Система адаптивного туманообразования Российский патент 2023 года по МПК A01G9/24 

Предлагаемое изобретение относится к технологическим системам задействованных в поддержании необходимого для обеспечения процессов выращивания растений климата внутри теплиц, эксплуатирующихся в жарком тропическом и экваториальном климате.

Предлагаемая нами система адаптивного туманообразования позволяет управлять температурой и влажностью в теплицах, основной системой охлаждения которой являются адиабатические панели. Ее отличием от существующих систем туманообразования является конструктивное исполнение, позволяющее обеспечить равномерность температурно-влажностного поля внутри производственных отделений.

Технический результат – повышение стабильности микроклимата теплицы, используемой в условиях жаркого климата.

Технический результат достигается тем, что система адаптивного туманообразования, предназначенная для использования в теплице, эксплуатируемой в условиях жаркого климата, включает в себя, по меньшей мере, одну секцию выращивания теплицы в которой расположены:

- по меньшей мере, одна адиабатическая панель, закрепленная в области стены данной секции,

- распылительные форсунки высокого давления, равномерно распределенные в данной секции выращивания теплицы и соединенные в группы так, чтобы образовывать продольные кластеры в секции выращивания относительно, по меньшей мере, одной адиабатической панели,

- электромагнитные клапаны, каждый из которых связан с одной или несколькими форсунками высокого давления, и объединенные в группы так же, как и форсунки высокого давления;

- по меньшей мере, один датчик температуры на кластер форсунок;

- по меньшей мере, один датчик влажности на кластер форсунок;

- контроллер для управления электромагнитными клапанами с учетом изменения параметров температуры и влажности.

При этом контроллер выполнен с возможностью открывать группы электромагнитных клапанов для подачи воды на заданный кластер форсунок в зависимости от их удаления от упомянутой, по меньшей мере, одной адиабатической панели.

Также, по меньшей мере, одна секция выращивания теплицы предпочтительно должна включать вытяжные вентиляторы, расположенные в области стены данной секции напротив, по меньшей мере, одной адиабатической панели.

Заявленное решение поясняется фигурой.

Где позициями обозначены следующие элементы:

1 – теплица

2 – секция выращивания,

3 – адиабатические панели,

4 – вытяжные вентиляторы,

5 – подающая магистраль (90-120 бар),

6 – насосная станция высокого давления,

7 – блок предочистки воды,

8 – направление потока воздуха,

9 – форсунки высокого давления,

10 – датчики температуры и влажности,

11 – электромагнитные клапаны,

12 – управляющий контроллер,

13 – мембранный бак,

14 – технический коридор,

15 – резервуар чистой воды,

16 – кластер форсунок высокого давления.

Основная проблема существующих климатических систем, это невозможность пройти жаркий период в данном климате, а также в оставшееся время года использовать в технологии выращивания растений катализатор фотосинтеза CO₂ по причине вынужденного сброса избыточного тепла и как следствие объема воздуха из теплиц в атмосферу. Наша решение позволяет решить данные проблемы, так как помимо типовых подсистем теплицы (система зашторивания, система вытяжной вентиляции, система принудительной конвекции воздушных масс, система полива, система управления и проч.), в своем составе имеет новую по своему исполнению подсистему, а именно: систему адаптивного туманообразования (см. фигуру), располагаемую в теплице 1, и содержащую насосную станцию высокого давления 6, электромагнитные клапаны 11, связанные подающей магистралью 5 с насосной станцией 6, распылительные форсунки высокого давления 9 (на фигуре показано четыре форсунки, но их может быть как больше так и меньше) равномерно распределенные вдоль каждой секции 2 теплицы, датчики температуры и влажности 10, располагаемые в районе форсунок высокого давления 9, а также контроллер (на фигуре не показан) для управления электромагнитными клапанами 11.

При этом электромагнитные клапаны 11 и соответствующие им форсунки высокого давления 9 объединены в продольные кластеры относительно адиабатических панелей 3.

Также система может включать вытяжные вентиляторы 4 расположенные в области стены секции напротив, по меньшей мере одной, адиабатической панели 3 поток воздуха 8 от которых выбрасывается в внешнюю среду вытяжными вентиляторами 4.

Назначение системы адаптивного туманообразования: генерация высокодисперсного водяного тумана в воздушной среде внутри теплицы. Служит для повышения влажности (и только повышения) и снижения температуры внутри теплицы. Процесс с точки зрения физики тот же адиабатический, только происходит путем распыления воды под высоким давлением через распыляющие форсунки. Суть в том, что существующие системы туманообразования разрабатывались для управления влажностью и температурой на большой площади в одну климатическую зону и с учетом конструктива их гидравлической схемы и схемы расположения форсунок не позволяют динамичного изменения и контроля климатических параметров на коротких участках секции выращивания теплицы, чего требует применение в системе охлаждения теплицы адиабатических панелей (жаркий климат), с активным сбросом воздушных масс через систему вытяжной вентиляции за пределы теплицы, так как в этом случае гарантирован большой перепад температурно-влажностных показателей по мере удаленности от адиабатических панелей.

В связи с тем, что производительности классических климатических систем для обеспечения снижения до приемлемых в выращивании растений температур в жаркий период недостаточно, в южных теплицах в качестве основной системы охлаждения применяют открытую схему использования адиабатических панелей как наиболее эффективную в плане снижения температуры проходящего через нее воздуха. Т.е на адиабатической панели в виде сот сверху подается вода, она стекает по ним, а через соты протекает воздух, влага активно испаряется и понижает температуру проходящего воздуха. Применение данной схемы имеет большие недостатки, а именно высокий перепад показателей температур и относительной влажности от панелей до вытяжных вентиляторов, выбрасывающих воздух из теплицы, что приводит к большим потерям в урожайности ввиду стресса растений и развитию болезнетворной фауны и т.д. Наша же система дробит каждую секцию 2 телицы на поперечные кластеры 16 теплицы (или продольные кластеры относительно адиабатический панелей) (см. Фигуру), путем распределенного включения/отключения электромагнитных клапанов 11 каждого из кластеров форсунок и позволяет эффективно корректировать разницу значений влажностно-температурных показателей на участке с шагом равным площади кластера форсунок по мере удаления от адиабатических панелей по направлению потока воздуха 8, что сводит к минимуму проблемы перепада температуры и влажности по площади вдоль секции теплицы (см. фиг.). Работой электромагнитных клапанов 11 управляет контроллер 12 и с учетом изменения параметров температуры и влажности на каждом из кластеров вдоль секции теплицы, открывает/закрывает подачу воды через электромагнитные клапаны 11 на нужный кластер форсунок 9. Давление внутри системы создается регулируемой насосной станцией высокого давления 6, подающей воду по подающей магистрали 12 от резервуара чистой воды 15, через блок предочистки воды 7 и мембранный бак 13. Насосную станцию 6 выполняют с плунжерным насосом высокого давления (см. фиг.). Давление воды в системе от 90 до 120 бар.

При этом резервуар чистой воды 15, мембранный бак 13 и блок предочистки воды 7 и насосную станцию 6 с соединяющий их подающей магистралью 12 желательно располагать в техническом коридоре 14.

Таким образом предлагаемая система адаптивного туманообразования имеет следующие преимущества:

- эффективное применение в комплексе с системой охлаждения на адиабатических панелях (актуально для южных широт);

- возможность управления температурно-влажностными климатическими показателями на малой площади теплицы.

Изобретение относится к технологическим системам, задействованным в поддержании необходимого для обеспечения процессов выращивания растений климата внутри теплиц в жарком климате. Система адаптивного туманообразования включает в себя, по меньшей мере, одну секцию выращивания, в которой расположены, по меньшей мере, одна адиабатическая панель, закрепленная в области стены данной секции, распылительные форсунки высокого давления, равномерно распределенные в данной секции выращивания и соединенные в группы так, чтобы образовывать продольные кластеры в секции выращивания относительно, по меньшей мере, одной адиабатической панели, электромагнитные клапаны, каждый из которых связан с одной или несколькими форсунками высокого давления, и объединенные в группы так же, как и форсунки высокого давления. Система включает также датчик температуры на кластер форсунок, датчик влажности на кластер форсунок, контроллер для управления электромагнитными клапанами с учетом изменения параметров температуры и влажности. Контроллер выполнен с возможностью открывать группы электромагнитных клапанов для подачи воды на заданный кластер форсунок в зависимости от их удаления от упомянутой, по меньшей мере, одной адиабатической панели. Техническим результатом является повышение стабильности микроклимата теплицы, используемой в условиях жаркого климата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система адаптивного туманообразования, предназначенная для использования в теплице, эксплуатируемой в условиях жаркого климата, включающая в себя, по меньшей мере, одну секцию выращивания теплицы, в которой расположены:

- по меньшей мере, одна адиабатическая панель, закрепленная в области стены данной секции,

- распылительные форсунки высокого давления, равномерно распределенные в данной секции выращивания теплицы и соединенные в группы так, чтобы образовывать продольные кластеры в секции выращивания относительно, по меньшей мере, одной адиабатической панели,

- электромагнитные клапаны, каждый из которых связан с одной или несколькими форсунками высокого давления, и объединенные в группы так же, как и форсунки высокого давления;

- по меньшей мере, один датчик температуры на кластер форсунок,

- по меньшей мере, один датчик влажности на кластер форсунок,

- контроллер для управления электромагнитными клапанами с учетом изменения параметров температуры и влажности;

при этом контроллер выполнен с возможностью открывать группы электромагнитных клапанов для подачи воды на заданный кластер форсунок в зависимости от их удаления от упомянутой, по меньшей мере, одной адиабатической панели.

2. Система адаптивного туманообразования по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна секция выращивания теплицы включает вытяжные вентиляторы, расположенные в области стены данной секции, напротив, по меньшей мере, одной адиабатической панели.