Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая



Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая
Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая
Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая
Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая
Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая
Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая

 


Владельцы патента RU 2601392:

Терентьев Николай Афанасьевич (RU)

Изобретение относится к устройствам для выращивания сельскохозяйственной продукции в защищенном грунте промышленного типа. Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая состоит из стен 7 и покрытия. Элементы двойного остекления стен 7 и покрытия выполнены с резиновой обрешеткой в виде ячеек между стеклами с созданием вакуума в ячейках или заполнения ячеек жидкостью синего цвета. Такое выполнение снижает потребление тепла, а в солнечные летние дни снижает тепловую радиацию, кроме того, за счет накопления осадков в баках внутри теплицы обеспечивается экономия расхода сетевой воды на полив. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к устройствам промышленного типа для выращивания сельскохозяйственной продукции в защищенном грунте. Изобретение может использоваться во всех климатических зонах России.

Известна «Теплица для суровых условий Крайнего Севера» [1], включающая фундамент, каркас и крышу. Фундамент выполнен с образованием воздушной прослойки между, как минимум, двумя горизонтами. Стены и крыша теплицы выполнены двойными. В стенах и крыше создано герметическое пространство для принудительного воздухообмена во время сильных морозов, а также для предотвращения обрушения крыши под тяжестью снега. Однако такое конструктивное исполнение теплицы предполагает значительный расход энергии на подогрев воздуха, при подаче его в герметичное пространство стен и крыши.

Известна «Ресурсосберегающая теплица» [2], кровля которой выполнена в виде поворотных пластин из прозрачного материала, пропускающее ультрафиолетовое излучение, а под кровлей в крайних ее частях установлены барабаны с приводом и намотанным на них светонепроницаемым и светоотражающим пленочным элементом с возможностью перемотки его с одного барабана на другой. Однако такое исполнение кровли ведет к неминуемым потерям тепла через неплотности поворотных пластин и у барабанов, а также к явному удорожанию и ненадежности работы механизмов привода покрытия теплицы.

Второй негатив - ультрафиолетовые лучи в значительной степени поглощаются белковыми молекулами, что может привести к их серьезным повреждениям. Еще двумя важными хромофорами, поглощающими ультрафиолетовые лучи, являются эндогенные фитогормоны - индолилуксусная и абсцизовая кислоты. Благодаря им ультрафиолетовые лучи влияют на процессы роста и развития - наблюдается непропорциональный рост органов, нарушения в росте корня и побега, образование растений с компактным (альпийским) габитусом [3, с. 51-52].

Известна «Теплица» [4] со светопрозрачными кровлей и стенами, включающая свето- и теплорегулирующий жалюзийный экран. В ночное время экран полностью закрыт, что позволяет на 15-20% снизить затраты на обогрев. В дневное время жалюзи автоматически поворачиваются в зависимости от высоты солнца с целью максимальной естественной освещенности. Однако устройство автоматизированного жалюзийного экрана довольно дорого.

В России производятся типовые зимние ангарные и блочные теплицы площадью 6 га и более с одинарным остеклением, оснащенные горизонтальными шторами, пропускающими ультрафиолетовый свет. Эти шторы можно закрывать на ночь для сбережения тепла и днем летом для уменьшения температуры в теплице. К таким теплицам обычно привязывают большие котельные, отходящие газы которых (ОГК), содержащие в основном углекислый газ CO2, после очистки и в нужном количестве подводят в теплицы для подкормки культивируемых растений. Концентрацию CO2 в воздухе теплиц доводят днем до 0,15%, вместо 0,03% в обычном воздухе. Температуру в теплице поддерживают от 20 до 35°C. При температуре менее 20°C рост растений замедляется, а при температуре более 35°C пыльца растений становится стерильной, опыления цветков не происходит [5]. Отопление и вентиляцию теплиц производят, наряду с регистрами отопления, обычно агрегатами приточной вентиляции АПВС и вытяжными форточками в крыше.

Однако поражает большой расход тепла на обогрев теплиц. Практически все тепло уходит в небо. Не утилизируются на полив растений осадки с кровли теплицы. Сложен механизм привода штор и жалюзей. И в настоящее время доказано, что ультрафиолетовый свет вреден для растений [3, с. 51-52].

Предлагаемые методы ресурсосбережения заключаются в существенном снижении потребления тепла за счет двойного остекления покрытия и стен и с созданием вакуума в камерах между стеклами, в экономии расхода сетевой воды на полив за счет накопления осадков в баках внутри теплицы и в снижении тепловой радиации в солнечные летние дни за счет заполнения камер между стеклами жидкостью, пропускающей синий спектр света, вместо устройства штор или жалюзей. Вакуум в камерах между стеклами создается вакуум-насосом, работающим в автоматическом режиме. Жидкость в камеры между стеклами поступает тоже за счет вакуума.

На фиг. 1 показано поперечное сечение блочной теплицы, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - увеличенное повернутое сечение Б-Б на фиг. 2, на фиг. 4 - увеличенный вид В на фиг. 1, на фиг. 5 - увеличенный вид Г на фиг. 1, на фиг. 6 - поперечное сечение ангарной теплицы, на фиг. 7 - увеличенное сечение Д-Д на фиг. 6, на фиг. 8 - увеличенное сечение Е-Е на фиг. 7.

Один блок теплицы состоит из опор 1 и 2, связей 3, элементов князя 4 и желобов 5, элементов кровли 6 и стены 7 и обноски низа стены 8. Опоры 1, 2 и связи 3 выполняются обычно из металлического профиля. Опоры 1 устанавливают с уклоном их верха от технологического коридора 31 к торцу теплицы.

Элементы князя 4 и желобов 5 унифицированы и отличаются друг от друга положением в пространстве. Они состоят из листа 8, загнутого под 90°, с отверстиями по краям для крепления элементов кровли и сваренного с ним всплошную листа 9. Между листами 8 и 9 получается треугольная труба 10. Края листа 8 у ангарной теплицы отогнуты на 15°. К трубе 10 князя 4 напротив каждого элемента кровли вертикально приварены патрубки 11, а к трубе 10 желоба 5 горизонтально приварены патрубки 12. Элементы князя 4 и элементы желоба 5 сварены между собой по длине теплицы и закреплены на опорах 1 и 2, например, сваркой.

Сечения элементов кровли 6 блочной теплицы показаны на фиг. 3 (поперек ската), на фиг. 4 (верх), на фиг. 5 (низ), а элементы кровли арочной теплицы показаны на фиг. 7 (поперек ската) и на фиг. 8 (вдоль ската). Рамка элемента кровли состоит из уголков 13 и обносок 14, которые сварены между собой. Стекла 15 и 16 имеют скругленные углы. Такие же скругления с увеличенным радиусом на зазор имеют и обноски 14. Нижние стекла 16 имеют в противоположных углах отверстия для крепления ниппелей 17. Стекла 15 и 16 вставляются в рамку через гибкую резиновую бесконечную окантовку 18. Для облегчения сборки элемента 6 окантовка 18 может оснащаться пазом с замковым круглым резиновым шнуром (не показано). Между стеклами вкладывается обрешетка из наклонных 19 и горизонтальных 20 квадратных резиновых шнуров. Шнуры 19 и 20 имеют в пересечениях вырезы с зазорами по длине, достаточными для создания вакуума (или поступления и слива воды) во всех ячейках обрешетки элемента кровли 6.

Элемент кровли 6 в сборе крепится ко князю 4 на болтах, через резиновую ленту, снизу, а к желобу 5, тоже через резиновую ленту - сверху. Уголки 13 соседних элементов кровли 6 соединяются между собой болтами тоже через резиновую прокладку.

Ниппели 17 всех элементов 6 соединяются параллельно с верхним 11 и нижним 12 патрубками коллекторных труб 10 газовыми гибкими шлангами 21, имеющими присоединительные гайки.

В ангарной теплице несколько элементов кровли 6 по скату соединяются обносками 14 тоже на болтах через резиновые прокладки. Каждый элемент 6 уголками 13 крепится на шпросах 50 болтами, через резиновые ленты 51. Шпросы 50 (направляющие кровельного ската) через стойки 52 и коллекторные трубы - прогоны 53 - закрепляются на фермах 54.

Элементы стен 7 аналогичны элементам кровли 6. Ниппели верха элементов стен через шланги соединяют параллельно с трубой желоба 5, а ниппели низа элементов стен - с коллекторными трубами 22 (не доказано).

Обноску низа стены 23 дешевле всего выполнить из антисептированного бруса.

С торца теплицы в каждом блоке устанавливается бак 24, на отметке верха бака ниже коллекторной трубы 22. В ангарной теплице лучше установить два бака, по углам ангара (не показано). Емкость этого бака должна быть не менее емкости камер элементов кровли и стен в этом блоке или в половине ангара. Низ бака через краны 25 и трубы 26 соединяется с коллекторной трубой 22 и с трубой желоба 5.

Также в конце и внутри теплицы в каждом блоке установлен напорный бак-накопитель осадков 27, а в ангарной теплице еще два бака (не показано), соединенные с желобом 5, для приема атмосферных осадков. Низ бака 27 соединен с известной системой автоматического капельного полива растений в этом блоке (не показано). Бак 27 оснащен переливной трубой 28, уровнемерным стеклом 29 и поплавковым регулятором уровня воды 30, связанным с сетевым водопроводом.

В ангарной теплице перекачивать воду в напорный бак 27 можно насосом с автоматизацией от уровня воды в нижних баках (не показано).

В технологическом коридоре 31, где труба князя 4 имеет наивысшую отметку, установлен вакуум-насос 32, соединенный трубой 33 с трубой князя 4, через обратный клапан 34, вакуумметр 35 и предохранительный бачок 36.

Отопление теплицы водяное, от отдельностоящей котельной, через известные регистры 37. Вентиляция теплицы осуществляется известными агрегатами приточной вентиляции 38, например, типа АПВС, установленными в технологическом коридоре 31, и форточками 39, выполненными в торцах каждого блока.

Трубы 40, служащие путами для транспортных тележек 41, соединенные с коллекторным газопроводом углекислого газа CO2 (не показан), по всей длине грядок с растениями имеют отверстия (показаны стрелками).

Теплообмен - передача и распространение тепла - может осуществляться путем теплопроводности, конвекцией и излучением [6, с. 85]. При теплопередаче передача энергии происходит благодаря хаотическим соударениям частиц [6, с. 79]. Отсюда при уменьшении давления воздуха в элементе покрытия теплицы прямо пропорционально уменьшается теплопроводность и конвекция через этот элемент. Так, межстенные камеры колб бытовых термосов вакуумируют.

Известные ротационные вакуумные насосы доильных установок, например УВУ-45, могут создавать вакуум до - 0,9 атм (0.1 ати). Отсюда теплопроводность покрытия теплиц, оснащенных двойным остеклением элементов покрытия и стен, и при вакуумировании камер элементов, с учетом инфракрасного излучения теплицы через стекла, теплопроводности металлических деталей элементов покрытия и стен и прочие потери через неплотности могут быть уменьшены до 5 раз. В столько же раз уменьшается потребность в тепле и расходе топлива в отдельностоящей котельной.

Режим ресурсосбережения в зимних теплицах осуществляется автоматической работой вакуум-насоса 32, например, в пределах вакуума от - 0, 85 до - 0,75 атм с помощью электроконтактного вакуумметра 35, т.к. могут быть подсосы воздуха в многочисленных элементах покрытия. Размер ячеек обрешетки из резиновых шнуров 19 и 20 элементов покрытия подлежит расчету исходя из прочности и толщины стекол.

Для удаления с крыши периодически выпадающего снега открываются краны 42, и теплый воздух теплицы просасывается через трубы 10 желобов 5 и камеры элементов покрытия 6 до полного таяния снега. Вакуум-насос работает постоянно. Снежная вода по желобам 5 поступает в баки 26 и далее в автоматическую капельную систему орошения растений. Переполнение бака 27 снежной или дождевой водой предотвращается переливной трубой 28. При недостатке осадков в баке 27 на капельное орошение поплавковый регулятор уровня 30, установленный в баке на трети высоты, открывает доступ в бак 27 сетевой водопроводной воды. Две трети объема бака предназначены для приема осадков. Таким образом, капельное орошение культивируемых растений автоматизировано со сбережением расхода сетевой воды.

При обильном выпадении снега с целью ускорения его таяния вместо метода таяния снега внутритепличным воздухом возможна циркуляционная прокачка по элементам покрытия воды из бака 24 с помощью того же вакуум-насоса 32, релизера для вывода воды из-под вакуума 43, трубы 44 для слива воды в бак 24 и с подогревом этой воды в скоростном теплообменнике 45 системы отопления.

Для опыления цветущих растений и испарения конденсата с внутренней стороны покрытия необходима в теплице хорошая вентиляция, которую можно организовать включением агрегатов приточной вентиляции 38 и открытием форточек 39. Форточки 39 можно выполнить, например, на металлическом каркасе с резиновым уплотнением. Степень открытия ряда форточек 39, в зависимости от температуры в теплице, можно автоматизировать известными способами, например с помощью гидроцилиндров 46, соединенных трубками с герметичным сосудом, заполненным жидкостью и полиэтиленовыми шариками (не показан). Полиэтилен имеет большой коэффициент объемного температурного расширения.

Перед летним жарким периодом с целью ограничения температуры в теплице не выше 35°C бак 24 заполняют раствором, например, метиленовой синьки бытовой, открывают краны 25, отключают релизер 43 закрыванием шиберных кранов 47 и открытием крана 48, включают вакуум-насос 32, и раствор синего цвета, пропускающий только синий спектр света солнца, засасывается в элементы покрытия и стен. Бачок с клапаном 36 предохраняет вакуум-насос 32 от заклинивания водой. Электроконтактный вакуумметр 35 при резком повышении вакуума автоматически выключает вакуум-насос 32. Обратный клапан 34 не дает ротору вакуум-насоса обратного аварийного хода и держит вакуум в элементах покрытия и стен, заполненных раствором синьки. После спада жары на улице открывают кран 49, воздух попадает через бачок 36 в трубу князя 4 и в элементы покрытия 6 и стен 7. Раствор синьки сливается в бак 24 самотеком за время не более 15 мин. Естественное освещение растений теплицы восстанавливается. В следующий ясный жаркий день операция повторяется.

Пигменты растений поглощают радиацию солнца, на фотосинтез, в диапазоне 320 -760 нм. Основные максимумы поглощения находятся в сине-фиолетовой и красной, а минимум - в желто-зеленой области спектра солнечного света [3, с. 51].

Диапазон длин волн синего света равен 440-485 нм [7]. При обильной радиации синего света летом процесс фотосинтеза в растениях не прекращается. Из графика распределения энергии в спектре солнца [8, с. 704, рис. 37.2] видно, что энергия синего света в полной энергии солнца составляет не более 20%. Применяя светофильтр синего цвета в покрытиях теплиц на примере раствора дешевой и распространенной метиленовой синьки бытовой, можно предотвратить перегрев растений в солнечные летние дни.

Техническим результатом является сбережение ресурсов в промышленном тепличном хозяйстве, заключающееся:

- в существенном снижении (до 5 раз) потребления тепла за счет создания в ячейках между стеклами вакуума,

- в экономии расхода сетевой воды на полив, за счет накопления осадков в баках внутри теплицы, и

- в снижении тепловой радиации в солнечные летние дни за счет заполнении камер между стеклами жидкостью синего цвета вместо устройства штор или жалюзей.

Сбережение ресурсов является основным фактором снижения себестоимости и повышения конкурентоспособности продукции тепличного хозяйства.

Источники информации

1. Теплица для суровых условий Крайнего Севера. Патент на из. RU 2526629, МПК A01G 9/24, опубл. 27.08.2014.

2. Ресурсосберегающая теплица. Патент на из. RU 2165690, МПК A01G9/14, A01G9/22, опубл. 27.04.2001.

3. Г.И. Тараканова. Овощеводство. Учебник. М.: Колос, 2003.

4. Теплица. Патент на из. RU 2192123, МПК A01 G9/14, A01G 9/22, опубл. 10.11.2002.

5. Брызгалов В.А. и др. Овощеводство защищенного грунта. Учебник. М.: Колос, 1995 г.

6. Американцев А.А. и др. Краткий справочник по физике. Питер, 2007.

7. Википедия. Видимое излучение.

8. Г.С. Ландсберг. Оптика. М., 1976.

1. Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая, состоящая из стен и покрытия, причем элементы двойного остекления стен и покрытия выполнены с резиновой обрешеткой в виде ячеек между стеклами, с созданием вакуума в ячейках, или заполнения ячеек жидкостью синего цвета.

2. Теплица по п. 1, отличающаяся тем, что углы стекол скруглены, а гибкая резиновая окантовка элементов остекления выполнена бесконечной.

3. Теплица по п. 1, отличающаяся тем, что элементы двойного остекления соединены параллельно, сверху с коллекторной трубой князя, и в высшей отметке князя - с вакуум-насосом, а снизу - с коллекторной трубой желоба, и в торцах блоков или ангара - с баками, заполненными жидкостью синего цвета.

4. Теплица по п. 3, отличающаяся тем, что под каждым желобом в конце и внутри теплицы установлен бак-накопитель осадков.

5. Теплица по п. 4, отличающаяся тем, что для полива используют накопления осадков из баков внутри теплиц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает нарезку черенков и посадку их на гряды в условиях защищенного грунта с искусственным туманом.

Автоматизированная система гравиметрического скрининга и способ управляют влажностью почвы у множества горшечных растений для проведения экспериментов по нехватке воды в теплице с использованием стационарной опорной платформы и конструкции сосуда, которые сохраняют растения в неподвижном положении в процессе тестирования.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к системам и способам автоматического управления свето-температурным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта.

Изобретение относится к методам и средствам автоматического управления сельскохозяйственными технологическими процессами и может быть использовано для автоматизации управления температурным режимом теплиц.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к плодоводству и виноградарству. Способ включает размещение маточного куста в контейнере, заполнение полости контейнера влагоудерживающим материалом, удаление контейнера с маточного куста после окоренения побегов и отделение отводков.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам автоматического управления свето-температурным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта.

Изобретение относится к технологии выращивания растительной продукции в промышленных теплицах. Тепличный процесс для выращивания растений с применением питательных растворов характеризуется тем, что для предотвращения засорения форсунок или трубочек полива осадками солей маточные насыщенные растворы получают с применением ультразвуковых колебаний, которые затем разделяют микрофильтрацией на загрязненный и чистый потоки.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при выращивании лимонов в условиях защищенного грунта. Лимонарий включает сооружение траншейного типа, оборудованное системами вентиляции, а также дождевания и увлажнения почвы, подключенными с помощью трубопровода к водоисточнику.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к системам солнечного теплоснабжения, размещенным на строительных конструкциях зданий и сооружений, и предназначенным для обогрева и (или) горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, сельских усадебных домов, офисов, общественных зданий, теплиц и других объектов.

Изобретение относится к тепло- и гелиотехнике, а именно к ресурсосберегающим и энергосберегающим устройствам, основанным на солнечной энергии и обеспечивающим микроклимат в различных сооружениях, использующих водоемы, находящиеся вблизи них.
Наверх