МНОГОУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА ВОЗДУХОВОДОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ БЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ТЕПЛИЦЕ Российский патент 2023 года по МПК A01G9/24 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области растениеводства в закрытом грунте, а, именно, к средствам охлаждения воздуха, обогрева и увлажнения почвы в теплицах, создания охлажденной воздушной прослойки, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы, и может быть использовано при выращивании плодоовощных культур и других растений. Уровень техники.

Из уровня техники наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по патенту РФ на изобретение №2777506, Бондарев Олег Всеволодович (RU), A01G 9/24, опубл. 05.08.2022 г., в котором представлено описание системы воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице, содержащей воздухозаборник, расположенный в верхней части теплицы, который снабжен воздухораспределительным узлом, соединенным с надпочвенными воздуховодами, сообщающимися с перфорированными почвенными воздуховодами с выходными патрубками, и устройство прокачки воздуха, воздухозаборник снабжен дополнительным воздухораспределительным узлом, соединенным с дополнительными надпочвенными воздуховодами, при этом воздухозаборник выполнен в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями, а воздухораспределительные узлы расположены на его противоположных сторонах, при этом каждый почвенный воздуховод состоит из двух отдельных частей, входы которых сообщаются с надпочвенными воздуховодами, выходы которых с выходными патрубками расположены в средней части теплицы, а устройство прокачки воздуха в теплице выполнено в виде вытяжных вентиляторов, которые установлены на выходных патрубках и снабжены устройствами формирования горизонтальных веерных струй.

Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице, содержащая воздухозаборник, находящийся в верхней части теплицы, выполненный в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями, снабженный воздухораспределительными узлами, расположенными на его противоположных сторонах, соединенными с надпочвенными воздуховодами, сообщающимися с перфорированными почвенными воздуховодами с выходными патрубками; на выходных патрубках надпочвенных воздуховодов установлены вытяжные вентиляторы для прокачки воздуха, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй.

Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании наиболее близкого аналога, заключается в том, что описываемая система воздуховодов в очень сильную жару не может обеспечить охлаждение воздуха в теплице в достаточной степени, т.к. каждый надпочвенный воздуховод, соединенный с воздухозаборником, сообщается только с одним почвенным воздуховодом, подземная часть системы имеет всего один уровень, на котором расположены почвенные воздуховоды, что ограничивает общую площадь теплопередачи от воздуха к почве (и наоборот) и не обеспечивает требуемый уровень отвода тепла в почву. Для обеспечения охлаждения воздуха в теплице в сильную жару в необходимой степени при использовании системы, описанной в прототипе, дополнительно потребуется использование вентиляции с помощью форточек (дверей) и вентиляторов, установленных в стенах теплиц, что является крайней, непредпочтительной мерой, т.к. при проветривании уходит вся влага, а одновременно с влагой, внешняя вентиляция, используемая летом, выветривает заодно и весь углекислый газ (главная пища растений) и часть азота, теряется углекислота и фосфор - отсюда появляется нужда в подкормке удобрениями и интенсивном поливе. Также при проветривании в теплицы попадают представители вредной микрофауны. В общем итоге - снижение урожая в 2-5 раз (Солнечный вегетарий Иванько А., Калиниченко А., Шмат Н., Анфас. Киев. 1996). В противном случае, при отсутствии проветривания создаются некомфортные температурные условия, падает и даже гибнет урожай. Выходные патрубки почвенных воздуховодов системы, описанной в прототипе, расположены в средней части теплицы, что загромождает центральную часть грядок, которая не может полноценно использоваться для посадок, при этом, снижается удобство в использовании, как грядок, так и теплицы в целом. Кроме того, такое расположение выходных патрубков, оснащенных устройствами формирования веерных струй, позволяет формировать полноценную защитную прослойку охлажденного воздуха, отделяющую растения от горячего воздуха верхней части теплицы, только при больших (от 180 град) радиальных углах выпуска плоских, горизонтальных струй, что снижает их дальнобойность, что особенно важно, если теплица имеет значительную длину.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является создание многоуровневой системы воздуховодов для создания благоприятных условий растениеводства при отсутствии или минимальном проветривании в теплице (далее система или система воздуховодов), предусматривающей:

- увеличение общей площади теплопередачи от воздуха к почве и повышение эффективности этого процесса, а также более равномерный обогрев и увлажнение почвы,

- эффективное охлаждение воздуха и подогрев почвы в теплицах, исключающее необходимость или сводящее к минимуму проветривание теплицы с помощью форточек (дверей) в летнюю жару,

- эффективное использование площади поверхности грядок для посадок, повышение удобства в использовании грядок и формирование защитной прослойки охлажденного воздуха, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы, практически, по всему пространству теплицы от одной торцевой стенки до другой, что в совокупности приводит к повышению эффективности и урожайности теплиц, в которых будет использована предлагаемая система.

Технический результат достигается за счет выполнения многоуровневой системы воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице, содержащей воздухозаборник, находящийся в верхней части теплицы, выполненный в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями, снабженный воздухораспределительными узлами, расположенными на его противоположных сторонах, соединенными с надпочвенными воздуховодами, сообщающимися с перфорированными почвенными воздуховодами с выходными патрубками; на выходных патрубках почвенных воздуховодов установлены вытяжные вентиляторы, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй, при этом, почвенные воздуховоды в совокупности образуют подземную систему воздуховодов, которая содержит две подземные части, первая из которых состоит из одного, наиболее близкого к поверхности земли уровня с почвенными воздуховодами на нем в количестве одного или более одного, а вторая часть подземной системы состоит из нескольких, от одного или более одного, более глубоко расположенных, дополнительных уровней почвенных воздуховодов, на каждом из которых размещаются воздуховоды в количестве одного или более одного; выходные патрубки почвенных воздуховодов расположены по краям теплицы; подземная система воздуховодов выполнена с возможностью охлаждения воздуха теплицы в двух попеременно переключаемых в зависимости от температуры воздуха в теплице с одного на другой режимах: в базовом режиме охлаждения, при котором посредством вентиляторов, установленных на патрубках почвенных воздуховодов первой подземной части, в этих воздуховодах первой подземной части охлаждается воздух, подогревается и увлажняется плодородный слой почвы в теплице, и в режиме дополнительного охлаждения, при котором посредством вентиляторов, установленных на выходных патрубках почвенных воздуховодов второй подземной части, в этих воздуховодах прокачивается и дополнительно охлаждается поступающий в них охлажденный воздух из почвенных воздуховодов первой подземной части; перед вентиляторами, работающими в режиме охлаждения, и перед вентиляторами, работающими в режиме дополнительного охлаждения, установлены заслонки, которые при переключении вентиляторов соответственно открываются или перекрываются, осуществляя переключение с одного режима работы подземной системы воздуховодов на другой.

Увеличение общей площади теплопередачи от воздуха к почве и повышение эффективности этого процесса, а также более равномерный подогрев и увлажнение почвы обеспечивается за счет использования подземной системы, составленной из почвенных воздуховодов, которая содержит две подземные части, первая из которых состоит из одного, наиболее близкого к поверхности земли уровня с почвенными воздуховодами на нем в количестве одного или более одного, а вторая часть подземной системы состоит из нескольких, от одного или более одного, более глубоко расположенных, дополнительных уровней почвенных воздуховодов, на каждом из которых размещаются воздуховоды в количестве одного или более одного. Многоуровневая система почвенных воздуховодов позволит увеличить количество (от одного) параллельных, перфорированных почвенных воздуховодов (при сохранении их общей площади пропускных сечений), находящихся на одном уровне, а также общее количество почвенных воздуховодов, сообщающихся с одним надпочвенным воздуховодом, что, в свою очередь, приведет к увеличению общей площади теплопередачи от воздуха к почве (и наоборот) и повышению эффективности этого процесса, а также к более равномерному обогреву и увлажнению (из перфорации от конденсации горячего воздуха) почвы.

Эффективное использование площади поверхности грядок для посадок, повышение удобства в использовании, как грядок, так и теплицы в целом, и формирование защитной прослойки охлажденного воздуха, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы, практически, по всему пространству теплицы от одной торцевой стенки до другой (максимально возможной протяженности) обеспечивается за счет расположения выходных патрубков почвенных воздуховодов по краям теплицы, что позволяет освободить центральную часть грядок, не загромождая ее выходящими из грунта патрубками, для полноценного использования ее для посадок, повышая, при этом, удобство пользования, как грядками, так и теплицей в целом. Кроме того, такое расположение выходных патрубков, оснащенных устройствами формирования веерных струй, позволяет формировать полноценную защитную прослойку охлажденного воздуха, отделяющую растения от горячего воздуха верхней части теплицы, не только при больших (от 180 град) радиальных углах выпуска плоских, горизонтальных струй, что может повысить их дальнобойность, в особенности при значительной длине теплицы.

Эффективное охлаждение воздуха и подогрев почвы в теплицах, исключающее необходимость или сводящее к минимуму проветривание теплицы с помощью форточек (дверей) в летнюю жару, приводящее к повышению эффективности и урожайности теплиц, обеспечивается за счет: - выполнения подземной системы воздуховодов с возможностью охлаждения воздуха теплицы в двух попеременно переключаемых в зависимости от температуры воздуха в теплице с одного на другой режимах: в базовом режиме охлаждения, при котором посредством вентиляторов, установленных на патрубках почвенных воздуховодов первой подземной части, в этих воздуховодах первой подземной части охлаждается воздух, подогревается и увлажняется плодородный слой почвы в теплице, и в режиме дополнительного охлаждения, при котором посредством вентиляторов, установленных на выходных патрубках почвенных воздуховодов второй подземной части, в этих воздуховодах прокачивается и дополнительно охлаждается поступающий в них охлажденный воздух из почвенных воздуховодов первой подземной части,

- установкой перед вентиляторами, работающими в базовом режиме охлаждения, и перед вентиляторами, работающими в режиме дополнительного охлаждения, заслонок, которые при переключении вентиляторов соответственно открываются или перекрываются, осуществляя переключение с одного режима работы подземной системы воздуховодов на другой.

При возможности работы подземной системы воздуховодов в двух легко переключаемых режимах создается возможность в летний период (в жаркую, солнечную погоду) регулировать отвод тепла в почву в зависимости от температуры воздуха в теплице, включая в работу систему в базовом режиме охлаждения (режиме обычного охлаждения, являющимся основным режимом охлаждения), либо включая в работу систему в режиме дополнительного охлаждения (дополнительного к базовому режиму охлаждения) при увеличении температуры воздуха (за счет увеличения количества уровней подземной части системы и количества почвенных воздуховодов на каждом ее уровне) и обеспечить отсутствие необходимости или сведение к минимуму проветривание с помощью форточек (дверей). Вся влага, углекислый газ с азотом, углекислотой и фосфором при этом, остаются в теплице и не улетучиваются (не теряются), как это было бы при проветривании, при не допуске в теплицу представителей вредной микрофауны, кроме того, эффективно увлажняется почва (из перфорации от конденсации горячего воздуха).

Краткое описание чертежей.

Изобретение поясняется фигурами, где на фиг.1 представлен вид предлагаемой системы воздуховодов сверху (воздухозаборник не показан), фиг.2 - разрез С-С на фиг.1, фиг.3-разрез К-К на фиг.1, фиг.4 - разрезы А-А и В-В на фиг.1 (показаны только почвенные воздуховоды первой части подземной системы), фиг.5-вид сверху на грядку с одним (фиг.5А) почвенным воздуховодом, двумя (фиг.5 В) почвенными воздуховодами, четырьмя (фиг.5С) почвенными воздуховодами первой части подземной системы, фиг.6 - вид сверху на грядки для теплицы с двумя продольными грядками и проходом между ними с двумя противоположно направленными плоскими соплами, с помощью которых создается прослойка охлажденного воздуха, защищающая растения от горячего воздуха верхней части теплицы. Позициями на фигурах обозначены:

1 - теплица,

2 - грядки,

3 - воздухозаборник,

4 - плоские (щелевые) сопла для «режима -1» (устройства формирования горизонтальных веерных струй),

5 - надпочвенные воздуховоды,

6 - почвенные воздуховоды первой части подземной системы,

7 - почвенные воздуховоды второй части подземной системы,

8 - вентиляторы для «режима-1»,

9 - заслонка,

10 - коллектор,

11 - коллектор,

12 - выходные патрубки почвенных воздуховодов первой подземной части,

13 - плоские (щелевые) сопла для «режима-2» (устройства формирования горизонтальных веерных струй),

14 - вентиляторы для «режима-2»,

15 - заслонка,

16 - перфорационные отверстия воздухозаборника,

17 - воздухораспределительные узлы,

18 - перфорационные отверстия почвенных воздуховодов первой подземной части,

19 - перфорационные отверстия почвенных воздуховодов второй подземной части,

20 - выходные патрубки почвенных воздуховодов второй подземной части. Осуществление изобретения.

Многоуровневая система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице содержит воздухозаборник 3 с перфорационными отверстиями 16, который находится в самой верхней части теплицы 1 и выполнен в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями. Воздуховод воздухозаборника 3 может быть изготовлен, например, из труб ПВХ с диаметром 160-200 мм. Перфорационные отверстия 16 воздухозаборника 3 могут быть выполнены в его верхней полусфере или по всей его поверхности. Отверстия 16 могут быть выполнены диаметром 10-15 мм с убранными кромками отверстий на внешней поверхности для отбора самого горячего воздуха. Шаг перфорации может составлять, например, 100 мм с равномерным расположением по пять отверстий в ряд в плоскостях, перпендикулярных оси воздухозаборника. Воздухозаборник 3 может крепиться к элементам каркаса теплицы 1. Воздухозаборник 3 снабжен двумя воздухораспределительными узлами 17, которые расположены на противоположных концах воздухозаборника 3 и сообщаются с надпочвенными воздуховодами 5 диаметром, например, 110 мм. Каждый воздухораспределительный узел 17 сообщается, по меньшей мере, с двумя надпочвенными воздуховодами 5, которые, в свою очередь, сообщаются с перфорированными по всей длине почвенными (подземными) воздуховодами, снабженными вертикальными выходными патрубками 12 и 20. Выходящие из грунта выходные патрубки 12, 20 почвенных воздуховодов предлагаемой системы расположены по краям теплицы, не загромождая, при этом, центральную часть грядок, которая может полноценно использоваться для посадок.

Почвенные воздуховоды в совокупности образуют подземную часть системы воздуховодов теплицы (далее подземная система или подземная система воздуховодов), состоящую из двух совмещенных подземных частей. Подземная система воздуховодов выполнена с возможностью охлаждения воздуха теплицы в двух переключаемых с одного на другой режимах, для чего выходные патрубки почвенных воздуховодов первой подземной части 12 снабжены вытяжными, регулируемыми, однотипными вентиляторами 8 для «режима-1» работы подземной системы - базового (основного) режима охлаждения воздуха теплицы, а выходные патрубки почвенных воздуховодов второй подземной части 20 снабжены другими аналогичными вентиляторами 14 (фиг.2 и фиг.3) для «режима-2» работы подземной системы - режима дополнительного охлаждения воздуха теплицы.

Первая подземная часть воздуховодов состоит из одного, наиболее близко расположенного к поверхности земли уровня почвенных воздуховодов 6, расположенных в грунте в зоне корней растений на глубине 0,3-0,4 м (см. фиг 2 и фиг.3), уложенных на слои щебня под грядками 2 по всей их длине в количестве одного или более одного. Эта часть обеспечивает нагрев и увлажнение плодородного слоя грунта грядок 2 теплицы 1 по всей их длине, общее охлаждение воздуха теплицы, а также создание охлажденной воздушной прослойки, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы 1 в обычном режиме охлаждения («режим-1»), при котором охлажденный воздух создается и прокачивается посредством вентиляторов 8 в почвенных воздуховодах первой подземной части 6.

Вторая часть подземной системы состоит из нескольких (от одного или более одного) более глубоко расположенных, дополнительных уровней почвенных воздуховодов 7 (см. фиг 2 и фиг.3), уложенных на слои щебня под грядками 2 по всей их длине, например, на двух уровнях, расположенных в земле на глубине 0,6-0,8 и 0,9 -1,2 метров соответственно. На каждом из уровней второй подземной части воздуховоды 7 размещаются в количестве одного или более одного. Эта вторая подземная часть в «режиме-2» (режиме дополнительного охлаждения) работы подземной системы, при котором посредством вентиляторов 14 (аналогичных вентиляторам 8) охлажденный воздух, поступающий из почвенных воздуховодов первой подземной части 6, прокачивается в почвенных воздуховодах второй подземной части 7, дополнительно охлаждаясь при этом. «Режим-2» обеспечивает дополнительное значительное общее охлаждение воздуха теплицы из-за увеличения объема почвы, в который отводится тепло, а также создания другой существенно более охлажденной новой воздушной прослойки, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы в летнюю жару, при сохранении увлажнения грунта грядок в районе корней растений на первом подземном уровне первой частью подземной системы. Это коренным образом меняет ситуацию, когда летом в сильную жару почва прогревается гораздо быстрее и первая часть подземной системы уже не успевает охлаждать воздух в теплице, а подключение второй (более глубоко расположенной) части подземной системы позволяет избежать проветривания, или свести его к минимуму при сохранении благоприятных условий для растений. Перед вентиляторами 8, работающими в режиме охлаждения, и перед вентиляторами 14, работающими в режиме дополнительного охлаждения, попеременно переключаемыми, установлены заслонки 9 (перед вентиляторами 8) и заслонки 15 (перед вентиляторами 14), которые при переключении вентиляторов соответственно открываются или перекрываются, осуществляя переключение с одного режима работы подземной системы воздуховодов на другой.

Почвенные воздуховоды 6, 7 по всей длине имеют отверстия 18 и 19 (перфорацию), через которые в почву проходит образующийся в этих воздуховодах (при охлаждении горячего воздуха под землей) водный конденсат, увлажняющий ее, что особенно важно для первой части подземной системы, которая расположена в районе корней растений. Перфорация во второй части подземной системы служит, в основном, для отвода водного конденсата из ее почвенных воздуховодов.

Перфорационные отверстия 18 и 19 выполнены в нижней полусфере почвенных воздуховодов 6 и 7. Например, они могут быть выполнены диаметром 5-10 мм. Шаг перфорации может составлять 200 мм с равномерным расположением по 3 отверстия в ряд в плоскостях, перпендикулярных оси воздухозаборника, например, по радиальным лучам 0°, 30° и -30° от вертикальной оси из центра круглого сечения почвенных воздуховодов 6 и 7 в их нижней полусфере.

Вытяжные вентиляторы 8, 14 снабжены устройствами формирования горизонтальных веерных струй, выполненных в виде плоских (щелевых) сопел 4 и 13.

Диаметры вентиляторов 8, 14 соответствуют диаметрам оснащаемых ими труб или несколько превосходят их (используются переходники). Например, на выпускные трубы диаметром 110 мм могут устанавливаться вентиляторы с входным диаметром 120 мм. Эти вентиляторы легко монтируются, обслуживаются и заменяются, что обусловлено хорошей к ним доступностью. Они закреплены на всех выходных патрубках 12 и 20, выступающих из грунта на 1,3-1,5 метров, так как при высоте меньше 1,3 м сквозняк, создаваемый от их работы, будет вредить растениям и ухудшать условия их выращивания, при высоте больше 1,5 м неудобно обслуживать вентиляторы.

Многоуровневая система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице работает следующим образом. На фиг.1-4 представлена предлагаемая система на примере распространенной теплицы с размерами 3×6 м с очень популярным расположением грядок: три узкие грядки ширина 60 см, с двумя проходами и дополнительной грядкой, соединяющей крайние боковые грядки. Предлагаемая система воздуховодов может быть использована для регулирования температуры воздуха и почвы в теплицах, когда горячий воздух из верхней части теплицы (куда он поднимается нагретый солнцем и где расположен воздухозаборник), проходя по трубам с помощью вентиляторов, отдает тепло почве и возвращается из системы воздуховодов в основное помещение теплицы уже охлажденным. Почва же прогревается. Ночью воздух остывает, но прогретая почва отдает тепло, в результате температура воздуха в теплице может оставаться допустимой для растений и не требовать дополнительного подогрева.

Предлагаемая система может работать в двух разных режимах работы подземной системы воздуховодов: в «режиме-1» - базовом режиме охлаждения и в «режиме-2» - режиме дополнительного охлаждения. При работе вентиляторов 8 для «режима-1» - базового режима охлаждения воздухозаборник 3 собирает самый горячий воздух под крышей теплицы 1, практически, по всей ее длине в самой высокой части, что обеспечивает увеличенную массу горячего воздуха, доставляемого в подземную часть системы с двух направлений, а значит и ее эффективность. Направление движения воздуха показано стрелками на фиг.2-3. Далее горячий воздух из воздухораспределительных узлов 17 через надпочвенные воздуховоды 5 поступает в перфорированные почвенные воздуховоды 6, расположенные в первой части подземной системы воздуховодов на уровне, наиболее близком к поверхности земли. Далее горячий воздух, проходя по перфорированным почвенным воздуховодам 6, расположенным в грунте в зоне корней растений на глубине 0,3-0,4 м по всей длине грядок, нагревает их. Почвенные воздуховоды 6 снабжаются горячим воздухом из двух противоположных воздухораспределительных узлов 17. Каждый почвенный воздуховод 6 (если их несколько) снабжается горячим воздухом одинаково.

Вентиляторы 8 равномерно прокачивают воздух по всей системе, начиная с забора горячего воздуха в воздухозаборник 3, размещенный под крышей теплицы в самой высокой части, через почвенные воздуховоды 6, где воздух охлаждается и выходит далее через вентиляторы 8 в саму теплицу. В «режиме-1» вытяжной вентилятор 8 (см. фиг.2) при открытой заслонке 9, установленной перед вентилятором 8, сосет воздух из воздухозаборника 3. Из плоского сопла 13 вентилятор 8, при этом, воздух не засасывает, т.к. заслонка 15, установленная перед вентилятором 14, перекрыта, что мешает протоку воздуха из почвенных воздуховодов 6 первой части подземной системы воздуховодов в почвенные воздуховоды 7 второй части подземной системы. Протоку воздуха из воздуховодов 6 в воздуховоды 7 также препятствует скопившийся (стоящий) перед заслонкой 15 воздух соответствующего давления. Таким образом, воздух непосредственно идет из воздухозаборника 3 по первому уровню подземной части в сопло 4. «Режим-1» - базовый режим охлаждения используется летом в жару при температуре, когда почва прогревается, но первая часть подземной системы еще успевает охлаждать воздух в теплице до приемлемой для конкретных видов растений температуры и дополнительное проветривание теплицы не требуется.

При наступлении летом сильной жары при солнечной погоде, когда почва прогревается гораздо быстрее и первая часть подземной системы уже не успевает охлаждать воздух в теплице, температура воздуха в теплице становится выше верхнего предела благоприятного для конкретных растений диапазона температур, работу подземной системы воздуховодов переводят в «режим-2» - режим дополнительного охлаждения.

Переключение режимов работы подземной системы воздуховодов в зависимости от температуры воздуха в теплице в летнюю жару с «режима-1» на «режим-2» осуществляется переключением вентиляторов 8 на вентиляторы 14 (включение), а также перекрытием заслонки 9 и открытием заслонки 15 (и, наоборот, при переключении с «режима-2» на «режим-1»). Для ручного переключения важно, чтобы вентиляторы 8, 14, как и заслонки 9, 15 располагались недалеко друг от друга. Функцию заслонок по перекрытию воздушного потока могут выполнять заглушки на плоские сопла.

При работе вентиляторов 14 для «режима-2» - режима дополнительного охлаждения воздухозаборник 3 также собирает самый горячий воздух под крышей теплицы 1, практически, по всей ее длине в самой высокой части, что обеспечивает увеличенную массу горячего воздуха, доставляемого в подземную часть системы с двух направлений, а значит и ее эффективность.

Направление движения воздуха показано стрелками на фиг.2-3. Далее горячий воздух из воздухораспределительных узлов 17 через надпочвенные воздуховоды 5 поступает в перфорированные почвенные воздуховоды 6, расположенные в первой части подземной системы воздуховодов на уровне, наиболее близком к уровню земли, и, проходя по ним по всей длине грядок, нагревает их, а сам, при этом охлаждается. Через перфорационные отверстия 18 почвенных воздуховодов 6 в почву проходит образующийся в увеличенных количествах, обусловленных увеличением в трубах массы горячего воздуха, конденсат, интенсивнее увлажняя почву. Далее охлажденный воздух из почвенных воздуховодов 6 первого уровня (первая часть подземной системы) не попадает в теплицу через плоские (щелевые) сопла 4 (фиг 2 и 3), а гораздо более существенно дополнительно охлаждается в почвенных воздухопроводах 7 на более нижних и прохладных (для этого примера - втором и третьем) уровнях второй части подземной системы и, лишь затем, через плоские (щелевые) сопла 13 выпускается в воздушное пространство теплицы. Число уровней второй части подземной части системы является величиной выборной и определяется климатом (температурой и наличием солнечных дней) местности, а также разумными объемами земляных работ. Подключение второй (более глубоко расположенной) части подземной системы позволяет избежать проветривания или свести его к минимуму в летнюю жару и, как следствие, значительно повышает урожай.

На «режиме-2» работает только вентилятор 14 при открытой заслонке 15. Воздух выходить из системы через закрытую заслонку 9 и при отключенном вентиляторе 8 не может, как и засасываться (по длинному маршруту) через сопло 4 включенным вентилятором 14, так как закрыта заслонка 9. Таким образом, воздух непосредственно идет из воздухозаборника 3 по всем уровням первой и второй частей подземной системы воздуховодов в сопло 13. Через перфорационные отверстия 18, 19 почвенных воздуховодов 6, 7 при работе системы в разных режимах в почву проходит конденсат, увлажняя почву.

На фиг.1 - фиг.5 показано, что каждая грядка 2 обеспечивается теплоносителем (воздухом) одним надпочвенным воздуховодом 5. Рядом расположенные грядки запитаны от воздухораспределительных узлов 17 на противоположных концах воздухозаборника 3. Это определяет противоположно направленное движение воздуха в почвенных воздуховодах соседних грядок и противоположно направленный выпуск струй из их плоских сопел (см. фиг 1) для базового режима (сопла 4) или режима дополнительного охлаждения (сопла 13) с незначительным или даже нулевым (когда струи расширяются естественным образом) значением радиального угла выпуска плоских, горизонтальных струй для формирования полноценной защитной прослойки охлажденного воздуха, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы 1. Это обеспечивает их максимальную дальнобойность, что особенно важно, если теплица имеет значительную длину. Таким образом, в теплице с помощью соседних, противоположно направленных, встречных, дальнобойных плоских горизонтальных струй формируется протяженная прослойка охлажденного воздуха по всему объему теплицы защищающая растения от горячего воздуха верхней части теплицы (фиг 1). На «режиме-1» - режиме базового охлаждения прослойка охлажденного воздуха создается с помощью плоских (щелевых) сопел 4 вентиляторов 8, на «режиме-2» - режиме дополнительного охлаждения - с помощью плоских (щелевых) сопел 13 вентиляторов 14, расположенных на несколько более высоком уровне (фиг.2, 3, 4). При этом на «режиме-2» в теплице формируется прослойка дополнительно охлажденного воздуха, лучше защищающая растения от горячего воздуха верхней части теплицы.

Плоские (щелевые) сопла 4, 13 вентиляторов 8, 14 позволяют эффективно формировать параметры горизонтальных веерных струй (дальность и границы) на протяжении всей длины грядок. Причем, эта прослойка отделяет верхнюю часть теплицы от нижней, где могут быть размещены грядки различного количества, ширины и пр., в пределах размеров теплицы. Например, на фиг.6 показан вид сверху на грядки для теплицы с двумя продольными грядками и проходом между ними с двумя противоположно направленными плоскими соплами, с помощью которых в совокупности создается прослойка охлажденного воздуха, защищающая, растения от горячего воздуха верхней части теплицы. Это создает значительно более благоприятные и комфортные для них условия, увеличивая урожайность. Вертикальные выходные патрубки 12 и 20 из грунта грядок выступают на 1,3-1,5 м. При высоте меньше 1,3 м сквозняк, создаваемый от их работы, будет вредить растениям и ухудшать условия выращивания, при высоте больше 1,5 м неудобно обслуживать вентиляторы.

На фиг.5 показан вид сверху на грядку с одним (фиг.5А) почвенным воздуховодом 6, а также для примера, двумя (фиг.5В) и четырьмя (фиг.5С) почвенными воздуховодами первой части подземной системы. Увеличение количества (от одного) параллельных, перфорированных почвенных воздуховодов одного уровня 6 (при сохранении общей площади их пропускных сечений) с помощью коллектора 10, сообщающихся с одним надпочвенным воздуховодом 5 (см. фиг.5), приводит к увеличению общей площади теплопередачи от воздуха к почве (и наоборот) и повышению эффективности этого процесса, а также к более равномерному обогреву и увлажнению (из перфорации от конденсации горячего воздуха) почвы. Число параллельных, перфорированных почвенных воздуховодов 6 может быть величиной выборной и, во многом, зависит от ширины грядок и уровня практической целесообразности. На фиг.5 (вид В и вид С) показано, что несколько параллельных, перфорированных почвенных воздуховодов 6 могут соединятся с выходным патрубком 12 с помощью коллектора 11. Для более заглубленной второй части подземной системы может использоваться аналогичное увеличение количества (от одного) параллельных, перфорированных почвенных воздуховодов 7 для каждого уровня второй подземной части системы (при сохранении общей площади их пропускных сечений), что приводит к увеличению общей площади теплопередачи от воздуха к почве и повышению эффективности этого процесса. Кроме того, это также способствует исключению или сведению к минимуму проветривания с помощью форточек (дверей) в летнюю жару за счет увеличения отвода тепла в почву и, как следствие, значительному повышению урожайности.

Увеличение ширины грядки может потребовать увеличения количества надпочвенных воздуховодов 5, соединенных с одним из воздухораспределительных узлов 17, (от одного на одну грядку) с выбранным количеством почвенных воздуховодов для каждого из них. Основные элементы системы, такие как воздухозаборник, надпочвенные и почвенные воздуховоды с выходными патрубками могут быть изготовлены из труб ПВХ разного диаметра. Воздухозаборник может быть изготовлен, например, из труб с диаметром 160-200 мм, а надпочвенные воздуховоды, и выходные патрубки из труб - 110 мм.

Предлагаемая система гибка и универсальна, подходит практически для всех типов теплиц с различными расположениями грядок, а также легко может свободно трансформироваться изменением положения и количества подземных трубопроводов, труб, соединяющих верхнюю и подземную части системы и др. Высокая степень регулируемости системы обеспечивается отдельными регулируемыми вентиляторами. Эта система позволяет обеспечить подогрев при использовании вентиляторов не только воздуха, но и почвы, что обычно невозможно. Когда ночью воздух остывает, прогретые днем, на втором режиме работы системы (режиме дополнительного охлаждения воздуха), большие объемы почвы отдают в теплицу дополнительное тепло, в результате температура в теплице может оставаться допустимой для растений более длительное время вплоть до появления дневного солнечного тепла и не требовать дополнительного подогрева.

Предлагаемая система, при ее автоматизации и использовании датчиков температуры для включения одного из двух режимов ее работы, позволяет избежать пользователю ежедневного открывания (утром) и закрывания (вечером) окон и дверей теплицы летом во избежание перегрева (болезней и гибели) растений, что является обычной практикой и «привязывает» пользователя к огороду, не позволяя ему отлучаться даже на непродолжительный срок, что очень неудобно и является серьезным ограничением для современного развития огородничества и садоводства. Даже, если пользователь примет решение использовать проветривание теплицы с помощью окон и дверей и, при этом, в условиях чрезвычайной жары, не будут обеспечиваться приемлемые условия для растений, предлагаемая система позволит отвести излишнее тепло в значительные объемы земли, а вентиляторы обеспечат движение охлажденного воздуха по теплице, что улучшит условия для растений, а также позволит избежать болезней, связанных с застоем воздуха, характерном для определенных, весьма распространенных, типов приусадебных теплиц, например, удлиненных арочных, имеющих двери и окна только в торцевых стенках. Предлагаемая система воздуховодов может не только использоваться на различных типах теплиц, но и устанавливаться как на новые теплицы, так и уже эксплуатируемые, что даст значительный рост урожайности выращиваемых растений и большой экономический эффект при ее внедрении.

Изобретение относится к области растениеводства в закрытом грунте, а именно к средствам охлаждения воздуха, обогрева и увлажнения почвы в теплицах, создания охлажденной воздушной прослойки, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы, и может быть использовано при выращивании плодоовощных культур и других растений. Многоуровневая система воздуховодов содержит воздухозаборник, находящийся в верхней части теплицы, выполненный в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями, снабженный воздухораспределительными узлами, расположенными на его противоположных сторонах, соединенными с надпочвенными воздуховодами, сообщающимися с перфорированными почвенными воздуховодами с выходными патрубками. На выходных патрубках почвенных воздуховодов установлены вытяжные вентиляторы, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй. Перед вентиляторами установлены заслонки. Почвенные воздуховоды в совокупности образуют подземную систему воздуховодов, которая содержит две подземные части, первая из которых состоит из одного, наиболее близкого к поверхности земли уровня с почвенными воздуховодами на нем в количестве одного или более одного, а вторая часть подземной системы состоит из одного или более одного, более глубоко расположенных дополнительных уровней почвенных воздуховодов, на каждом из которых размещаются воздуховоды в количестве одного или более одного. Выходные патрубки почвенных воздуховодов расположены по краям теплицы. Подземная система воздуховодов выполнена с возможностью охлаждения воздуха теплицы в двух попеременно переключаемых, в зависимости от температуры воздуха в теплице, режимах. Техническим результатом является создание благоприятных условий растениеводства при отсутствии или минимальном проветривании в теплице. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Многоуровневая система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице, содержащая воздухозаборник, находящийся в верхней части теплицы, выполненный в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями, снабженный воздухораспределительными узлами, расположенными на его противоположных сторонах, соединенными с надпочвенными воздуховодами, сообщающимися с перфорированными почвенными воздуховодами с выходными патрубками, на выходных патрубках почвенных воздуховодов установлены вытяжные вентиляторы, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй, отличающаяся тем, что почвенные воздуховоды в совокупности образуют подземную систему воздуховодов, которая содержит две подземные части, первая из которых состоит из одного, наиболее близкого к поверхности земли уровня с почвенными воздуховодами на нем в количестве одного или более одного, а вторая часть подземной системы состоит из одного или более одного, более глубоко расположенных дополнительных уровней почвенных воздуховодов, на каждом из которых размещены воздуховоды в количестве одного или более одного, выходные патрубки почвенных воздуховодов расположены по краям теплицы, подземная система воздуховодов выполнена с возможностью охлаждения воздуха теплицы в двух попеременно переключаемых в зависимости от температуры воздуха в теплице с одного на другой режимах: в базовом режиме охлаждения, при котором посредством вентиляторов, установленных на патрубках почвенных воздуховодов первой подземной части, в этих воздуховодах первой подземной части охлаждается воздух, подогревается и увлажняется плодородный слой почвы в теплице, и в режиме дополнительного охлаждения, при котором посредством вентиляторов, установленных на выходных патрубках почвенных воздуховодов второй подземной части, в этих воздуховодах прокачивается и дополнительно охлаждается поступающий в них охлажденный воздух из почвенных воздуховодов первой подземной части, перед вентиляторами, работающими в режиме охлаждения, и перед вентиляторами, работающими в режиме дополнительного охлаждения, установлены заслонки, которые при переключении вентиляторов соответственно открываются или перекрываются, осуществляя переключение с одного режима работы подземной системы воздуховодов на другой.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что количество надпочвенных воздуховодов, соединенных с воздухораспределительными узлами, в зависимости от ширины грядки может быть выбрано в количестве одного или более одного.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройства формирования горизонтальных веерных струй вентиляторов выполнены в виде плоских щелевых сопел.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия воздухозаборника выполнены в его верхней полусфере.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия воздухозаборника выполнены по всей его поверхности.