СПОСОБ АДАПТАЦИИ ПОКРЫТИЯ ТЕПЛИЦЫ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2017 года по МПК A01G9/14 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам обеспечения адаптации культивационных сооружений защищенного грунта, например теплиц, к климатическим воздействиям.

Известен способ адаптации светопрозрачного покрытия теплицы, применяемый при избыточной солнечной радиации с целью защиты культивируемых растений от перегрева. Способ заключается в нанесении на наружную поверхность покрытия известковой побелки или разбавленной эмульсионной краски (К. Бекетт. Растения под стеклом. Перевод с английского. М., Мир. 1992, с. 32) - аналог.

Этот способ не обладает мобильностью адаптации, так как нанесенный состав остается на поверхности сравнительно долго в течение лета, тогда как неизбежны пасмурные периоды. В таких условиях растения будут страдать от недостатка освещенности и тепла, что сказывается на их урожайности.

Известен способ адаптации покрытия, заключающийся в притенении покрытия сворачивающимися экранами. Экраны могут быть в виде пластиковых реек, в виде жалюзи, светонепроницаемой пленки (там же, с. 33), а также в виде затеняющих сеток - аналог.

Эти экраны могут располагаться как с наружной, так и с внутренней стороны от светопрозрачного покрытия теплицы. Недостатками этого механического способа притенения являются:

- при внутреннем расположении экранов - сами экраны, направляющие устройства для них, механизмы для их сворачивания. Все это занимает часть внутреннего полезного пространства теплицы, уменьшает объем для выращивания культивируемых в ней растений;

- при наружном расположении экранов сказывается влияние на них погодных условий, особенно порывов ветра. Кроме того, возникают конструктивные сложности, связанные с открыванием вентиляционных проемов.

Известен способ, лишенный этих недостатков, по которому для защиты культивируемых в теплице растений от перегрева при избыточной солнечной радиации охлаждается рабочий объем теплицы за счет расположенных по всей длине теплицы адиабатических панелей. На них подается вода, которая, испаряясь, «…забирает часть энергии, и охлажденный таким образом воздух поступает в теплицу» (журнал Теплицы России, №1, 2015 г., Н.С. Соколов. Технологии пятого поколения, с. 22) - аналог. Однако этот способ требует дополнительных площадей, значительного объема воды. К тому же и этот, и все предыдущие способы решают только одну задачу, связанную с перегревом культивируемых в теплице растений в весенне-летний период; - аналог.

Наиболее близким к заявляемому является способ обогрева теплиц в ночное время с использованием солнечной инсоляции в дневное время. По этому способу на светопрозрачном перекрытии теплицы дополнительно устанавливается гелиопанель с проточной водой, которая нагревается и собирается в накопительную теплоизолированную емкость. В ночное время тепло воды в емкости используется для обогрева растений в теплице (К. Бекетт, Растения под стеклом. М., Мир, 1992 г., с. 47) - прототип.

Известно, что в современных, например, многоблочных теплицах в осенне-зимний период при выпадении атмосферных осадков с превращением их на наружной поверхности покрытия в отложения снега или льда, отрицательно влияющих на прозрачность покрытия, для удаления этих отложений используется помимо тепла рабочего объема теплицы дополнительный подогрев воздуха под покрытием теплицы. В результате отложения, растаивая, стекают с покрытия и его прозрачность восстанавливается. Здесь возникает негативный мультипликативный эффект: с одной стороны, покрытие должно удерживать тепло рабочего объема теплицы и иметь небольшой коэффициент теплоотдачи материала покрытия, а с другой стороны, это препятствует прогреву наружной поверхности покрытия для создания условий таяния отложений.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующих задач:

- повышение мобильности адаптации покрытия теплицы как в весенне-летний, так и в осенне-зимний периоды;

- повышение урожайности и объема выращиваемой продукции за счет повышения мобильности адаптации покрытия теплицы к климатическим воздействиям и за счет повышения степени использования объема теплицы непосредственно для культивируемых в ней растений;

- снижение тепловых затрат на оттаивание отложений атмосферных осадков с поверхности покрытия;

- расширение возможностей производителей покрытий теплиц, а также производителей изделий, причастных к осуществлению способа;

- повышение эффективности работы обслуживающего персонала за счет осуществления способа.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в повышении урожайности и объема выращиваемой продукции за счет повышения мобильности адаптации покрытия теплицы к климатическим воздействиям, за счет повышения степени использования объема теплицы непосредственно для культивируемых в ней растений. Кроме того, снижаются примерно на 60% тепловые затраты на оттаивание отложений атмосферных осадков, расширяются возможности производителей изделий, причастных к осуществлению изобретения, повышается эффективность работы обслуживающего персонала.

Для решения поставленных задач, в отличие от прототипа, непосредственно в полость покрытия теплицы вводят:

- при наступлении в весенне-летний период избыточной солнечной радиации, что выражается в повышении температуры выше 28°C на расстоянии 1,5 м от пола теплицы вводят воздушную среду в виде дыма белого цвета с последующей циркуляцией среды со скоростью 0,1…0.2 м/с в замкнутом контуре, а при снижении солнечной радиации до нормального уровня в полость покрытия вводят воздушную среду в виде проточного воздуха с относительной влажностью не более 75% до полного удаления дыма из полости;

- при выпадении в осенне-зимний период атмосферных осадков с превращением их на наружной поверхности покрытия в отложения снега толщиной не более 1 см или льда толщиной не более 2 мм вводят воздушную среду в виде циркулирующего в замкнутом контуре подогреваемого воздуха в пределах 40…50°C на период таяния отложений и их стекания в виде водной среды с поверхности покрытия.

Введение в полость покрытия рабочей среды в виде дыма белого цвета позволяет не только притенить культивируемые в теплице растения от избыточной солнечной радиации, но, в сочетании с гладкой наружной поверхностью покрытия, использовать белый цвет дыма как светоотражение. Введение в полость покрытия циркулирующего воздуха с температурой 40…50°C позволяет более эффективно, при меньших затратах тепловой энергии, устранить с наружной поверхности покрытия отложения атмосферных осадков и восстановить прозрачность покрытия. При этом адаптация покрытия осуществляется мобильно, эффективно, удобно для обслуживающего персонала и без использования громоздкого механического оборудования.

В качестве рабочей среды возможно введение в полость покрытия водного раствора белого цвета. Однако это влечет за собой дополнительные нагрузки от веса раствора на несущие конструкции теплицы, сложность устранения протечек раствора, необходимость промывания и просушки полости.

В качестве генератора дыма белого цвета могут использоваться ручные дымовые гранаты белого дыма РДГ-2Б (Магазин PBGLAR/RU) или ДМ-11 (Магазин AMMO.RU). Дым этих изделий инертен, не ядовит. «Дым - типичный аэрозоль. В отличие от пыли…, частицы дыма практически не оседают под действием силы тяжести» (БСЭ, М., Советская энциклопедия, 1972 г., т. 8, с. 558). Длительность образования дыма от одной гранаты составляет 6…8 минут. Приведение в действие дымообразующего изделия может осуществляться в герметичном боксе, откуда дым может вводиться в полость покрытия теплицы по воздуховоду, а после заполнения полости покрытия - циркулировать в замкнутом контуре с использованием вентиляторов. После снижения избыточной солнечной радиации до нормального уровня дым из полости покрытия теплицы по воздуховоду выводится в дымоход с использованием проточного воздуха с помощью вентилятора.

Введение в полость покрытия теплицы подогретого воздуха с температурой 40…50°C для удаления с наружной поверхности покрытия снеговых и ледяных отложений может осуществляться с использованием, например, электрокалориферной установки (тепловентилятора) типа СФОЦ (www.zao-tst.ru), с помощью которой воздух может также подогреваться и циркулировать в замкнутом контуре до окончания процесса удаления отложений с наружной поверхности покрытия и восстановления его прозрачности.

Устройство для адаптации покрытия теплицы к климатическим воздействиям может размещаться, например, на наклонной несущей плоскости двускатной крыши, как показано на чертежах.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение по торцу устройства, расположенному в верхней коньковой части крыши.

На фиг. 2 представлено поперечное сечение по торцу устройства, расположенному в нижней пристенной части крыши.

На фиг. 3 представлено поперечное сечение A-A с фиг. 2 по панели устройства.

На чертежах не показано несущее основание, на которое укладывается и закрепляется устройство.

Устройство может являться непосредственно покрытием теплицы из бесцветного светопрозрачного материала, например из поликарбоната. Устройство состоит из панели 1 (см. фиг. 1). К приконьковому торцу 2 панели 1 плотно присоединена по периметру торца 2 бесцветная камера 3 из поликарбоната, имеющая хотя бы один плотно присоединенный к ней патрубок 4 из поликарбоната. Камера 3 через патрубок 4 может быть подсоединена к патрубку 5 тепличного воздуховода 6 с использованием компенсатора 7 несоосности патрубков 4 и 5, выполненного в виде отрезка резиновой трубы (крепление компенсатора 7 на патрубки 4 и 5 не показано). Плотное соединение камеры 3 с панелью 1 и с патрубком 4 может быть достигнуто с использованием клея, например полиуретанового.

Так как приконьковая зона с коньковой балкой 8 используется в теплице для размещения в ней проемов вытяжной вентиляции и так как желательно иметь устройства адаптации, устанавливаемые вдоль несущих оснований крыши, одинаковыми, то целесообразно использовать вместо традиционных приконьковых форточек, перекрывающих проемы вытяжной вентиляции, коньковые фрамуги 9. При открывании проемов вентиляции эти фрамуги 9 поднимаются вверх (см. журнал Теплицы России №1, 2015 г. Вентиляция теплиц с коньковой фрамугой, с. 71).

К пристенному торцу 10 панели 1 (см. фиг. 2), аналогично как и для торца 2, плотно присоединяется камера 11 с патрубком 12, которая связана с тепличным воздуховодом 13 через патрубок 14 с использованием компенсатора 15. Камера 11 по всей длине уплотняется через резиновый уплотнитель 16 с желобом 17, служащим для отвода водной среды, стекающей с поверхности устройства. Желоб 17 крепится на несущей конструкции 18. Камеры 3 и 11 могут быть одинаковыми по конструкции и подсоединительным размерам, но развернутыми относительно вертикали в разные стороны при их присоединении к торцам 2 и 10 панели 1.

Панель 1 (см. фиг. 3) может состоять из двух параллельных между собой плоскостей: наружной 19 и внутренней 20, с воздушной полостью между ними. Полость может быть разделена параллельными между собой перегородками 21, придающими жесткость панели 1. Перегородки 21 образуют сквозные каналы 22 прямоугольного или квадратного сечения. Из конструкции панели 1 понятно, почему для оттаивания отложений атмосферных осадков с наружной плоскости 19, эффективнее вводить теплый воздух в каналы 22. Действительно, в этом случае достаточно прогреть только наружную плоскость 19, тогда как при прогреве этой плоскости 19 источником тепла, расположенным в теплице, ниже внутренней плоскости 20, необходимо дополнительно прогревать саму плоскость 20 и воздушную среду в каналах 22. Панель 1 может быть изготовлена из бесцветного светопрозрачного поликарбоната. Панели такого вида изготавливает, например, ЗАО Карбогласс (www.carboglass.ru) размерами до 2,1×12 м для использования их в качестве теплоизоляционных и декоративных покрытий. Их коэффициент теплоотдачи 2,5 Вт/кв.м, светопроницаемость (прозрачность) - до 86%, интервал температур - от минус 40 до плюс 120°C, гарантийный срок эксплуатации - 15 лет. При использовании нескольких устройств адаптации, располагаемых вдоль ската несущего основания крыши, соединения боковых поверхностей устройств между собой осуществляются с помощью доборных элементов, изготовляемых ЗАО Карбогласс: соединительных профилей, разъемных или неразъемных. Эти же профили могут использоваться для крепления устройств адаптации на несущем основании крыши теплицы.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, в частности к способам обеспечения адаптации культивационных сооружений защищенного грунта, например теплиц, к климатическим воздействиям. Способ адаптации покрытия теплицы заключается в введении непосредственно в полость покрытия дыма белого цвета, защищающего растения от перегрева при избыточной солнечной радиации, а также подогреваемого воздуха при превращении атмосферных осадков в отложения снега или льда на наружной поверхности покрытия в осенне-зимний период, обеспечивая таяние отложений и их стекание с поверхности покрытия в виде водной среды. Устройство для осуществления способа представляет собой панель из бесцветного светопрозрачного материала с внутренней полостью в виде канальных ячеек. По торцам панели плотно присоединены камеры, полости которых сообщаются с внутренней полостью панели. Камеры подсоединяются к воздуховодам с замкнутым контуром. Устройства адаптации устанавливаются на несущем основании двускатной крыши, образуя целостное покрытие теплицы. Использование группы изобретений позволит повысить мобильность адаптации покрытия теплицы как в весенне-летний, так и в осенне-зимний периоды. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ адаптации покрытия теплицы, отличающийся тем, что в полость покрытия вводят:

- при наступлении в весенне-летний период избыточной солнечной радиации, что выражается в повышении температуры выше 28°C, на расстоянии 1,5 м от пола теплицы воздушную среду в виде дыма белого цвета с последующей циркуляцией среды со скоростью 0,1…0,2 м/с в замкнутом контуре, а при снижении солнечной радиации до нормального уровня вводят воздушную среду в виде проточного воздуха с относительной влажностью не более 75% до полного удаления дыма из полости;

- при выпадении в осенне-зимний период атмосферных осадков с превращением их на наружной поверхности покрытия в отложения снега толщиной не более 1 см или льда толщиной не более 2 мм вводят воздушную среду в виде циркулирующего в замкнутом контуре подогреваемого воздуха в пределах 40…50°C на период таяния отложений и их стекания в виде водной среды с поверхности покрытия.

2. Устройство для адаптации покрытия теплицы, содержащее бесцветную светопрозрачную панель с внутренней полостью в виде канальных ячеек, отличающееся тем, что к каждому из двух торцев панели со стороны торцев каналов плотно присоединена по периметру торца панели бесцветная светопрозрачная камера, полость которой сообщается с открытыми торцами каналов; при этом камера имеет хотя бы один патрубок для подсоединения к воздуховоду теплицы.