RU2760162C1 - Autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation using solar energy - Google Patents
Autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation using solar energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760162C1 RU2760162C1 RU2021106985A RU2021106985A RU2760162C1 RU 2760162 C1 RU2760162 C1 RU 2760162C1 RU 2021106985 A RU2021106985 A RU 2021106985A RU 2021106985 A RU2021106985 A RU 2021106985A RU 2760162 C1 RU2760162 C1 RU 2760162C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- greenhouse
- solar
- arcuate
- collectors
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 17
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/14—Greenhouses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Greenhouses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для регулирования микроклимата в теплице за счет ночного обогрева и дневной вентиляции с использованием солнечной энергии для получения тепловой и электрической энергии.The invention relates to agriculture and can be used to regulate the microclimate in a greenhouse due to night heating and daytime ventilation using solar energy to obtain thermal and electrical energy.
Выращивание овощей в зоне рискованного земледелия, как принято считать основную территорию России, в открытом грунте естественных условий ненадежно. Поэтому, для сведения рисков к минимуму на земельных участках загородных домостроений и дач широко используют теплицы, в которых, в силу некоторой изоляции внутреннего пространства от внешней среды и устройства конструкций, требуется постоянное обслуживание и в первую очередь обеспечение регулярного проветривания и поддержания температуры в некотором щадящем диапазоне. Это особенно значимо, как для теплицы, так и для урожая, в связи со становящимися в последние годы непредсказуемыми экстремальными изменениями погодных условий в любой из сезонов года. В свою очередь с учетом технического прогресса удешевляются технологии возведения теплиц, они становятся доступней широким слоям населения и уже дают заметную прибавку экологических продуктов к столу населения, что напрямую решает многие социальные и стратегические задачи государства. Среди разнородных подходов к строительству теплиц наметились тенденции возведения легких и дешевых типов теплиц с применением сборных рамных конструкций, с синтетическими светопроницаемыми защитными покрытиями, с размахом освоенных промышленным производством. Однако, с расширением количества теплиц и пользователей, стала востребоваться их автоматизация с доведением до «умных» теплиц, по аналогии с «умными» домами, что по окупаемости предлагаемых технических решений соотносится к внедрению в показательных хозяйствах, но не исключаются предложения устройств, которые без использования подсоединения к электросетям, всемерно облегчающим эксплуатацию и наращивание технологий, обеспечивают оптимизацию и простоту дополнительно внедряемого оборудования в существующие устройства теплиц и во вновь строящиеся теплицы.Growing vegetables in the zone of risky farming, as it is considered to be the main territory of Russia, in the open field of natural conditions is unreliable. Therefore, to minimize risks on land plots of suburban housing construction and summer cottages, greenhouses are widely used, in which, due to some isolation of the internal space from the external environment and the structure of the structures, constant maintenance is required and, first of all, the provision of regular ventilation and maintenance of the temperature in some gentle range. This is especially significant, both for the greenhouse and for the harvest, due to the unpredictable extreme changes in weather conditions in any of the seasons of the year that have become unpredictable in recent years. In turn, taking into account technical progress, technologies for building greenhouses are becoming cheaper, they are becoming more accessible to the general population and are already giving a noticeable increase in ecological products to the population's table, which directly solves many social and strategic tasks of the state. Among the heterogeneous approaches to the construction of greenhouses, there have been trends in the construction of light and cheap types of greenhouses with the use of prefabricated frame structures, with synthetic light-transmitting protective coatings, which have been mastered by industrial production on a large scale. However, with the expansion of the number of greenhouses and users, their automation began to be in demand, bringing them to "smart" greenhouses, by analogy with "smart" houses, which, in terms of the payback of the proposed technical solutions, is related to the implementation in demonstration farms, but the proposals of devices that are not excluded are not excluded. the use of connection to power grids, which in every possible way facilitates the operation and build-up of technologies, ensures the optimization and simplicity of additionally introduced equipment in existing greenhouse devices and in newly built greenhouses.
Известна эксклюзивная теплица (патент RU №2207752 от 10.07.2003 Бюл. №19). Теплица включает основание, выполненное в виде заделанного в почву и возвышающегося над почвой фундамента, который в плане имеет форму неправильного шестиугольника, образованного путем отсечения трех сторон от правильного восьмиугольника посредством вертикальной обращенной на север стенки, одна из оставшихся сторон восьмиугольника расположена параллельно указанной стенке и обращена на юг, продолжением основания являются вертикальное ограждение и по крайней мере две полые установленные друг на друга усеченные светопрозрачные пирамиды, отсеченные той же вертикальной стенкой, снабженной рабочим проходом, на верхней плоскости верхней отсеченной пирамиды размещены солнечные тепловые коллекторы, один из которых лицевой стороной обращен на юг, а другие соответственно на юго-восток и юго-запад, при этом теплица снабжена устройствами для обогрева, охлаждения и орошения, причем боковые и верхние скатные светопрозрачные ограждения в виде плоских трапециевидных панелей, часть которых обращена к югу и ориентирована по направлению солнечных лучей в периоды зимнего и летнего солнцестояний. Емкости для воды и технические средства для обогрева и орошения размещены внутри теплицы возле вертикальной стенки по бокам тамбура. Технические средства для обогрева теплицы выполнены в виде двухконтурной солнечной нагревательной системы с насосом и теплообменником, для прокачки теплоносителя и нагрева воды в емкости и в виде дополнительного электрического нагревателя, при этом система снабжена дополнительным трубопроводом обогрева, а вертикальная стенка снабжена калорифером, выполненным с возможностью обогрева и охлаждения.Known exclusive greenhouse (patent RU No. 2207752 from 10.07.2003 Bul. No. 19). The greenhouse includes a base made in the form of a foundation embedded in the soil and towering above the soil, which in plan has the shape of an irregular hexagon formed by cutting off three sides from a regular octagon by means of a vertical wall facing north, one of the remaining sides of the octagon is parallel to the specified wall and facing to the south, the continuation of the base is a vertical fence and at least two hollow truncated translucent pyramids installed on top of each other, cut off by the same vertical wall equipped with a working passage, solar thermal collectors are placed on the upper plane of the upper cut off pyramid, one of which is facing south, and others, respectively, to the southeast and southwest, while the greenhouse is equipped with devices for heating, cooling and irrigation, with side and upper sloping translucent fences in the form of flat trapezoidal panels, some of which are facing south y and is oriented in the direction of the sun's rays during the periods of the winter and summer solstices. Tanks for water and technical means for heating and irrigation are placed inside the greenhouse near the vertical wall on the sides of the vestibule. Technical means for heating the greenhouse are made in the form of a double-circuit solar heating system with a pump and a heat exchanger, for pumping the coolant and heating water in the tank and in the form of an additional electric heater, while the system is equipped with an additional heating pipeline, and the vertical wall is equipped with a heater made with the possibility of heating and cooling.
Недостатками известной теплицы, даже с учетом эксплуатации с ранней весны до поздней осени, являются излишняя капитальность сооружения, внутреннее нагромождение требующих постоянного дополнительного, кроме ухода за растениями, обслуживания комплекса технических средств, недостаточная их автоматизация и сложная межсезонная профилактика.The disadvantages of the well-known greenhouse, even taking into account the operation from early spring to late autumn, are the excessive capital structure of the structure, the internal pile-up requiring constant additional, in addition to plant care, maintenance of a complex of technical means, their insufficient automation and complex off-season prevention.
Известен тепличный аккумулятор тепла ЛЕЖЕБОКА (ООО Компания Воля, город Дубна, Московская область, https://www.teplitsi-volya.ru). Известный аккумулятор тепла содержит переносной черный гибкий синтетический трубчатый рукав с эквивалентным диаметром 130 мм и длиной 3 м для заполнения водой, емкостью около 40 литров, с укладкой на грунт теплицы. При нагревании и аккумуляции тепла заполненный водой в дневное время, он возвращает его в ночное время при подогреве воздуха теплицы с отдачей запасенной тепловой энергии, сглаживая суточные температурные переходы.Known greenhouse heat accumulator LEZHEBOKA (LLC Company Volia, city of Dubna, Moscow region, https://www.teplitsi-volya.ru). The known heat accumulator contains a portable black flexible synthetic tubular hose with an equivalent diameter of 130 mm and a length of 3 m for filling with water, with a capacity of about 40 liters, with laying on the greenhouse ground. When heating and accumulating heat, filled with water in the daytime, it returns it at night when heating the greenhouse air with the release of stored thermal energy, smoothing the daily temperature transitions.
Недостатками известного теплового аккумулятора являются быстрая отдача тепла из-за сверхтонкой оболочки рукава и его размещение на грунте, заслоняющее собой некоторую площадь грунта, снижая его прогрев и аккумуляцию тепла и тем самым снижая потенциал аккумуляции тепловой энергии теплицей.The disadvantages of the known heat accumulator are the rapid release of heat due to the ultrathin shell of the sleeve and its placement on the ground, obscuring a certain area of the ground, reducing its warming up and heat accumulation and thereby reducing the potential for accumulating thermal energy in the greenhouse.
Известна теплица с ночным обогревом почвы солнечной энергией (патент RU №2733229от 30.09.2020 Бюл. №28). Теплица содержит светопроницаемый защитный купол, тепловой аккумулятор, электронагреватель, датчики температуры, грунтовый теплообменник и насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости-теплоносителя, причем тепловой аккумулятор установлен в теплице под куполом вверху, в зоне максимального нагрева теплицы, и состоит из емкостей, соединенных между собой трубопроводами, причем грунтовый теплообменник выполнен в виде отрезков гибкого коаксиального шланга, внутренняя оболочка которого короче внешней оболочки, имеющей заглушку на конце.A greenhouse with night heating of the soil by solar energy is known (patent RU No. 2733229 dated 09/30/2020 Bull. No. 28). The greenhouse contains a light-permeable protective dome, a heat accumulator, an electric heater, temperature sensors, a ground heat exchanger and a pump that circulates a heat-transfer fluid, and the heat accumulator is installed in the greenhouse under the dome at the top, in the zone of maximum heating of the greenhouse, and consists of containers interconnected by pipelines , moreover, the ground heat exchanger is made in the form of sections of a flexible coaxial hose, the inner shell of which is shorter than the outer shell having a plug at the end.
Недостатками известной теплицы являются размещение под куполом вверху в теплице емкостей, своим местонахождением скрадывающих пространство теплицы и затеняющих растения от солнечных лучей, а из-за недостаточного прогрева теплоносителя аккумулятора, из-за отражения верхом светопроницаемого защитного купола солнечных лучей с уменьшенными углами падения, еще и требующих электрического нагрева.The disadvantages of the well-known greenhouse are the placement of containers under the dome at the top of the greenhouse, their location concealing the greenhouse space and shading the plants from the sun's rays, and due to insufficient heating of the battery coolant, due to the reflection of the sun's rays from the top of the translucent protective dome with reduced angles of incidence, also requiring electrical heating.
Известна система солнечного теплоснабжения (патент RU №2575198 от 20.02.2016 Бюл. №5). Данное техническое решение является наиболее близким по цели и технической сущности заявляемому изобретению и выбрано в качестве прототипа. Существующая или строящаяся теплица оборудуется наружной опорной конструкцией, на которой размещены солнечные коллекторы, соединенные входными и выходными патрубками с баком-аккумулятором, а опорная конструкция выполнена из нескольких дугообразных труб, причем в качестве опорной конструкции использованы дугообразные трубы, пристроенные к арочной теплице, и выполненные с конструкцией теплицы заодно. На каждую дугообразную трубу коаксиально установлена, с небольшим зазором, дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины, с возможностью перемещения наружной трубы относительно внутренней и фиксацией ее положения путем жесткого соединения труб, причем верхние и нижние концы наружных труб соединены горизонтально между собой, образуя раму для размещения каждого солнечного коллектора. Образованная рама из соединенных смежных наружных труб используется для размещения каждого солнечного коллектора, при этом в баке-аккумуляторе установлен теплообменник, который соединен с солнечными коллекторами, а к баку-аккумулятору подсоединен приемник тепловой энергии. Приемник тепловой энергии теплицы выполнен в виде устройства подпочвенного обогрева.Known solar heat supply system (patent RU No. 2575198 from 20.02.2016 Bul. No. 5). This technical solution is the closest in purpose and technical essence to the claimed invention and is chosen as a prototype. An existing or under construction greenhouse is equipped with an external support structure, on which solar collectors are located, connected by inlet and outlet pipes with a storage tank, and the support structure is made of several arcuate pipes, and arched pipes attached to the arched greenhouse are used as a support structure, and made with the construction of the greenhouse at the same time. On each arcuate pipe, coaxially installed, with a small gap, an arcuate pipe of a larger diameter and shorter length, with the possibility of moving the outer pipe relative to the inner one and fixing its position by rigidly connecting the pipes, and the upper and lower ends of the outer pipes are connected horizontally to each other, forming a frame for placement of each solar collector. The formed frame of connected adjacent outer pipes is used to accommodate each solar collector, while a heat exchanger is installed in the storage tank, which is connected to the solar collectors, and a thermal energy receiver is connected to the storage tank. The receiver of thermal energy of the greenhouse is made in the form of a subsoil heating device.
Недостатками прототипа, при использовании для теплиц, являются применение бака-аккумулятора с теплообменником от солнечных коллекторов с побуждающим теплообменом и необходимость побуждающего теплообмена с приемниками тепловой энергии с независимыми системами сетей трубопроводов и электросетевых насосных установок, усложняющих эксплуатацию и требующих подключения внешней электросети. Дополнительно к этому, солнечные коллекторы, установленные с перекрытием своими плоскостями площадей поверхности светопроницаемого защитного купола, затеняют теплицу, а для бака-аккумулятора с обвязкой трубопроводами и пускорегулирующей аппаратурой требуется использование значительного внутреннего пространства теплицы или устройства защиты от внешней среды и теплоизоляции при размещении вне теплицы.The disadvantages of the prototype, when used for greenhouses, are the use of a storage tank with a heat exchanger from solar collectors with stimulating heat exchange and the need for stimulating heat exchange with heat energy receivers with independent systems of pipelines and power grid pumping units, which complicate operation and require an external power supply. In addition, solar collectors, installed with their planes overlapping the surface areas of the light-permeable protective dome, shade the greenhouse, and for a storage tank with piping and control gear requires the use of a significant internal space of the greenhouse or a device for protection from the external environment and thermal insulation when placed outside the greenhouse. ...
Задачей заявляемого изобретения, направленной на технический результат, является устранение недостатков прототипа и расширение арсенала технических средств, связанных с дальнейшим повышением эффективности использования теплицы для комфорта выращивания растений и удобства ее эксплуатации.The objective of the claimed invention, aimed at the technical result, is to eliminate the shortcomings of the prototype and expand the arsenal of technical means associated with further increasing the efficiency of using the greenhouse for the comfort of growing plants and ease of operation.
Технический результат достигается тем, что в известной теплице размещение солнечных коллекторов осуществлено из центров дугообразных труб большего диаметра перпендикулярно их хорде, проведенной от концов труб, коаксиально установленных с возможностью перемещения на дугообразные трубы опорной конструкции. Солнечные коллекторы зафиксированы крепежными подпорками от концов перемещаемых труб к верхней и нижней частям коллекторов соответственно. Аккумулятор тепла выполнен в виде последовательно соединенных патрубками боковых труб, удерживаемых крепежными скобами на продольных основаниях теплицы с небольшим зазором к светопроницаемому покрытию. Во входной и выходной патрубок вмонтированы обратные клапаны, а во входной патрубок еще и встроен циркуляционный насос, подключенный к солнечным панелям, зафиксированным на крепежных подпорках.The technical result is achieved by the fact that in the known greenhouse the placement of solar collectors is carried out from the centers of arcuate pipes of a larger diameter perpendicular to their chord, drawn from the ends of the pipes, coaxially installed with the ability to move onto the arcuate pipes of the support structure. The solar collectors are fixed with fastening supports from the ends of the transported pipes to the upper and lower parts of the collectors, respectively. The heat accumulator is made in the form of side pipes connected in series with nozzles, held by fixing brackets on the longitudinal bases of the greenhouse with a small gap to the light-transmitting coating. Check valves are installed in the inlet and outlet pipes, and a circulation pump is also built into the inlet pipe, connected to solar panels fixed on the fixing supports.
Теплица может быть оборудована форточкой с механическим термоприводом, форточным электрическим вентилятором, подключенным к солнечным панелям, и концевым выключателем.The greenhouse can be equipped with a mechanical thermal drive, an electric fan connected to solar panels, and a limit switch.
Теплица может быть оборудована переключателем, коммутирующим подключение циркуляционного насоса к солнечной панели непосредственно или через термовыключатель.The greenhouse can be equipped with a switch that switches the connection of the circulation pump to the solar panel directly or through a thermal switch.
Параллельно солнечным панелям может быть подключен аккумулятор электрической энергии.An electric energy storage unit can be connected in parallel to the solar panels.
Теплица может быть оборудована грунтовым теплообменником, последовательно подключенным патрубками между боковых труб аккумулятора тепла.The greenhouse can be equipped with a ground heat exchanger connected in series with pipes between the side pipes of the heat accumulator.
Теплица может быть оборудована дополнительной аккумулирующей емкостью, заглубленной в грунт теплицы и последовательно подключенной между боковых труб аккумулятора тепла.The greenhouse can be equipped with an additional storage tank, buried in the greenhouse ground and connected in series between the side pipes of the heat accumulator.
Теплица может быть оборудована грунтовым теплообменником, выполненным в виде оборотного U-образного регистра, с расположением прямой и обратной труб с вертикальным углом между собой для разноса по высоте и подключенным к стенке заглубленной аккумулирующей емкости, причем заглубленная аккумулирующая емкость последовательно подключена между боковых труб аккумулятора тепла.The greenhouse can be equipped with a ground heat exchanger made in the form of a reverse U-shaped register, with the arrangement of straight and return pipes with a vertical angle to each other for height separation and connected to the wall of a buried storage tank, and the buried storage tank is connected in series between the side pipes of the heat accumulator ...
Размещение солнечных коллекторов при вертикальной ориентации может быть устроено с зазором от верха купола теплицы.The placement of solar collectors in vertical orientation can be arranged with a gap from the top of the greenhouse dome.
К дугообразным трубам, пристроенным к арочной теплице и выполненных с конструкцией теплицы заодно, могут быть прислонены с закреплением к ним щиты, с размерами по высоте, превышающей зимний снежный покров.Shields with dimensions in height exceeding the winter snow cover can be leaned against the arcuate pipes attached to the arched greenhouse and made with the greenhouse structure at the same time.
Дугообразные трубы большего диаметра, могут быть перемещены на дугообразных трубах опорной конструкции для фиксации размещения солнечных коллекторов под углом к поверхности земли с тыльной стороны, равном углу географической широты местности установки теплицы.Arcuate pipes of a larger diameter can be moved on arcuate pipes of the support structure to fix the placement of solar collectors at an angle to the ground from the rear side equal to the latitude angle of the greenhouse installation area.
Сущность изложенного поясняется чертежом.The essence of the above is illustrated by a drawing.
На фиг. 1 представлен упрощенный эскиз автономной теплицы.FIG. 1 shows a simplified sketch of a stand-alone greenhouse.
Автономная теплица с ночным обогревом и дневной вентиляцией солнечной энергией, содержит опорную конструкцию, на которой размещены солнечные коллекторы 1, соединенные входными 2 и выходными 3 патрубками с аккумулятором тепла 4. При этом опорная конструкция выполнена из нескольких дугообразных труб 5, пристроенных к арочной теплице и выполненных с конструкцией теплицы заодно. Коаксиально на каждую дугообразную трубу 5 установлена с небольшим зазором дугообразная труба большего диаметра и меньшей длины 6, с возможностью перемещения наружной трубы 6 относительно внутренней 5 и фиксацией положения трубы 6 путем жесткого соединения труб. Верхние и нижние концы наружных труб 6 соединены горизонтально между собой, образуя раму 7 для крепления каждого солнечного коллектора 1. Размещение солнечных коллекторов 1 осуществлено из центров дугообразных труб большего диаметра 6 перпендикулярно их хорде 8, проведенной от концов труб 6, коаксиально установленных с возможностью перемещения на дугообразные трубы 5 опорной конструкции. Солнечные коллекторы 1 зафиксированы крепежными подпорками 9 и 10 от концов труб 6 к верхней и нижней частям коллекторов 6 соответственно. Аккумулятор тепла 4 выполнен в виде последовательно соединенных патрубками 11 боковых труб, удерживаемых крепежными скобами 12 на продольных основаниях 13 теплицы с небольшим зазором к светопроницаемому покрытию. Во входной 2 и выходной 3 патрубок вмонтированы обратные клапаны 14, а во входной патрубок встроен циркуляционный насос 15, подключенный к солнечным панелям 16, зафиксированных на крепежных подпорках 9, 10.An autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation with solar energy, contains a support structure on which solar collectors 1 are located, connected by
Теплица может быть оборудована форточкой 17 с механическим термоприводом 18, форточным электрическим вентилятором 19, подключенным к солнечным панелям 16 и концевым выключателем 20.The greenhouse can be equipped with a
Теплица может иметь переключатель (на эскизе не показан), коммутирующий подключение циркуляционного насоса 15 к солнечным панелям 16 непосредственно или через термовыключатель.The greenhouse can have a switch (not shown in the sketch) that commutes the connection of the
Параллельно солнечным панелям 16 может быть подключен аккумулятор электрической энергии (на эскизе не показан).In parallel to the
Теплица может быть оборудована дополнительной аккумулирующей емкостью 21, заглубленной в грунт теплицы и последовательно подключенной между боковых труб аккумулятора тепла 4.The greenhouse can be equipped with an
Теплица может быть оборудована грунтовым теплообменником, последовательно подключенным патрубками 11 между боковых труб аккумулятора тепла 4.The greenhouse can be equipped with a ground heat exchanger connected in series with
Теплица может быть оборудована грунтовым теплообменником 22, выполненным в видеоборотного U-образного регистра, с расположением прямой и обратной труб с углом между собой и подключенным к стенке заглубленной аккумулирующей емкости с разносом по высоте А, причем заглубленная аккумулирующая емкость последовательно подключена между боковых труб аккумулятора тепла 4.The greenhouse can be equipped with a
Размещение солнечных коллекторов 1 при вертикальной ориентации может быть устроено с зазором L от верха купола теплицы до их низа.The placement of solar collectors 1 in vertical orientation can be arranged with a gap L from the top of the greenhouse dome to the bottom.
К дугообразным трубам 5, пристроенным к арочной теплице и выполненных с конструкцией теплицы заодно, могут быть прислонены с закреплением к ним щиты 23, с размерами по высоте, превышающей зимний снежный покров.
Дугообразные трубы большего диаметра 6, могут быть перемещены на дугообразных трубах опорной конструкции для фиксации размещения солнечных коллекторов 1 под углом к поверхности земли с тыльной стороны, равным углу географической широты местности установки теплицы.Arcuate pipes of a
Автономная теплица с ночным обогревом и дневной вентиляцией солнечной энергией используется следующим образом.An autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation with solar energy is used as follows.
Согласно изобретения гидравлическая система теплицы заполнена теплоносителем, преимущественно водой. При освещении солнечными лучами солнечных коллекторов 1 и солнечных панелей 16, установленных над теплицей с помощью крепежных подпорок 9 и 10, закрепленных на дугообразных трубах 6 рамы 7, начинает нагреваться теплоноситель в коллекторах и подниматься напряжение на выходе солнечных панелей, за счет которого, через переключатель, коммутирующий на непосредственное подключение циркуляционного насоса 15 к солнечным панелям 16, насос начинает работать. Принудительная циркуляция теплоносителя от насоса 15 в системе через патрубок 2, батарею солнечных коллекторов 1 (на эскизе фиг. 1 показано два), патрубок 3, последовательно соединенных с помощью патрубков 11 боковых труб аккумулятора 4 к насосу 15, обеспечивает равномерный прогрев всех узлов обогрева, в любой точке, независимо от удаленности от коллекторов 1, с поднятием в ней температуры, снизившейся за ночь. В рассмотренной версии увеличения аккумулирующей емкости кроме объема теплоносителя в трубном аккумуляторе тепла 4 не предусматривается, обратные клапаны под действием циркулирующего теплоносителя открыты.According to the invention, the hydraulic system of the greenhouse is filled with a heat carrier, preferably water. When illuminated by the sun's rays of solar collectors 1 and
Повышение температуры внутри теплицы до отметки проветривания, инициирует срабатывает механического термопривода 18, который открывает форточку 17. Открытие форточки 17 обеспечивает срабатывание концевого выключателя 20, преимущественно установленного на раме форточки, подключает вентилятор 19 к солнечным панелям 16 и проветривает теплицу.An increase in the temperature inside the greenhouse to the ventilation mark initiates the mechanical
При подключении насоса 15 через термовыключатель, как отрабатываемого в виде конечного выключателя 20 при открытии форточки 17 с проветриванием, так и от отдельного термореле с заданным диапазоном температур, циркуляция теплоносителя при включении насоса 15 не будет зависеть от начала и окончания прогревания солнечных коллекторов 1 с одновременной работой солнечных панелей 16, а будет определяться временем, заданным с помощью термовыключателей.When
Дополнительно к этому, при параллельном подключении к солнечным панелям 16 аккумулятора электрической энергии (на эскизе фиг. 1 не показан), запасающем излишки электрической энергии, не предельно используемой от выработки солнечными панелями 16 на работу циркуляционного насоса 15 и вентилятора 19, циркуляция теплоносителя возможна и за временными пределами работы солнечных панелей 16.In addition to this, with a parallel connection to the
В свою очередь, в целях устранения конвекционной потери тепла через солнечные коллекторы в ночное время, с пониженными наружными температурами, в патрубки 2 и 3 вмонтированы обратные клапаны 14, закрытые во время отсутствия циркуляции теплоносителя. В это время, запасенная тепловая энергия от солнечных коллекторов 1 в аккумуляторе тепла 4, выполненного в виде последовательно соединенных патрубками 11 боковых труб, удерживаемых крепежными скобами 12 на продольных основаниях 13 теплицы и тоже участвующих в прогреве теплоносителя через светопроницаемое покрытие и от внутренней температуры теплицы, с ее понижением начинает отдавать тепло, нивелируя скачки климата в теплице.In turn, in order to eliminate convection heat loss through solar collectors at night, with low outside temperatures,
Для увеличения запаса тепла и удлинения времени теплоотдачи, теплица дооборудуется дополнительной аккумулирующей емкостью 21, заглубленной в грунт и последовательно подключенной между боковых труб аккумулятора тепла 4. Ввиду ее нахождения ниже боковых труб, при выключенной принудительной циркуляции теплоносителя будет обеспечиваться конвекционная теплопередача на подогрев боковых труб аккумулятора тепла 4 через патрубки 11 и подогрева грунта.To increase the heat reserve and lengthen the heat transfer time, the greenhouse is equipped with an
Подогрев грунта может быть обеспечен грунтовым теплообменником, последовательно подключенным через патрубки 11 между боковых труб аккумулятора тепла 4, вместо дополнительной аккумулирующей емкости 21 и выполняющим одновременно как роль теплообменника, так' и роль аккумулятора тепла за счет своей дополнительной емкости.Heating of the soil can be provided by a ground heat exchanger connected in series through the
Кроме этого, грунтовый теплообменник может быть выполнен в виде оборотного U-образного регистра 22, с расположением прямой и обратной труб с углом между собой и подключенным к стенке заглубленной аккумулирующей емкости с разносом по высоте Δ (на эскизе фиг. 1 показано пунктиром), причем заглубленная аккумулирующая емкость последовательно подключена между боковых труб аккумулятора тепла 4. В этой версии за счет разноса по высоте замкнутых труб теплообменника 22 будет обеспечиваться конвекционная циркуляция через них теплоносителя и выравниваться температура с температурой в аккумулирующей емкости 21, а их суммарная теплоемкость будет расходоваться конвекционным перетеканием через патрубки 11 в боковые трубы теплоотдачи аккумулятора тепла 4, обеспечивая оптимальную комбинацию гидравлической системы без принудительной циркуляции.In addition, the ground heat exchanger can be made in the form of a reverse
Наружная часть с внешними солнечными коллекторами 1, предназначенная для регулирования микроклимата в теплице в целях надежной вегетации растений, может повысить сохранность теплицы в зимнее время. Размещение солнечных коллекторов 1 при вертикальной ориентации и устройстве с зазором L от верха купола теплицы в ветряную снежную погоду обеспечит в щель выдувание снега с верха светопроникающего покрытия, сохраняя его от разрушения, на подобии зимних ограждений вдоль дорог.The outer part with external solar collectors 1, designed to regulate the microclimate in the greenhouse for the purpose of reliable vegetation of plants, can increase the safety of the greenhouse in winter. The placement of solar collectors 1 in a vertical orientation and a device with a gap L from the top of the greenhouse dome in windy snowy weather will ensure that snow is blown into the gap from the top of the light-penetrating coating, keeping it from destruction, like winter fences along the roads.
Дополнительно к этому, прислоненные к дугообразным трубам 5, пристроенным к арочной теплице и выполненным с конструкцией теплицы заодно, с закреплением к ним щитов 23, с размерами по высоте, превышающей зимний снежный покров, монтируемых на зиму, обеспечит снятие снежной нагрузки с боковых сторон светопроникающего покрытия теплицы, сохраняя от вдавливания и разрушения.In addition to this, leaning against the
Таким образом, летнее удобство эксплуатации теплицы дополняется облегчением зимнего ухода за конструкцией, исключая очистку снега.Thus, the summer convenience of using the greenhouse is complemented by the facilitation of winter maintenance of the structure, excluding the cleaning of snow.
В свою очередь, рассмотренные версии, вероятнее, применимы для теплиц, размещенных в более южных местностях, преимущественно, при компоновке с юга на север, а при ориентации с запада на восток, есть необходимость, дугообразные трубы большего диаметра 6, переместить на дугообразных трубах опорной конструкции для фиксации размещения солнечных коллекторов 1 под углом к поверхности земли с тыльной стороны, равном углу географической широты местности установки теплицы. В этом случае, и в том числе и при повороте солнечных панелей, навстречу зениту солнца, будет обеспечиваться повышенная эффективность работы ночного обогрева и дневной вентиляции от прямых дневных лучей солнечной энергии.In turn, the versions considered are most likely applicable for greenhouses located in more southern areas, mainly when laying from south to north, and when orienting from west to east, there is a need, arched pipes of a
Универсальное техническое решение автономной теплицы с ночным обогревом и дневной вентиляцией солнечной энергией может быть использовано при дооборудовании существующих и строительстве новых теплиц в разных климатических местностях. Оно может быть реализовано на базе, преимущественно, арочных теплиц с использованием материалов из широкого ассортимента стальных труб и уголков, придавая теплице с предлагаемой конструкцией внешний оригинальный эстетический вид и, обеспечивая при этом, в зависимости от комплектации, требуемый спрос на выработку тепловой и электрической энергии, а также дальнейшее развитие в новых заявленных направлениях.A universal technical solution for an autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation with solar energy can be used for retrofitting existing and building new greenhouses in different climatic areas. It can be implemented on the basis of, mainly, arched greenhouses using materials from a wide range of steel pipes and corners, giving the greenhouse with the proposed design an external original aesthetic appearance and, at the same time, providing, depending on the configuration, the required demand for the generation of heat and electric energy , as well as further development in the new announced directions.
Сочетание отличительных признаков и свойств как в заявленном техническом решении из технической, научной литературы и патентной документации не выявлено, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня, дополняя явную промышленную применимость.The combination of distinctive features and properties as in the claimed technical solution has not been identified from the technical, scientific literature and patent documentation, therefore it meets the criteria of novelty and inventive step, complementing the obvious industrial applicability.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106985A RU2760162C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation using solar energy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106985A RU2760162C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation using solar energy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2760162C1 true RU2760162C1 (en) | 2021-11-22 |
Family
ID=78719439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106985A RU2760162C1 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation using solar energy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2760162C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116210493A (en) * | 2022-12-06 | 2023-06-06 | 沈阳农业大学 | Novel thermal insulation equipment in sunlight greenhouse |
| RU2799060C1 (en) * | 2022-10-13 | 2023-07-03 | Максим Юрьевич Попов | Greenhouse with soil heating by solar energy |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2482792Y (en) * | 2001-05-18 | 2002-03-27 | 王宇 | Multi-functional green house covered with plastic film |
| RU47617U1 (en) * | 2004-12-30 | 2005-09-10 | Долгополов Виктор Дмитриевич | GREENHOUSE |
| EP1711754A1 (en) * | 2004-01-08 | 2006-10-18 | Agrotechnology and Food Innovations B.V. | Cover for an object using solar radiation |
| RU2575198C1 (en) * | 2014-10-31 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный аграрный университет" | System of solar heat supply |
| RU185808U1 (en) * | 2018-08-31 | 2018-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Теплокомфорт" | Greenhouse complex with combined heat supply system |
| RU2733229C1 (en) * | 2019-10-09 | 2020-09-30 | Андрей Семенович Шевяков | Greenhouse with night heating by solar energy |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021106985A patent/RU2760162C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2482792Y (en) * | 2001-05-18 | 2002-03-27 | 王宇 | Multi-functional green house covered with plastic film |
| EP1711754A1 (en) * | 2004-01-08 | 2006-10-18 | Agrotechnology and Food Innovations B.V. | Cover for an object using solar radiation |
| RU47617U1 (en) * | 2004-12-30 | 2005-09-10 | Долгополов Виктор Дмитриевич | GREENHOUSE |
| RU2575198C1 (en) * | 2014-10-31 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный аграрный университет" | System of solar heat supply |
| RU185808U1 (en) * | 2018-08-31 | 2018-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Теплокомфорт" | Greenhouse complex with combined heat supply system |
| RU2733229C1 (en) * | 2019-10-09 | 2020-09-30 | Андрей Семенович Шевяков | Greenhouse with night heating by solar energy |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799060C1 (en) * | 2022-10-13 | 2023-07-03 | Максим Юрьевич Попов | Greenhouse with soil heating by solar energy |
| RU2808067C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-11-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method for stabilizing thermal condition in greenhouse and device for its implementation |
| CN116210493A (en) * | 2022-12-06 | 2023-06-06 | 沈阳农业大学 | Novel thermal insulation equipment in sunlight greenhouse |
| RU2817421C1 (en) * | 2023-09-29 | 2024-04-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Method of stabilizing thermal conditions in greenhouse and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Santamouris et al. | Passive solar agricultural greenhouses: a worldwide classification and evaluation of technologies and systems used for heating purposes | |
| ES2661302T3 (en) | Procedure and installation of supplementary electric power production | |
| US4324229A (en) | Solar collector and heat and cold generator | |
| JP2018509892A (en) | Environmentally friendly indoor cultivation | |
| US20110214364A1 (en) | Building with integrated natural systems | |
| KR102272623B1 (en) | Minimization of residual heat generation and greenhouse structure that can utilize natural energy | |
| CN108271580A (en) | Heat-collection and heat-accumulation greenhouse | |
| US8823197B2 (en) | Diagonal solar chimney | |
| JP2007312616A (en) | Greenhouse structure | |
| CN204733681U (en) | Eccentric formula large -span hunch canopy is planted to four seasons | |
| CN107646707B (en) | Pig house can adjust temperature | |
| RU2760162C1 (en) | Autonomous greenhouse with night heating and daytime ventilation using solar energy | |
| KR101792223B1 (en) | Solar photovoltaic system using by rooftop gardening | |
| CN203891495U (en) | Solar heating structure of building | |
| CN104719039A (en) | Passive photovoltaic generation illumination-free agricultural greenhouse | |
| CN209788003U (en) | A solar heat storage greenhouse for high latitude areas | |
| CN102812872A (en) | Automatic temperature control system using solar and wind energy | |
| JP2002272282A (en) | Composition of thermal insulation house. | |
| RU2214492C2 (en) | Building of wind-solar power station | |
| CN102051985A (en) | Method and system for building solar house city | |
| CN208047486U (en) | Heat-collection and heat-accumulation greenhouse | |
| RU2344354C1 (en) | Water-based helium heat reclaim unit for helium thermal power stations | |
| RU2275560C2 (en) | Method and device for accumulating solar power | |
| RU2630317C2 (en) | Modular building with enhanced consumer properties | |
| WO2020101626A2 (en) | Modular, passive solar greenhouse structure having hexagon placement made of glass |