БЫСТРОВОЗВОДИМОЕ СБОРНО-РАЗБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ

Полезная модель относится к конструкциям, предназначенным для создания укрытых ограниченных изолированных пространств и объектов, защищенных от природных климатических факторов, например, теплиц, укрытий, гаражей, ангаров, спортивных сооружений и.т.д.
Известны конструкции быстровозводимых сборно-разборных сооружений, в частности, теплиц: RU №№85298, 93208, 106077, 113633, 2005346, 2021689, 2423821, US №№2136192, 3461605, 3897622, 4928425, 5519964, 5585418, 6618988, 2009/0183425, 2009/0071091, 2011/0183368, GB №№2262695, 2385612, DE №№102004004675, 202004000540, FR №№2540907, 2604860, 2609595, 2738109, 2744159, 2857217, 2902964, CN №№1922971, 2412368, 2831748, 101755637, 201048496, 201443209, 201588319, 201690844, 201718255, 201797808, 201869622, 202035334.
Известна теплица, содержащая каркас в виде ряда дуг с расположенным на них с образованием торцевой стенки пленочным покрытием, элементы крепления к каркасу. Покрытие выполнено в виде полотнищ, размещенных с перекрытием друг друга краями вдоль каркаса, а торцевая стенка снабжена дверной коробкой (SU №1782425).
Недостатком этой теплицы является сложность ее сборки, необходимость приспособлений для натяжения пленки поверх каркаса теплицы, невозможность оставления теплицы на зиму из-за растрескивания пленки от мороза, сложность в технологии внесения удобрений в грядки внутри уже смонтированной теплицы.
Известна теплица, содержащая торцевые стенки, каркасные дуги, жестко скрепленные с ребрами жесткости, гибкое светопрозрачное покрытие в виде торцевых листов, неподвижно закрепленных на каркасных дугах, и боковых листов, причем каркасные дуги жестко прикреплены к основанию и имеют профиль с одним или несколькими продольными пазами, при этом две соседние каркасные дуги смонтированы открытыми навстречу друг другу пазами, в которые уложены края одного листа или несколько листов светопрозрачного покрытия с возможностью его скольжения вдоль пазов. Каркасные дуги имеют профиль с двумя продольными пазами, открытыми в противоположные стороны. Края двух боковых листов светопрозрачного покрытия, лежащих один над другим, уложены в два открытых навстречу друг другу паза двух соседних каркасных дуг. Длина прямоугольного листа светопрозрачного покрытия больше половины длины каркасной дуги. Боковые листы светопрозрачного покрытия уложены внахлест свободными краями. Крепежные концы каркаса закреплены в почве с возможностью извлечения или крепежные концы каркаса неразъемно закреплены в фундаменте. Светопрозрачное покрытие может быть выполнено из плотных полиэтиленовых листов или из листов поликарбоната (RU №85298).
Недостатком этой теплицы является сложность ее сборки с использованием резьбовых соединений, необходимость изгиба листов покрытия, необходимость ручной уборки снега, узость функциональных возможностей эксплуатации. Поскольку поликарбонат обладает большим коэффициентом температурного расширения, при жестком креплении с помощью крепежных элементов (болтов, винтов) больших перепадах температуры материал испытывает большие нагрузки, вплоть до срезания крепежа. Наличие большого количества крепежных элементов увеличивает трудоемкость монтажа и снижает прочность поликарбонатного покрытия и надежность сооружения.
Известна также, теплица, состоящая из цельного листа сотового поликарбоната в качестве материала укрытия, отличающаяся тем, что в качестве опорного каркаса внутри параллельных пластин и через определенные перегородки между ними (т.е. через соты) с заданным интервалом пропущены нити, концы которых закреплены у основания теплицы методом натяжения в грунт. Боковые стороны теплицы зафиксированы методом натяжения друг с другом, в качестве нитей использован металлический или пластиковый трос, либо проволока, либо веревка, либо леска, либо полая пластиковая трубка, а концы всех нитей с каждой из сторон теплицы зафиксированы в балке, которая прижата к грунту методом натяжения. Крепежные элементы в данной конструкции не предусмотрены (RU №106077, прототип).
Недостаткам этой теплицы является сложность ее конструкции из-за необходимости принудительного изгиба листов поликарбоната при монтаже крыши, необходимость ручной уборки снега с изогнутых (скругленных) листов поликарбоната, сложность разборки и транспортирования изогнутых листов, котсутствие возможностей по изменению положения листов поликарбоната и, следовательно, по управлению температурным режимом.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного быстровозводимого сборно-разборного сооружения, пригодного для многократной сборки/разборки и транспортирования, и расширение арсенала таких сооружений.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в упрощении конструкции за счет исключения операций изгиба листов поликарбоната при изготовлении и монтаже крыши сооружения, упрощение многократной сборки/разборки и транспортирования, при упрощении обслуживания за счет устранения необходимости ручной уборки снега благодаря выполнению двухскатной крыши, обеспечивающей возможность сползания снега под собственным весом, а также в упрощении управления температурным режимом за счет перемещения листов поликарбоната вдоль тросов.
На чертеже фиг.1 изображена конструктивная схема быстровозводимого сборно-разборного сооружения на примере теплицы, на фиг.2 - разрез по фиг.1 через воздуховоды, на фиг.3 - конструктивная схема быстровозводимого сборно-разборного сооружения на примере жилого дома, гаража, ангара в поперечном разрезе, на фиг.4 - вид на пол сооружения по фиг.1 со схемой укладки труб, на фиг.5 - схема установки стоек при возведении сооружения по фиг.1, на фиг.6 - вид 1 по фиг.5, на фиг.7 - схема монтажа листов поликарбоната теплицы по фиг.1.
Сборно-разборное сооружение, в частности, теплица по фиг.1, содержит горизонтально расположенную опорную металлическую ферму 1, накрытую коньком 6 и опертую по концам на полые металлические стойки 2, а также двухскатную крышу из укрывного материала - листов 3 листового сотового поликарбоната. Двухскатная крыша является, по существу, корпусом сооружения. По меньшей мере, два листа 3 закреплены по обе стороны фермы 1 посредством наклонных металлических армирующих тросов 4, пропущенных в отверстия листов 3 сотового поликарбоната и зафиксированных каждый верхним концом к отверстиям (отверстия не изображены) опорной фермы 1 под коньком 6, а нижним концом - к грунту с помощью натяжного винтового анкера 5. Кроме того, могут иметься свободно установленные внахлест дополнительные листы поликарбоната между листами 3 закрепленными посредством тросов 4. При этом армирующие тросы 4 пропущены в отверстия листов 3 сотового поликарбонат с возможность перемещения последних вдоль тросов 4.
Дверные проемы сооружения могут быть выполнены любым известным способом из стандартных элементов.
Сооружение снабжено средствами регулирования температуры внутри его полезного располагаемого объема, т.е. рабочей зоны 13.
Средства регулирования температуры выполнены в виде продольного воздуховода 9, установленного вдоль фермы 1, группы труб 14, уложенных в полу и связанных между собой коллекторами 15, соединенными через полые стойки 2 с продольным воздуховодом 9, и, по меньшей мере, одного вентилятора (не изображен), установленного с возможностью принудительной циркуляции воздуха в контуре, образованном указанными воздуховодом 9, стойками 2 и трубами 14. При отсутствии вентилятора воздуховод 9 устанавливают с уклоном 1:20.
Теплица имеет (может иметь) автоматизированную систему управления, например, работой вентилятора и/или перемещением и положением листов 3 поликарбоната.
Продольный воздуховод 9 выполнен, предпочтительно, в виде двух алюминиевых гофрорукавов, трубы 14 и коллекторы 15 выполнены из пластика ПВХ, а стойки 2 - из нержавеющей стали.
Средства аккумулирования солнечной энергии могут быть выполнены в виде подвесного листа 7 (абсорбер\отражатель) из зачерненной алюминиевой фольги или в виде зеркального подвесного листа (не изображен), установленного с возможностью поворота для регулирования соляризации.
Сооружение предпочтительно снабжено изолирующей боковой стенкой 10, расположенной по периметру сооружения и выполненной по верхнему краю с направляющими пазами (не изображены) для перемещения дополнительных листов поликарбоната, расположенных между листами 3, закрепленными посредством армирующих тросов 4.
Двухскатная крыша из листов 3 выполнена в поперечном сечении в форме равнобедренного треугольника с углом при вершине не менее 60°.
Листы 3 сотового поликарбоната выполнены предпочтительно с толщиной 4 или 6 мм.
Сооружение может быть реализовано в виде здания из группы: теплица, гараж, ангар, склад, быстровозводимый жилой дом, спортивное сооружение.
Быстровозводимое сборно-разборное сооружение используется следующим образом.
Для ввода в эксплуатацию сооружения, например, теплицы производится его сборка на месте эксплуатации.
На месте установки размечают площадку, как показано на фиг.4. В грунт закладывают трубы 14 для подогрева пола теплицы теплым воздухом. В торцах площадки трубы 14 объединяются с помощью коллекторов 15. Далее, устанавливают винтовые сваи-анкеры 5, ставят стойки 2 и фиксируют тросами 4, как показано на Фиг.5. При монтаже стоек 2 совмещают отверстия стоек 2 со входами коллектора 15. После этого ферму 1 помещают в середину площадки и монтируют на ней листы 3 поликарбоната с помощью армирующих тросов 4, как показано на Фиг.7 Верхние концы армирующих тросов 4 продевают в отверстия наверху фермы 1 и фиксируют (достаточно завязать на тросе 4 узелок). На нижних концах тросов 4 нужно сделать аналогичные фиксаторы, чтобы листы 3 поликарбоната не выскочили из отверстий тросов 4.
Далее поднимают концы фермы 1 с двух сторон и устанавливают ее между стойками-опорами 2. В зависимости от размеров теплицы эту процедуру выполняют вручную или с помощью крана. При подъеме фермы 1 нужно принять меры к тому, чтобы не нарушить боковое сочленение листов 3, которое обеспечивается стандартными поликарбонатными планками (Н-планки). Закрепляют и натягивают все армирующие тросы 4 с помощью талрепов (не изображены).
В последнюю очередь монтируют воздуховоды 9 - алюминиевые гофрорукава (Фиг.2) наверху теплицы, закрепляя их к ферме 1. Для циркуляции воздуха в системе теплоподогрева можно применять вентиляторы или создать уклон при монтаже гофрорукавов 1:20 и тогда сможет работать естественная циркуляция. С целью обеспечения герметичности внизу теплицы монтируют по периметру сооружения изолирующую боковую стенку 10 из подручного материала. При этом следует обеспечить возможность скольжения свободно установленных внахлест дополнительных листов поликарбоната по верхнему краю этой стенки 16 для проветривания помещения. Пространство между корпусом теплицы и торцевыми расчалками целесообразно закрывать поликарбонатом с тросами 4. При этом образуются тамбуры, где удобно хранить инструменты, удобрения, готовую продукцию и т.д.
При эксплуатации теплицы солнечная энергия аккумулируется листом 7, теплый воздух собирается вверху, под коньком 6 и через алюминиевые воздуховоды 9 нагнетается вентилятором в систему труб 14, 15, расположенных в полу теплицы для обогрева рабочей зоны 13.
Воздух, нагреваемый листом 7 (абсорбером тепла), поднимается вверх и нагревает воздушный теплообменник в виде 2-х алюминиевых гофрорукавов 9, размещенных под коньком 6 крыши. Далее через полые стойки 2 при помощи вентилятора(ов) воздух нагнетается в систему обогрева пола теплицы - трубы 14, где происходит аккумулирование избытка тепла.
Дефицит тепла в зимнее время покрывается применением технологии «зашторивания», т.е. может создаваться легкое перекрытие на высоте 2-3 метра в помещении теплицы из прозрачного материала, с низкой теплопроводностью, например из пузырчатого полиэтилена (не изображено). При этом теплопотери снижаются на 30%.
Как видно из Фиг.1, теплица имеет двухскатную крышу. Угол скатности определяется, исходя из условий применения теплицы. Например, в условиях средней полосы России для устранения проблем со снегом, этот угол должен быть не менее 60 град. Тросы 4 значительно усиливают прочность поликарбонатного покрытия. Тросы 4 вставляются не в каждую ячейку листа 3, поэтому металлоемкость конструкции мала, а поликарбонат не испытывает больших статических нагрузок. Учитывая хорошие теплоизоляционные свойства сотового поликарбоната даже с толщиной 4-6 мм армирование тросами 4 позволяет снизить стоимость укрытия в несколько раз по сравнению с конструкциями классического типа с мощными силовыми арками и жестким креплением поликарбоната.
Сооружение может быть легко разобрано в обратном порядке и упаковано с минимальными габаритами для транспортирования, поскольку не имеет изогнутых листов поликарбоната.
Данная конструкция обладает еще несколькими положительными свойствами. В предлагаемой конструкции поликарбонат не имеет ни одного крепежного болта и вообще не испытывает температурных нагрузок, так как скользит по тросам в вертикальном направлении, в котором температурный коэффициент максимален. В поперечном направлении поликарбонат свободно расширяется в межсотовом пространстве за счет возможности применения тросов 4 маленького сечения. Например, при размере соты в 4 мм, диаметр троса может быть всего 1 мм. Для стыковки листов 3 поликарбоната для увеличения размеров теплицы целесообразно применяются стандартные соединительные элементы из поликарбоната, имеющие специальные планки с пазами (не изображены). Эти соединительные планки поставляются производителями поликарбоната.
Следующим важным фактором является возможность обеспечить в теплице вентиляцию. Для этого достаточно поднять лист 3 поликарбоната по тросам 4 вверх и открыть доступ свежего воздуха снизу теплицы из окружающего пространства, или наоборот, опустить вниз лист 3 поликарбоната. Вверху теплицы образуется «форточка». Сдвиг листов 3 поликарбоната поясняется Фиг.1, где один лист изображен в положении "лист опущен" т.е. "форточка". Для снижения подсоса воздуха через стык между листом 3 и стенкой (ограждением 10) теплицы в месте стыка устанавливаются мягкие герметизирующие прокладки (не изображены), непрепятствующие скольжению листа 3.
Свободное скольжение листа 3 поликарбоната по тросам 4 обеспечивает минимум усилия для этой задачи благодаря малому весу листа. Процесс сдвига листов 3 поликарбоната легко механизировать (не показано).
В предлагаемой конструкции предусмотрено использование солнечной энергии для обогрева или изменения освещенности пространства теплицы. Для этой цели вдоль оси верхней фермы подвешивается металлический легкий лист-абсорбер 7 солнечной энергии, например, зачерненная алюминиевая фольга. Для получения тепла от солнца этот лист покрывается черной краской с двух сторон. Длина листа 7 равна длине несущей фермы 1, а ширина зависит от высоты теплицы и может быть 5-7 метров.
При расположении теплицы в направлении север-юг благодаря высоте конструкции в несколько метров (7-9) начинается поглощение солнечной энергии сразу при восходе солнца, далее энергия солнца работает как в обычной теплице, а во второй половине дня вплоть до заката также используется энергия солнца. В обычных теплицах солнце используется только при углах возвышения солнца над горизонтом в 25-35 град.
Предлагаемая система обеспечивает использование солнечной энергии намного эффективней. В случае необходимости, эту систему нагревания можно использовать как зеркало для увеличения соляризации. Для этого алюминиевые листы используются без покрытия, полированные. Смещая нижнюю часть зеркала в стороны, можно менять угол отражения и, соответственно, направлять световой поток восходящего или заходящего солнца на растения.
Теплица в поперечном сечении представляет равнобедренный треугольник Фиг 1, 2, 3. При использовании листов поликарбоната, например, длиной 12 метров, теплица имеет высоту 9 метров. Это позволяет разместить абсорбер 7 солнечной энергии большой площади и таким образом значительно (до 80%) экономить традиционные энергоресурсы. Длина теплицы не ограничена и наращивается секциями по 2,1 метра (стандартная ширина листа). В некоторых случаях возможна полная автономность системы без использования внешних традиционных источников тепла - электроэнергии, горячего теплоснабжения, газовых котлов и т.д.
Например, теплица из 12-ти метровых листов 3 поликарбоната общей площадью 100 кв.м. имеет абсорбер 50 -70 кв.м. Это дает около 40 Квт тепловой энергии, т.е. 0,4 Квт на 1 кв. метр площади теплицы.
Известно, что при круглогодичной эксплуатации теплиц в средней полосе России норма потребления тепла равна 3 Гкал на 1000 кв.м. площади теплицы в месяц, или, в перерасчете на мощность для 1 кв. м требуется 12 МДж/24 час*3600 сек=140 Дж, или 0.140 Квт. Таким образом, предлагаемая система перекрывает необходимые затраты тепловой энергии почти в 3 раза. С учетом сезонного колебания температуры окружающей среды возможен некоторый избыток тепла летом и дефицит зимой, но температура рабочего тела (воздух) не принимает экстремальных значений.
Наличие теплового аккумулятора в виде подогреваемого трубами 14 пола теплицы может снизить влияние перепадов энергии. Расчеты показывают, что для теплицы в 100 кв. м. требуется аккумулятор в виде грунта массой в 16 тонн, или 160 Кг на 1 кв. метр. Это слой грунта толщиной 20 см.
В данном изобретении используются современные материалы, обеспечивающие высокую прочность и долговечность конструкции. Одновременно с этим укрытие позволяет создавать необходимые температурные и климатические условия внутри защищаемого объема.
Конструктивное выполнение в виде двускатной крыши из установленных с возможностью перемещения листов сотового поликарбоната обеспечивает хорошую теплоизоляцию, светопропускание, прочность, долговечность. Теплица позволяет обеспечить отопление нагретым воздухом, увеличить соляризацию растений, аккумулировать тепло, а также обеспечить вентиляцию помещения.
Предлагаемое сооружение имеет простую конструкцию, удобно в эксплуатации и обладает следующими положительными качествами:
1. Применен самый современный долговечный укрывной светопрозрачный материал - сотовый поликарбонат.
2. Резко снижена металлоемкость конструкции, что позволяет применить коррозионно-стойкие металлы (нержавеющая сталь) и обеспечить срок службы теплицы до 10 лет и более.
3. Применяются стандартные доступные элементы - нержавеющие трубы, тросы, гофрорукава, трубы ПВХ.
4. Применение винтовых свай (анкеров 5) обеспечивает надежность конструкции при установке на различных грунтах.
5. В конструкции не используются резьбовые элементы (болты, винты), что сокращает трудоемкость монтажа.
6. Теплица имеет треугольное поперечное сечение с большой скатностью, что исключает проблемы со снеговой нагрузкой, не требует изгиба листов поликарбоната.
7. Большая высота теплицы позволяет разместить в верхней части теплицы солнечный абсорбер большой площади, который эффективно использует солнце с восходом солнца и на закате, полностью обеспечивая потребности в тепле.
8. Применение теплового аккумулятора обеспечивает выравнивание температуры грунта при дневных колебаниях солнечной соляризации.
9. Применение армирующих тросов увеличивает прочность конструкции, не нагружает поликарбонат, позволяет сдвигать вверх листы поликарбоната и, таким образом проветривать помещение.