СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА В ГИДРОПОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2024 года по МПК F25B17/04 A01G31/00 

В изобретении предложена система охлаждения питательного раствора в гидропонных технологиях с использованием сорбционных холодильных машин (абсорбционных - АбХМ и адсорбционных - АдХМ). В данной патентной заявке используется адсорбционная холодильная машина.

Предлагаемая система охлаждения питательного раствора может быть использована для любых тепличных хозяйств. Отличительной особенностью системы охлаждения является то, что в предлагаемых сорбционных машинах в качестве холодильного агента применен метиловый спирт (метанол). Использование метанола в качестве холодильного агента позволяет снизить температуру греющего теплоносителя до 60-65°С. Это позволяет использовать для работы адсорбционной холодильной машины обычные солнечные подогреватели. Применение в адсорбционных машинах более стойкого адсорбента, например, упрочненного активированного угля, а в качестве холодильного агента использовать метанол, то производительность машины можно увеличить в два раза (при одинаковых габаритах адсорберов) и получать температуру кипения в испарителе порядка -2°С…-5°С. Вакуум в аппаратах АдХМ не ниже 35-40 мм рт.ст. Это позволяет не увеличивать толщины стенок аппаратов, а обходиться установкой укрепляющих бандажей.

Адсорбционные холодильные машины имеют ряд преимуществ перед абсорбционными холодильными машинами. В АдХМ отсутствует циркуляционный насос, и нет каких-либо механизмов (самодействующие клапаны обратного действия открываются при минимальной разности давлений, а закрываются простой пружиной), работают без остановки 20-25 лет.

В охладителе раствора использовано два варианта интенсификации теплообмена при охлаждении гидропонного раствора. Для повышения коэффициента теплопередачи в охладителе раствора может использоваться рециркуляция раствора с помощью насоса и струйного коллектора, размещенного в центральной части аппарата. Во втором варианте в охладителе установлено перемешивающее устройство винтового типа с диффузорной насадкой, которая перемешивает охлаждаемый раствор и перемещает его от входа к разделительной стенке. В системе охлаждения предусмотрена фильтровальная установка, состоящая из мультигидроциклона и отстойника со сборником шлама.

Для проведения процесса десорбции необходим горячий теплоноситель. В данной АдХМ горячий теплоноситель получают, например, от газовых выбросов двигателя внутреннего сгорания (дизель-генератора). Кроме того, можно использовать и другие источники низко потенциального вторичного тепла: теплоты сбросной воды, конденсата, газовых и паровых выбросов котельных, солнечную и геотермальную энергию.

Область применения

Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в сельском хозяйстве, в частности в тепличных хозяйствах промышленного выращивания различных овощных культур. Система охлаждения может использоваться в тепличных хозяйствах в районах с жарким и сухим климатом, а также в районах с умеренным климатом.

Существующие аналоги

Гидропонные технологии выращивания различных сельскохозяйственных культур в тепличных хозяйствах имеют ряд преимуществ по сравнению с выращиванием на искусственном грунте [Уильям Тексье. Гидропоника для всех. Все о садоводстве на дому. М. HydroScope, 2013. 296 pp.]. Самым большим недостатком тепличных хозяйств является повышенные температуры гидропонного раствора или почвы. Оптимальным интервалом температуры гидропонного раствора для большинства культур является температура 18-24°С. Как предложено в [https://floragrowing.com] охлаждать питательный раствор необходимо охлаждением воздуха в теплице (помещении). В тепличных хозяйствах, которые находятся в районах с жарким климатом, охлаждение воздуха в теплице - это крайне нерациональный метод охлаждения раствора. Расход электроэнергии очень большой, а эффективность не превышает 15-20%.

В [https://greenalk.ru/topik.ru.12861] предложено собрать под полом теплицы дождевую воду (она в любом случае попадает в теплицу при открытой кровле) и использовать ее для охлаждения грунта. При этом дождевая вода собирается, фильтруется и используется для полива растений. Для сбора воды используются металлические сотовые структуры, поверх которых уложен слой лавовых камней и специальное напольное покрытие. Слой камней абсорбирует влагу, поэтому напольное покрытие остается влажным, в теплое время суток испаряет воду и таким образом остужает корневую систему. Такая система охлаждения пригодна для открытых теплиц и для районов, в которых имеется достаточное количество дождевых осадком или подземные источники воды.

Еще одним техническим решением является система охлаждения (нагрева) почвы или гидропонного раствора, предложенная в [http://rootssat.com/technologies/rzto/]. В данном предложении на глубине стабильной температуры грунта прокладывают систему труб. Такую же систему труб прокладывают в корневой системе целевой культуры. Создают замкнутую систему труб, в которых прокачивается вода. В трубах, размещенных в грунте, вода охлаждается и подается в трубы, размещенные в корневой системе (или лотках гидропонного выращивания культуры). С точки зрения теплообмена грунт-вода-вода-грунт (или вода в лотках) система охлаждения имеет ряд существенных недостатков:

- теплопередача от грунта к циркулирующей воде очень низкая и зависит от влажности грунта;

- предложено в грунте и в корневой системе прокладывать пластмассовые трубы, теплопроводность которых низкая (на два порядка ниже, чем у стальных труб), поэтому теплопередачи в таких системах крайне неэффективная;

- длина прокладываемых труб в грунте должна быть в 2.5-3.0 раза больше, чем в гидропонных лотках, что требует больших площадей и углубление грунта, если даже трубы сворачивают в спираль;

- высокие капитальные затраты на прокладку труб в грунте на глубине более 2-х метров и почве корневой системы культуры.

Непонятно, каким образом такой способ передачи холода от грунта сможет нагревать воду в лотках корневой системы в зимний период. Для нагрева необходима совершенно другая система циркуляции и теплообмена.

Также существенным недостатком является применение в данной системе теплового насоса (компрессионной холодильной машины с обратимым циклом получения теплоты и холода). Программирование работы теплового насоса для обеспечения точного температурного диапазона корневой системы не дает снижение энергетических затрат при его использовании.

Наиболее близким техническим решением является система охлаждения раствора с помощью холодильных машин. В [plantgrower.ru] предложены охладители гидропонного раствора производительностью от 100 до 2000 литров в час. Для охлаждения раствора используют фреоновые компрессорные холодильные машины. Установленная мощность электрических двигателей - 0.25 кВт для охладителя на 100 литров в час и 3.5 кВт - для охладителя в 2000 литров в час. Указанные охладители имеют компрессорную холодильную машину и ванну для охлаждения гидропонного раствора. В ванну помещен змеевик, по которому прокачивают или холодильный агент или холодоноситель.

Основные недостатки таких систем охлаждения:

- большой расход электрической энергии при минимальных расходах охлаждаемого раствора;

- низкая экономическая эффективность при достаточно больших капитальных затратах на приобретение и установку таких охладителей;

- сложность регулирования температурного режима при охлаждении раствора.

Известны и другие материалы, в которых рассматриваются технологические и технические проблемы охлаждения гидропонных растворов:

https://finfeed.com/small-caps/technology/roots-commercial-greenhouse-pilot-a-flourishing-success/;

https://www.fruit-inform.com/ru/news/177141#.W2wmyrh9jBk;

https://greenalk.ru/topik.ru.12861;

https://floragrowing.com/ru;

http://toeplitz.ru/hydro/81.html;

http://rootssat.com/technologies/rzto/;

https://hotcopper.com.au;

Другие публикации

1. Уильям Тексье. Гидропоника для всех. Все о садоводстве на дому.- М. HydroScope, 2013. 296 pp.

2. Бентли М.Б. Промышленная гидропоника. Перевод с англ., Изд-во «Колос», М., 1965. 376 стр.

Предлагаемая система охлаждения гидропонного раствора не имеет аналогов в практике проектирования и эксплуатации тепличных хозяйств. Применение холодильной машины сорбционного типа, например, адсорбционной обеспечивает высокую энергетическую экономическую эффективность при охлаждении гидропонного раствора. Наличие в системе охлаждения АдХМ позволяет использовать энергетическую установку не только для выработки электроэнергии, но и теплоту дымовых, газов и теплой воды, то есть, вторичную тепловую энергию.

Специфика работы АдХМ обеспечивает возможность изменения и регулирования тепловой нагрузки в процессе охлаждения гидропонного раствора. АдХМ просто и легко можно запускать в работу и останавливать или запрограммировать для неё индивидуальный временной график. В этом случае часть холодильной мощности используют для кондиционирования воздуха в теплице. Это особенно важно потому, что в ночное время гидропонный раствор, как правило, не требует искусственного охлаждения. В зависимости от размеров теплицы секционное распределение АдХМ обеспечивает большую экономию электрической энергии.

Подписи к рисункам

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема охлаждения гидропонного раствора с применением адсорбционной холодильной машины.

Рис. 2. Конструктивная схема адсорбционной холодильной машины с холодильным агентом (метанол).

Рис. 2а. Конструктивная схема адсорбционной холодильной машины (вид по стрелке А).

Рис. 2b. Адсорбер (разрез по С-С).

Рис. 2с. Адсорбер (вид В).

Рис. 3. Охладитель гидропонного раствора, состыкованного с напорным баком и рециркуляцией раствора.

Рис. 3а. Охладитель гидропонного раствора с рециркуляцией раствора (вид А-А).

Рис. 3b. Охладитель гидропонного раствора с перемешивающим устройством.

Рис. 3с. Охладитель гидропонного раствора с перемешивающим устройством (вид В-В).

Конструктивная и патентная новизна

На рис. 1 представлена принципиальная технологическая схема системы охлаждения гидропонного раствора с применением адсорбционной холодильной машины (АдХМ).

Система состоит из нескольких блоков: (A, B, C, D, E). Блок (А) предназначен для подготовки греющего теплоносителя для адсорбционной холодильной машины (7). Блок (А) состоит из дизель-генератора (1) теплообменника типа газ-жидкость (2), бака (3) для подготовки греющего теплоносителя, циркуляционного насоса (4) и насоса (5), предназначенного для подачи горячего теплоносителя в адсорберы (Ad_a) и (Ad_b) холодильной машины. В баке (3) установлен змеевик (6), который подключен трубопроводами (С₁ и С₂) к теплообменнику (2). Бак (3) трубопроводами (С₃ и С₄) подключен к адсорберам (Ad_a) и (Ad_b) через трехходовые вентили (3Т₁) и (3Т₂). Насос (5) установлен на трубопроводе (С₃).

Блок (В) представляет собой адсорбционную холодильную машину (7) [см. рис. 2, рис. 2а, 2b, 2c, которая содержит: адсорберы (Ad_a) и (Ad_b), конденсатор (Cd) и испаритель (Ev). Конденсатор соединен с испарителем сифоном (8). Холодильным агентом в данной холодильной машине применяется метиловый спирт (метанол).

Для обеспечения непрерывной работы холодильной машины в ней установлено два адсорбера. Это сглаживает цикличность работы адсорбера (цикл адсорбции паров холодильного агента адсорбентом и цикл десорбции паров из адсорбента). Каждый адсорбер представляет собой герметичный коробчатый корпус (2.1), в котором размещены теплообменные трубки (2.2). Трубки закреплены в трубных решетках (2.3) и (2.4), к которым крепятся крышки (2.5) и 2.6), то есть получаем одноходовой теплообменник (2.2). В качестве теплообменника (2.2) может использоваться трубчатый змеевик. Теплообменник помещен в патрон (2.7) [см. рис. 2с], выполненный из сетчатого материала, например, сетка из нержавеющей стали. В межтрубное пространство засыпают адсорбент (2.8) [см. рис. 2с]. В качестве адсорбента используют гранулированный или упрочненный активированный уголь, или сорбент на основе активированного волокнистого угольного материала (Бусофит). Вторым вариантом конструктивного исполнения адсорбера - это нанесение адсорбента непосредственно на поверхность теплообменных трубок (2.2). Так как холодильная машина предназначена для получения минусовых температур, корпус адсорберов покрыт изоляцией (2.9). Адсорбер снабжен патрубками (2.10a, b) и (2.11a, b) для подсоединения 3-ходовых вентилей (3Т₁, 3Т₂, 3Т₃ и 3Т₄) [см. рис. 1]. Адсорберы (Ad_a) и (Ad_b) разделены теплоизолированной перегородкой (2.12). Адсорберы снабжены паровыми патрубками (2.13а, b) и (2.14а, b), к которым подсоединены самодействующие обратные клапаны (2.15а, b) и (2.16а, b).

Конденсатор (Cd) холодильной машины имеет прямоугольную форму, содержит корпус (2.17), в котором размещен пучок теплообменных трубок (2.18). Трубки закреплены в трубных решетках (2.19) и (2.20), которые закрыты крышками (2.21) и (2.22). Крышка (2.22) находится внутри корпуса (2.17) конденсатора. Таким образом, конденсатор (Cd) представляет собой теплообменный аппарат с плавающей трубной решеткой. В крышке (2.21) имеются патрубки (2.23) и (2.24) для подвода и отвода охлаждающей воды. Под трубным пучком (2.18) установлен сливной поддон (2.25), по которому конденсат холодильного агента поступает в горло (2.26) сифона (8). Конденсатор (Cd) имеет паровые патрубки (2.27) и (2.28), к которым присоединены самодействующие обратные клапана (2.15а) и (2.15b).

Испаритель (Ev) предназначен для охлаждения холодоносителя, например, 30% раствор этиленгликоля (в качестве холодоносителя можно использовать водные растворы хлористого натрия или хлористого кальция). Испаритель состоит из прямоугольного корпуса (2.29), в котором размещен пучок теплообменных трубок (2.30). Трубки закреплены в трубных решетках (2.31) и (2.32), которые закрыты крышками (2.33) и (2.34). Крышка (2.34) находится внутри корпуса (2.29) испарителя. Таким образом, испаритель (Ev) представляет собой теплообменный аппарат с плавающей трубной решеткой. В крышке (2.33) имеются патрубки (2.35) и (2.36) для подвода и отвода охлаждаемого холодоносителя. Испаритель затопленного типа, так как трубный пучок расположен в жидком холодильном агенте нижней части корпуса (2.29) и только верхний ряд трубок (2.30) находятся в паровом пространстве аппарата. Охлаждение холодоносителя происходит в трубках (2.30) при кипении холодильного агента на их поверхности. Теплообменные трубки (2.30) имеют накатные ребра, которые обеспечивают повышение коэффициента теплоотдачи при кипении холодильного агента. В торцевой стенке корпуса (2.29) закреплен дросселирующий вентиль (EV), через который холодильный агент поступает из конденсатора (Cd) в испаритель. Днище (2.37) испарителя выполнено с небольшим уклоном в сторону сливного штуцера (2.38). Корпус (2.29) испарителя снабжен тепловой изоляцией (2.39). Также к корпусу крепится опорная рама (на конструктивной схеме не показана), которая установлена на опорах (2.40).

В блок (В) кроме адсорбционной холодильной машины (7) включены: ресивер (9), к которому подключен насос (10), первичный теплообменник (11), к которому подключены насос (12) и вторичный теплообменник (13). Теплообменник (13) соединен с первичным теплообменником (11) трубопроводом (С₁₅) [см. рис. 1]. В первичном теплообменнике (11) установлен змеевик (14), который подсоединен трубопроводом (С₇) к трубопроводу (С₆). Выходной патрубок змеевика (14) соединен трубопроводом (С₈) с ресивером (9).

Вторичный теплообменник (13) воздушного охлаждения, в котором охлаждают воду, отводимую из адсорбера по окончанию процесса адсорбции паров холодильного агента. Теплообменник (13) предназначен для дополнительного охлаждения воды, которая периодически подается в адсорберы (Ad_a) и (Ad_b) в процессе адсорбции паров холодильного агента.

К блоку (В) относится вентиляторная градирня (13), которая подключена к конденсатору (Cd) холодильной машины (7) трубопроводами (С₉) и (С₁₀) [см. рис. 1]. К градирне (13) подключен насос (14), который подает охлажденную в градирне воду в конденсатор (Cd) через коллектор (15) по трубопроводу (С₉). К коллектору (15) присоединены трубопровод (С₉), (С₁₁) и (С₁₂) для подачи воды в технологические аппараты. Из трубок (2.18) конденсатора (Cd) и технологических аппаратов (на рис. 1 не показаны), вода поступает в градирню (13) по трубопроводам (С₁₀), (С₁₃) и (С₁₄).

Блок (С) состоит из охладителя гидропонного раствора (18) в дальнейшем «охладитель», внутри которого размещено несколько секций охладительных батарей (19). В охладительные батареи (19) по трубопроводу (С₆) подают холодоноситель из испарителя (Еv), а отводят в испаритель по трубопроводу (С₁₇) через ресивер (9). Циркуляция холодоносителя осуществляется насосом (10).

Блок (D) - это гидропонная установка, которая содержит лотки (20) для выращивания растений и напорный бак (21). Лотки (20) трубопроводом (С₁₈) соединены с напорным баком (21). Дозированную подачу питательного раствора в лотки (20) осуществляют, например, с помощью эрлифтов (22). Охлажденный питательный раствор из напорного бака (21) по трубопроводу (С₁₈) поступает в гидропонные лотки (20).Из лотков раствор через коллекторы (23) по трубопроводу (С₁₉) насосом (24) подают в фильтровальную установку блока (Е).

Блок (E) - это фильтровальная установка, состоящая, например, из мультигидроциклона (25), отстойника (26) и сборника шлама (27). Подачу питательного раствора в мульти гидроциклон (25) осуществляют по трубопроводу (С₁₉). Очищенный от механических загрязнений раствор по трубопроводу (C₂₀) сливают в охладитель (18). Отделенный в гидроциклонах осадок по трубопроводу (С₂₁) поступает в отстойник (26). Шлам отводят в бочку (27), а чистый раствор сливают в охладитель (18).

Для интенсификации теплообмена при охлаждении питательного раствора предусмотрен циркуляционный насос (28). Охладитель (18) состыкован с напорным баком (21) с помощью трубной перегородки (29). Трубная перегородка (29) обеспечивает возможность регулировать уровень напора жидкости в баке (21).

На рис. 3, 3а приведена конструктивная схема охладителя гидропонного раствора (18), состыкованного с напорным баком (21) трубной перегородкой (29) [Блок (С) и Блок (D), рис. 1] и рециркуляцией раствора. Охладитель (18) состоит из прямоугольного корпуса (3.1), внутри которого размещено несколько секций охладительных батарей (19). Количество охладительных батарей зависит от количества и температурной разности (нагретого и охлаждаемого) раствора. В охладительные батареи (19) по трубопроводу (С₆) подают холодоноситель из испарителя (Еv), а отводят в испаритель по трубопроводу (С₅) через ресивер (9). Циркуляция холодоносителя осуществляется насосом (10), который установлен после ресивера (9). Корпус (3.1) охладителя раствора (18) и напорный бак закрыт крышкой (3.2).Охладитель (18) с напорным баком (21) снабжен регулируемыми опорами (3.3). В днище (3.4) корпуса (3.1) выполнены желоба (3.5) с крышками (3.6). Желоба (3.5) предназначены для улавливания частиц грязи из охлаждаемого раствора. К желобам (3.5) подсоединен трубопровод (С₂₁) для подвода промывочной воды и трубопровод (С₂₂) для отвода грязевой смеси. В днище (3.4) выполнены два патрубка (3.7) и (3.8) для подвода и отвода холодоносителя в батареи (19). Для повышения интенсивности охлаждения раствора в данном варианте конструкции охладителя предусмотрена циркуляция охлаждаемого раствора. Для этой цели в боковой стенке охладителя установлен патрубок (3.9), к которому подсоединен насос (28). Насос (28) трубопроводом (С₂₃) подключен к сопловой гребенке (3.10) через патрубок (3.11), установленный на крышке (3.2).Охлаждаемый раствор, который выходит из сопловой гребенки (3.10) увеличивает скорость движения раствора между трубками охладительных батарей (19), что повышает коэффициент теплопередачи в охладителе. Подача раствора в охладитель из гидропонной установки осуществляют через патрубок (3.12), который установлен в крышке (3.2). В указанной крышке установлен патрубок (3.13), через который сливают раствор из отстойника (20), очищенный в мульти циклонной установке (25). Трубная перегородка (29) снабжена самодействующими заслонками (3.14), которые обеспечивают равномерную подачу охлажденного раствора в напорный бак (21). Напорный бак (21) имеет переливную трубу (3.15) с регулирующим вентилем (3.16), который подключен к трубопроводу (С₁₈). По указанному трубопроводу охлажденный до заданной температуры раствор подают в лотки (20) гидропонной установки.

На рис. 9b и 9с показан вариант охладителя с перемешивающим устройством винтового типа. В данном варианте на торцевой стенке корпуса (3.1) устанавливают перемешивающее устройство (3.17). При этом применение перемешивающего устройства в секции, позволяет уменьшить количество охладительных батарей (19) и повысить коэффициент теплопередачи в аппарате. Все остальные конструктивные элементы охладителя остаются без изменений.

Работа системы охлаждения гидропонного раствора осуществляется следующим образом (см. рис. 1). Гидропонный раствор, который находится в лотках (20) гидропонной установки [см. Блок (D)] в процессе продвижения нагревается. Нагретый раствор через эрлифты (22) поступает в коллектор (23) откуда насосом (24) подают в мульти гидроциклонную установку (25) для очистки от механических примесей. Очищенный от механических примесей раствор по трубопроводу (С₂₀) сливают в охладитель (18) [см. рис. 3, 3а, 3в, 3с]. Из мульти гидроциклона (25) не очищенный раствор сливают в отстойник (26) по трубопроводу (С₂₁). Шлам из отстойника (26) отводят в сборник шлама (27).

В гидропонных установках при повышенных температурах наружного воздуха, температура раствора достигает 24-25°С за короткое время. Оптимальная температура для роста большинства культур, выращиваемых в теплицах, 18-20°С. С повышением температуры гидропонного раствора, повышается температура холодоносителя, который находится в охладительных батареях (19) охладителя (18). Как только температура раствора и, соответственно, холодоносителя, превысит величину оптимального значения на 2-3°С необходимо запустить в работу холодильную машину.

Запуск в работу адсорбционной холодильной машины происходит автоматически от команды с пульта управления.

Порядок запуска и работы холодильной машины и системы охлаждения раствора следующий. Одновременно с запуском в работу холодильной машины включают в работу градирню (13) и насос (14) для подачи воды в конденсатор (Cd) холодильной машины (7) и технологические аппараты [см. рис. 1].Одновременно включают в работу насос (10) для подачи холодоносителя из ресивера (9) по трубопроводу (С₅) в трубки (2.30) испарителя (Ev). Работа адсорбционной холодильной машины заключается в периодичности циклов адсорбции и десорбции паров холодильного агента. Если в адсорбере (Ad_a) идет процесс адсорбции, то в адсорбере (Ad_b) происходит процесс десорбции. При попадании теплого холодоносителя а трубки (2.30) испарителя, холодильный агент кипит при заданной температуре и давлении. Температура кипения холодильного агента определяется требуемой температурой гидропонного раствора. Например, требуемая температура охлажденного раствора 18°С, тогда температура холодоносителя должна быть порядка 11-12°С. Следовательно, температура кипения холодильного агента в испарителе будет t₀ = 5-6°С, а давление р₀=5.62-5.96 кПа. Пары холодильного агента из испарителя при давлении р₀ попадают в адсорбер, где поглощаются адсорбентом. Процесс адсорбции сопровождается выделением тепла, которое необходимо отводить. Отвод теплоты адсорбции осуществляют подачей холодной воды в трубки (2.2) абсорбера через 3-ходовые вентили (3Т₃) и (3Т₄). Холодную воду подают насосом (12) из первичного теплообменника (11) по трубопроводу (С₁₅). Из трубок (2.2) адсорбера воду отводят через 3-ходовые вентили (3Т₁) и (3Т₂) во вторичный теплообменник (13) и далее по трубопроводу (С₁₆) возвращают теплообменник (11). Охлажденный до заданной температуры холодоноситель по трубопроводу (С₆) этим же насосом (10) подают в охладитель (18) [блок (С)], а по трубопроводу (С₇) в змеевик (14) первичного теплообменника (11).

В процессе адсорбции все пары агента поглощаются адсорбентом, а давление в гранулах адсорбента повышается до давления р_к (давление конденсации). Гранулы адсорбента могут удерживать поглощенный агент длительное время, при этом находиться при давлении р_к. Для выделения паров холодильного агента из адсорбента при давлении р_к необходимо подать горячий теплоноситель в трубки (2.2). Теплоноситель, например, воду нагревают выхлопными газами от работающего дизель-генератора (1) [см. Блок (А)]. Нагрев воды, которая находится в баке (3), производят в теплообменнике (2). Нагрев осуществляют до температуры 72-75°С с помощью змеевика (6), который помещен в бак (3). При достижении указанной температуры включают насос (5) и по трубопроводу (С₃) горячую воду в процессе цикла десорбции, подают в теплообменные трубки (2.2), адсорбера (Ad_a) и (Ad_b) через 3-ходовые вентили, соответственно (3Т₁) и (3Т₂).

После запуска в работу холодильной машины проводят контроль температуры и регулирование расхода циркулирующего в системе холодоносителя. Поддержка стабильной температуры гидропонного раствора, например, в пределах 19°С обеспечивается регулированием расхода и температуры греющего теплоносителя, охлаждающей воды, подаваемой в трубки адсорберов и конденсатора.

Основные преимущества предлагаемой системы охлаждения в гидропонных технологиях

Основные достоинства предлагаемой системы охлаждения раствора в гидропонных технологиях с применением сорбционных холодильных машин, в частности адсорбционной, а также новизна ряда устройств и аппаратов системы обеспечивают поставленную цель изобретения: сокращение затрат электрической энергии, повышение эффективности и качества плодов при выращивании различных сельскохозяйственных культур.

Преимущества предлагаемой системы охлаждения:

- предложенная система охлаждения раствора содержит наиболее энергетически эффективные холодильные машины адсорбционного типа, в которых холодильным агентом является метиловый спирт (метанол);

- в конструкции охладителя раствора предусмотрена рециркуляция раствора или его перемешивание винтовой мешалкой, что значительно увеличивает коэффициент теплопередачи при охлаждении раствора;

- в системе охлаждения раствора предусмотрена установка фильтрации раствора перед подачей его на охлаждение в охладитель, что предотвращает загрязнение поверхности теплообменных трубок охладителя.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложена система охлаждения питательного раствора в гидропонных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур с использованием холодильной машины, содержащая гидропонную установку, охладитель питательного раствора, напорный бак и градирню. Система охлаждения снабжена мультициклонной фильтрационной установкой с самоочищающимися насадками, выполненной с возможностью фильтрации питательного раствора перед его подачей в охладитель, и энергетическим блоком, содержащим дизель-электрический генератор, теплообменник типа газ-жидкость, бак для нагрева теплоносителя. Холодильная машина выполнена в виде адсорбционной холодильной машины, содержащей два адсорбера, испаритель и конденсатор, соединённые сифоном, первичный теплообменник охлаждения воды, подаваемой в трубки адсорбера в процессе адсорбции паров холодильного агента, вторичный теплообменник охлаждения воздухом воды, отводимой из трубок адсорбера. Холодильным агентом является метанол. Охладитель питательного раствора состыкован с напорным баком трубчатой перегородкой. Технический результат – сокращение электроэнергии и повышение эффективности выращивания и качества плодов. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система охлаждения питательного раствора в гидропонных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур с использованием холодильной машины, содержащая гидропонную установку, охладитель питательного раствора, напорный бак и градирню, отличающаяся тем, что система охлаждения снабжена мультициклонной фильтрационной установкой с самоочищающимися насадками, выполненной с возможностью фильтрации питательного раствора перед его подачей в охладитель, и энергетическим блоком, содержащим дизель-электрический генератор, теплообменник типа газ-жидкость, бак для нагрева теплоносителя, при этом холодильная машина выполнена в виде адсорбционной холодильной машины (AдХМ), содержащей два адсорбера, испаритель и конденсатор, соединённые сифоном, первичный теплообменник охлаждения воды, подаваемой в трубки адсорбера в процессе адсорбции паров холодильного агента, вторичный теплообменник охлаждения воздухом воды, отводимой из трубок адсорбера в процессе адсорбции паров холодильного агента, а холодильным агентом является метанол (СН3ОН), причем охладитель питательного раствора состыкован с напорным баком трубчатой перегородкой.

2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, охладитель снабжен насосной рециркуляцией охлаждаемого раствора с целью повышения интенсивности охлаждения.

3. Система охлаждения по п. 1, отличащаяся тем, что с целью повышения коэффициента теплопередачи охладитель раствора снабжен перемешивающим устройством винтового типа.

4. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, в днище корпуса охладителя выполнены уловители механических загрязнений.

5. Система охлаждения по п. 4, отличающаяся тем, что уловители механических загрязнений выполнены в виде желобов с крышками.