СПОСОБ ЛУЧИСТОГО ОБОГРЕВА ТЕПЛИЦЫ С ОДНОУРОВНЕВЫМИ И МНОГОУРОВНЕВЫМИ СТЕЛЛАЖАМИ
METHOD FOR RADIANT HEATING OF GREENHOUSES WITH SINGLE-LEVEL AND MULTI-LEVEL RACKS

Изобретение относится к системам лучистого отопления, и может применяться для обогрева культивационных сооружений, а именно, зимних теплиц, предназначенных для круглогодичного выращивания растений в защищенном грунте с одноуровневым или многоуровневыми стеллажами для выращивания овощей, фруктов, ягод, цветов, зелени и грибов и пр.
Известен способ лучистого обогрева помещений, который заключается в обогреве помещения инфракрасным лучистым потоком от трубчатых излучателей, продуваемых горячим теплоносителем. Систему набирают из отдельных модулей, при этом первый по ходу модуль оборудуют рабочей горелкой тепловой мощностью, достаточной для нагрева поверхности начала трубчатого излучателя до температуры 500 - 550°С, а каждый последующий модуль, кроме последнего, оборудуют компенсационной горелкой тепловой мощностью, достаточной для восстановления температуры поверхности в начале компенсационного модуля до значений 500 - 550°С. Использование последовательно расположенных компенсационных горелок позволяет сохранить высокую температуру горячего теплоносителя по всей длине трубчатого излучателя и, вместе с этим радиационную эффективность всей отопительной системы (RU 2246663, F23D 14/12, опубл. 20.02. 2005).
К недостаткам данного способа можно отнести техническую сложность и дороговизну оборудования, необходимого для реализации способа, и высокую опасность их эксплуатации газовых горелок, требующих соблюдение жестких норм безопасности в процессе их эксплуатации. Кроме того, процесс контроля поддерживаемой температуры горячего теплоносителя по длине трубчатого излучателя, представляется трудоемким в реализации и с низким КПД сжигаемого газа.
Известна система лучистого отопления, которая включает в себя линейные греющие элементы в виде излучающих труб, размещаемых в горизонтальной плоскости вместе с собранными над ними профилированными отражателями и устанавливаемых при помощи подвесок на требуемую высоту над отапливаемой рабочей зоной помещения. Над профилированными отражателями, соосно и горизонтально, закреплены прямоугольные металлические панели с бортовыми ограждениями. Последние предназначены для сдерживания конвективных потоков нагретого воздуха, образующихся на излучающих трубах при выходе из-под профилированного отражателя, уменьшения конвективной и увеличения лучистой составляющих теплоотдачи греющих элементов (RU 2300710, F24D 5/00, F24D 15/00, опубл. 10.06.2007).
К недостаткам данного способа можно отнести увеличение лучистой и уменьшение конвективной составляющих теплоотдачи греющих элементов в системе лучистого отопления, что неизбежно приведет к снижению температуры внутреннего воздуха, которая при определенных условиях в холодный период года может быть ниже минимально допустимого значения.
Известно устройство лучистого отопления/охлаждения (прототип), выполненное с возможностью создания системы лучистого отопления, содержащем излучающую металлическую панель, греющие элементы в виде труб, теплоизоляцию, при этом излучающая металлическая панель выполнена профилированной, с вмонтированными в профили греющими элементами, а сам профиль имеет каплеобразную форму, и межосевое расстояние греющих элементов составляет 60 - 65 мм, теплоизоляция содержит, по меньшей мере, один слой жидкого теплоизоляционного полимерного покрытия, выполненного на основе связующего, полых микрошариков и/или микросфер и добавок, обеспечивающих коррозионноустойчивые свойства, и повышающие инфлекторную (отражающую) функцию для лучистого теплового потока и расположенных на верхних поверхностях излучающей панели и вмонтированных в нее греющих элементов (труб) (см. патент РФ №160965, МПК F24D, опубл. 10.04.2016 г., Бюл. №10).
К недостаткам данного способа можно отнести удаленность источников лучистого излучения от объектов нагрева, и невозможность передать лучистую энергию максимально эффективно корневой системе и самим выращиваемым растениям, т.е. избежать потерь излучения вне требуемых зон обогрева, что не позволяет максимально эффективно использовать лучистую энергию, получаемую от теплоносителя.
Технической задачей изобретения является создание способа обогрева теплиц с одноуровневым, двухуровневым или многоуровневым стеллажным расположением выращиваемых овощей или фруктов, с помощью систем лучистого отопления, использующих в качестве теплоносителя нагретую воду, и позволяющих значительно снизить расходы на обогрев тепличного хозяйства в целом, и сделать выращиваемую продукцию более рентабельной и конкурентно способной.
2
Техническим результатом изобретения является создание способа обогрева теплиц с одноуровневым, двухуровневым и многоуровневым стеллажным расположением выращиваемых овощей или фруктов, оснащенных системой лучистого обогрева, позволяющего обеспечить нагрев корневой системы, и самих выращиваемых растений и плодов, и избежать потерь тепла, полученного от теплоносителя на конвекционные теплопотери, нагрев вспомогательного оборудования, а также, избежать применения газовых инфракрасных излучателей и подогревателей, создающих высокую концентрацию СО в теплице, что создает необходимость дополнительной вентиляции и притока наружного холодного воздуха в теплицу, на нагрев которого также требуется энергия, а также создающих высокие степени риска взрыва, в случае утечки газа и образования газовоздушной смеси.
Указанный технический результат достигается за счет того, что создается способ обогрева одноуровневых, двухуровневых или многоуровневых стеллажей теплицы, на которых расположены контейнеры с питательной смесью или грунтом для выращиваемых растений, отличающийся тем, что под самими контейнерами с растениями, и над ними, по всей ширине и длине, располагаются излучающие металлические панели выполненные профилированными, с вмонтированными в профили греющими элементами, имеющими каплеообразную форму, при этом самые нижние панели стеллажа развернуты излучающей панелью к контейнеру с почвой или питательной смесью, а тыльной стороной к полу теплицы, а верхние, и последующие излучающие панели развернуты излучающей поверхностью в сторону растений, а тыльной стороной к контейнеру с питательной смесью или грунтом, или к крыше теплицы.
Способ лучистого обогрева теплиц с одноуровневыми, двухуровневыми или многоуровневыми стеллажами поясняется рисунком, на котором:
Фиг. 1 - способ лучистого обогрева одноуровневых стеллажей теплиц.
Фиг. 2 - способ лучистого обогрева двухуровневых и многоуровневых стеллажей теплиц.
Одноуровневый стеллаж 1 (см. Фиг. 1) на стойках 2 которого закреплен контейнер 3, в котором находится питательная смесь или грунт 4 и корневая система 5 растений 6, оснащается панелью лучистого обогрева 7, равной по ширине и длине контейнеру 3. При этом, ее излучающая сторона 8 направлена в сторону контейнера 3, и той его части, в которой находится питательная смесь или грунт 4 для растений 6, и в которой развивается их корневая система 5, а тыльная сторона 9 панели лучистого обогрева 7 повернута в сторону пола 10 теплицы (на рисунке не показана). В верхней части одноуровневого стеллажа 1, на расстоянии Hp, обеспечивающем рост и развитие растений 6, закреплена лучистая панель 11, равная по ширине и длине контейнеру 3, излучающая часть которой 12 направлена в сторону контейнера 3 и растений 6, а тыльная сторона 13 направлена в сторону крыши теплицы (на рисунке не показана).
Двухуровневый (многоуровневый) стеллаж 1 (см. Фиг. 2), на стойках 2 которого закреплен контейнер 3, в котором находится питательная смесь или грунт 4, и корневая система 5 растений 6, оснащается панелью лучистого обогрева 7, равной по ширине и длине контейнеру 3. При этом, излучающая ее сторона 8 направлена в сторону контейнера 3, и той его части, в которой находится питательная смесь или грунт 4 и корневая система 5 растений 6, а тыльная сторона 9 панели лучистого обогрева 7 повернута в сторону пола 10 теплицы (на рисунке не показана). Над контейнером 3, на расстоянии Hp, обеспечивающем рост и развитие растений 6, закреплена лучистая панель 11, равная по ширине и длине контейнеру 3, которая, в свою очередь, присоединена к контейнеру 12, находящемуся над контейнером 3, и имеющим такую же длину и ширину. При этом излучающая сторона 13 лучистой панели 11 направлена в сторону контейнера 3 и растений 6, а тыльная сторона 14 направлена в сторону контейнера 12, и той его части, в которой находится питательная смесь или грунт 4 для растений 6, и в которой развивается их корневая система 5. Над контейнером 12 на расстоянии Hp, обеспечивающем рост и развитие растений 6, закреплена лучистая панель 15, равная по ширине и длине контейнеру 3, и контейнеру 12. При этом ее излучающая сторона 16 направлена в сторону контейнера 12 и растений 6, а тыльная сторона 17 панели лучистого обогрева 15 повернута в сторону крыши теплицы (на рисунке не показана). В случае необходимости создания трех - четырех - или многоуровневого стеллажа в него встраиваются дополнительные контейнеры, оснащенные лучистыми панелями, с расположением излучающей стороны и тыльной стороны, как в случае с контейнером 12 двухуровневого стеллажа (см. Фиг. 2).
В случае с одноуровневым стеллажом 1 (см. Фиг. 1), способ обогрева работает следующим образом. Расположенная под контейнером 3 лучистая панель 7, повернутая излучающей стороной 8 в сторону контейнера 3, в котором находится питательная смесь или грунт 4, и корневая система 5 растений 6, при прокачке через нее теплоносителя - нагретой воды, создает поток инфракрасного излучения 18 (см. Фиг. 1 и Фиг. 2), который нагревает питательную смесь или грунт 4 и корневую систему 5 растений 6 до необходимой температуры, обеспечивающей рост и развитие растений, без потерь на нагрев воздуха и конвекцию, т.е. максимально эффективно и целенаправленно используя полученное от теплоносителя тепло. В то же время, инфракрасное излучение 18 идущее от тыльной стороны 9, но имеющее меньшую плотность, осуществляет прогрев пола 10 теплицы, тем самым снижая внешние потери тепла всего здания теплицы, минуя потери на нагрев воздуха и конвекцию. В свою очередь, расположенная в верхней части одноуровневого стеллажа 1 (см. Фиг. 1), на высоте Hp, лучистая панель 11 (см. Фиг. 1), излучающая часть 12 которой повернута в сторону контейнера 3 и растений 6, при прокачке через нее теплоносителя, создает поток инфракрасного излучения 18, осуществляющего нагрев стеблей, листвы и плодов выращиваемых растений 6 до необходимой для их роста и развития температуры, минуя потери на нагрев воздуха и конвекцию, а излучение 18, имеющее меньшую плотность, тыльной стороны 9 лучистой панели 11 в верхней части одноуровневого стеллажа 1, осуществляет нагрев крыши теплицы (на рисунке не показана), тем самым снижая внешние потери тепла всего здания теплицы, минуя потери на нагрев воздуха и конвекцию. Обеспечивая непосредственно нагрев питательной смеси или грунта и корневой системы, стеблей, плодов и листьев растений, а также определенных частей здания самой теплицы, минуя потери на нагрев воздуха и конвекционные потери, способ лучистого обогрева позволяет снизить затраты на обогрев всей теплицы и обеспечить гарантированный и качественный рост выращиваемых в ней овощей или фруктов.
В случае с двухуровневым (многоуровневым) стеллажом 1 (см. Фиг. 2) способ работает следующим образом. Расположенная под контейнером 3 лучистая панель 7, повернутая излучающей стороной 8 в ту сторону контейнера 3, в котором находятся питательная смесь или грунт 4, и корневая система 5 растений 6, при прокачке через нее теплоносителя - нагретой воды, создает поток инфракрасного излучения 18 (см. Фиг. 1 и Фиг. 2), который нагревает питательную смесь или грунт 4 и корневую систему 5 растений 6 до необходимой температуры, обеспечивающей рост и развитие растений, без потерь на нагрев воздуха и конвекцию, т.е. максимально эффективно и целенаправленно используя полученное от теплоносителя тепло. В то же время, инфракрасное излучение 18 идущее от тыльной стороны 9 лучистой панели 7, но имеющее меньшую плотность, осуществляет прогрев пола 10 теплицы, тем самым снижая внешние потери тепла всего здания теплицы, минуя потери на нагрев воздуха и конвекцию. В свою очередь, расположенная в верхней части двухуровневого (многоуровневого) стеллажа 1, на высоте Hp, лучистая панель 11 (см. Фиг. 2), излучающая часть 13 которой повернута в сторону контейнера 3 и растений 6, при прокачке через нее теплоносителя, создает поток инфракрасного излучения 18, осуществляющего нагрев стеблей, листвы и плодов выращиваемых растений 6 до необходимой для их роста и развития температуры, минуя потери на нагрев воздуха и конвекцию, а излучение 18, имеющее меньшую плотность, тыльной стороны 14 лучистой панели 11 в верхней части двухуровневого (многоуровневого) стеллажа 1, осуществляет нагрев той части контейнера 12, в которой находится питательная смесь или грунт 4 и корневая система 5 растений 6, минуя потери тепла на нагрев воздуха и конвекцию. Расположенная на контейнером 12 на высоте Hp, обеспечивающий рост и развитие растений 6, закреплена лучистая панель 15, излучающая сторона 16 которой направлена в сторону контейнера 12 и растений 6, обеспечивая нагрев стеблей, листьев и плодов растений 6 до необходимой температуры, а тыльная сторона 17 панели лучистого обогрева 15 повернута в сторону крыши теплицы (на рисунке не показана), обеспечивая ее прогрев инфракрасным излучением, тем самым снижая внешние потери тепла всего здания теплицы, минуя потери на нагрев воздуха и конвекцию.
Предложенный способ обогрева теплиц с одноуровневым и двухуровневым (многоуровневым) стеллажным расположением выращиваемых растений позволяет обеспечить локальный обогрев питательной смеси или грунта, и находящихся в нем корневой системы выращиваемых растений, а также их стеблей, листьев и плодов, без потерь на обогрев воздуха и конвекционные потери, возникающие в этом случае, а также снизить общие потери тепла самого здания теплицы, за счет нагрева его частей инфракрасным излучением, избежав потерь на нагрев здания внутренним воздухом теплицы. В результате применения этого способа можно будет существенно снизить температуру воздуха в самой теплице, что позволит существенно сократить затраты на обогрев всего здания в целом, а также обеспечить более высокое качество выращиваемой продукции.