ТЕПЛИЦА Российский патент 1996 года по МПК A01G9/14 

Изобретение относится к устройствам для выращивания ранних овощных культур и растений, в частности касается теплиц, предназначенных преимущественно для садоводов-любителей.

Известны теплицы, включающие каркас, светопрозрачное покрытие и подпочвенные нагреватели (авт.св. СССР N 1709959; патент N 1811361).

Безусловно, эффективность подобных теплиц очень велика.

Известно, что для интенсивного роста растений очень важно состояние их корневой системы, а оно напрямую зависит, кроме всего прочего, от благоприятной температуры почвы. Эти и объясняется, в первую очередь, наличие и значимость подпочвенных нагревателей. Немаловажно и то, что хорошо прогретая почва является надежным тепловым аккумулятором, поэтому температура воздуха в объеме теплицы остается практически неизменной даже при сильных колебаниях температуры снаружи.

Следует отметить, однако что такой положительный эффект дается достаточно дорогой ценой, поскольку в известных теплицах для нагрева почвы используются либо печи, в которых сжигается топливо (дрова, уголь и т.п.), либо электронагреватели, для которых нужно электричество. Все это усложняет конструкцию теплиц и требует значительных расходов при их эксплуатации.

Предлагаемая теплица свободна от указанных недостатков, она конструктивно проще, при эксплуатации не требует дополнительных источников энергии и в ней наиболее эффективно используется световой поток.

Это достигается тем, что подпочвенные нагреватели выполнены в виде системы тепловых труб, конденсаторные зоны которых расположены в почве, преимущественно горизонтально и ниже корнеобитаемого слоя, а испарительные зоны вне почвы и ориентированы на солнечную сторону. Кроме того, испарительные зоны заключены в герметичные коробки со светопрозрачными крышками, а также снабжены высокотеплопроводными зачерненными пластинами, например алюминиевыми, при этом пластины имеют дугообразную форму.

На фиг. 1 изображена теплица, общий вид; на фиг. 2 теплица с солнечной стороны (вид А на фиг. 1); на фиг. 3 испарительная зона тепловой трубы, заключенная в герметичную коробку; на фиг. 4 испарительная зона тепловой трубы, снабженная высокотеплопроводной пластиной; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 4.

Теплица содержит каркас 1, светопрозрачное покрытие 2 и тепловые трубы 3, размещенные на грядках 4 так, что их конденсаторные зоны "В" находятся под почвой ниже корнеобитаемого слоя, а испарительные зоны "Г" выведены из почвы на солнечную сторону теплицы. При этом конденсаторные зоны расположены горизонтально либо с небольшим уклоном (2-6^о) в сторону испарительной зоны. Кроме того, испарительные зоны могут быт заключены в герметичные коробки 5 (см. фиг. 3) со светопрозрачными крышками 6, либо иметь зачерненные пластины 7 дугообразной формы (см. фиг. 4 и 5).

Работа теплицы происходит следующим образом.

Солнечные лучи нагревают испарительные зоны "Г" тепловых труб 3, трубы через конденсаторные зоны "В" передают это тепло непосредственно в корнеобитаемый слой или ниже его, тем самым прогревая почву. Конечно, прогрев почвы в теплице происходит и за счет того, что солнечные лучи падают непосредственно на грядки, но поскольку этот прогрев идет сверху, а теплопроводность почвы невелика (порядка 1,5 Вт/м·град), то и эффективность такого прогрева весьма низкая. Поэтому здесь необходимо отметить, что эффективная теплопроводность тепловых труб, т.е. переда- ваемая трубами тепловая мощность, отнесенная к площади поперечного сечения и падению температуры на единицу длины, в десятки раз больше, чем у меди и серебра наиболее теплопроводных из известных материалов (см. Тепловые трубы / Под ред. Э.Э.Шпильрайна, М. изд. "Мир", 1972, с. 5). Для справки: теплопроводность меди 393 Вт/м·град, серебра 410 Вт/м·град.

Таким образом, можно без преувеличения утверждать, что практически вся тепловая энергия светового потока, падающего на испарительные зоны тепловых труб, поступает под почву, т.е. обеспечивается такой эффект, когда солнечные лучи обогревают почву как бы изнутри.

В случае, когда испарительные зоны заключены в герметичные коробки 5 со светопрозрачными крышками 6, коэффициент использования светового потока еще более увеличивается за счет возникающего в коробке "парникового" эффекта.

Увеличение коэффициента использования светового потока происходит и тогда, когда испарительные зоны снабжены зачерненными высокотеплопроводными пластинами за счет увеличения площади нагрева испарительных зон. Придание пластинам дугообразной формы обеспечивает практическое постоянство наиболее выгодного угла падения солнечных лучей на пластину в течение всего светового дня.

Таким образом, тепловые трубы, используемые в качестве подпочвенных нагревателей в теплице, обеспечивают надежный и быстрый прогрев почвы. Они просты конструктивно, не требуют дополнительных видов энергии, кроме солнечной, эксплуатация сводится только к установке их на грядки в нужном количестве и с необходимой ориентацией на солнечную сторону (для грядки площадью 6 м² необходимо порядка 6 8 труб с передаваемой тепловой мощностью 100 150 Вт каждая).

Важно и то, что практически любую существующую теплицу можно оборудовать такими подпочвенными нагревателями.

Сравнение приведенных выше теплопроводностей почвы и таких материалов, как медь и серебро (а у тепловых труб теплопроводность на порядок выше, чем у этих металлов), показывает, что прогрев почвы лучами сверху происходит в несколько тысяч раз медленнее, чем на ту же глубину тепловыми трубами. При необходимости отключения тепловых труб из работы, достаточно затенить их испарительные зоны каким-либо экраном, например листом бумаги.

Приведенные отличия в совокупности обеспечивают новый положительный эффект упрощение конструкции теплицы, снижение эксплуатационных расходов, повышение эффективности использования светового потока. Среди известных авторам материалов теплиц с подобным положительным эффектом не обнаружено.

Изобретение относится к устройствам для выращивания ранних овощных культур и растений, в частности касается теплиц, предназначенных преимущественно для садоводов-любителей. Предлагаемая теплица содержит каркас, светопрозрачное покрытие и подпочвенные нагреватели. Конструктивно теплица проще известных, при эксплуатации не требует дополнительных источников энергии и в ней наиболее эффективно используется световой поток. Это обеспечивается тем, что подпочвенные нагреватели выполнены в виде системы тепловых труб, конденсаторные зоны которых расположены в почве, преимущественно горизонтально, и ниже корнеобитаемого слоя, а испарительные зоны - вне почвы и ориентированы на солнечную сторону. Дополнительно испарительные зоны заключены в герметичные коробки со светопрозрачными крышками, а также снабжены высокотеплопроводными зачерненными пластинами, имеющими дугообразную форму. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ТЕПЛИЦА, включающая каркас, светопрозрачное покрытие и подпочвенные нагреватели, отличающаяся тем, что нагреватели выполнены в виде системы тепловых труб, конденсаторные зоны которых расположены в почве преимущественно горизонтально и ниже корнеобитаемого слоя, а испарительные зоны - вне почвы и ориентированы на солнечную сторону. 2. Теплица по п. 1, отличающаяся тем, что испарительные зоны заключены в герметичные коробки со светопрозрачными крышками. 3. Теплица по п. 1, отличающаяся тем, что испарительные зоны снабжены высокотеплопроводными зачерненными пластинами. 4. Теплица по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что пластины имеют дугообразную форму.