RU2808175C1 - Air ducts system for creation of favorable conditions for plant production in greenhouse with regulation of air and soil temperature - Google Patents

Abstract

FIELD: crop production.

SUBSTANCE: means of regulating air and soil temperatures in greenhouses, moistening the soil, creating a cooled air layer that separates plants from the hot air of the upper part of the greenhouse used in growing fruits and vegetables and other plants. The air duct system for creating favorable conditions for growing plants in a greenhouse with regulation of air and soil temperatures contains an air intake device with perforations located in the upper part of the greenhouse, having an L length, air distribution units connected to above-ground air ducts, which are connected to perforated soil air ducts. The latter consist of two separate parts, the inputs of which are connected to the above-ground air ducts, and the outputs are connected to the outlet pipes, which are located in the middle part of the greenhouse. At the outlet pipes, air pumping devices are installed, equipped with devices for forming horizontal fan jets, made in the form of fan heaters. The air intake device is made in the form of two separate air intakes, each of which is equipped with a corresponding air distribution unit. The air intakes have L1 and L3 lengths and are located along the length of the greenhouse at an L2 distance from each other, equal to the difference between the L length of the greenhouse and the sum of the lengths of the L1 and L3 air intakes. The total area of the front entrances of the air intakes in a section perpendicular to their axis is equal to the value obtained by multiplying the ratio of the total area of the perforations to the length of the air intake, calculated and equal for both air intakes, by the L2 value.

EFFECT: improving the efficiency of the greenhouse, reducing the labor and material intensity of production, reducing gas-dynamic losses while maintaining the volume of pumped air, as well as increasing the insolation of the beds.

1 cl, 3 dwg, 3 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области растениеводства в закрытом грунте, а именно к средствам регулирования температуры воздуха и почвы в теплицах, увлажнения почвы, создания охлажденной воздушной прослойки, отделяющей растения от горячего воздуха верхней части теплицы и может быть использовано при выращивании плодоовощных культур и других растений. The invention relates to the field of indoor crop production, namely to means of regulating air and soil temperatures in greenhouses, moistening the soil, creating a cooled air layer that separates plants from the hot air of the upper part of the greenhouse and can be used in growing fruits and vegetables and other plants.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по патенту РФ на изобретение №2777506, Бондарев Олег Всеволодович (RU), A01G 9/24, опубл. 05.08.2022 г., в котором представлено описание системы воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице, содержащей воздухозаборник, расположенный в верхней части теплицы, который снабжен воздухораспределительным узлом, соединенным с надпочвенными воздуховодами, сообщающимися с перфорированными почвенными воздуховодами с выходными патрубками, и устройство прокачки воздуха, воздухозаборник снабжен дополнительным воздухораспределительным узлом, соединенным с дополнительными надпочвенными воздуховодами, при этом воздухозаборник выполнен в виде расположенного по всей длине теплицы воздуховода с перфорационными отверстиями, а воздухораспределительные узлы расположены на его противоположных сторонах, при этом каждый почвенный воздуховод состоит из двух отдельных частей, входы которых сообщаются с надпочвенными воздуховодами, выходы которых с выходными патрубками расположены в средней части теплицы, а устройство прокачки воздуха в теплице выполнено в виде вытяжных вентиляторов, которые установлены на выходных патрубках и снабжены устройствами формирования горизонтальных веерных струй. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются: система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице, содержащая воздухозаборное устройство, с перфорационными отверстиями, расположенное в верхней части теплицы, имеющей длину L, воздухораспределительные узлы, соединенные с надпочвенными воздуховодами, которые сообщаются с перфорированными почвенными воздуховодами, состоящими из двух отдельных частей, входы которых сообщаются с надпочвенными воздуховодами, а выходы сообщаются с выходными патрубками, которые расположены в средней части теплицы; на выходных патрубках установлены устройства прокачки воздуха, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй Техническая проблема, которая не могла быть решена при использовании наиболее близкого аналога заключается в том, что описываемая система воздуховодов в недостаточной степени обеспечивает благоприятные условия для растений (сохранение урожая) при возможных заморозках, особенно ночных, после пасмурного дня (дней), когда солнечный нагрев минимален. Кроме того, изготовление одного трубного, перфорированного воздухозаборника по всей длине теплицы имеет значительную трудоемкость, обусловленную большой площадью перфорации, и материалоемкость за счет его существенной длины. При этом при засасывании (прокачивании) воздуха через перфорацию воздухозаборника большой площади имеют место большие газодинамические потери, что требует увеличенной мощности вентиляторов. В совокупности это значительно увеличивает стоимость системы воздуховодов.From the prior art, the closest to the claimed technical solution is the technical solution under the RF patent for invention No. 2777506, Bondarev Oleg Vsevolodovich (RU), A01G 9/24, publ. 08/05/2022, which provides a description of the air duct system for creating favorable conditions for growing plants in a greenhouse containing an air intake located in the upper part of the greenhouse, which is equipped with an air distribution unit connected to above-ground air ducts communicating with perforated soil air ducts with outlet pipes, and air pumping device, the air intake is equipped with an additional air distribution unit connected to additional above-ground air ducts, while the air intake is made in the form of an air duct with perforations located along the entire length of the greenhouse, and the air distribution units are located on its opposite sides, with each soil air duct consisting of two separate parts, the inlets of which communicate with above-ground air ducts, the outlets of which with outlet pipes are located in the middle part of the greenhouse, and the air pumping device in the greenhouse is made in the form of exhaust fans, which are installed on the outlet pipes and equipped with devices for forming horizontal fan jets. General features that coincide with the essential features of the claimed invention are: an air duct system for creating favorable conditions for growing plants in a greenhouse, containing an air intake device with perforations located in the upper part of the greenhouse, having a length L, air distribution units connected to above-ground air ducts, which communicate with perforated soil air ducts, consisting of two separate parts, the inlets of which communicate with the above-ground air ducts, and the outlets communicate with the outlet pipes, which are located in the middle part of the greenhouse; the outlet pipes are equipped with air pumping devices equipped with devices for forming horizontal fan jets. A technical problem that could not be solved using the closest analogue is that the described air duct system does not sufficiently provide favorable conditions for plants (crop preservation) in case of possible frosts , especially at night, after a cloudy day (days), when solar heating is minimal. In addition, the manufacture of one pipe, perforated air intake along the entire length of the greenhouse is labor-intensive due to the large perforation area, and material-intensive due to its significant length. At the same time, when air is sucked (pumped) through the perforation of a large-area air intake, large gas-dynamic losses occur, which requires increased fan power. Together, this significantly increases the cost of the duct system.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является повышение эффективности теплиц, и рост (сохранение) урожая, снижение трудоемкости и материалоемкости изготовления воздухозаборного устройства, повышение инсоляции грядок теплицы, снижение газодинамических потерь при засасывании (прокачивании) воздуха через перфорацию воздухозаборного устройства при сохранении объема засасываемого (прокачиваемого) воздуха. Технический результат достигается выполнением системы воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице с регулированием температуры воздуха и почвы (далее системы или системы воздуховодов), содержащей воздухозаборное устройство с перфорационными отверстиями, расположенное в верхней части теплицы, имеющей длину L, воздухораспределительные узлы, соединенные с надпочвенными воздуховодами, которые сообщаются с перфорированными почвенными воздуховодами, состоящими из двух отдельных частей, входы которых сообщаются с надпочвенными воздуховодами, а выходы сообщаются с выходными патрубками, которые расположены в средней части теплицы; на выходных патрубках установлены устройства прокачки воздуха, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй, при этом воздухозаборное устройство выполнено в виде двух отдельных воздухозаборников, снабженных каждый соответствующим воздухораспределительным узлом, имеющих длину L1 и L3, расположенных вдоль длины теплицы на расстоянии L2 друг от друга, равном разнице между длиной L теплицы и суммой длин воздухозаборников L1 и L3, при этом суммарная площадь фронтальных входов воздухозаборников в сечении, перпендикулярном их оси, равна величине, полученной в результате умножения величины соотношения общей площади перфорационных отверстий к длине воздухозаборника, вычисленного и равного для обоих воздухозаборников, на величину L2; устройства прокачки воздуха выполнены в виде тепловентиляторов.The technical result provided by the invention is to increase the efficiency of greenhouses and increase (save) the crop, reduce the labor and material intensity of manufacturing the air intake device, increase the insolation of greenhouse beds, reduce gas-dynamic losses when sucking (pumping) air through the perforation of the air intake device while maintaining the volume of sucked (pumped) ) air. The technical result is achieved by implementing an air duct system to create favorable conditions for growing plants in a greenhouse with regulation of air and soil temperatures (hereinafter referred to as the system or duct system), containing an air intake device with perforations located in the upper part of the greenhouse, having a length L, air distribution units connected to above-ground air ducts, which communicate with perforated soil air ducts, consisting of two separate parts, the inlets of which communicate with the above-ground air ducts, and the outlets communicate with outlet pipes, which are located in the middle part of the greenhouse; At the outlet pipes, air pumping devices are installed, equipped with devices for forming horizontal fan jets, while the air intake device is made in the form of two separate air intakes, each equipped with a corresponding air distribution unit, having lengths L1 and L3, located along the length of the greenhouse at a distance L2 from each other, equal to the difference between the length L of the greenhouse and the sum of the lengths of the air intakes L1 and L3, while the total area of the front entrances of the air intakes in the section perpendicular to their axis is equal to the value obtained by multiplying the ratio of the total area of the perforations to the length of the air intake, calculated and equal for both air intakes , by the value L2; Air pumping devices are made in the form of fan heaters.

Повышение эффективности теплиц, и, как следствие, рост (сохранение) урожая обеспечивается выполнением устройств для прокачки воздуха в виде тепловентиляторов, что делает возможным работу системы воздуховодов в двух режимах: в режиме вентиляции и в режиме подогрева воздуха. Создание двухрежимной системы воздуховодов позволяет, как наиболее эффективно использовать солнечную энергию в теплице для роста урожайности растений, так и обеспечивать благоприятные условия для растений (сохранение урожая) при возможных заморозках, например, ночных, после пасмурного дня (дней), когда солнечный нагрев минимален.Increasing the efficiency of greenhouses, and, as a result, the growth (preservation) of the crop is ensured by the implementation of devices for pumping air in the form of fan heaters, which makes it possible to operate the air duct system in two modes: in ventilation mode and in air heating mode. The creation of a dual-mode air duct system allows both the most efficient use of solar energy in the greenhouse to increase plant productivity, and to provide favorable conditions for plants (harvest preservation) during possible frosts, for example, at night, after a cloudy day (days), when solar heating is minimal.

Снижение трудоемкости и материалоемкости изготовления воздухозаборного устройства, повышение инсоляции грядок теплицы, снижение газодинамических потерь при засасывании (прокачивании) воздуха через перфорацию воздухозаборного устройства при сохранении объема засасываемого (прокачиваемого) воздуха обеспечивается:Reducing the labor and material intensity of manufacturing an air intake device, increasing the insolation of greenhouse beds, reducing gas-dynamic losses when sucking (pumping) air through the perforation of the air intake device while maintaining the volume of sucked (pumped) air is ensured by:

- выполнением воздухозаборного устройства в виде двух отдельных воздухозаборников, снабженных соответствующими воздухораспределительными узлами. Эти воздухозаборники имеют длину L1 и L3, расположены вдоль длины теплицы на расстоянии L2 друг от друга, равном разнице между длиной L теплицы и суммой длин воздухозаборников L1 и L3, имеют одинаковую величину соотношения общей площади перфорационных отверстий к длине воздухозаборника,- implementation of the air intake device in the form of two separate air intakes, equipped with corresponding air distribution units. These air intakes have lengths L1 and L3, are located along the length of the greenhouse at a distance L2 from each other, equal to the difference between the length L of the greenhouse and the sum of the lengths of the air intakes L1 and L3, and have the same ratio of the total area of the perforations to the length of the air intake,

- тем, что фронтальные входы воздухозаборников имеют общую площадь в сечении, перпендикулярном их оси, равную величине, полученной в результате умножения величины соотношения общей площади перфорационных отверстий к длине воздухозаборника, вычисленного для любого из воздухозаборников, на величину L2, что создает условия для того, чтобы объем засасываемого горячего воздуха не изменялся относительно того, когда используется единый, проходящий вдоль всей длины теплицы воздухозаборник. При использовании в предлагаемой системе воздуховодов вместо одного единого воздухозаборника нескольких отдельных трубных воздухозаборников, количество которых (в предлагаемой системе двух воздухозаборников) соответствует количеству воздухораспределительных узлов системы (в данном случае двух) при сохранении возможностей забора горячего воздуха дает значительный выигрыш в трудоемкости (существенно сокращается площадь перфорации) и материалоемкости (меньше элементов труб), а, значит, стоимости изготовления воздухозаборного устройства. Кроме того, уменьшается затенение грядок теплицы и увеличивается их инсоляция, способствуя повышению урожайности растений. При сокращении площади перфорации воздухозаборников снижаются газодинамические потери, а, значит, уменьшается необходимая мощность вентиляторов и их стоимость. Это дополнительно снижает стоимость всей системы воздуховодов.- the fact that the front entrances of the air intakes have a total area in cross-section perpendicular to their axis, equal to the value obtained by multiplying the ratio of the total area of the perforations to the length of the air intake, calculated for any of the air intakes, by the value L2, which creates conditions for so that the volume of hot air drawn in does not change relative to when a single air intake running along the entire length of the greenhouse is used. When using in the proposed air duct system, instead of one single air intake, several separate pipe air intakes, the number of which (in the proposed system of two air intakes) corresponds to the number of air distribution units of the system (in this case two), while maintaining the possibility of hot air intake, provides a significant gain in labor intensity (the area is significantly reduced perforation) and material consumption (fewer pipe elements), and, therefore, the cost of manufacturing the air intake device. In addition, shading of greenhouse beds is reduced and their insolation increases, helping to increase plant productivity. By reducing the perforation area of the air intakes, gas-dynamic losses are reduced, and, therefore, the required fan power and their cost are reduced. This further reduces the cost of the entire duct system.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Изобретение поясняется фигурами, на которых изображены: фиг. 1 - общий вид предлагаемой системы воздуховодов, фиг. 2 - вид на фиг. 1 сверху (воздухозаборники не показаны), фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.The invention is illustrated by figures, which depict: FIG. 1 - general view of the proposed air duct system, Fig. 2 - view of FIG. 1 from above (air intakes not shown), Fig. 3 - section A-A in Fig. 2.

Позициями на фигурах обозначены:Positions in the figures are designated:

1 - воздухозаборники,1 - air intakes,

2 - перфорационные отверстия воздухозаборников,2 - perforations of air intakes,

3 - воздухораспределительные узлы,3 - air distribution units,

4 - надпочвенные воздуховоды,4 - above-ground air ducts,

5 - почвенные (подземные) воздуховоды,5 - soil (underground) air ducts,

6 - выходные патрубки,6 - outlet pipes,

7 - грядки,7 - beds,

8 - перфорационные отверстия почвенных воздуховодов,8 - perforation holes for soil air ducts,

9 - электрические тепловентиляторы,9 - electric fan heaters,

10 - устройства формирования горизонтальных веерных струй,10 - devices for forming horizontal fan jets,

11 - фронтальные входы воздухозаборников.11 - front air intakes.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Предлагаемая система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице с регулированием температуры воздуха и почвы позволяет эффективно использовать солнечную энергию для роста урожайности растений. Одним из основных узлов системы является воздухозаборное устройство, конструкция которого обеспечивает максимальный отвод практически всего объема горячего воздуха из верхней части теплицы, имеющей длину L, куда он поднимается при нагреве солнцем. Воздухозаборное устройство в предлагаемой системе воздуховодов выполнено в виде двух отдельно расположенных в верхней части теплицы воздухозаборников 1 с перфорационными отверстиями 2. Воздухозаборники 1, имеющие длину L1 и L3, расположены вдоль длины (длинной стороны) теплицы на расстоянии L2 друг от друга, равном разнице между длиной L теплицы и суммой длин воздухозаборников L1 и L3. Величина соотношения общей площади перфорационных отверстий (перфорации) S1 в воздухозаборнике длиной L1 к длине этого воздухозаборника L1 равна величине соотношения общей площади перфорационных отверстий S3 в другом воздухозаборнике длиной L3 к длине этого воздухозаборника L3, что можно описать следующей математической формулой:The proposed air duct system for creating favorable conditions for growing plants in a greenhouse with regulation of air and soil temperatures makes it possible to effectively use solar energy to increase plant productivity. One of the main components of the system is an air intake device, the design of which ensures maximum removal of almost the entire volume of hot air from the upper part of the greenhouse, which has a length L, where it rises when heated by the sun. The air intake device in the proposed air duct system is made in the form of two air intakes 1, separately located in the upper part of the greenhouse, with perforations 2. Air intakes 1, having lengths L1 and L3, are located along the length (long side) of the greenhouse at a distance L2 from each other, equal to the difference between the length L of the greenhouse and the sum of the lengths of the air intakes L1 and L3. The ratio of the total area of perforations (perforations) S1 in an air intake of length L1 to the length of this air intake L1 is equal to the ratio of the total area of perforations S3 in another air intake of length L3 to the length of this air intake L3, which can be described by the following mathematical formula:

S1/L1=S3/L3.S1/L1=S3/L3.

Фронтальные входы воздухозаборников 11 имеют суммарную площадь в сечении S, перпендикулярном их оси, равную величине, полученной в результате умножения величины соотношения общей площади перфорационных отверстий воздухозаборника к его длине, равного для обоих воздухозаборников, на величину L2, что можно описать следующими математическими формулами:The front entrances of the air intakes 11 have a total area in section S, perpendicular to their axis, equal to the value obtained by multiplying the ratio of the total area of the perforation holes of the air intake to its length, equal for both air intakes, by the value L2, which can be described by the following mathematical formulas:

S=S1/L1 × L2 или S=S2/L2 × L2.S=S1/L1 × L2 or S=S2/L2 × L2.

Воздухозаборники 1 могут быть изготовлены из труб, например, из ПВХ, диаметром 160-200 мм (фиг. 1) и заглушены со стороны торцевых стенок теплицы, чтобы увеличить забор воздуха из центральной части теплицы по оси фронтальных входов в воздухозаборники 1. При этом эти воздухозаборники сохраняют перфорацию 2 по всей площади верхней полусферы с отверстиями, например, диаметром 10-15 мм (с убранными кромками отверстий на внешней поверхности) для отбора самого горячего воздуха по всей длине теплицы в совокупности с фронтальными входами 11 в воздухозаборники 1. Шаг перфорации может быть равен 100 мм равномерно по 5 отверстий в ряд в плоскостях, перпендикулярных оси трубы. Диаметр перфорационных отверстий, их шаг и площадь перфорации являются величинами выборными. Например, перфорационные отверстия 2 воздухозаборника 1 могут быть выполнены в его верхней полусфере или по всей его поверхности.Air intakes 1 can be made of pipes, for example, PVC, with a diameter of 160-200 mm (Fig. 1) and plugged from the end walls of the greenhouse in order to increase air intake from the central part of the greenhouse along the axis of the front entrances to the air intakes 1. In this case, these the air intakes retain perforation 2 over the entire area of the upper hemisphere with holes, for example, with a diameter of 10-15 mm (with the edges of the holes on the outer surface removed) to select the hottest air along the entire length of the greenhouse in conjunction with the front entrances 11 to the air intakes 1. The perforation pitch can be equal to 100 mm evenly with 5 holes in a row in planes perpendicular to the axis of the pipe. The diameter of the perforations, their pitch and perforation area are optional values. For example, the perforations 2 of the air intake 1 can be made in its upper hemisphere or along its entire surface.

Воздухозаборники 1 могут фиксироваться (крепиться) к элементам каркаса теплицы и обеспечивать максимальный отвод практически всего объема горячего воздуха из верхней части теплицы в ее подземную часть с двух направлений с помощью воздухораспределительных узлов 3, расположенных на противоположных сторонах теплицы и сообщающихся с надпочвенными 4 воздуховодами, изготовленными, например, из труб ПВХ диаметром 110 мм. Максимально интенсивный отвод воздуха из верхней, горячей зоны теплицы способствует более эффективному охлаждению теплицы в целом, увлажнению и нагреву почвы. Каждый воздухораспределительный узел 3 сообщается, по меньшей мере, с двумя надпочвенными 4 воздуховодами, которые, в свою очередь, сообщаются с перфорированными по всей длине почвенными 5 (подземными) воздуховодами, снабженными вертикальными выходными патрубками 6.Air intakes 1 can be fixed (attached) to the elements of the greenhouse frame and ensure maximum removal of almost the entire volume of hot air from the upper part of the greenhouse to its underground part from two directions using air distribution units 3 located on opposite sides of the greenhouse and communicating with the above-ground 4 air ducts made , for example, from PVC pipes with a diameter of 110 mm. The most intensive removal of air from the upper, hot zone of the greenhouse contributes to more efficient cooling of the greenhouse as a whole, moistening and heating the soil. Each air distribution unit 3 communicates with at least two above-ground 4 air ducts, which, in turn, communicate with soil 5 (underground) air ducts perforated along the entire length, equipped with vertical outlet pipes 6.

Почвенные воздуховоды 5 (подземная часть системы) могут быть изготовлены из ПВХ и расположены в грунте по всей длине грядок 7 в зоне корней растений на глубине 0,3-0,4 м, при этом иметь диаметр, например, 110 мм. При этом каждый почвенный 5 воздуховод по длине грядки 7 состоит из двух отдельных частей, входы которых сообщаются с надпочвенными 4 воздуховодами. Количество почвенных 5 воздуховодов зависит от ширины и количества грядок. Перфорационные отверстия 8 почвенных 5 воздуховодов расположены по всей их длине. Выходные патрубки 6 почвенных 5 воздуховодов расположены в средней части теплицы и выступают над почвой (поверхностью грядки) на высоту от 1,3 до 1,5 м.Soil air ducts 5 (the underground part of the system) can be made of PVC and located in the ground along the entire length of the beds 7 in the zone of plant roots at a depth of 0.3-0.4 m, and have a diameter of, for example, 110 mm. In this case, each soil 5 air duct along the length of the bed 7 consists of two separate parts, the inputs of which communicate with the above-ground 4 air ducts. The number of soil 5 air ducts depends on the width and number of beds. Perforation holes 8 soil 5 air ducts are located along their entire length. The outlet pipes of 6 soil 5 air ducts are located in the middle part of the greenhouse and protrude above the soil (surface of the bed) to a height of 1.3 to 1.5 m.

На выходных патрубках 6 установлены устройства прокачки воздуха по воздуховодам, которые выполнены в виде электрических, однотипных тепловентиляторов 9, снабженных устройствами 10 формирования горизонтальных веерных струй. Тепловентиляторы 9 могут работать как в режиме вентиляции, без подогрева воздуха (первый режим работы системы), так и с подогревом воздуха (второй режим работы системы). Эти тепловентиляторы легко устанавливаются, обслуживаются и заменяются, что обусловлено хорошей к ним доступностью. Тепловентиляторы выступают над почвой (поверхностью грядки) на высоту от 1,3 до 1,5 м, так как при высоте меньше 1,3 м сквозняк, создаваемый от их работы, будет вредить растениям и ухудшать условия выращивания, при высоте больше 1,5 м их неудобно обслуживать. Устройство 10 формирования горизонтальных веерных струй, может быть выполнено, например, в виде насадка с радиальным круговым выходом, ограниченным по секторам или плоского щелевого сопла.At the outlet pipes 6, devices are installed for pumping air through air ducts, which are made in the form of electric, same-type fan heaters 9, equipped with devices 10 for forming horizontal fan jets. Fan heaters 9 can operate both in ventilation mode, without air heating (the first system operating mode), and with air heating (the second system operating mode). These fan heaters are easy to install, maintain and replace due to their good accessibility. Fan heaters protrude above the soil (surface of the bed) to a height of 1.3 to 1.5 m, since at a height of less than 1.3 m the draft created by their operation will harm plants and worsen growing conditions, at a height of more than 1.5 m they are inconvenient to service. The device 10 for forming horizontal fan jets can be made, for example, in the form of a nozzle with a radial circular outlet limited by sectors or a flat slotted nozzle.

На первом режиме работы системы (режиме отсутствия подогрева воздуха тепловентиляторами) горячий воздух из верхней части теплицы, куда он поднимается нагретый солнцем, проходя по воздухозаборнику и трубам с помощью устройств прокачки воздуха, отдает тепло почве и возвращается из системы воздуховодов в основное помещение теплицы уже охлажденным. Почва же прогревается. Ночью воздух остывает, но прогретая почва отдает тепло, поддерживая температуру воздуха в теплице, что может позволить обеспечить допустимые условия для растений. Так осуществляется регулирование температуры воздуха и почвы в теплицах на первом режиме работы системы (подобно работе системы прототипа). Однако, в условиях, когда солнечный нагрев минимален или отсутствует, например, при пасмурной погоде и ночью, особенно при возможных заморозках, первый режим работы системы (при отсутствии подогрева воздуха тепловентиляторами) может не обеспечить благоприятные условия для растений в достаточной степени. При таких условиях может потребоваться перевод работы системы воздуховодов на второй режим, когда тепловентиляторы 9, установленные на выходных патрубках 6, работают в режиме подогрева воздуха, и осуществляется перемешивание воздуха в теплице при его быстром прогреве, который особенно необходим в экстренных случаях. Далее подогретый тепловентиляторами 9 теплый воздух теплицы поднимается в ее верхнюю часть и, с помощью устройств прокачки воздуха (тех же тепловентиляторов 9), засасывается в воздухозаборники и, проходя по трубам, попадает в почву, отдавая ей тепло. Почва прогревается, аккумулируя тепло. Далее, даже если в целях экономии электроэнергии подогрев воздуха тепловентиляторами отключить, то почва будет довольно протяженное время передавать аккумулированное тепло остывающему воздуху, поддерживая его температуру, что может позволить обеспечить допустимые условия для растений определенный срок, например в течение ночи, и без продолжения подогрева воздуха тепловентиляторами 9.In the first operating mode of the system (the mode of no air heating by fan heaters), hot air from the upper part of the greenhouse, where it rises heated by the sun, passing through the air intake and pipes using air pumping devices, gives off heat to the soil and returns from the air duct system to the main room of the greenhouse already cooled . The soil is warming up. At night, the air cools, but the heated soil gives off heat, maintaining the air temperature in the greenhouse, which can provide acceptable conditions for plants. This is how the temperature of the air and soil in the greenhouses is regulated in the first operating mode of the system (similar to the operation of the prototype system). However, in conditions where solar heating is minimal or absent, for example, in cloudy weather and at night, especially with possible frosts, the first mode of operation of the system (in the absence of air heating by fan heaters) may not sufficiently provide favorable conditions for plants. Under such conditions, it may be necessary to switch the operation of the air duct system to the second mode, when the fan heaters 9 installed on the outlet pipes 6 operate in the air heating mode, and the air in the greenhouse is mixed during its rapid heating, which is especially necessary in emergency cases. Next, the warm air of the greenhouse, heated by fan heaters 9, rises to its upper part and, with the help of air pumping devices (the same fan heaters 9), is sucked into the air intakes and, passing through the pipes, enters the soil, giving off heat to it. The soil warms up, accumulating heat. Further, even if, in order to save energy, air heating by fan heaters is turned off, the soil will transfer the accumulated heat to the cooling air for quite a long time, maintaining its temperature, which can make it possible to ensure acceptable conditions for plants for a certain period of time, for example during the night, and without continuing to heat the air fan heaters 9.

В случае, когда плодородный слой почвы обогревается с помощью тепловентиляторов 9, затраты на обогрев, в какой-то мере, компенсируются отсутствием (сокращением) затрат на полив из-за выделения водного конденсата через перфорационные отверстия 8 почвенных воздуховодов 5 при соприкосновении теплого воздуха с холодной почвой.In the case when the fertile soil layer is heated using fan heaters 9, heating costs are, to some extent, compensated by the absence (reduction) of irrigation costs due to the release of water condensate through the perforations 8 of soil air ducts 5 when warm air comes into contact with cold soil.

Система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице с регулированием температуры воздуха и почвы работает следующим образом.The air duct system for creating favorable conditions for growing plants in a greenhouse by regulating air and soil temperatures works as follows.

При работе системы в солнечные дни (на первом режиме работы системы) электрические тепловентиляторы 9 работают без подогрева воздуха (в режиме вентиляции) для экономии электроэнергии, так как воздух в теплице нагревается солнцем. При этом воздухозаборники 1 собирают самый горячий воздух под крышей теплицы практически по всей ее длине в самой высокой части. Для того, чтобы объем засасываемого горячего воздуха не менялся в сравнении с тем, объемом, когда используется единый, проходящий вдоль всей длины теплицы воздухозаборник, в конструкциях воздухозаборников должно быть учтено (соблюдаться) условие, при котором суммарная площадь фронтальных входов воздухозаборников в сечении, перпендикулярном их оси, равна величине, полученной в результате умножения величины соотношения общей площади перфорационных отверстий воздухозаборника к его длине, вычисленного и равного для обоих воздухозаборников, на величину L2.When the system operates on sunny days (in the first operating mode of the system), electric fan heaters 9 operate without heating the air (in ventilation mode) to save energy, since the air in the greenhouse is heated by the sun. In this case, air intakes 1 collect the hottest air under the roof of the greenhouse along almost its entire length in the highest part. To ensure that the volume of hot air drawn in does not change in comparison with the volume when a single air intake running along the entire length of the greenhouse is used, the design of the air intakes must take into account (observe) the condition under which the total area of the front entrances of the air intakes in a section perpendicular to their axis is equal to the value obtained by multiplying the ratio of the total area of the perforation holes of the air intake to its length, calculated and equal for both air intakes, by the value L2.

Направление движения воздуха показано стрелками на фиг. 1-3. Интенсивный отвод воздуха из верхней горячей зоны способствует эффективному охлаждению воздуха теплицы в целом. Далее горячий воздух из воздухораспределительных узлов 3 через надпочвенные 4 воздуховоды поступает в перфорированные почвенные 5 воздуховоды. Горячий воздух, проходя по перфорированным почвенным воздуховодам, расположенным в грунте в зоне корней растений на глубине 0,3-0,4 м по всей длине грядок, нагревает их. Через сквозные отверстия почвенных 5 воздухопроводов в почву проходит образующийся конденсат, что обусловлено охлаждением в трубах массы горячего воздуха, увлажняя почву. Предлагаемая система воздуховодов не обогревает абсолютно всю площадь теплицы, а обогревает и увлажняет только грунт в глубине грядок в районе корней растений, что значительно повышает эффективность использования тепла горячего воздуха для повышения урожайности растений.The direction of air movement is shown by arrows in Fig. 1-3. Intensive air removal from the upper hot zone contributes to effective cooling of the greenhouse air as a whole. Next, hot air from the air distribution units 3 through the above-ground 4 air ducts enters the perforated soil 5 air ducts. Hot air, passing through perforated soil air ducts located in the ground in the zone of plant roots at a depth of 0.3-0.4 m along the entire length of the beds, heats them. Through the through holes of the soil 5 air ducts, the resulting condensate passes into the soil, which is due to the cooling of the mass of hot air in the pipes, moistening the soil. The proposed air duct system does not heat the entire area of the greenhouse, but heats and moistens only the soil deep in the beds in the area of the plant roots, which significantly increases the efficiency of using the heat of hot air to increase plant productivity.

Почвенные 5 воздуховоды, состоящие из двух частей, снабжаются горячим воздухом из двух противоположных воздухораспределительных узлов 3, обеспечивая эффективный и равномерный нагрев грунта, что дает благоприятные и идентичные условия для растений. Каждый почвенный 5 воздуховод снабжается горячим воздухом одинаково.Soil 5 air ducts, consisting of two parts, are supplied with hot air from two opposite air distribution units 3, ensuring efficient and uniform heating of the soil, which provides favorable and identical conditions for plants. Each soil 5 air duct is supplied with hot air equally.

Тепловентиляторы 9 на режиме вентиляции (первый режим работы системы) равномерно прокачивают воздух по всей системе, начиная с забора горячего воздуха, нагретого солнцем в воздухозаборники 1, размещенные под крышей теплицы в самой высокой части, через почвенные 5 воздуховоды, где воздух охлаждается и выходит далее через тепловентиляторы 9 в саму теплицу. Интенсивный отвод воздуха из верхней горячей зоны и выпуск из системы охлажденного воздуха способствуют эффективному охлаждению воздуха теплицы в целом.Fan heaters 9 in ventilation mode (the first operating mode of the system) uniformly pump air throughout the entire system, starting with the intake of hot air heated by the sun into air intakes 1, located under the roof of the greenhouse in the highest part, through soil 5 air ducts, where the air is cooled and discharged further through fan heaters 9 into the greenhouse itself. Intensive air removal from the upper hot zone and release of cooled air from the system contribute to effective cooling of the greenhouse air as a whole.

Горизонтальные веерные струи из тепловентиляторов 9 преимущественно направлены от центра к торцевым стенкам теплицы, таким образом, что практически по всему ее пространству в совокупности образуют прослойку охлажденного в земле воздуха (при работе тепловентиляторов в режиме вентиляции), отделяющую растения от горячего воздуха верхней части теплицы. Это создает для растений благоприятные и комфортные условия, что увеличивает урожай.Horizontal fan jets from fan heaters 9 are predominantly directed from the center to the end walls of the greenhouse, in such a way that, throughout almost its entire space, they collectively form a layer of cooled air in the ground (when the fan heaters operate in ventilation mode), separating the plants from the hot air of the upper part of the greenhouse. This creates favorable and comfortable conditions for plants, which increases the yield.

При работе в условиях минимального уровня солнечного нагрева или его отсутствия (пасмурная погода, ночь), а также при заморозках (их угрозе), электрические тепловентиляторы 9, установленные на выходных патрубках 6, переключаются на подогрев воздуха (второй режим работы системы). Так как первый режим работы системы (при отсутствии подогрева воздуха тепловентиляторами) может не обеспечить допустимые условия для растений и сохранение урожая. На втором режиме работы системы осуществляется перемешивание воздуха в теплице и его быстрый нагрев, который особенно необходим в экстренных случаях. При этом, особенно на начальной стадии, горизонтальные веерные струи из тепловентиляторов 9 в совокупности образуют прослойку теплого воздуха, защищающую растения, отсекающую их от холодного, в условиях недостатка солнечного тепла (заморозков), воздуха. Это также создает для растений благоприятные (комфортные) условия, увеличивающие урожай.When operating in conditions of a minimum level of solar heating or its absence (cloudy weather, night), as well as during frosts (their threat), electric fan heaters 9 installed on the outlet pipes 6 switch to air heating (the second operating mode of the system). Since the first operating mode of the system (in the absence of air heating by fan heaters) may not provide acceptable conditions for plants and preserve the crop. In the second operating mode of the system, the air in the greenhouse is mixed and quickly heated, which is especially necessary in emergency cases. In this case, especially at the initial stage, horizontal fan jets from fan heaters 9 together form a layer of warm air that protects the plants, cutting them off from the cold air, in conditions of lack of solar heat (frost). This also creates favorable (comfortable) conditions for plants, increasing yield.

Подогретый тепловентиляторами 9 теплый воздух поднимается под крышу теплицы и, с помощью тех же тепловентиляторов 9, засасывается в воздухозаборники и, проходя по трубам, попадает в почву, отдавая ей тепло. Таким образом, эти тепловентиляторы в предлагаемой системе обеспечивают подогрев не только воздуха в теплице, но и прогрев плодородного слоя почвы, обеспечивая комфортные условия не только верхней части растений, но и их корням. Почва прогревается, аккумулируя тепло. Причем охлажденный в почве воздух не попадает сразу в теплицу, снижая температуру воздуха, а предварительно нагревается в тех же тепловентиляторах. То есть представленное размещение тепловентиляторов в предлагаемой системе позволяет получить циркуляцию теплого, подогреваемого воздуха и двойной эффект в нагреве воздуха и почвы теплицы. При этом существует возможность передачи аккумулированного почвой тепла воздуху теплицы и в течение определенного времени после отключения подогрева воздуха тепловентиляторами 9 (в целях экономии электроэнергии), что может обеспечить комфортные условий для растений без электрического подогрева на нужный период, например, в течение ночи.Warm air heated by fan heaters 9 rises under the roof of the greenhouse and, with the help of the same fan heaters 9, is sucked into the air intakes and, passing through pipes, enters the soil, giving off heat to it. Thus, these fan heaters in the proposed system provide heating not only of the air in the greenhouse, but also heating of the fertile soil layer, providing comfortable conditions not only for the upper part of the plants, but also for their roots. The soil warms up, accumulating heat. Moreover, the air cooled in the soil does not immediately enter the greenhouse, reducing the air temperature, but is preheated in the same fan heaters. That is, the presented placement of fan heaters in the proposed system allows for the circulation of warm, heated air and a double effect in heating the air and soil of the greenhouse. In this case, it is possible to transfer the heat accumulated by the soil to the air of the greenhouse for a certain time after turning off the air heating by fan heaters 9 (in order to save energy), which can provide comfortable conditions for plants without electrical heating for the required period, for example, during the night.

Предлагаемая система воздуховодов отличается гибкостью и универсальностью, большими возможностями регулировки и трансформации, подходит, практически, для всех типов теплиц с различными расположениями грядок.The proposed air duct system is flexible and versatility, has great possibilities for adjustment and transformation, and is suitable for almost all types of greenhouses with different bed arrangements.

Примеры использования предлагаемой системы для наиболее популярных вариантов размещения грядок. Величина L, величина L1 и величина S1, величина L3 и величина L3 являются выборными величинами.Examples of using the proposed system for the most popular options for placing beds. The L value, the L1 value and the S1 value, the L3 value and the L3 value are selectable values.

Пример 1Example 1

Для популярной теплицы с размерами 3×6 м и расположением грядок: две широкие грядки шириной 90 см с проходами - система воздуховодов содержит два воздухозаборника в самой верхней части теплицы (напротив друг друга), два воздухораспределительных узла (по одному у каждого воздухозаборника), четыре надпочвенных воздуховода на каждую грядку и по два ряда почвенных воздуховода на каждую грядку. Каждый почвенный воздуховод состоит из двух отдельных частей, снабжаемых горячим воздухом из двух противоположных воздухозаборников, что обеспечивает более равномерный и интенсивный нагрев почвы грядок.For a popular greenhouse with dimensions of 3x6 m and bed arrangement: two wide 90 cm wide beds with passages - the air duct system contains two air intakes at the very top of the greenhouse (opposite each other), two air distribution units (one at each air intake), four above-ground air ducts for each bed and two rows of soil air ducts for each bed. Each soil duct consists of two separate parts, supplied with hot air from two opposing air intakes, which ensures more uniform and intense heating of the soil of the beds.

Пример 2Example 2

Для теплицы с размерами 3×6 м и расположением грядок: три узкие грядки шириной 60 см, с двумя проходами - система воздуховодов содержит два воздухозаборника в самой верхней части теплицы (напротив друг друга), два воздухораспределительных узла (по одному у каждого воздухозаборника), шесть надпочвенных воздуховодов, и по одному почвенному воздуховоду на каждую грядку. Для узких грядок достаточно по одному почвенному воздуховоду на каждую, при этом каждый почвенный воздуховод разделен на две части. For a greenhouse with dimensions of 3x6 m and the location of the beds: three narrow beds 60 cm wide, with two passages - the air duct system contains two air intakes at the very top of the greenhouse (opposite each other), two air distribution units (one at each air intake), six above-ground air ducts, and one soil air duct for each bed. For narrow beds, one soil duct per bed is sufficient, with each soil duct divided into two parts.

Пример 3Example 3

Для теплицы с размерами 3×6 м с одной дверью и расположением грядок: три узкие грядки шириной 60 см, с двумя проходами и дополнительной грядкой, соединяющей крайние боковые грядки - система воздуховодов содержит два воздухозаборника в самой верхней части теплицы (напротив друг друга), два воздухораспределительных узла (по одному у каждого воздухозаборника), шесть надпочвенных воздуховодов и по одному почвенному воздуховоду на каждую грядку. Для узких грядок достаточно по одному почвенному воздуховоду на каждую, при этом каждый почвенный воздуховод разделен на две отдельные части.For a greenhouse with dimensions of 3x6 m with one door and bed arrangement: three narrow beds 60 cm wide, with two aisles and an additional bed connecting the outer side beds - the duct system contains two air intakes at the very top of the greenhouse (opposite each other), two air distribution units (one at each air intake), six above-ground air ducts and one soil air duct for each bed. For narrow beds, one soil duct per bed is sufficient, with each soil duct divided into two separate sections.

Таким образом, предлагаемая система воздуховодов легко может использоваться для любых вариантов расположения грядок в теплице, может свободно регулироваться и трансформироваться изменением количества и положения воздухораспределительных узлов, надпочвенных и почвенных воздухопроводов. Она позволяет не только в максимальной степени, эффективно использовать солнечную энергию для создания благоприятных условий растениеводства и увеличения урожая, но и обеспечивать его при недостатке солнечного тепла и возможных заморозках, дозированно (при необходимости) используя электрическую энергию для подогрева воздуха тепловентиляторами. Кроме того, данное изобретение значительно расширяет сроки вегетации и соответствует современной тенденции растениеводства, которая заключается в получении гарантированного урожая, по возможности, в ранние сроки при переходе от зимнего периода в весенне-летний период.Thus, the proposed air duct system can easily be used for any arrangement of beds in a greenhouse, and can be freely adjusted and transformed by changing the number and position of air distribution units, above-ground and soil air ducts. It allows not only to effectively use solar energy to the maximum extent to create favorable conditions for crop production and increase yield, but also to provide it in case of a lack of solar heat and possible frosts, using dosed (if necessary) electrical energy to heat the air with fan heaters. In addition, this invention significantly expands the growing season and corresponds to the modern trend in crop production, which is to obtain a guaranteed harvest, if possible, in the early stages during the transition from the winter to the spring-summer period.

Эта система позволяет обеспечить подогрев с помощью тепловентиляторов не только воздуха, но и плодородного слоя почвы по всей его глубине, что обычно невозможно.This system makes it possible to provide heating with the help of fan heaters not only of the air, but also of the fertile soil layer throughout its entire depth, which is usually impossible.

Предлагаемая система воздуховодов может не только использоваться на различных типах теплиц, но и устанавливаться как на новые теплицы, так и уже эксплуатируемые, что даст значительный рост урожайности выращиваемых растений и большой экономический эффект при ее внедрении.The proposed air duct system can not only be used in various types of greenhouses, but also installed on both new greenhouses and those already in use, which will provide a significant increase in the yield of grown plants and a large economic effect when implementing it.

Claims (1)

Система воздуховодов для создания благоприятных условий выращивания растений в теплице с регулированием температуры воздуха и почвы, содержащая воздухозаборное устройство с перфорационными отверстиями, расположенное в верхней части теплицы, имеющей длину L, воздухораспределительные узлы, соединенные с надпочвенными воздуховодами, которые сообщаются с перфорированными почвенными воздуховодами, состоящими из двух отдельных частей, входы которых сообщены с надпочвенными воздуховодами, а выходы сообщены с выходными патрубками, которые расположены в средней части теплицы, при этом на выходных патрубках установлены устройства прокачки воздуха, снабженные устройствами формирования горизонтальных веерных струй, отличающаяся тем, что устройства прокачки воздуха выполнены в виде тепловентиляторов, а воздухозаборное устройство выполнено в виде двух отдельных воздухозаборников, каждый из которых снабжен соответствующим воздухораспределительным узлом, при этом воздухозаборники имеют длину L1 и L3 и расположены вдоль длины теплицы на расстоянии L2 друг от друга, равном разнице между длиной L теплицы и суммой длин воздухозаборников L1 и L3, причем суммарная площадь фронтальных входов воздухозаборников в сечении, перпендикулярном их оси, равна величине, полученной в результате умножения величины соотношения общей площади перфорационных отверстий к длине воздухозаборника, вычисленного и равного для обоих воздухозаборников, на величину L2. An air duct system for creating favorable conditions for growing plants in a greenhouse with regulation of air and soil temperatures, containing an air intake device with perforations located in the upper part of the greenhouse, having a length L, air distribution units connected to above-ground air ducts, which communicate with perforated soil air ducts, consisting of two separate parts, the inputs of which are connected to the above-ground air ducts, and the outputs are connected to the outlet pipes, which are located in the middle part of the greenhouse, while air pumping devices are installed on the outlet pipes, equipped with devices for forming horizontal fan jets, characterized in that the air pumping devices are made in the form of fan heaters, and the air intake device is made in the form of two separate air intakes, each of which is equipped with a corresponding air distribution unit, while the air intakes have lengths L1 and L3 and are located along the length of the greenhouse at a distance L2 from each other, equal to the difference between the length L of the greenhouse and the sum of the lengths of the air intakes L1 and L3, and the total area of the front entrances of the air intakes in a section perpendicular to their axis is equal to the value obtained by multiplying the ratio of the total area of the perforations to the length of the air intake, calculated and equal for both air intakes, by the value L2.

Images