ТЕПЛИЦА С ПОДОГРЕВОМ ПОЧВЫ ОТ ЭНЕРГИИ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

Полезная модель относится к альтернативной энергетике, в частности к теплицам с подогревом почвы от грунтовых теплообменников с жидкостью-теплоносителем, нагреваемой энергией солнечной радиации с помощью солнечных коллекторов.
Известна теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации [1], содержащая трубчатые грунтовые теплообменники, светопрозрачный защитный купол из секционных панелей, выполненных в виде солнечных батарей, нагретый воздух из которых подается по трубам в трубчатые грунтовые теплообменники. Кроме того, в прототипе предусмотрены вентиляторы для принудительной прокачки нагретого воздуха в грунтовые теплообменники, отдающие тепло в грунт. Питание вентиляторов обеспечено от специальной фотоэлектрической батареи. Существенными недостатками прототипа являются:
- дорогостоящая конструкция, содержащая вентиляторы и фотоэлектрическую батарею:
- отсутствие возможности использования аккумулирования и избыточной тепловой энергии путем нагрева воды в жаркое время суток.
Техническим результатом полезной модели является устранение недостатков прототипа [1] путем использования жидкого теплоносителя в системе, содержащей купол в виде панелей из прозрачного сотового полимера, грунтовые теплообменники и соединительные трубы.
Для достижения технического результата купол теплицы из светопрозрачного материала (например ячеистого поликарбоната) снабжен торцевыми нижним водоподводящим и верхним водоотводящим патрубками, заполнен жидкостью-теплоносителем и включен этими патрубками в систему циркуляции жидкости-теплоносителя. Кроме того, в нее введены и врезаны в систему циркуляции жидкости-теплоносителя между водоотводящими патрубками и грунтовым теплообменником тепловой аккумулятор, трехходовые термоуправляемые вентили, третьи входы которых соединены трубой - водоводом со входом теплового аккумулятора, а тепловой аккумулятор размещен внутри теплицы и подключен выходом к нижним водоподводящим патрубкам защитного прозрачного купола теплицы. Вариант конструкции полезной модели приведен на фиг.1. Теплица содержит пластины 1 защитного купола из прозрачного поликарбоната, обрамленные верхними отводящими и нижними подводящими з полипропиленовыми патрубками /на фис.1 не обозначены/, которые соединены на резьбе с помощью трехотводных штуцеров 2 в отводящий /верхний и отводящий/ нижний/ водоводы. В целом свернутые вместе пластины 1 образуют защитный прозрачный купол теплицы, выполняющий одновременно роль солнечного конвертера. Просветы между пластинами 1 закрыты накладками 3, чем создан непроницаемый для осадков сплошной купол теплицы. Нижний отводящий водовод купола присоединен патрубками 4 к нижнему коллектору 5 грунтового теплообменника, в состав которого входят также трубчатые грунтовые теплообменники 6 и верхний коллектор 7. В свою очередь верхний коллектор 7 грунтового теплообменника соединен трубами 8 с трехотводными штуцерами 2 в верхней части теплицы. Трубы 8 имеют серийные [2] или иные трехходовые пропорциональные вентили 9, снабженные элементами 10 регулировки состояния вентилей 9. Третьи входы-выходы вентилей 9 присоединены к водоводу 11, который в свою очередь присоединен ко входу водяного насоса 12, с выхода которого вода по патрубку 13 поступает сверху в бак /тепловой аккумулятор/ 14. Ко дну бака 14 присоединен отводящий патрубок 15, соединенный с нижним водоводом солнечного купола теплицы. Таким образом, создано два контура циркуляции в системе теплицы жидкости-теплоносителя:
- из солнечных коллекторов в грунтовые теплообменники и обратно;
- из солнечных коллекторов в тепловой аккумулятор и обратно.
Первый /основной/ контур содержит элементы 1…10, В основном контуре жидкость-теплоноситель нагревается в панелях 1 и под действием конвекционного напора по трубам 8 стекает в коллектор 7 грунтового теплообменника. Циркуляция жидкости-теплоносителя в основном контуре обеспечена конвекционным напором нагретой жидкости в наклонно размещенных панелях 1. Второй (дополнительный) контур образован элементами 1…15 и включается в работу в жаркое время суток для накопления тепловой энергии в тепловом аккумуляторе 14. Трубчатые теплообменники 6 размещены с небольшим уклоном к коллектору 5, чем обеспечена естественная циркуляция воды в основном контуре, Прозрачные конвертерные панели 1 отбирают значительную часть инфракрасного и ультрафиолетового излучения, а также небольшую часть излучения видимого спектра, за счет чего обеспечен нагрев воды в панелях 1 с удельной энергией не более 270 Вт на один квадратный метр поверхности пластин 1. Основная часть видимого спектра солнечной радиации проникает внутрь теплицы для фотосинтеза и нагрева воздуха. В жаркое время года и суток энергия нагрева воды в солнечном конвертере теплицы может оказаться излишней. В этом случае переключением вентилей 9 с помощью элементов 10 в работу включается второй /дополнительный/ контур циркуляции воды, обеспечивающий отвод нагретой жидкости через коллектор 11, насос 12 и патрубок 13 в тепловой аккумулятор 14. Он выполнен с хорошей внешней теплоизоляцией и может сохранять теплую воду в нагретом состоянии до нескольких суток. Емкость бака 14 зависит от площади теплицы и климатических условий. При необходимости, аналогично его варианту в прототипе, тепловой аккумулятор 14 может быть снабжен змеевиком для протока через него жидкости-теплоносителя, в то время как собственно бак 14 можно заполнить и пополнять водой, которая может использоваться как для хозяйственных нужд, так и для сохранения тепла для его использования при длительном похолодании. Целесообразно разместить бак 14 внутри теплицы для снижения бесполезных теплопотерь.
Боковые стенки 16 и 17 теплицы могут быть выполнены из поликарбоната или другого подручного прозрачного листового материала. По меньшей мере одна из торцевых стенок снабжена проемом 18 и дверью 19 для свободного доступа, ухода за растениями и проветривания.. Теплица рис.3 выполнена в виде полуарки, в варианте ее монтажа к ориентированной на юг стене 20 дома или другой хозяйственной постройки. Возможно изготовление полноарочной теплицы, при этом ориентированная на север ее половина изготавливается из обычного светопрозрачного покрытия без обеспечения функции солнечного конвертера.
За счет использования жидкого теплоносителя обеспечена естественная конвекционная циркуляция в системе. За счет использования размещенного в теплице теплового аккумулятора обеспечена полная утилизация избыточной тепловой энергии в жаркое время суток в виде нагрева воды, в том числе для технических нужд.
Замена в структуре теплицы фотоэлектрической батареи и вентиляторов на тепловой аккумулятор и трехходовые клапаны не повлекло за собой существенного увеличения стоимости теплицы.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Суханова Р.С. Теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации. Проспект фирмы Undersun /Италия/. Место хранения: СИФ НИИТЭИагропром. Шифр хранения: No 10-15 (86).
2. Трехходовой вентиль и новейший коллектор латунный для оптимизации систем отопления. Фирма ФорсТерм, сайт http://forcetherm.ru