Устройство для обогрева грунта Советский патент 1983 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для регулирования температуры почвы в теплицах. Известно устройство для обогрева грунта, содержащее водяной генератор тепла, замкнутый контур теплоносителя и систему автоматического управления температурой грунта с регулятором, датчиком температуры грунта и датчиком температуры прямого теплоносителя причем водяной генератор тепла выполнен на водяном подогревателе, замкнутый контур теплоносителя включает установленный на обратном трубопроводе циркуляционный насос и установленный на прямом трубопроводе первый ,трехходовой перепускной клапан с уп авляюи1им-элементом, а система автома тического управления температурой грун та выполнена по блок-схеме последовательно соединенных, и .имеющих обратнук связь первого элемента сравнения информации от датчика температуры грунта по задатчику преобразователя с усилитёлем и регулятора температуры грунта 1 Недостатком этого устройства является невысокая точность регулирования температуры грунта. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры грунта. Поставленная цель дбстигается тем, что система автоматического управления температурой грунта снабжена дат,чиком температуры обратного теплоносителя, датчиком температуры поверх iности труб водяной системы обогрева ;грунта и датчиком уровня солнечной радиации, а водяной генератор тепла снабжён регулятором расхода теплоносителя и вторым трехходовям перепускным клапаном с управляю1цим элементом, который установлен на прямом трубопроводе входа вод;яного подогревателя, при этом задатчик снабжён вычислительным блоком, вход которого соединен с датчиком температуры обратного теплоносителя, датчиком температуры поверхности труб водяной системы обогрева грунта, датчиком температуры прямого тепло носителя и датчиком уровня солнечной радиации, а выход - с преобразователем и первым элементом сравнения, преобразователь снабжен интегратором, блоком коррекции, сумматором, вторым элементом сравнения, причем вход интегратора соединен с вычислительным блоком, а вход блока коррекции - с первым элементом сравнения, выходы интегратора и блока коррекции подключены к сумматору,последовательно соединенному со вторым элементом сравнения, регулятор температуры грунта выполнен двухканальным, при этом один выходной канал последовательно подключен к управляюсцему элементу второго трехходового перепускного клапана, а второй выходной канал снабжен третьим элементом сравнения, вход которого соединен с. датчиком температуры теплоносителя на подающем трубопроводе замкнутого контура теплоносителя, при этом выход третьего элемента сравнения подключен к управляющему элементу перво,го трехходового перепускного клапана. На чертеже дана функциональная схема устройства. Устройство включает водяную систему обогрева, состоящую из труб 1, размеи енных под слоем грунта 2. Контур теплоносителя состоит из подающего 3 и обратного k трубопроводов,, соединенных с водяным подогревателем 5. На обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос 6. На подаюи{ем трубопроводе 3 установлен первый трехходовой перепускной клапан 7, соединенный с обратным трубопроводом 5 перепускным трубопроводом 8. Водяной подогреватель 5 соединен с питающей теп/юсетью прямым 9 и обратным 10 трубопроводами. Второй трехходовой перепускной клапан 11 установлен на прямом трубопроводе 9 и перепускном трубопроводе 12, который подключен к обратному трубопроводу Ю. На подающем трубопроводе 3 установлен датчик температуры 13, а на братном трубопроводе k установлен атчик температуры . На поверхности труб водяной системы обогрева становлены датчики температуры 15. атчик температуры воздуха 16 установлен в теплице, а датчик солнечной радиации 17 установлен на улице. атчики 13-17 подключены к вычислительному блоку 18, Датчики температуры грунта 19 установлены в его поверхностном слое и подключены к первому элементу сравнения 2П, к которому также подключен выход вычислительного блока 18. Кроме того, выход вычислительного блока 18 подключен к интегратору 21. Выход первого элемента сравнения 2 соединен с блоком коррекции 22, который вместе с интегратором 21 подклюмен к блоку сумматора 7.3, выход котор го подключен ко второму блоку сравнения 2. Выход элемента сравнения 2k подключен к двухканальному регулятору температуры грунта 25. Один канал регулятора температуры грунта 25 подклю чены к третьему элементу сравнения,26 который.соединен с регулятором расхода теплоносителя 27, второй канал под ключен к управляющему элементу 28 первого трехходового смесительного клапана. Кроме того, вход третьего элемента сравнения 26 соединен с датчиком 29 температуры теплоносителя, установленном на подающем трубопроводе 3. . Выход регулятора расхода теплоноси теля 27 подключен к управляющему элементу 30 второго трехходового перепускного клапана П. Устройство работает следующим образом. Теплоноситель, например горячая вода из водяного подогревателя 5 поступает по подаюи ему трубопроводу 3 в систему с богрёаа 1, осуществляющую нагрев грунта 2. Отработанный теплоноситель по обратному трубопроводу возвращается из системы обогрева в во дяной подогреватель 5. Датчиками температуры измеряются соответственно температуры прямого, обратного теплоносителя, а также температура поверхности труб в системе обогрева и температура воздуха в теплице. Кроме того, датчиком 17 измеряется уровень солнечной радиации. Все эти данные поступают в вычислительный блок 18, которой высчитывает распределение температуры в объеме грунта. Полученный .результат о распределении температур грунта в объеме интегрируется по объему в блоке интегратора 21 Одновременно в нескольких точках измеряется температура почвы датчиками 19 которая сравнивается в первом элементе сравнения20 с результатом, полученным в вычислительном блоке 13. Если эти результаты не равны, то на выходе первого элемента сравне.ния 20 появляется сигнал, который, поступая на блок коррекции 22. преобразовывается в виде поправки к сигналу блока интегратора 21, суммируясь с ним в блоке сумматора 23. Сигнал блока сумматора 23 поступает на второй элемент сравнения. 2, где он сравнивается с заданным сигналом. Если температура объема грунта превышает заданную, на выходе второго элемента сравнения 2k формируется сигнал отрицательной полярности, который поступает на двухканальный регулятор температуры грунта 25. Сигнал первого канала поступает на управляющий элемент 28 трехходового смесительного клапана 7 который уменьшает подачу теплоноситель в систему обо- грева 1 и пропускает его по перепускному трубопроводу 8 на вход циркуляционного насоса 6. Сигнал второго канала двухканального регулятора температуры грунта 25 поступает на третий элемент сравнения 26, где он сравнивается с сигналом датчика температуры теплоносителя 23 на подающем трубопроводе 3.Ясли сигнал второго канала двухканального регулятора температуры грунта 25 меньие сигнала, поступающего от датчика температуры 29 теплоносителя на подающем трубопроводе 3 тогда на выходе третьего элемента сравнения 26 формируется сигнал отрицательной полярности, который поступает на регулятор расхода теплоносителя 27. Сигнал регулятора теплоносителя 27 воздействует на управл мощий элемент 30 трехходового смесительного клапана 11, который уменьшает подачу теплоносителя из теплосети на водный подогреватель 5 и перепускает его по трубопроводу 12 до тех пор, пока сигнал датчика температуры 29 не сравнивается с сигналом двухканального регулятора температуры грунта 25. Если сигнал второго канала двухканального регулятора температуры грунта 26 болыте сигнала датчика температуры 29 теплоносителя на подающей трубопроводе 3, то на выходе третьего элемента сравнения 2б формируется сигнал положительной полярности, который поступает на регулятор расхода теплоносиТеля 27. Сигнал регулятора теплоно- . сителя 27 воздействует на управляющий элемент 30 трехходового перепускного клапана 11, который увеличивает подачу теплоносителя из теплоносителя на водяной подогреватель 5 до тех пор, пока сигнал датчика температуры 29 теплоносителя на прямом трубопроводе не уровняется с сигналом двухканального регулятора температуры грунта 25. Уменьшение подачи теплоносителя на водяную систему обогрева 1 посредством трехходового перепускного клапана 7 и изменение температуры тепло носителя перепускным клапаном 11 посредством изменения расхода производится до тех пор, пока температура грунта не понизится до заданного зна чения. Если среднеинтегральная температу ра почвы MeHbuiie заданного значения, то на выходе третьего элемента сравнения 26 формируется сигнал положительной полярности и трехходовой перепускного клапана 7 увеличивает подачу теплоносителя на систему обогрева, а перепускной клапан-11 увеличивает- температуру теплоносителя до тех пор, пока среднеинтегральная температура грунта не станет равной заданной. В случае, если среднеинтегральная температура грунта равна заданной. 1П 81 а увеличилась температура воздуха в теплице или увеличился уровень солнечной радиации, то сигнал датчика температуры 29 теплоносителя на подающем трубопроводе 3 превысит сигнал второго канала регулятора температуры грунта 25 и на выходе третьего элемента сравнения 26 формируется сигнал отрицательной полярности и посредством регулятора расхода теплоносителя 27 и перепускного клапана 11 уменьшается подача теплоносителя на водяной подогреватель 5 до тех пор, пока оба указанных сигнала не выравниваются. Устройство данного изобретения обладает высокой помехоустойчивостью и быстродействием„ Оно повышает точность регулирования темрературы почвы и, как следствие. повышает экономию тепловой энергии. Кроме того, применение предлагаемого устройства позволит повысить урожайность теплим- ных культур на 10-15.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ГРУНТА, содержа1чее водяной генератор тепла, замкнутый контур теплоносителя и систему автоматического управления температурой грунта с регулятором, датчиком температуры грунта и датчиком температуры прямого теплоносителя, водяной генератор тепла выполнен на водяном подогревателе, замкнутый контур теплоносителя включает установленный на обратном трубопроводе циркуляционный насос и установленный на прямом трубопроводе первый трехходовой перепускной клапан с упрйвлящим элементом, а система автоматического управления температурой грунта выполнена по блок-схеме последовательно соединенных и имеющих обратную связь первого элемента срав-. нения информации от датчика температуры грунта по задатчику, преобразователя с усилителем и регулятора температуры грунта, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры грунта, система автоматического управления температурой грунта снабжена датчиком температуры обратного теплоносителя, датчиком температуры поверхности труб водяной системы обогрева грунта и датчиком уровня солнечной радиации, а водяной генератор тепла снабжен регулятором расхода теплоносителя и вторым трехходовым перепускным клапаном с управлякнцим элементом, который установлен на прямом трубопроводе входа водяного подогревателя, при этом задатчик снабжен вычислительным блоком, вход которого соединен с датчиком температуры обратного теплоносителя, датчиком температуры поверхности труб водяной системы обогрева грунта, датчиком температуры прямого теплоносителя и датчиком уровня солнечной радиации, а выход - с преобразователем и первым элементом сравнения, преобразователь снабжен интегратором, блоком коррекции, сумматором, вторым элементом сравнения, причем вход интегратора соединен с вычислительным блоком, а вход блока коррекции - с первым элементом сравнения, выходы э интегратора и блока коррекции подS5 ключены к сумматору, последовательно эо соединенному с вторым элементом сравtc нения, регулятор температуры грунта X) выполнен двухканальным, при этом один выходной канал последовательно под- . ключен к управляюи1ему элементу второго трехходового перепускного клапана, а второй выходной канал снабжен третьим элементом сравнения, вход которого соединен с датчиком температуры теплоносителя на подающем трубопроводе замкнутого контура теплоносителя, при этом выход третьего элемента сравнения подключен к управляющему элементу первого трехходового перепускjHoro клапана.