Устройство для регулирования температуры воздуха и поливной воды в теплице Советский патент 1990 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству в частности к растениеводству в условиях защищенного грунта.

Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 структурная схема регулятора.

Устройство регулирования температуры воздуха и поливной воды в теплице включает источник 1 горячего теплоносителя, который транспортирующим насосом 2 подается в теплицу, систему 3 отопления, соединенную через первый циркуля.ционный насос 4 с входным патрубком первого трехходового смесительного клапана 5, управляемого первым выходом регулятора 6, первый вход последнего соединен с датчиком 7 температуры теплоносителя, первый выходной патрубок первого трехходового смесительного клапана 5 соединен с входом источника 1 горячего теплоносителя, второй выходной патрубок - с выходом транспортирующегося насоса 2, на второй и третий входы регуляторов подключены датчики 8 и 9 соответствен1 но солнечной радиации и температуры воздуха в теплице, входной патрубок второго трехходового смесительного клапана.10, управляемого вторым выходом регулятора 6, соединен с транспортирующим насосом 2, а первый выход

5

0

5

0

5

0

5

ной патрубок - с первым входом теплообменника 11, первый выход которого соединен с вторым выходным патрубком второго трехходового смесительного клапана 10 и входом системы 3 отопления, накопительную емкость 12, связанную через второй циркуляционный насос 13 с вторым входом теплообменника 11, второй выход которого через третий трехходовой смесительный клапан 14, управляемый третьим выходом регулятора 6, соединен с системой 15 полива растений и накопительной емкостью 12, и датчик 16 температуры воды после теплообменника 11, подсоединенный к четвертому входу регулятора.

Регулятор 6 (фиг.2) состоит из двухпоэиционных блоков-регуляторов 17-19 и пропорционально-интегральных блоков-регуляторов 20 и 21. Блоки-регуляторы построены на базе стандартных функциональных элементов: ЗС - звуковая сигнализация, 3 - задатчик, ЭС - элемент сравнения, У - усилитель, Р - регулятор, Т - триггер. Остальные элементы блоков обозначены функционально.

Блок-регулятор 17 регулятора 6 служит для контроля температуры поливной воды. Если температура отклоняется от заданной, подается сигнал с третьего выхода регулятора 6 на третий трехходовой смесительный клапан 14, и поливная вода - поступает в накопительную емкость до тех пор, пока не достигнет заданной. Темпеоатура полипной поды задается и регулируется блоком-регулятором 20, к четвертому входу регулятора 6 подключен датчик 16 температуры поливной воды после теплообменника, а вторым выходом регулятор 6 управляет первым трехходовым смесительным клапаном 10, от положения которого зависит количество теплофикационной воды, подаваемой в теплообменник 11.

Блок-регулятор 18 регулятора 6 служит для сигнализации снижения или превышения температуры теплофикацион

входной патрубок перпого трехходового смесительного клапана 10) или от блока-регулятора 19, подключенного к датчику 8 солнечной радиации.

Устройство работает следующим образом.

В холодный период года регулирование температуры воздуха в теплице производится путем изменения количества горячего теплоносителя, подаваемого в систему 3 отопления от источника 1 горячего теплоносителя транспор- тирующим насосом 2, через второй трех

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к растениеводству в сооружениях защищенного грунта. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды. Устройство содержит источник 1 горячего теплоносителя, который подается транспортирующим насосом 2 в теплицу. Система 3 отопления соединена через первый циркуляционный насос 4 с входным патрубком первого трехходового смесительного клапана 5. Клапан 5 управляется регулятором 6, первый вход которого соединен с датчиком 7 температуры теплоносителя, второй и третий соответственно связаны с датчиком 8,9 солнечной радиации и температуры воздуха в теплице. В период высокой солнечной радиации после прекращения подачи горячего теплоносителя для предотвращения повышения температуры воздуха в теплице выше оптимальной включаются в работу второй трехходовой смесительный клапан, управляемый вторым выходом регулятора. Входной патрубок второго трехходового смесительного клапана 10 соединен с транспортирующим насосом 2, а первый выходной патрубок - с первым входом теплообменника 11. Первый выход теплообменника 11 связан с входом системы отопления 3. Накопительная емкость 12 подключена через второй циркуляционный насос 13 с вторым входом теплообменника 11. Второй выход теплообменника 11 через третий трехходовой смесительный клапан 14, управляемый сигналом с третьего выхода регулятора 6, соединен с системой 15 полива растений и накопительной емкостью 12. Датчик 16 температуры воды после теплообменника 11 подсоединен к четвертому входу регулятора 6, что позволяет предотвратить перегрев растений и использовать энергию солнца для подогрева поливной воды в период высокой солнечной радиации, а также уменьшить потери влаги с вентиляцией. 2 ил.

ной воды от допустимого значения .Блок-j ; ходовой смесительный клапан 10, черегулятор 21 управляет температурой воздуха в теплице путем изменения положения второго трехходового смесительного клапана 5, при этом изменяется количество теплофикационной воды, 0 подмешиваемой из обратного трубопровода (второй выходной патрубок второго трехходового смесительного клапана 5) в прямой (входной патрубок первого трехходового смесительного клапана 25 10), датчик 9 температуры воздуха в теплице подключен к третьему входу регулятора 6, а первый выход блока-регулятора 21 регулятора 6 - к исполнительному механизму трехходового сме-зд еительного клапана 5. Блок-регулятор 19, воздействуя на задатчик блок- регулятора 20, изменяет задание на поддерживание температуры в теплице в зависимости от уровня солнечной радиации (второй вход регулятора 6 от 5 датчика 8 солнечной радиации).

В качестве теплообменника 11 применяют любой типовой водо-водяной подогреватель с соответствующей площадью нагрева и расходом воды. Поливная вода, поступив через второй вход в теплообменник 11, проходя по множеству тонких трубок, нагревается и выхо40

рез теплообменник 11 в момент подогрева воды для полива (первый вход - первый выход теплообменника 11), или мимо него в остальное время (второй выход второго трехходового смеситель ного клапана 10 - вход системы 3 ото ления) и далее первым циркуляционным насосом А - на вход первого трехходового смесительного клапана 5, управляемого первым выходом регулятора 6, который в этот период получает сигналы от датчика 7 температуры теп лоносителя и датчика 9 температуры воздуха в теплице.

Температура теплоносителя, поступающего в систему 3 отопления (а соо ветственно, и температура в теплице) зависит от температуры теплоносителя поступающего от источника 1, и количества теплоносителя, подмешиваемого из обратного трубопровода (с второго выхода первого трехходового смесител ного клапана 5) в прямой трубопровод на выход транспортирующего насоса 2, а количество теплоносителя, подмешива емого из обратного трубопровода,зависит от положения затвора трехходово го смесительного клапана 5, управляемого регулятором 6 в зависимости от температуры воздуха в теплице.

пит через второй выход, а теплофикационная вода, попадая в теплообменник 11 через первый вход,проходит в межтрубном пространстве, нагревает поливную воду, не смешиваясь с ней, и выходит через первый выход.

Источник 1 горячего теплоносителя в период высокой солнечной радиации может отключаться оператором в ручном режиме работы, а в автоматическом - от сигнала конечных выключателей второго трехходового смесительного клапана 5 (когда вся теплофикационная вода из всасывающего патрубка поступа- .ет на первый патрубок и далее - на

0 5 5

0

5

0

5

рез теплообменник 11 в момент подогрева воды для полива (первый вход - первый выход теплообменника 11), или мимо него в остальное время (второй выход второго трехходового смесительного клапана 10 - вход системы 3 отопления) и далее первым циркуляционным насосом А - на вход первого трехходового смесительного клапана 5, управляемого первым выходом регулятора 6, который в этот период получает сигналы от датчика 7 температуры теплоносителя и датчика 9 температуры воздуха в теплице.

Температура теплоносителя, поступающего в систему 3 отопления (а соответственно, и температура в теплице), зависит от температуры теплоносителя, поступающего от источника 1, и количества теплоносителя, подмешиваемого из обратного трубопровода (с второго выхода первого трехходового смесительного клапана 5) в прямой трубопровод на выход транспортирующего насоса 2, а количество теплоносителя, подмешиваемого из обратного трубопровода,зависит от положения затвора трехходового смесительного клапана 5, управляемого регулятором 6 в зависимости от температуры воздуха в теплице.

В период высокой солнечной радиации даже при прекращении подачи горячего теплоносителя в теплице наблюдается перегрев растений и нарушение водного баланса растений, растения от этого теряют до 25% урожая. Перегрев растений может возникать и в летние месяцы при полном открытии фрамуг, а ранней весной фрамуги нельзя открывать из-за их . обледенения и большого перепада температур наружного и внутреннего воздуха. По данным, полученным в ходе экспериментальных работ на тепличном комбинате, первые перегревы растений были зафиксированы уже в конце февраля,а число часов с температурой листа большей или равной 28°С, в теплице с января по июнь месяц составляет 519 ч.

В период высокой солнечной радиации устройство работает следующим образом

Прекращается подача горячего теплоносителя транспортирующим насосом 2 а циркуляция теплоносителя происходит по контуру: система 3 отопления, первый циркуляционный насос 4, первый трехходовой смесительный клапан 5 (вход - второй выход), второй трех- ходовой смесительный клапан 10 (вход- первый выход) и теплообменник 11 (первый вход - первый выход), в котором теплота забирается из теплицы и отдается поливной воде, циркулирующей по второму контуру: накопительная емкость 12, второй циркуляционный на- сое 13, теплообменник 11 (второй вход - второй выход) и третий трехходовой смесительный клапан 14, кото- рый. управляясь регулятором 6, в зависимости от сигнала датчика 16 температуры воды после теплообменника 11 может направлять подогретую воду или в систему 15 полива или в нако- пительную емкость 12.

В период высокой солнечной радиации источник 1 горячего теплоносителя отключается, теплоноситель (сетевая вода), циркулируя и трубах системы 3 отопления, нагревается, охлаждая воздух теплицы (в среднем на 1 м площади зимних теплиц приходится 0,8 ма поверхности труб системы водного обогрева, а в теплообменнике 11 (кото- рый работает по принципу труба в трубе, чтобы не смешивать химически очищенную сетевую и химически не очищенную поливную воду) отдает свое тепло холодной воде, циркулирующей по второму контуру и предназначенной для полива. Регулятор 6 может быть реализован на базе серийных регуляторов РТ-2-Р25.

Применение, предлагаемого устройст

ва для регулирования температуры воздуха и поливной воды в теплице позволяет предотвратить перегрев растений и использовать энергию солнца для подогрева поливной, воды, кроме этого ликвидируются потери влаги, которые имеют место при интенсивной вентиляции во время охлаждения теплицы известными методами.

0 5 0

Q 5

0

5

Формула изобретения Устройство для регулирования температуры воздуха и поливной воды в теплице, содержащее источник горячего теплоносителя, сообщенный через транспортирующий насос с входным патрубком первого трехходового смесительного клапана, первый выходной патрубок которого посредством подающего трубопровода связан с системой отоппения, первый циркуляционный насос, регулятор, первый вход которого соединен с датчиком температуры, а второй вход - с датчиком солнечной радиации воздуха в теплице, а третий вход - с датчиком температуры теплоносителя, при этом первый выход регулятора связан с управляющим входом исполнительного механизма первого трехходового смесительного клапана, отличающееся тем, что, с целью оптимизации процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды, оно снабжено датчиком температуры воды после теплообменника, связанным с четвертым входом регулятора, вторым и третьим трехходовыми смесительными клапанами, управляющие входы исполнительных механизмов, которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами регулятора, теплообменником, вторым и третьим циркуляционными насосами, накопительной емкостью и системой полива растений, которая посредством трубопровода соединена с первым выходным патрубком третьего трехходового смесительного клапана, второй выходной патрубок которого сообщен с накопительной емкостью, а входной патрубок соединен с вторым выходом теплообменника, при этом второй вход последнего сообщен через второй циркуляционный насос с накопительной емкостью, а второй выходной патрубок первого трехходового смесительного клапана соединен с первым входом теплообменника, первый выход которого связан через систему отопления с всасывающим патрубком первого циркуляционного насоса, причем нагнетательный патрубок последнего соединен с входным патрубком второго трехходового смесительного клапана, выходные патрубки которого сообщены соответственно с источником горячего теплоносителя и нагнетательным патрубком транспортирующего насоса.

S

CM

1 ЦУГ1га

CN

o