Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице Советский патент 1989 года по МПК A01G9/24 A01G9/26 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к тепличному, преимущественно к теплицам с комбинированным (водяное и воздушное) отоплением, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1113041.

Целью изобретения является оптимизация процесса регулирования температуры воздуха за счет улучшения динамических характеристик этого процесса.

На чертеже представлена функциональ- ная схема устройства для регулирования температуры воздуха в теплице.

Устройство содержит датчики погодных условий: датчик 1 температуры наружного воздуха Т, датчик 2 уровня солнеч- ной радиации Е, датчик 3 скорости ветра V, датчик 4 наличия осадков Do, датчик 5 влажности воздуха в теплице ((i, датчик 6 температуры почвы Т.,,, задатчик 7 требуемой температуры воздуха TBJ, которые совместно с датчиками 3 подключены к входу вычис- лительпого блока 8, выход задатчика 7 требуемой температуры воздуха соединен с одним из входов регулятора 9 основного канала регулирования, на второй вход которого подключен датчик 10 текущей температуры воздуха TB, а вы.ход подключен к испол- иите.чьному механизму 11, связанному с трехходовым смесительным клапаном 12 нижнего Koirrypa 13 системы отопления теплицы. Выхол. вычислительного блока 8 подключен к одному из входов регулятора 14 коррек- THpyioniei o канала, на второй вход которо- | о подключен датчик 15 текущей температуры теПьЧоносителя Т в нижнем контуре системы отопления, а его выход подключен к одному из входов электронного ключа 16. второй вход которого соединен с выходом регулятора 9 основного канала регулирования, а выход подключен к управляющему входу исполнительного механизма 11 трехходового смесительного клапана 12 нижнего контура 13 системы отопления. Выход регулятора 9 одновременно через контакт верхне- го по. южения исполнительного механизма 11 клапана 12 соединен со схемой ИЛИ 17, второй вход которой подключен к выходу датчика 4 наличия осадков, а вы.ход схемы ИЛИ 17 подключен к первым выходам электрон- ных ключей 18 и 19. Причем второй вход электронного ключа 18 соединен с датчиком 20 температуры теплоносителя верхнего контура системы отопления электронных ключей 18 и 19, выходы подключены к управляющему входу исполнительного механизма 2 трехходового смесительного клапана 22 верхнего контура 23 системы отопления теплицы. При это.м второй вход электронного ключа 19 соединен с источником 24 питания. Одновременно выход регулятора 9 основного канала соединен с вентилятором 25 воздущ- ного контура 26 системы питания и с электронным ключом 27 выбора режима, первый выход которого подключен к электромаг5

о с 0 5

нитному приводу 28 клапана 29 калорифера 30, а второй его выход - с первыми входами четвертого и пятого электронных ключей 31 и 32. Причем второй вход электронного ключа 31 соединен с датчиком 33 температуры приточного воздуха воздушного контура 26 системы отопления, а второй вход электронного ключа 32 соединен с источником 24 питания, а их выходы подк тючены к управляющему входу исполнительного механизма 34 воздушного смесительного клапана 35 воздушного контура 26 системы отопления.

Устройство работает следующим образом.

Информация с датчиков 1-6 и задатчика 7 требуемой температуры воздуха Тез поступает на вычислительный блок 8, который вырабатывает сигнал, пропорциональный требуемой для данных условий (погодных и микроклимата) температуре теплоносителя в нижнем контуре 13, т. е. вычислительный блок 8 совместном с датчиками 1-6 выполняет роль задатчика требуемой для данных условий температуры теплоносителя в нижнем контуре системы отопления. Основным каналом регулирования температуры теплоносителя в нижнем контуре является канал, состоящий из датчика 10 текущей температуры воздуха Тв, задатчика 7 требуемой температуры воздуха Тез и регулятора 9.

Если температура воздуха в теплице соответстсвует заданной агротребованиями 1 76, , сигнал V с выхода регулятора 9 основного канала отсутствует (). При понижении температуры Ti, тносительно заданной TB, () на выходе регулятора 9 появляется сигнал V соответствующей по- . 1ярности, который поступает на исполни- гельный .механизм 11 и одновременно запирает электронный ключ 16. Исполнительный механизм 11, поворачивая трехходовой смесительный клапан 12 в сторону увеличения угла открытия клапана, меняет соотношение между прямой (горячей) и обратной (холодной) водой, увеличивая температуру в нижнем контуре 13 системы отопления теплицы. Одновременно сигнал с регулятора 9 основного канала поступает в вентилятор 25 воздушного контура 26 и электронный ключ 27 выбора режима и в зависимости от полярности при . поступает на электромагнитный привод 28 клапана 29 калорифера 30, входящего в состав возлущ- ного контура 26 системы отопления. Благодаря наличию воздушного контура инерционность устройства уменьщается, что ведет к улучшению его динамических характеристик и повышению качества регулирования. При достижении текущей температурой воздуха заданного уровня сигнал с регулятора 9 пропадает, калорифер и вентилятор возвращаются в исходное положение. Второй контур (корректирующий) состоит из датчика 15 текущей температуры теплоносителя Т, задатчика требуемой для данных погодных условий температуры теплоносителя Ту в нижнем контуре 13 системы отопления, состоящего из датчика 1 - б, вычислительного блока 8, регулятора 14 и электронного ключа 16. Если температура теплоносителя Тт в данный момент времени отвечает требуемой (,), которая определяется вычислительным блоком 8 на ословании ипформации о погодных условия х и параметрах микроклимата,сигнал

2 iia выходе регулятора 14 коррек- тируклцего канала отсутствует () и регулирование температуры теплоносителя в нижнем контуре ведется по основному каналу. Если температура теплоносителя отличается от прогнозируемой, то появляется сигнал У.) соответствующей полярности, который поступает на электронный ключ 16. Если при этом электронный ключ открыт, т е. регулятор 9 основного канала не работает (), что показывает соответствие текущей температуры воздуха Те заданной , с тмал V2 с выхода регулятора 14 корректирующего канала через электронный ключ 16 поступает на исполнительный механизм 11, благодаря чему температура теплоносителя в нижнем контуре 13 системы отопления устанавливается в соответствии с заданной. При этом из-за отсутствия сигнала с регулятора 9 основного канала воздушный контур 26 не работает, а при отсутствии сигнала с датчика 4 наличия осадков не работает и верхний контур. В случае, если температура воздуха в теплице заданной Tgj. а трехходовой смесительный клапан 12 полностью открь т (температура теплоносителя Т,, в нижнем кошурс достигает максимального значения), срабатывает его конечь ый вык.чючатель, выход регулятора 9 подключается к входу схемы ИЛИ 17 и сигна.: V| полярности, соответствующей , через схему ИЛИ 17 и электронный ключ 18 включает исполнительный механизм 21, запирая при этом ключ 19 и отключая исполнительный механизм от источника 24 питания. Исполнительный механизм 21, поворачивая трехходовой смесительный клапан 22 верхнего контура 23 системы отопления, повыщает температуру теплоносителя, увеличивая температуру воздуха в теплице.. Одновременно сигнал с регулятора 9 основного канала поступает на вентилятор 25 воздущного контура 26 системы отопления и через электронный ключ 27 выбора режима на электромагнитный привод 28 клапана 29 калорифера 30 воздушного контура 26. Подключение воздущного контура при компенсации отклонения температуры воздуха от заданного уровня уменьщает инерционность устройства, повышая тем самым качество процесса регулирования температуры воздуха в теплице. Когда температура воздуха в теплице достигнет заданного уровня, срабатывает исполнительный механизм 11 нижнеO

5

0

5

0

5

0

5

0

5

го контура и конечный выключатель клапана 12 отключает регулятор 9 от схемы ИЛИ 17, сигнал с ее выхода пропадает, электронный ключ 19 открывается, подключая исполнительный механизм 21 к источнику 24 питания, и возвращает клапан верхнего контура 23 в исходное состояние. При достижении температурой воздуха заданного значения сигнал с регулятора 9 основного контура регулирования пропадает и отключаются вентилятор 25 и через электромагнитный привод 28 клапана 29 калорифер 30 воздушного контура 26. Верхний контур 23 автоматически включается при обледенении кровли по сигналу с датчика 4 наличия осадков, поступающему через схему ИЛИ 17 и электронный ключ 18 на исполнительный механизм 21, который, как и в случае появления сигнала с регулятора 9, увеличивает температуру теплоносителя в верхнем контуре. В этом случае воздушный контур 26 не включается, так как из-за отсутствия лучистой составляющей при воздушном отоплении эффективность его использования для снятия наледи с кровли мала. Как только сигнал с датчика 4 наличия осадков исчезает, клапан 22 возвращается в исходное состояние.

Если температура воздуха в теплице Bbiuje заданного уровня (), на выходе регулятора 9 основного канала появляется сигнал Ui противоположной полярности, который поступает на исполнительный ме.ха- низм 11 и одновременно запирает электронный ключ 16. Исполнительный механизм II, поворачивая трехходовой смесительный клапан 12 в сторону уменьшения угла открытия клапана, меняет соотношение между прямой и обратной водой, уменьшая температуру теплоносителя в нижнем контуре 13 системы отопления теплицы. Одновременно сигнал с регулятора 9 основного канала регулирования поступает на вентилятор 25 воздущного контура 26 и электронный ключ 27 выбора режима в данном случае (при ,. ) через ключ 31 включает исполнительный механизм 34 воздушного смесительного клапана 35 воздушного контура 26j при этом сигнал V| запирает ключ 32 и отключает исполнительный механизм 34 от дополнительного источника питания. Исполнительный механизм 34, поворачивая заслонку воздушного смесительного клапана 35 в соответствующую сторону, осуществляет смешивание наружного и рециркуляционного воздуха в пропорции, определяемой необходимой температурой приточного воздуха Т-пр. Когда температура воз- д; м в теплице достигнет заданного уровня, сигнал Vi с регулятора 9 основного канала исчезает, при этом вентилятор 25 отключается, электронный ключ 31 открывается, подключая исполнительный механизм 21 к источнику 24 питаниями возвращает клапан

35 воздушного контура 26 в исходное состояние.

В весенний период, когда днем значения температуры наружного воздуха низкие с точки зрения агротехники и на работу фрамуг в связи с этим наложен запрет, а из-за повышенного уровня солнечной радиации в теплице наблюдаются перегревы, температура теплоносителя в нижнем контуре достигает минимального значения и срабатывает конечный выключатель трехходового смеси- тельного клапана 12. В этом случае сигнал Vi включает вентилятор 25, и через него, электронный ключ 27 выбора режима и электронный ключ 31 включается исполнительный механизм 34, при этом сигнал Vi запирает ключ 32 и отключает исполнительный механизм 34 от дополнительного источника 24. Исполнительный механизм 34, поворачивая заслонку смесительного клапана 35 в соответствующую сторону, осуществляет смешивание наружного и рециркуляционного воздуха -В пропорции, определяемой необходимой температурой приточного воздуха Тпр. При достижении температурой воздуха в теплице заданного уровня сигнал Vi с регулятора 9 основного канала регулирования исчезает, вентилятор 25 отключается, электронный ключ 32 открывается, подключая исполнительный механизм 34 к источнику 24 питания и возвращая клапан 35 воздушного контура 26 в исходное состояние.

Таким образом, введение в устройство до- полнительного воздушного контура с каналом регулирования, связанного с каналами регулирования нижнего и верхнего контуров системы отопления, позволяет осуществить компенсацию влияния переменных возмущающих воздействий путем одновремен- ной работы нижнего (или верхнего) и воздушных контуров, уменьшая тем самым инерционность .устройства, за счет чего улучшаются динамические характеристики регулирования температуры воздуха в теплице и повышается качество этого процесса. Кроме

5

0 0

о г 0

5

того, введение воздушного контура с кана„1ом регулирования расширяет функциональные возможности устройства путем использования его для снятия перегревов в теплицах в весенний период, характеризующийся повышенным уровнем солнечной радиации, вызывающей перегревы в теплице, и низкими с точки зрения агротехники температурами наружного воздуха, при которых на работу фрамуг наложен запрет, и возможности системы отопления для регулирования температуры воздуха в теплице в сторону ее понижения полностью исчерпаны.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице по авт. св. № 1113041, отличающееся тем, что, с целью оптимизации процесса регулирования за счет улучшения динамических характеристик этого процесса, оно снабжено воздушным контуром отопления, содержащим калорифер с клапаном, имеющим электромагнитный привод, вентилятор и воздушный смесительный клапан с исполнительным механизмом, а воздушный контур отопления снабжен каналом регулирования, включающим электронный ключ выбора режима, четвертый и пятый электронные ключи и датчик температуры приточного воздуха, при этом последний соединен с первым входом четвертого электронного ключа, второй вход которого объединен с первым входом пятого электронного ключа и связан с первым выходом электронного ключа выбора режима, причем второй выход электронного ключа выбора режима соединен с входом управления электромагнитного привода клапана калорифера, а вход электронного ключа выбора режима подключен к источнику питания, при этом выходы четвертого и пятого электронных ключей связаны с управляющим входом исполнительного механизма ВОЗДУШНОГО смесительного клапана.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к тепличному овощеводству и цветоводству. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования температуры воздуха за счет улучшения динамических характеристик этого процесса. Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице содержит датчики погодных условий и технологических параметров теплицы. Вычислительный блок 8 связан с выходами датчиков погодных условий и корректирует работу нижнего основного контура 13 системы отопления, снабженного трехходовым смесительным клапаном 12 с исполнительным механизмом 11. Верхний контур 23 системы отопления выполнен аналогично нижнему и связан с ним посредством схемы ИЛИ 17. УСТРОЙСТВО ДОПОЛНИТЕЛЬНО ОСНАЩЕНО ВОЗДУШНЫМ КОНТУРОМ 26 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ, В СОСТАВ КОТОРОГО ВХОДИТ КАЛОРИФЕР 30 С КЛАПАНОМ 29, ИМЕЮЩИМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД 28, ВЕНТИЛЯТОР 25 И ВОЗДУШНЫЙ СМЕСИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН 35 С ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ 34. КАНАЛ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО КОНТУРА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ВКЛЮЧАЕТ ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ ВЫБОРА РЕЖИМА 27, ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ 31 И 32 И ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА. НАЛИЧИЕ ВОЗДУШНОГО КОНТУРА ОТОПЛЕНИЯ ПОЗВОЛЯЕТ УМЕНЬШИТЬ ИНЕРЦИОННОСТЬ УСТРОЙСТВА ЗА СЧЕТ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ. ВЕРХНИЙ КОНТУР 23 СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ВКЛЮЧАЕТСЯ В РАБОТУ ПО СИГНАЛУ ДАТЧИКА 4 НАЛИЧИЯ ОСАДКОВ И В ПРОЦЕССЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРЕДОТВРАЩАЕТ ОБЛЕДЕНЕНИЕ КРОВЛИ. 1 ИЛ.