Теплица с наполняемыми водой внешними элементами конструкции

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, а именно к конструкциям теплиц, предназначенных для выращивания садоводческих культур, которые служат для предохранения растений от вероятных заморозков и резких перепадов температур в дневное и ночное время.
Из уровня техники известны следующие решения.
Известен каркас теплицы, состоящий из основания, соединенных с ним двух торцевых и промежуточных арок, состоящих по меньшей мере из одного элемента, расположенных взаимно параллельно на некотором расстоянии одна от другой и связанных между собой горизонтальными продольными соединительными элементами, а также набор соединительных узлов для соединения элементов каркаса (RU 156314, 10.11.2015).
Известна теплица, содержащая по меньшей мере один тепличный блок, снабженный устройством полива. В блоке дополнительно установлены устройство проветривания теплицы и устройство обогрева почвы. Система автоматического управления указанными устройствами включает по меньшей мере по одному датчику температуры и влажности (RU 2259036, 27.08.2005).
Известен защитный комплекс для растений, содержащий опорный каркас, укрытый светопроницаемым материалом, подвесную закрытую емкость для воды, водоводы, водяной насос и вентили, котлован, стенки и ложе которого выполнены из водонепроницаемого и теплоизолирующего материала с нижним дренажным слоем и верхним слоем плодородного грунта, стенки котлована выступают за габариты опорного каркаса, с внешней стороны по периметру опорного каркаса на дренажный слой уложены водяные аккумуляторы тепловой солнечной энергии из водонепроницаемого прозрачного пленочного материала, подвесная закрытая емкость для воды с водоводом, выходящим из нижней точки емкости, насос, обеспечивающий закачку воды в закрытую емкость, поддержание заданного уровня воды в закрытой подвесной емкости, причем вентили расположены на водоводе и на отводных патрубках, один патрубок служит для закачки воды через водовод в закрытую емкость, другой патрубок, расположенный на водоводе в виде полукольца, служит для слива воды (RU 2267255, 10.01.2006).
Такой комплекс обладает конструктивной сложностью при изготовлении и его эксплуатации.
Недостатками известных из уровня техники решений является то, что такие теплицы не обеспечивают высокую равномерность нагрева от солнца или от других источников или охлаждения выращиваемых культур, а также поддержание оптимальной температуры при неподходящих для благоприятного роста растений погодных условиях.
Технической проблемой заявленной полезной модели является разработка усовершенствованной и упрощенной конструкции теплицы, обеспечивающей оптимизацию обогрева или охлаждения, стабилизацию и регулирования тепла внутри нее с применением экономичных, безопасных и наименее пожароопасных средств и способов, а также обеспечение равномерности полива находящихся в ней растений.
Техническим результатом является повышение эффективности поддержания необходимой температуры в теплице, при одновременной экономии ее полезного объема, за счет теплоотдачи воды, находящейся во внешних элементах конструкции, нагретой или охлажденной от различных источников, включая дневное и солнечное тепло или ночную температуру, а также аккумулирования этой водой тепла или холода, Вода является наиболее доступным, дешевым, а также и необходимым средством, особенно в садоводческих хозяйствах, обладает достаточной теплоемкостью и теплоотдачей, и поэтому ее применение для достижения вышеуказанного результата является наиболее оптимальным.
Данный результат достигается за счет создания теплицы, содержащей стенки и наполненные водой сообщающиеся между собой внешние элементы конструкции в виде основания, каркаса и свода.
Каркас может быть выполнен металлическим и полым, а стенки могут быть выполнены из прозрачного эластичного покровного материала.
Каркас может иметь вентили или краны.
Покровный материал может иметь изолирующие прокладки на контакте с каркасом.
Покровный материал может быть выполнен термостойким.
Каркас может быть выполнен в виде пневмокаркаса с наполненными водой отдельными его полостями
Свод может быть выполнен в виде емкости.
Свод может содержать вентили или краны для полива растений и выполнен или с отверстиями в верхней части, или полностью открытым, и/или имеет плоскую форму, или скаты к стенкам, и/или оборудован крышками.
Основание может быть выполнено в виде закрытой металлической емкости, расположенной по периметру теплицы
Таким образом, технический результат обеспечивается за счет нагретой или охлажденной от различных источников воды в полых внешних элементах конструкции.
Расположенные таким образом нагревательные и охлаждающие элементы указанного типа дадут возможность сэкономить полезный объем теплицы и сэкономить затраты на приобретение и установку специального нагревательного или охлаждающего оборудования. Кроме того, такое расположение обеспечит более равномерный нагрев или охлаждение воздушного пространства теплицы, а также даст возможность более эффективно аккумулировать дневное или солнечное тепло с последующей отдачей его во внутреннее пространство теплицы в прохладное ночное время. Охлажденная же за ночь вода во внешних элементах конструкции будет выполнять такой же стабилизирующий эффект днем, в период зноя, и способствовать относительному охлаждению воздуха внутри теплицы.
Наличие воды во внешних элементах конструкции и вмонтированные в основание или каркас вентили и краны с отводными шлангами дадут возможность осуществлять полив растений, как внутри теплицы, так и за ее пределами, или использовать воду для других нужд, что так же будет способствовать увеличению полезного объема теплицы и экономии затрат на приобретение специальных емкостей для воды.
Использование наполненных водой, в том числе и нагретой водой, наполненного водой свода обеспечит гораздо более эффективную теплозащиту, чем использование традиционных покрытий из стекла, полимерной пленки или поликарбоната.
Основание в виде наполненной водой закрытой эластичной емкости, расположенной по периметру пневмокаркасной или воздухоопорной теплицы, будет выполнять функции балласта, прижимая к земле теплицу и обеспечивая ее устойчивость, а также облегчит и упростит установку теплицы, так как не потребует специальных работ по ее монтажу и креплению.
Таким образом, исходя из вышеуказанных конструктивных особенностей техническое решение включает следующие варианты теплицы с указанием ссылок на чертежи:
фиг. 1 - общий вид теплицы с наполненными водой металлическим полым каркасом, основанием в виде металлической емкости по периметру и сводом в виде уплощенного и удлиненного бака.
фиг. 2 - общий вид пневмокорпусной теплицы с основанием, выполненным в виде наполненной водой эластичной емкости или несколькими емкостями (секциями) в нижних частях пневмокорпуса (фиг. 3).
Водонаполняемые внешние элементы конструкций представлены полым каркасом 1, сводом 2. и основанием 3.
В первом способе для эффективной теплоотдачи полый металлический каркас теплицы, предпочтительно трубчатой конструкции, должен быть сплошным или же с надежными резьбовыми соединениями, препятствующими просачиванию воды. Применение такого водопровода обеспечит возможность использовать как специально нагретую воду, так и аккумулировать дневное тепло и солнечную энергию, которая будет использована в холодное или ночное время суток. Еще одним преимуществом такого водопровода будет и то, что он сможет обеспечивать не только равномерный прогрев теплицы, но и, при необходимости, и такое же равномерное ее охлаждение. Для этого нужно будет пропускать через него холодную воду с общего водопровода. Выходящую же из него воду при этом использовать для полива растений в жаркий период дня. Основание теплицы в виде расширенной металлической емкости по периметру, а также свод в виде удлиненной емкости (бака) необходимы для увеличения объема воды, более эффективного ее нагрева, сохранения и стабилизации тепла внутри теплицы.
Для обеспечения слива и предотвращения образования воздушных пробок в емкости на своде сверху необходимо предусмотреть отверстия или сделать ее полностью открытой, или же со створчатыми крышками. Такая открытая емкость может быть использована также и для сбора и накопления дождевой воды. Водопровод-каркас или наполненное водой расширенное основание удобно будет использовать и для внутреннего полива или автополива теплицы. Для этого необходимо смонтировать в них один или несколько вентилей или кранов. Можно использовать их и как накопитель теплой (нагретой солнечным теплом) воды, которая нужна для полива определенных садоводческих культур или для других нужд. Неравномерный нагрев воды от солнца или от других источников (печи или электрических тэнов) с разных сторон будет способствовать ее циркуляции и тем самым обеспечивать равномерное распределение тепла. Чтобы обезопасить покровный материал (пленку) теплицы от воздействия нагретого каркаса, необходимо предусмотреть специальные изолирующие прокладки на контакте с ним или же использовать термостойкую пленку. Печи или ТЭНы, нагревающие воду, в целях пожарной безопасности можно вынести за пределы теплицы и подавать воду от них при помощи шлангов.
Для улучшения сбора дождевой воды одним из вариантов может быть изготовление теплиц с конструкцией свода, позволяющей собирать эту воду с большей площади, например, с двухскатным (фиг. 4) или плоским сводом (фиг. 5).
Следующим предложением является создание пневмокорпусных или воздухоопорных теплиц с прочной прозрачной полимерной оболочкой, основанием которых будет являться изолированная эластичная наполняемая водой емкость (полость) (фиг. 2). Она может быть непрозрачной, а для усиления нагрева за счет солнца - даже темной, а также более прочной. Так же как и в ранее предложенных теплицах с наполняемыми водой внешними элементами, эта эластичная емкость будет выполнять те же функции обогрева, накопления и сохранения тепла. Кроме того, вода в ней будет выполнять также и функцию балласта, прижимая к земле теплицу и обеспечивая необходимую устойчивость вышерасположенной легкой эластичной оболочки. Можно обеспечить в ней также и сквозное движение воды, а выходящую воду использовать для полива, но при этом следить, чтобы оболочка была полностью ей заполнена, расправлена и сохраняла необходимую жесткость. Для подогрева воды можно применять отдельно стоящие ТЭНы или печи с подводящими к ней трубами или шлангами.
Другим вариантом может быть создание изолированных заполняемых водой секций в основании оболочек пневмокорпуса (Фиг. 3.). Такая конструкция исключит всю вытечку воды при однократном повреждении оболочки (проколе), но в то же время затруднит принудительный нагрев и не даст возможность использовать проточную циркуляцию. Здесь вода будет служить балластом, а также накопителем дневного и солнечного тепла.
Воздухоопорные сооружения преимущественно более объемные, содержание и установка их более сложная, но все же эксплуатация их в качестве теплиц может быть оправдана в тех условиях, где нет материалов или возможности и времени построения теплиц традиционным способом. Такие теплицы вполне могут заинтересовать руководителей или строителей вахтовых поселков, старательских артелей и др.
Пневмокорпусные теплицы или теплицы с пневмокаркасом могут также привлечь садоводов своей легкостью, быстротой возведения и свертывания, компактностью и простотой транспортировки. Для еще большей привлекательности их можно выпускать самой разнообразной формы и величины: от больших размеров до средних и очень небольших. Пневмокорпусные теплицы будут обладать большими теплоизоляционными свойствами в отличие от обычных теплиц за счет имеющейся у них двойной стенки в виде оболочки с воздухом.
Легкость и простота возведения таких теплиц дадут возможность устанавливать их практически в любом месте, где есть соответствующее пространство. Эти же качества позволят при желании устанавливать их и на какой-то определенный период времени: на начало или конец садоводческого сезона или же на период похолодания, заморозков. В разгар жаркого и теплого лета, чтобы обезопасить растения от перегрева и увядания, их снятие также не составит большого труда.
В качестве теплиц небольших размеров автор предлагает также и универсальные прозрачные пневмокаркасные или пневмокорпусные сооружения, полости которых могут заполняться как водой, так и воздухом. Вода в них будет играть ту же роль, что и в подобных ранее рассматриваемых теплицах, но заполнение ею будет осуществляться по необходимости или в разном объеме, или не во все полости. При отсутствии такой необходимости все полости будут заполнены воздухом и сооружение будет функционировать как пневмокаркасное. Полости в таких сооружениях должны быть изолированы друг от друга.
Конструкция и вид данных сооружений будут те же, что и пневмокаркасных или пневмокорпусных теплиц, но материал оболочки при этом должен быть не только прозрачным, но и повышенной прочности, жесткости и не способным к деформации в виде растяжения или сжатия (деформация его может быть только в виде смятия). Так как вода, как и все жидкости, обладает свойством несжимаемости, то при полном заполнении ею полостей из упомянутого материала небольшие сооружения могут сохранять относительную устойчивость. Для большей устойчивости внутри теплиц можно предусмотреть специальные опоры, стойки или рамы.
Также усилению устойчивости может способствовать «разреженное» заполнение полостей, при котором полости с воздухом будут чередоваться с полостями, наполненными водой. Другим вариантом может быть создание конструкций с полостями, специально предназначенными для заполнения водой (возможно меньшего диаметра и из более прочного и утолщенного материала), и полостями, предназначенными для заполнения воздухом (меньшей прочности и большего диаметра).