates, which requires additional energy consumption. In addition, the presence of water in the heat exchange channel promotes the development of fungal flora, which is desirable to prevent; - when stopping the operation of the regenerator to heat the granulated nozzle, the open inlet and outlet sections of the channel cause uncontrolled heat consumption by natural convection, as a result of which the time of use of the accumulated heat by the regenerator decreases when the temperature in the greenhouse drops below the permissible level.

В основу корисної моделі поставлено задачу створити удосконалений грунтовий регенератор для теплиці, в якому, шляхом конструкційних змін, зокрема, установлення теплоізоляційних заслінок на вхідному та вихідному перетині теплообмінного каналу, забезпечити можливість збору вологи та подальшого її використання для потреб теплиці, і, як наслідок, підвищити енергетичну ефективність роботи регенератора.The useful model is based on the task of creating an improved soil regenerator for the greenhouse, in which, through structural changes, in particular, the installation of heat-insulating dampers at the inlet and outlet intersection of the heat exchange channel, to ensure the possibility of collecting moisture and its further use for the needs of the greenhouse, and, as a result, increase the energy efficiency of the regenerator.

Поставлена задача вирішується тим, що грунтовим регенератором для теплиць, який містить заглиблений під грунтом ізольований теплообмінний канал, заповнений гранульованим матеріалом, вхідний та вихідний повітропроводи, а також витяжний канальний вентилятор, установлений на виході вихідного повітропроводу, згідно з корисною моделлю, нижній сегмент теплообмінного каналу виконаний перфорованим та з'єднаний з дренажним каналом трикутного перерізу зі змінним перерізом, який збільшується в напрямку виходу теплообмінного каналу, до нижньої частини якого приєднана водовідвідна трубка, сполучена із всмоктувальною частиною насоса, нагнітальна частина якого сполучена з накопичувальною ємністю, а на вході та виході теплообмінного каналу установлені теплоізольовані заслінки.The task is solved by the soil regenerator for greenhouses, which contains an insulated heat exchange channel buried under the ground, filled with granular material, inlet and outlet air ducts, as well as an exhaust duct fan installed at the outlet of the outlet air duct, according to a useful model, the lower segment of the heat exchange channel made perforated and connected to a drainage channel of a triangular cross-section with a variable cross-section, which increases in the direction of the exit of the heat exchange channel, to the lower part of which a drainage tube is connected, connected to the suction part of the pump, the discharge part of which is connected to the storage tank, and at the inlet and outlet Heat-insulated dampers are installed in the heat exchange channel.

Досягнення заявленого технічного результату забезпечується завдяки конструктивним змінам, зокрема, наявності додаткової дренажної системи для збору конденсованої води, яка складається з отворів та каналу трикутного перерізу змінного розміру, приєднаного до перфорованого сегменту теплообмінного каналу, водовідвідної трубки та насоса для перекачування води з дренажного каналу у відокремлену накопичувальну ємність в теплиці.The achievement of the declared technical result is ensured by structural changes, in particular, the presence of an additional drainage system for collecting condensed water, which consists of holes and a channel of a triangular section of variable size, connected to a perforated segment of the heat exchange channel, a drainage tube and a pump for pumping water from the drainage channel into a separate storage capacity in the greenhouse.

Трикутний переріз дренажного каналу зі змінним перерізом є оптимальним для збору вологи, оскільки дозволяє повномірне стікання води в збірник конденсату та є простим у виготовленні.The triangular cross-section of the drainage channel with variable cross-section is optimal for collecting moisture, as it allows full flow of water into the condensate collector and is easy to manufacture.

Для зниження теплових витрат грунтовий регенератор обладнаний теплоіїзольованими заслінками на вході та виході теплообмінного каналу. Для забезпечення оптимального мікроклімату в теплиці мережа повітропроводів обладнана керованою системою датчиків температури, сигнали з яких налаштовані на запуск/зупинення витяжного канального вентилятора та закриття/відкриття заслінок.To reduce heat consumption, the soil regenerator is equipped with heat-insulated dampers at the entrance and exit of the heat exchange channel. To ensure an optimal microclimate in the greenhouse, the network of air ducts is equipped with a controlled system of temperature sensors, the signals of which are configured to start/stop the exhaust duct fan and close/open the dampers.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображений грунтовий регенератор в складі теплиці. Конструкція грунтового регенератора складається з теплообмінного каналу 2, заповненого гранульованим матеріалом 1 та покритим шаром ізоляції 5, повітропроводів - 60 вхідного З та вихідного 17, з установленим на виході витяжним канальним вентилятором 4.The essence of the useful model is explained by the drawing, which shows the soil regenerator as part of the greenhouse. The design of the soil regenerator consists of a heat exchange channel 2, filled with granular material 1 and covered with a layer of insulation 5, air ducts - 60 inlet Z and outlet 17, with an exhaust duct fan 4 installed at the outlet.

Теплообмінний канал 2 містить перфорований сегмент 11, через який сконденсована волога 8 витікає в дренажний канал 7. Дренажний канал 7 виконаний трикутним та змінного розміру, збільшуючись в напрямку вихідного повітропроводу 17, завдяки чому вода збирається у його кінцевій нижній частині. Наприкінці дренажного каналу 7 установлена водовідвідна трубка 13, через яку вода, що сконденсована, надходить в збірник конденсату 14. За допомогою насоса 10 сконденсована волога 8 подається в накопичувальну ємність 9 та може бути подальше використана в системі поливу теплиці. Теплообмінний канал 2 з теплоізоляцією 5 розташований під грунтом теплиці 6. Повітропроводи З та 17 грунтового регенератора знаходяться під світлопрозорим корпусом 12 з можливістю забезпечити циркуляцію повітря внутрішнього простору теплиці, проходячи через теплообмінний канал 2.The heat exchange channel 2 contains a perforated segment 11, through which the condensed moisture 8 flows into the drainage channel 7. The drainage channel 7 is triangular and of variable size, increasing in the direction of the outlet duct 17, due to which water collects in its final lower part. At the end of the drainage channel 7, a drainage pipe 13 is installed, through which the condensed water enters the condensate collector 14. With the help of the pump 10, the condensed moisture 8 is fed into the storage tank 9 and can be further used in the greenhouse irrigation system. The heat exchange channel 2 with thermal insulation 5 is located under the soil of the greenhouse 6. The air ducts C and 17 of the soil regenerator are located under the transparent housing 12 with the ability to ensure the circulation of air in the internal space of the greenhouse, passing through the heat exchange channel 2.

Теплообмінний канал 2 покритий теплоізоляцією 5 та має теплоізольовані заслінки 15 для утримання теплоти, що акумульована в денний час шаром гранульованого матеріалу 1.The heat exchange channel 2 is covered with thermal insulation 5 and has heat-insulated flaps 15 to retain heat accumulated during the day by a layer of granular material 1.

Теплоізоляція 5 з теплообмінного каналу 2 продовжується на дренажному каналі 7 та повністю його покриває. Датчики температури 16 зв'язані з системою керування теплоіїізольованими заслінками 15 та витяжним канальним вентилятором 4.Thermal insulation 5 from the heat exchange channel 2 continues on the drainage channel 7 and completely covers it. Temperature sensors 16 are connected to the control system of heat-insulated dampers 15 and exhaust duct fan 4.

Грунтовий регенератор функціонує наступним чином.The soil regenerator functions as follows.

При досягненні температури повітря в теплиці, що нагрівається, при надходженні сонячної енергії у внутрішній простір теплиці через світлопрозорий корпус 12, на рівні 30-35 С, вмикається витяжний канальний вентилятор 4, розташований у вихідному повітропроводі 17, після чого тепле повітря по вхідному повітропроводу З надходить в теплообмінний канал 2, який знаходиться під грунтом 6 теплиці, та в якому здійснюється контактний теплообмін між потоком повітря та частками гранульованого матеріалу 1. Волога, що конденсується на частках, стікає через перфорований сегмент 11 теплообмінного каналу 2 в дренажний канал 7 трикутного перерізу. На виході з каналу конденсат через трубку 13, що з'єднана зі збірником конденсату 14, при включенні насоса 10 сконденсована вода 8 відкачується в ємність 9. При досягненні температури в теплиці заданого рівня сигнали з датчиків температури 16 надходять до системи автоматики (на кресленні не показано), яка керує режимом включення витяжного канального вентилятора 4 та відкриттям/закриттям теплоізоляційних заслінок 15, що установлені наприкінці теплообмінного каналу 2. Теплоізольовані заслінки 15 закриваються після закінчення періодуWhen the temperature of the air in the heated greenhouse is reached, when solar energy enters the inner space of the greenhouse through the transparent housing 12, at the level of 30-35 C, the exhaust duct fan 4, located in the outlet duct 17, is turned on, after which the warm air through the inlet duct Z enters the heat exchange channel 2, which is located under the soil 6 of the greenhouse, and in which contact heat exchange is carried out between the air flow and particles of granular material 1. The moisture condensed on the particles flows through the perforated segment 11 of the heat exchange channel 2 into the drainage channel 7 of triangular cross section. At the outlet of the condensate channel through the pipe 13 connected to the condensate collector 14, when the pump 10 is turned on, the condensed water 8 is pumped into the container 9. When the temperature in the greenhouse reaches a set level, the signals from the temperature sensors 16 are sent to the automation system (in the drawing no shown), which controls the activation mode of the exhaust duct fan 4 and the opening/closing of the heat-insulating dampers 15 installed at the end of the heat exchange channel 2. The heat-insulated dampers 15 are closed after the end of the period

Зо нагрівання шару гранульованого матеріалу 1. При зниженні температури повітря в теплиці до граничного відносно рекомендованих для рослин, що вирощуються в теплиці, теплоізольовані заслінки 15 відкриваються, вентилятор 4 вмикається та повітря з внутрішнього простору теплиці починає рух, проходячи вхідний повітропровід З, теплообмінний канал 2 та вихідний повітропровід 17. Проходячи через шар гранульованого матеріалу 1, повітря нагрівається іFrom the heating of the layer of granulated material 1. When the temperature of the air in the greenhouse drops to the maximum recommended for plants grown in the greenhouse, the heat-insulated dampers 15 are opened, the fan 4 is turned on and the air from the interior of the greenhouse begins to move, passing through the inlet duct C, heat exchange channel 2 and outlet duct 17. Passing through the layer of granular material 1, the air is heated and

З5 температура в теплиці підвищується. Для утримання акумульованої шаром гранульованого матеріалу 1 теплоти, теплообмінний канал 2 та дренажний канал 7 покриті теплоізоляцією 5.From 5 the temperature in the greenhouse rises. In order to keep the heat accumulated in the layer of granulated material 1, the heat exchange channel 2 and the drainage channel 7 are covered with thermal insulation 5.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

40 Soil regenerative heat exchanger for a greenhouse, containing an insulated heat exchange channel buried under the ground, filled with granular material, inlet and outlet air ducts, as well as an exhaust duct fan installed at the outlet of the outlet air duct, which is characterized by the fact that the lower segment of the heat exchange channel is perforated and with connected to a drainage channel of a triangular cross-section with a variable cross-section,

45, which increases in the direction of the exit of the heat exchange channel, to the lower part of which is attached a drainage pipe, connected to the suction part of the pump, the discharge part of which is connected to the storage tank, and heat-insulated dampers are installed at the entrance and exit of the heat exchange channel.