УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ БЛАГОПРИЯТНОГО МИКРОКЛИМАТА В ТЕПЛИЦЕ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использована в устройстве для обогрева защищенного грунта.
Из уровня техники известна теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации (патент RU93208U, опубл. 27.04.2010), содержащая прозрачный защитный купол, включенные в систему циркуляции жидкости-теплоносителя солнечный коллектор и грунтовой теплообменник, отличающаяся тем, что прозрачный защитный купол, выполненный из светопрозрачных пластин ячеистого поликарбоната, снабжен нижними водоподводящими и верхними водоотводящими патрубками, с помощью которых включен в систему циркуляции жидкости-теплоносителя теплицы. Недостатком теплицы является потребность перестройки всех конструкции теплиц не оборудованных подобными системами циркуляции теплоносителя. Таким образом, использовать подобное решение в уже действующих теплицах без изменения их конструкции не представляется возможным, что не практично.
Из уровня техники известна теплица (патент RU2056096, опубл. 20.03.1996), содержащая основание, теплоизолирующее ограждение, систему облучения растений, включающую источники излучения, имеющие отражающие экраны и систему обогрева, включающую теплообменные контуры, соединенные с трубопроводами подачи и отвода теплоносителя, отличающаяся тем, что система обогрева снабжена воздухонагревателем, связанным с трубопроводами подачи и отвода теплоносителя, и тепловым насосом, установленным на трубопроводе отвода теплоносителя, при этом теплообменные контура соединены между собой последовательно и расположены на верхней поверхности отражающих экранов, причем воздухонагреватель размещен вдоль теплоизолирующего ограждения теплицы и выполнен в виде n емкостей, установленных на основании теплицы и имеющих параллельные последнему верхние и нижние основания, при этом каждая емкость выполнена с монотонным уменьшением по высоте этой емкости величины площади ее сечения плоскостью, параллельной основанию теплицы.
Недостатком решения является сложная и громоздкая система теплообменника, имеющая неэкономичный режим работы, не компенсирующий перепад температуры день-ночь, в прохладную, но солнечную погоду, требуется открытие форточек днем и закрытие с закатом для стабилизации микроклимата.
В весенне-осенний период времени года работа теплообменника теплицы не эффективна. Наиболее близким аналогом является устройство для обогрева защищенного грунта (патент RU2013934, опубл. 15.06.1994), содержащее теплообменник в виде плоской тонкостенной оболочки с каналом для теплоносителя, отличающееся тем, что оболочка выполнена из двух частей, верхняя часть, обращенная к потоку лучистой радиации, выполнена прозрачной, а нижняя часть, обращенная к поверхности грунта, выполнена непрозрачной, при этом стык частей оболочки выполнен герметичным.
В прототипе обеспечивается задача благоприятного развития растений в теплице в солнечный день за счет исключения резких перепадов температур между поверхностью защищенного грунта и рабочим объемом защищенного грунта. Оболочка теплообменника выполнена из двух частей, верхняя часть, обращенная к потоку лучистой радиации, выполнена прозрачной, а нижняя часть, обращенная к поверхности грунта, выполнена непрозрачной, при этом стык частей оболочки выполнен герметичным. Материал непрозрачной части оболочки выполнен светопоглощающим. Теплопроводность непрозрачной части оболочки превышает теплопроводность прозрачной части оболочки.
В весенне-осенний период времени года в решении по прототипу устройство может работать на накопление тепловой энергии в солнечные дни и отдавать тепловую энергию грунту и рабочему объему теплицы в промежутках времени, когда отсутствует поток лучистой радиации, тем самым можно снизить потребность во внешних источниках тепловой энергии.
Недостатком прототипа следует отметить замкнутость цикла в рамках одного устройства. Это ограничивает возможности компоновки системы из однотипных модулей.
Целью полезной модели является повышение эффективности теплообменной системы в сравнении с прототипом, реализация возможности компоновки системы из однотипных модулей.
Техническим результатом полезной модели является экономичный режим работы, компенсирующий перепад температуры день-ночь, в прохладную, но солнечную погоду, не требуется открытие форточек днем и закрытие с закатом для стабилизации микроклимата. Также в весенне-осенний период времени года устройство может работать на накопление тепловой энергии в солнечные дни и отдавать тепловую энергию грунту и рабочему объему теплицы в промежутках времени, когда отсутствует поток лучистой радиации, тем самым можно снизить потребность во внешних источниках тепловой энергии. Кроме того, в морозную погоду при неиспользовании теплицы не требуется сливать воду в теплообменнике. Также полезная модель реализует возможность соединения однотипных модулей в единую систему.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для создания благоприятного микроклимата в теплице, содержащее теплообменник в виде плоской тонкостенной оболочки с каналом для теплоносителя, при этом оболочка выполнена прозрачной, отличающееся тем, что оболочка изготовлена из пластика и выполнена с одной из сторон по форме, повторяющей торцевую форму стенки теплицы у основания, причем оболочка теплообменника содержит выводной и входной канал, расположенные в нижней части оболочки теплообменника, а также сливной канал с функцией слива нагретой воды; внутри оболочки теплообменника установлен датчик температуры. Предпочтительно, верхняя часть оболочки теплоносителя выполнена с воздушной прослойкой.
К входному каналу может быть подключен через электромагнитный клапан выходной канал водопровода, причем электромагнитный клапан выполнен с возможностью включения/отключения в зависимости от показаний датчика температуры. Предпочтительно, датчик температуры соединен с электромагнитным клапаном через микроконтроллер управления проводным контактом.
Предпочтительно, датчик температуры выполнен с возможностью беспроводной передачи данных на микроконтроллер управления, который соединен с электромагнитным клапаном.
Дополнительно, для функционирования в холодное время года между выходным каналом водопровода и входным каналом теплообменника установлена система подогрева воды, выполненная с возможностью включения/отключения в зависимости от показаний датчика температуры.
Предпочтительно, система подогрева воды выполнена в виде проточного нагревателя или бойлера, либо котла.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показано устройство полезной модели вид сбоку в разрезе.
На Фиг. 2 показано устройство полезной модели вид с торца и с размещением в теплице.
На Фиг. 3 показан принцип использования полезной модели в виде соединения нескольких модулей в систему.
Осуществление полезной модели
Устройство может быть сделано из прочного прозрачного пластика, форму которого выполняют с одной из сторон повторяющей торцевую форму стенки теплицы у основания (см. Фиг. 2). Например, в виде прямоугольного параллелепипеда, если стенки теплицы 14 вертикальные, либо в виде параллелепипеда, с торца имеющего форму прямоугольной трапеции, если стенки теплицы наклонные или арочные.
Важность выполнения подобной формы обусловлена необходимостью устанавливать теплообменник вплотную к стенке теплицы, чтобы размещение устройств производить вдоль стенок теплицы. Только в этом случае будет обеспечиваться оптимальный микроклимат за счет действия теплообменника.
Верхняя часть оболочки теплоносителя может быть выполнена с воздушной прослойкой 12. Это позволяет усилить передачу тепла с боковых сторон теплоносителя, ограничив изоляционной прослойкой его передачу вверх.
Устройство состоит, как показано на Фиг. 1, Фиг. 2 из прозрачного прочного пластика 1 (оболочка), датчика температуры 2, который регулирует температуру как в жаркое так и в холодное время года. Датчик температуры может устанавливаться внутрь корпуса оболочки 1, например, посредством вкручивания на резьбу в специальное отверстие корпуса, а герметизация обеспечивается уплотнительным резиновым кольцом 3. Датчик температуры 2 может быть соединен с электромагнитным клапаном через микроконтроллер управления проводным контактом. Подобные проводные датчики известны в выносных термометрах [http://www.wat4.ru/category/termometer/]. Также датчик температуры может быть выполнен с возможностью беспроводной передачи данных на микроконтроллер управления, который соединен с электромагнитным клапаном. Подобные беспроводные датчики нашли широкое применение в цифровых термометрах с выносным датчиком температуры [http://www.photoclip.ru/elektronnye-termometry-s-datchikom].
В корпусе выполнена сливная горловина 4, сверху которой накручена пробка 8.
Потребность в выливании воды из корпуса 1 отсутствует, но для очистки от накопившегося осадка корпус можно промывать и сливать воду посредством данной горловины 4. Также через данное отверстие можно следить за качеством воды, делая ее периодический забор.
Основное назначение сливной горловины 4 - вывод нагретой воды в теплое время года. Патрубок 5 служит для подачи воды из водопровода 11, а патрубок 6 для подключения к следующему однотипному устройству. При отсутствии устройств для подключения или при подключении последнего в цепи на патрубок 6 ставится заглушка. В корпусе могут быть выполнены проушины 7 для крепления к теплице данного устройства. Для охлаждения теплицы в жаркое время года применяется электромагнитный клапан 9, а в холодное время года может быть подключена система подогрева воды между выходным каналом водопровода и входным каналом теплообменника. Система подогрева воды может быть выполнена в виде проточного нагревателя 10 или бойлера, либо котла.
Таким образом, благодаря данной конструкции теплообменника обеспечивается экономичный режим работы, компенсирующий перепад температуры день-ночь, в прохладную, но солнечную погоду, не требуется открытие форточек днем и закрытие с закатом для стабилизации микроклимата. Также в весенне-осенний период времени года устройство может работать на накопление тепловой энергии в солнечные дни и отдавать тепловую энергию грунту и рабочему объему теплицы в промежутках времени, когда отсутствует поток лучистой радиации, тем самым можно снизить потребность во внешних источниках тепловой энергии. Кроме того, в морозную погоду при неиспользовании теплицы не требуется сливать воду в теплообменнике. Также полезная модель реализует возможность соединения однотипных модулей в единую систему, как показано на Фиг. 3. Для создания идеального микроклимата в теплице однотипные устройства, выполненные согласно полезной модели, соединяют в систему (см. Фиг. 3) и даже закольцовывают. Если кольцевание системы не производят (см. Фиг. 3), то на конечном устройстве на выходном патрубке 6 ставят заглушку 15. На одном из устройств системы подключают слив 13 к сливному патрубку 4.
Принцип работы устройства состоит в следующем.
В жаркий летний день при солнцепеке вода в теплообменниках доходит до 35-43°С, когда температура в теплице достигает 40-45°С, при окружающей уличной температуры в тени 28-32°С. При подключении к теплообменнику водопровода (температура воды с водопровода в июле примерно +7-10°С), либо водяного насоса, качающего воду со скважины либо с иной емкости, устройство охлаждается автоматически путем замены теплой воды на холодную. Через электромагнитный клапан 9 поступает холодна вода, которая проходит через входной канал патрубка 5 при определенных показаниях с датчика температуры 2, вследствие чего идет понижение окружающей температурной среды в теплице. Вывод воды из корпуса 1 осуществляется через сливной патрубок 4. Выливающаяся теплая вода может идти по сливу 13, подключенному к сливному патрубку 4, на полив растений в открытом грунте, либо сливаться в специальные накопительные емкости для последующего полива, либо на бытовые нужды как горячая вода. Нагрев в холодное время года осуществляется установкой системы нагрева воды между выходным каналом водопровода и входным каналом теплообменника, например, установкой проточного нагревателя 10.
В случае закольцовывания системы в корпус одного из устройств системы через отверстие 4 заливают воду или иной теплоноситель, к одному из патрубков 5 подключают циркуляционный насос и запускают систему в работу. Дополнительно в систему могут встраиваться нагревательные элементы типа проточного нагревателя 10.