УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА Российский патент 1994 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в устройстве для обогрева защищенного грунта.

Известно устройство для обогрева защищенного грунта, содержащее теплообменник в виде плоской тонкостенной гибкой оболочки с каналом для теплоносителя и отверстиями для растений. В устройстве оболочка выполнена непрозрачной из резины или полимерного материала.

При использовании известного устройства в летнее время в теплообменник подают холодную воду. Холодная вода охлаждает оболочку теплообменника и соответственно грунт, в котором растут растения и те части растений, которые соприкасаются с оболочкой. В солнечный день поток лучистой радиации солнца падает на непрозрачную оболочку (особенно из черной резины или из черного полимерного материала) теплообменника и вызывает нагрев поверхности оболочки, обращенной к потоку лучистой радиации. Нагретая поверхность оболочки теплообменника начинает излучать тепловой поток, направленный в пространство рабочего объема защищенного грунта, вызывая повышение температуры. Вторая часть теплового потока проникает через оболочку теплообменника и отдается теплоносителю, который по каналу отводит тепло. Для уменьшения теплового потока в пространство рабочего объема защищенного грунта в канал теплообменника необходимо подавать достаточно охлажденный теплоноситель, так как резина или полимерный материал являются не достаточно хорошими теплопроводниками. Стремление к уменьшению теплового потока в пространстве рабочего объема защищенного грунта приведет к охлаждению грунта ниже допустимой температуры, благоприятной для развития корневой системы растений. В случае подачи теплого теплоносителя в канал теплообменника для обеспечения благоприятной температуры защищенного грунта в солнечный день, нагретая поверхность оболочки теплообменника, обращенная к потоку солнечной радиации, начинает излучать повышенный тепловой поток в пространство рабочего объема защищенного грунта, вызывая повышение температуры. Как снижение температуры грунта, так и повышение температуры рабочего объема защищенного грунта будет сказываться на неблагоприятном развитии растений в теплице в солнечный день.

Для решения задачи - обеспечения благоприятного развития растений в теплице в солнечный день за счет исключения резких перепадов температур между поверхностью защищенного грунта и рабочим объемом защищенного грунта, в известное устройство необходимо внести изменения. Сущностью этих изменений является то, что а) оболочка теплообменника выполнена из двух частей, верхняя часть, обращенная к потоку лучистой радиации, выполнена прозрачной, а нижняя часть, обращенная к поверхности грунта, выполнена непрозрачной, при этом стык частей оболочки выполнен герметичным; б) материал непрозрачной части оболочки выполнен светопоглощающим; в) теплопроводность непрозрачной части оболочки превышает теплопроводность прозрачной части оболочки.

На чертеже показано устройство в сечении.

Устройство состоит из плоской тонкостенной оболочки 1 с каналом 2 для теплоносителя (отверстия для растений в сечение не попали). В устройстве оболочка 1 выполнена из двух частей 3 и 4. Верхняя часть 3, обращенная к потоку А лучистой радиации, выполнена прозрачной, нижняя часть 4, обращенная к поверхности грунта Б, выполнена непрозрачной. Стык 5 двух частей 3 и 4 оболочки 1 выполнен герметичным. Материал непрозрачной части 4 выполнен светопоглощающим. Теплопроводность непрозрачной части 4 оболочки 1 превышает теплопроводность прозрачной части 3 оболочки 1.

Устройство работает следующим образом.

Поток А лучистой радиации солнца падает на прозрачную часть 3 оболочки 1 теплообменника, проникает через нее и попадает в канал 2 с теплоносителем, проходя его, достигает поверхности 6 непрозрачной части 4 оболочки 1. Далее поток С лучистой радиации проникает за поверхность 6 непрозрачной части 4 оболочки 1 и начинает поглощаться материалом непрозрачной части 4 оболочки 1 теплообменника. В результате чего непрозрачная часть 4 оболочки 1 теплообменника нагревается и возникают два тепловых потока R₁ и R₂. Первый тепловой поток R₁ отдается теплоносителю в канале 2, а второй тепловой поток R₂ - грунту Б. Тепловые потоки R₁ и R₂ соответственно повышают температуры теплоносителя в канале 2 теплообменника и грунта Б. В результате нагрева теплоносителя в канале 2 теплообменника возникает тепловой поток R₃, проходящий через прозрачную часть 3 оболочки 1 и уходящий в пространство рабочего объема защищенного грунта. Благодаря тому, что теплопроводность прозрачной части 3 оболочки 1 меньше теплопроводности непрозрачной части 4 оболочки 1, то тепловой поток R₂ через непрозрачную часть 4 оболочки 1 превышает тепловой поток R₃ через прозрачную часть 3 оболочки 1. При увеличении температуры теплоносителя от теплового потока R₁, увеличивается быстрее температура грунта Б от теплового потока R₂, нежели температура рабочего объема защищенного грунта от теплового потока R₃. При достижении температуры грунта Б благоприятной для развития корневой системы растений, в канал 2 подают теплоноситель с температурой меньшей на несколько градусов необходимой для благоприятного развития корневой системы растений. Однако этого будет достаточно для того, чтобы регулировать тепловой поток R₂, а тепловой поток R₁, отданный теплоносителю, выводят и он может быть накоплен в термоаккумуляторе. В отсутствии потока А лучистой радиации теплоноситель поступает из термоаккумулятора в канал 2 теплообменника и возникает в первую очередь тепловой поток R₂, обогревающий грунт Б, по величине больший, чем тепловой поток R₃, обогревающий рабочий объем защищенного грунта, из-за того, что теплопроводность непрозрачной части 4 оболочки 1 превышает теплопроводность прозрачной части 3 оболочки 1 теплообменника. Обогрев рабочего объема защищенного грунта может производиться от другого теплообменника, использующего тепло, накопленное в термоаккумуляторе от предложенного устройства. В весенне-осенний период времени года предложенное устройство может работать на накопление тепловой энергии в солнечные дни и отдавать тепловую энергию грунту и рабочему объему теплицы в промежутках времени, когда отсутствует поток А лучистой радиации, тем самым можно снизить потребность во внешних источниках тепловой энергии. В зимний период времени года можно использовать теплоноситель с температурой, достаточной для обогрева защищенного грунта, обеспечивающей благоприятную температуру для развития корневой системы растений в защищенном грунте.

Таким образом, предложенное устройство позволяет решить задачу обеспечения благоприятного развития растений в теплице в различные периоды времен года без значительной потребности по внешних источниках тепловой энергии на обогрев защищенного грунта.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в устройстве для обогрева защищенного грунта. Устройство состоит из плоской тонкостенной оболочки 1 с каналом 2 для теплоносителя. Оболочка 1 выполнена из двух частей 3 и 4. Верхняя часть 3, обращенная к потоку А лучистой радиации, выполнена прозрачной, нижняя часть 4, обращенная к поверхности грунта Б, выполнена непрозрачной. Стык 5 двух частей 3 и 4 оболочки 1 выполнен герметичным. Материал непрозрачной части 4 выполнен светопоглощающим. Теплопроводность непрозрачной части 4 оболочки 1 превышает теплопроводность прозрачной части 3 оболочки 1. Поток А лучистой радиации солнца, достигнув поверхности 6 непрозрачной части 4 оболочки 1 и проходя ее, поглощается материалом непрозрачной части 4 оболочки 1. В материале непрозрачной части 4 оболочки 1 возникают два тепловых потока R₁ и R₂, направленных соответственно на повышение температур теплоносителя в канале 2 и грунта Б. От теплового потока R₂ возникает тепловой поток R₃ , проходящий через прозрачную часть 3 оболочки 1. Вводя в канал 2 устройства новый теплоноситель, добиваются регулирования тепловых потоков R₂ и R₃, что исключает резкие перепады температур между грунтом и рабочим объемом защищенного грунта и добиваются обеспечения благоприятного развития растений в теплице в солнечный день. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА, содержащее теплообменник в виде плоской тонкостенной оболочки с каналом для теплоносителя, отличающееся тем, что оболочка выполнена из двух частей, верхняя часть, обращенная к потоку лучистой радиации, выполнена прозрачной, а нижняя часть, обращенная к поверхности грунта, выполнена непрозрачной, при этом стык частей оболочки выполнен герметичным. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал непрозрачной части оболочки выполнен светопоглощающим. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплопроводность непрозрачной части оболочки превышает теплопроводность прозрачной части оболочки.