Теплица Советский патент 1979 года по МПК A01G9/14 

1

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к теплицам для выращивания различных растений, в том числе сельскохозяйственных культур - огурцов, томатов и др. Кроме того, возможно использовать эти сооружения для других целей, например в качестве жилых помещений, термостатов, кабин летательных и космических аппаратов и др.

Известна тенлица, включающая снабженный теплоизоляцией и воздуховодами каркас, закрытый светопрозрачным иокрытием, образующим внутреннюю полость 1.

Однако в такой теплице происходит утечка тепла из внутреннего объема во внешнюю среду, что приводит не только к нерациональной трате энергии Солнца, но и к нерациональному расходованию сжигаемого ценнейшего топлива (газа, мазута). Иоддержание теплового баланса на 1 га известных тенлиц требует за год сжигания 1,5 млн. м нриродного газа, а на производство 1 т овощей необходимо затрачивать до 10 т условного топлива.

Иервый основной недостаток известных теплиц - их высокие тепловые потери, связанные с молекулярно-кинетическими и излучательными утечками теила из внутренней полости теплиц. Высокие молекулярнокинетические теплопотери, такие как массотеплопередача, происходят из-за негерметичности известиых теплиц и воздухообмена с окрул ающей холодной атмосферой через форточки, фрамуги и т. п. Существенными являются также утечки в атмосферу через однослойное остекление или пленку иокрытпя с низким тепловым сопротивлением, а также в нарулшый промерзший грунт через фундамент. В условиях Заиолярья даже летом имеют место молекулярно-кинетические теплопотери из объема теплицы в вечную мерзлоту. Излучательные теплонотери, составляющие около 1/3 молекулярно-кннетических, связаны с высоким коэффициентом

пропускания и низким коэффициеитом отражения светоирозрачиого иокрытия каркаса для иифракрасного излучения от растений и иочвы из внутренней иолости теплицы. Этот недостаток покрытий известиых

теплиц приводит также к тому, что при повышенной солнечной инфракрасной радиации (весной, осенью) возможен пережог растений и гибель урожая, в связи с чем прибегают к временному забеливанию или

затенению светопрозрачного покрытия каркаса.

Вторым основным недостатком известных теплиц является значительная затрата энергии на поддержание заданных параметров

микроклимата: температуры атмосферы,

3

почвы, а также влажиостп, при одновременной регенерации поливной воды, испаряемой раетениями и почвой. Этот педоегатох исключает возможиосг осладиегвлить згмкн тый конденеацконпо-иепарите. цикл и иримеиить известные теплицы для BBipaщивания растений, например, в иевееомости в кабинах космических аииа):1атов, где крайпе ограничены энергетические рееурсы.

Целью изобретения является снижение затрат энергии па обогрев.

Поставленная цель достигается тем, что теплица включает енабн енп1)1Й тенлоизо.тяцней и воздуховодами каркас, закрытый светонрозрачным покрытием, образующим внутреннюю полость, причем внутренняя полость теплицы герметично изолирована от окружающей среды и носредством снабженных общей заслонкой байпаса и теплообменника е дополнительной заелонкой соединена с воздуховодом каркаса теилнцы е компрессором, нротивоноложныГ конец которого еоедннен с внутренней но.тостыо TIJHлицы, еветопрозрачное нокр1)тие которой образовано нз соединенных между собой модулей, каждый из которых состоит нз еветонроводящей рамы, снабженной iicjKpbiтием из светонрозрачного листа с нанесеннымн елоямн кварца н окиеи титана и несколькими светопрозрачнымн пленками, поверхность крайней из которых со стороны внутренней нолостн тенлицы покрыта шггсрферепционным слоем.

На фиг. нзображеЕ1а нредлагаемая тенлнца, продольный разрез; на флг. 2 - то же, ноперечный разрез; на фнг. 3 - модуль светонрозрачного нокрытия тенлины; на фнг. 4 - то же, нонеречное еечение; па фиг. о - теплообменннк, горизоптальпое сечеиие.

Теплица включает каркас I, иа котором .стаповлено светопрозрачное покрытие 2. образованное нз соедннепных между еобой лгодулей 3. Каждый модуль состоит из сво тонроводяп1,ей рамы 4, на KOTopoii закреплен наружный еветонрозрачный лнет 5, и;;нрнмер, из метакрплата толщиной 5 .мм. На наружную поверхноеть листа нанесен елой кварца, а па него слой просветляющего нокрытня, папрнмер окись титана, снижающего обычное 5%-ное отражение, например, до 1%. Светопрозрачпый лнст 5 находится з оптическом коптакте и жестко еоедннен с рамой 4, вынолняющей одновременно функцию енлового конструкционного элемента нокрытпя 2 н световода. Ралта может быть выполнена, нанрнмер, нз метакрнлата. В стенках каждой еветопроБОДЯН1,сй рамы 4 модуля выполнены отверстия 6 для болтов 7 с шайбами, нред1азначенные для соеднпепня емежных модуле между н o6j)a-зования покрытия теплицы. Толщина модуля может быть, нанример, 30 см. Каждый модуль имеет внутри еще. , одну еветонрозрачную нленку 8, наирнмер лавеа4

новую, )й 15 мк. Эта пленка натя1-нваетея на рамку 9, нрик)енле)1ну|О к шай(5ам болтов 7. Со стороны впу:-рсн сй 1;олости i;a рамах мод}-лей натянута донолннтельная светонрозрачная пленка 10, аналогичная расноложе 1ной внутри . Обран,енная внутрь тенлицы иоверхноеть пленкн 10 покрыта ннтерфере1Н1,1;ониым елоем (фильтр), обеснечиваюиипч ;|)оп)скание излучения с длиной от 0,3 мк до 1,5 мк н отражеине внутреннего излучения е длиной волны от 0,6 мк до 10 мк. Внутреннее нросгранство модуля занолнено i-азом, нанрнмер, воздухом. Кроме

TOI-0, внутри моду;1я может быть еозда ваКууЛГ Из модулей 3 ;1|)Н НОМОЩП Кре1;еЖ| ЬГК

болтов 7 еобирается нокр1лтие теилиць в форме аркн. Под нокрьггнем навешивают еветнльникн, включаемые нрн Г еобход11мостн, напрнмер, прн снижен 1и солнечно; :ioетоянной до 0,2 кВт /м.

Покрытие 2 монтируют на каркасе 1 тенлнцы, который образован нз модуле Jl. Модули каркаса соединены между eo6o;i н

установлены гг)ямо i;a г)ун1 , еван че|.ез тенлонзоляциониые нр01-сладкн. Модули 11 |ерметнзнру1отея. Внутри каждого нз них выполнены сквозные каналы, образуклцие носле еборкн каркаса воздуховод 12. Для

разгона тенлицы и ава1)нйных еит ацнй i воздуховоде установлены электропа1 ре:-;ателн. На 1оверхноеть модулей каркаса теиЛ И1,л насыпана ночва 13 для посадк растен1 Й. На одном торце уетановле ia пара тенлообмеип п-со 14 нластннчато1-о е перекрестным тeнлocб тe.нo.r. Онн . выполнены, Hanpniviep, из ;ia 5еановой нленки тольц 1но;1 0,015 млк Те.лообмеиники енабжены выходнь ми ;оз; ;уховодами 15, вынолненным из теилонзоляционного материала, нанрнмер ненонласта. рол1е того, каждый теплообменннк нмес-т сборники 16 конде1 са1а н ai-мосферный licHТ1 лятор, 17. Тенлообмешгики обеенечнвают

е)ммарную Г ередачу в наруж ю атмосфер) излишков тенловой энерпш, выделяемой в адиабатической теилице. Цля регулироваН 1Я тем.нературы и влаж 10С1;: каждь Й тенлообмен1 нк шу ггирован бай.часом 18, счабженнь м об1цей для них заслонкой 19. Для Зиравлення работо: теилообмсн 1ИК01. о) спабже заслоггкам.ч 20. Выходные воздуховод 15 те.лооб..енников одключены к комнрессора 21, связа : :ы

е юздухо 3одал : 12 каркаса, которые в оче)едь соедине Ы е ) но. тенлпцы.

От наружной атмоеферь i В 1ешнего грунта аркае теплицы изолирован термоизоля Uicn, 1анрнмер фольгнр0 5а 1 мм ненонласто.м.

Прн необходнмостн увеличения ,; одствен Пз1Х илощадей тенлицы могут быть обьединены. В этом случае 1окр, теил1Гцы оиираетея на балкн 22, уетановленные

на стойки 23. Кроме того, теплица оснащается нрозрачнымн разделнтельнымн изоляциями 24 с дверями.

Теплица имеет наружную дверь 25. Работает адиабатическая теплица следующим образом.

При восходе Солнца включаются компрессоры 21. Поворачивают заслонки 19 так, чтобы открыть байпасы 18. В этом случае воздух будет засасываться из внутренней полости теплицы в байпасы 18 и из них в воздуховоды 12 каркаса, минуя теплообменники 14. Заслонки 20 теплообменпиков закрыты, и вентиляторы 17 не работают. Воздух 3 воздуховода 12 каркаса 1 иост паег во внутреннюю полость теплицы, где устанавливается его горизонтальный равномерный поток со скоростью 0,5-1 м/сек. Конструкция покрытия 2 обеспечивает высокий коэффициент иоглощения энергии Солнца. Воздух, циркулирующий внутри теплицы, поглощает около 10%, остальное поглощается растениями и почвой.

В процессе фотоеинтеза и иоглощения почвой лучистая энергия Солииа на 70- 90% превращается в тепловую молекуляпно-кинетическую энергию, передаваемую опять горизонтальному потоку воздуха, а остальное - в длинноволновую радиацию. Эта энергия отражается от интерфепенционного слоя внутренней пленки 10 oдyля 3 и п конечном счете также идет на нагрев воздуха внутри тенлицы. Постепенно темиеpaTvpa воздуха, циркулируюитего в теплице, возрастает. Теплый воздух, нагнетаемый в р,о.,д -ховоды 12 каркаса, нагревает МОДУЛИ 11 и почву 13. При достижении заданной температуры заслонками 19 нерекрывают байпасы 18, после чего воздух в воздуховоды 12 каркаса будет засасываться через теплообменники 14. Заслонки 20 теплообменников открываются, включаются вентиляторы 17 и в тенлообменниках ирочсходит перекрестный теплообмен, сопровождаюши я телтдопередачей в наружную атмо еру излишков тепла из теплицы. В зави(,.мости от с оотношений требуемой внутренней и имекощейся наружной атмосферной те.мперат фы регулирование осуществляется путем вменения времени включения вентилятора 17 при одновременном закрытии и открыти заслонок 19 и 20. Ночью тенлопотери тецли;цы составляют не более 0,001 квт/м2.

ПРИ температуре внещнего атмосферного воздуха ниже -i-5°C регулирование температуры и влажности внутри теплицы осуществляется следующим об .разом.

При повыщении влажности во внутренней полости теплицы по зара.нее заданной программе, составленной на основании расчетно-экспериментальных д; энных, общая заслонка 19 байпаса и теп. юобменника устанавливается в опреде. - положение, а часть жалюзей заслонки .. Вентилятор 17 работает непрерывно. Холодный г .тмосферный поздух, например, с темиерат ч эй +5°С, проходит через одну несколько секций каждого теплообменника 14. Поскольку заслонка 19 частично перекрывает байпас 18, то теплый и влажный воздух из внутренне полост засас вается компрессором через охлажденные до -f5°C еекци теплообменника 14, в которых

температура этого воздуха понижается до + 5°С и р0 1сход т выпаден е из него конденсата, который стекает в сбоон к конденсата 16. Охлажденный и воздух тоступает в выход ой воздуховод 15 теплообл е 1 1ика, где он смещ вается с теплым и влажн 11м воздухом, ирощед им чепез нриоткр1 1тую заслонку 19 в байпас 18. Из ебор ика конденсата 16 вода может направлена на растений.

В резул тате того, что температура почвы 13 на 1-3°С нияче температуры внутр тепл щы, устанавливается небольщой температурный . При необход мости его можно увел 1чить или уменьшить, меняя

расход воздуха. Это дост гается изменением оборотов компрессоров 21.

В ночное время, при отсутствии энергии , наступают услов 1Я, близкие к адиабатическ 1м. Тепловой энерги, аккумулирОВа1 НОЙ воздухом, почвой 13, МОДУЛЯМ 11

каркаса и друг1 М э,1ементам теп,тииы, достаточно для компенса и И небольщ х тепловых утечек в течение нескольких суток. этом температура почвы пон 1зится на

2-3°С или сохранится на прежнем лровне за счет тепловой энергии, выде,1яемой компрессорами 21, ), 30 кВт ня 1250 м. Пп увеличении разности темпепатуп меж.T.V внутренней п нап жной атдюеферами, нп ример, до 40°С необход мо увеличить теплоемкос ь . , путем дополн те,тьного введен 1я слоя неска под почвой 13 с одноврсменн)м увеличен 1ем темнелптупу-, ат% осферь внутпи теплиш т до -|-28°С.

При пон жении интенс шности солнечной радиац байпас 18 полность О открыт, а заслонка 20 каждого теплообменника закрыта вентилятор 17 оставговлен,

ПРИ использова электпоподсветки, напрпл ер, ia Севере (до 80 Вт/м при коэфfh 4 ieHTe полезного действия свет льника 0,25-0,3) за счет тепловой энерг И1, выделяемой , теплица обеспечит работоспособность ПРИ темпепатуре внеитней атмосфер -. -40°С и ниже.

необходимости калор 1ферного отоп.течия, аппимер, помещений

ВОЗДУХ из , обоган1енн -.Й КИСЛОРОдом, можно полавать в ,ляцион УЮ систп-; г РЬ1ХОДНО РОЗЛУХОВОТ. 15 ТеПЛОобменника с открытым байпасом. В случае

ежелател ности разгермет 1зации теплицы

теплопередачу можно осуществить через

теплообмен К 14, подключ в его п нентуь

ляционную систему жилого дома. /1ля го снимают вентилятор 17.

При температуре внешней атмосферы зыше -|-18°С терморегулирование с дополиптельным теплосъемом обеспечивается при помощи дополнительного испарения воды в полости каждого теилообменпика 14, которая распыляется под ним известным способом.

В случае работы теплицы при темг е П1туре внешней атмосферы выше +5°С одна или несколько вертикальных секций кг: ь:дого теп.тообменника герметизируются и используются ка.к испаритель, например фреоновой или аммиачной холодильном установки.

Теплица снабжена генератором углекислого газа, а газоанализатором, термометром и измерителем влажности.

При необходимости аккумулирования излишков тепловой энергии, выделяющейся в адиабатической теплипе, например, для обогрева домов, животноводческих ферм и т. п., одна или несколько вертикальных секций каждого теплообменника 14 герметизируется н включается в циркуляционную гидросистему с емкостями, с жидким теплоносителем-а ккумзлятором (напрнм(;р, кристаллогидратом натрия), отдающи.г тепло при изменении агрегатного состоянм5г. При необходимости внешнего подогрева, папример, при разгоне, разгерметизации жилкий теплоноситель (вода) может быть подан в одну илн несколько гернетизирог.аиных вертикальных секций каждого теплообменника 14 от внешнего источника тепла.

Изобретепие позволяет более рацпоиальио использовать эьергию Солнца па обогрев сооружений, например теплиц, одновременно поддерживая заданные параметры микроклимата, что позволяет упразднить раеход топ;и1ва.

Изобретение позволяет избежат.ь загрязнеиия ат.чосферы.

Ф о р м у л а II 3 о б р е т е и н я

Теплица, включающая снабженный тенлоизоляцией и воздуховодами каркас, закрытый светонрозрачпым покрытием, образующим впутреннюро нолость, о т л и ч а ю щ а яся тем, что, с целью снижения зат1)ат энергии па обогрев, внутренняя полость теплицы гсрметично изолирована от окр - кающей среды н посредством сцабже 1;ь х обшей заслонкой байиаса и теплообмеиника с доиолнительной заелонкой соединена с воздуховодом каркаса теплины с компрессором, иротивоиоложШ)1Й конец которого соединен с внутренней полостью теплины, светопрозрачное покрытие которой образовано из еоедг ненных между собой модулей, каждый из которых состоит из светопроводишей рамы, снабженной покрытпе.м из светонрозрачпого лиета с 1 анесецным; слоя.мн кварца и окиси титана и нескольки.ми светонрозрачными пленками, поверхность крайней из которых со стороШ) внутренней нолоети теплищл поKpijiTa интерференционным слоем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. США № 3673733, кл. Л 01G 9/14, оиублик. 04.07.72 (црототии).

.- / 1325 -ГТТ, ,Т1|1. ,Ш,..,

П

i

i Ч

10

(иг.Ч