УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ПОЧВЫ Российский патент 2018 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к средствам обогрева почвы и может использоваться в промышленных и индивидуальных теплицах для выращивания ранних растений, овощных культур, цветов, кустов и деревьев, а также в животноводческих сооружениях, требующих подогрева почвы.

Известно устройство для обогрева почвы в теплице, содержащее технические средства для обогрева, выполненные в виде двухконтурной солнечной нагревательной системы с насосом и теплообменником для прокачки теплоносителя и нагрева воды в емкости. При этом система также снабжена трубопроводом обогрева, а вертикальная стена теплицы снабжена калорифером (Патент №2207752 С1, дата приоритета 12.02.2002, дата публикации 10.07.2003, авторы Пындак В.И. и др., RU).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству для обогрева почвы является теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации, принятая в качестве прототипа, содержащая прозрачный защитный купол, являющийся солнечным коллектором, грунтовый теплообменник и систему циркуляции жидкости-теплоносителя, при этом прозрачный защитный купол выполнен из светопрозрачных пластин ячеистого поликарбоната и снабжен нижними водоподводящими и верхними водоотводящими патрубками, с помощью которых включен в систему циркуляции жидкости-теплоносителя теплицы, кроме того, в систему циркуляции жидкости-теплоносителя введены трехходовые термоуправляемые вентили для отвода нагретой жидкости-теплоносителя в тепловой аккумулятор в жаркое время суток (патент РФ №93208 U1, дата приоритета 06.07.2009, дата публикации 27.04.2010, авторы: Галяутдинов А.А. и Харитонов П.Т., RU, прототип).

Общим недостатком аналога и прототипа является отсутствие возможности регулирования температуры почвы при высоких материальных затратах, а также не оправданное технической необходимостью использование вторичного теплоносителя - жидкости, что, кроме того, свидетельствует о недостаточной надежности системы циркуляции жидкости в прототипе в случае возможного повреждения купола из поликарбоната.

Технической проблемой, решаемой заявленным устройством, является расширение функциональных возможностей и области использования устройства для обогрева почвы, а также повышение его энергоэффективности и надежности.

Для решения технической проблемы предложено устройство для обогрева почвы, содержащее солнечный коллектор, соединенный с ним с помощью труб грунтовый теплообменник и систему циркуляции теплоносителя. Согласно изобретению, новым является то, что солнечный коллектор выполнен в виде внешнего выносного элемента с двойной системой нагрева, в которой в качестве теплоносителя использован воздух, грунтовый теплообменник, соединенный с солнечным коллектором двумя воздуховодами, образован двумя подпочвенными коллекторами с теплообменными элементами, объединенными распределительным коллектором, который снабжен отводящими воздуховодами, оборудованными заслонками, а система циркуляции теплоносителя имеет два режима распределения потока воздуха, или циркуляционный, или прямоточный, и выполнена регулируемой с возможностью предупреждения перегрева почвы и охлаждения внутреннего воздуха помещения, при этом солнечный коллектор выполнен с возможностью работы в указанных режимах.

Согласно изобретению солнечный коллектор содержит теплоизолированный корпус со светопрозрачной крышкой, корпус выполнен трехслойным из алюминиевых листов с утеплителем между ними и разделен продольной перегородкой, снабженной окном, на две сообщающиеся с помощью окна секции, при этом в каждой секции установлен теплообменный элемент, который в одной секции содержит сквозные металлические каналы, образованные закрепленным на дне профлистом, а в другой секции теплообменный элемент выполнен в виде теплопоглощающей пластины с тепловыми стержнями, заполненными жидкостным теплоносителем с низкой температурой кипения и образующими теплообменник, кроме того, в каждой секций выполнены отверстия для подачи и отвода воздуха, причем отверстия для подачи воздуха снабжены заслонками.

Согласно изобретению система распределения воздуха дополнительно снабжена вентиляторами.

Согласно изобретению грунтовый теплообменник заглублен не более чем на 70 см, а обогреваемый им грунт огражден теплоизолированным фундаментом.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для обогрева почвы, общий вид; на фиг. 2 показана система распределения потока воздуха в циркуляционном режиме; на фиг. 3 - система распределения потока воздуха в прямоточном режиме.

Устройство для обогрева почвы содержит устанавливаемый над обогреваемым помещением солнечный коллектор 1, выполненный с двойной системой нагрева, в которой в качестве теплоносителя использован воздух. Для образования циркуляции теплоносителя солнечный коллектор 1 соединен воздуховодами 2 и 3 с грунтовым теплообменником 4, причем система циркуляции теплоносителя имеет два режима распределения потока воздуха: рециркуляционный и прямоточный. При этом конструктивное выполнение солнечного коллектора и грунтового теплообменника обеспечивает работу устройства, как в рециркуляционном режиме нагрева, так и в прямоточном режиме, с возможностью регулирования этих режимов для предупреждения перегрева почвы и охлаждения внутреннего воздуха помещения.

Конструкция солнечного коллектора содержит теплоизолированный корпус 5 со светопрозрачной крышкой 6. Корпус 5 выполнен трехслойным из алюминиевых листов с утеплителем 7 между ними и разделен продольной перегородкой 8, снабженной окном 9, на две сообщающиеся с помощью окна 9 секции 10 и 11. При этом в каждой секции установлен теплообменный элемент. В секции 10 расположен теплообменный элемент 12, который содержит сквозные металлические каналы 13, образованные профлистом, соединенным с дном секции. В секции 11 установлен теплообменный элемент 14, который выполнен в виде теплопоглощающей пластины 15 с тепловыми стержнями, заполненными жидкостным теплоносителем с низкой температурой кипения и образующими теплообменник 16. Кроме того, в каждой секций выполнены отверстия 17 для подачи воздуха и отверстия 18, 19 для отвода воздуха, причем отверстия 17 для подачи воздуха снабжены заслонками 20.

Конструкция грунтового теплообменника 4 образована двумя подпочвенными коллекторами 21, 22 с теплообменниками 23, 24, объединенными распределительным коллектором 25, который снабжен отводящими воздуховодами 26, оборудованными заслонками 27, причем торцы отводящих воздуховодов расположены над почвой, а оптимальная величина заглубления грунтового теплообменника 4 составляет от 40 до 70 см (фиг. 1).

Принцип работы устройство для обогрева почвы основан на распределении потока воздуха в двух режимах: рециркуляционном и прямоточном.

При работе в рециркуляционном режиме отверстия 17 для подачи воздуха в солнечный коллектор 1 закрыты заслонками 20, а воздуховоды 26 грунтового теплообменника 4 закрыты заслонками 27. Система работает по замкнутому контуру, как показано на фиг. 2. При этом находящийся в системе воздух нагревается от солнечной энергии, и по воздуховоду 3 нагретый воздух поступает в грунтовый теплообменник 4 для отдачи тепла грунту. Пройдя через коллектор 21, теплообменник 23, распределительный коллектор 25 и теплообменник 24 с коллектором 22, охлажденный воздух по воздуховоду 2 поступает в секцию 10, нагревается в каналах 13 теплообменника 12, через отверстие 9 поступает в секцию 11 и дополнительно нагревается ней теплообменником 16. Нагретый таким образом в солнечном коллекторе 1 воздух циркулирует по системе непрерывно, что позволяет извлечь максимальный результат для нагрева почвы. Кроме того, для максимального сохранения накопленной почвой тепловой энергии от системы обогрева, а также для предотвращения промерзания, обогреваемый грунт может быть огражден теплоизолированным фундаментом (не показано).

При работе устройства в прямоточном режиме обеспечивается подача наружного воздуха в обе секции 10, 11 солнечного коллектора через открытые отверстия 17, а также подача нагретого воздуха в помещение через отводящие воздуховоды 26, при этом заслонки 27 на отводящих воздуховодах должны быть открыты (фиг. 3). Прямоточный режим позволяет избежать перегрева почвы и охлаждение внутреннего воздуха в помещении. Для более эффективного отвода воздуха в воздуховодах 26 могут быть установлены вентиляторы (не показано).

Технический результат, достигаемый заявленным устройством, заключается в расширении функциональных возможностей и области использования устройства для обогрева почвы, а также в повышении его энергоэффективности и надежности за счет конструктивного усовершенствования солнечного коллектора и грунтового теплообменника, использования в качестве теплоносителя воздуха и регулируемой системы распределения потока воздуха в двух режимах, исключающих перегрев почвы и охлаждение воздуха в помещении.

Изобретение относится к средствам обогрева почвы и может использоваться в промышленных и индивидуальных теплицах для выращивания ранних растений, овощных культур, цветов, кустов и деревьев, а также в животноводческих сооружения, требующих подогрева почвы. Устройство содержит солнечный коллектор, соединенный с ним с помощью труб грунтовый теплообменник и систему циркуляции теплоносителя. Солнечный коллектор выполнен в виде внешнего выносного элемента с двойной системой нагрева, в которой в качестве теплоносителя использован воздух, грунтовый теплообменник, соединенный с солнечным коллектором двумя воздуховодами, образован двумя подпочвенными коллекторами с теплообменными элементами, объединенными распределительным коллектором, который снабжен отводящими воздуховодами, оборудованными заслонками, а система циркуляции теплоносителя имеет два режима распределения потока воздуха, или циркуляционный, или прямоточный, и выполнена регулируемой с возможностью предупреждения перегрева почвы и охлаждения внутреннего воздуха помещения, при этом солнечный коллектор выполнен с возможностью работы в указанных режимах. Такое выполнение позволит расширить функциональные возможности устройства, а также повысить его энергоэффективность и надежность. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обогрева почвы, содержащее солнечный коллектор, соединенный с ним с помощью труб грунтовый теплообменник и систему циркуляции теплоносителя, отличающееся тем, что солнечный коллектор выполнен в виде внешнего выносного элемента с двойной системой нагрева, в которой в качестве теплоносителя использован воздух, грунтовый теплообменник, соединенный с солнечным коллектором двумя воздуховодами, образован двумя подпочвенными коллекторами с теплообменными элементами, объединенными распределительным коллектором, который снабжен отводящими воздуховодами, оборудованными заслонками, а система циркуляции теплоносителя имеет два режима потока распределения воздуха, или циркуляционный, или прямоточный, и выполнена регулируемой с возможностью предупреждения перегрева почвы и охлаждения внутреннего воздуха помещения, при этом солнечный коллектор выполнен с возможностью работы в указанных режимах.

2. Устройство для обогрева почвы по п. 1, отличающееся тем, что солнечный коллектор содержит теплоизолированный корпус со светопрозрачной крышкой, корпус выполнен трехслойным из алюминиевых листов с утеплителем между ними и разделен продольной перегородкой, снабженной окном, на две сообщающиеся с помощью окна секции, при этом в каждой секции установлен теплообменный элемент, который в одной секции содержит сквозные металлические каналы, образованные закрепленным на дне профлистом, а в другой секции теплообменный элемент выполнен в виде теплопоглощающей пластины с тепловыми стержнями, заполненными жидкостным теплоносителем с низкой температурой кипения и образующими теплообменник, кроме того, в каждой секций выполнены отверстия для подачи и отвода воздуха, причем отверстия для подачи воздуха снабжены заслонками.

3. Устройство для обогрева почвы по п. 1, отличающееся тем, что система распределения воздуха дополнительно снабжена вентиляторами.

4. Устройство для обогрева почвы по п. 1, отличающееся тем, что грунтовый теплообменник заглублен не более чем на 70 см, а обогреваемый им грунт огражден теплоизолированным фундаментом.