RU93208U1 - GREENHOUSE WITH HEATED SOIL FROM SOLAR RADIATION ENERGY - Google Patents

Abstract

1. Теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации, содержащая прозрачный защитный купол, включенные в систему циркуляции жидкости-теплоносителя солнечный коллектор и грунтовой теплообменник, отличающаяся тем, что прозрачный защитный купол, выполненный из светопрозрачных пластин ячеистого поликарбоната, снабжен нижними водоподводящими и верхними водоотводящими патрубками, с помощью которых включен в систему циркуляции жидкости-теплоносителя теплицы. ! 2. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что в нее введены и врезаны в систему циркуляции жидкости-теплоносителя между водоотводящими патрубками и грунтовым теплообменником трехходовые термоуправляемые вентили, третьи входы которых соединены трубой-водоводом со входом теплового аккумулятора. ! 3. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что введенный в устройство тепловой аккумулятор размещен внутри теплицы и подключен выходом к нижним водоподводящим патрубкам защитного прозрачного купола теплицы. 1. A greenhouse with soil heating from the energy of solar radiation, containing a transparent protective dome included in the circulation system of the heat-transfer fluid, a solar collector and a ground heat exchanger, characterized in that the transparent protective dome, made of translucent cellular polycarbonate plates, is equipped with lower water supply and upper water discharge nozzles with which it is included in the system of circulation of the heat-transfer fluid of the greenhouse. ! 2. A greenhouse according to claim 1, characterized in that three-way thermally controlled valves, the third inlets of which are connected by a pipe-conduit to the input of the heat accumulator, are introduced and inserted into the circulation system of the heat-transfer fluid between the drain pipes and the ground heat exchanger. ! 3. The greenhouse according to claim 1, characterized in that the heat accumulator introduced into the device is located inside the greenhouse and connected to the lower water supply pipes of the transparent transparent dome of the greenhouse by an outlet.

Description

Полезная модель относится к альтернативной энергетике, в частности к теплицам с подогревом почвы от грунтовых теплообменников с жидкостью-теплоносителем, нагреваемой энергией солнечной радиации с помощью солнечных коллекторов.The utility model relates to alternative energy, in particular to greenhouses with soil heating from soil heat exchangers with a heat transfer fluid heated by the energy of solar radiation using solar collectors.

Известна теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации [1], содержащая трубчатые грунтовые теплообменники, светопрозрачный защитный купол из секционных панелей, выполненных в виде солнечных батарей, нагретый воздух из которых подается по трубам в трубчатые грунтовые теплообменники. Кроме того, в прототипе предусмотрены вентиляторы для принудительной прокачки нагретого воздуха в грунтовые теплообменники, отдающие тепло в грунт. Питание вентиляторов обеспечено от специальной фотоэлектрической батареи. Существенными недостатками прототипа являются:Known greenhouse heated soil from the energy of solar radiation [1], containing tubular ground heat exchangers, a translucent protective dome of sectional panels made in the form of solar panels, heated air from which is supplied through pipes to tubular ground heat exchangers. In addition, the prototype provides fans for the forced pumping of heated air into the ground heat exchangers that give off heat to the ground. The fans are powered by a special photovoltaic battery. Significant disadvantages of the prototype are:

- дорогостоящая конструкция, содержащая вентиляторы и фотоэлектрическую батарею:- expensive design containing fans and a photovoltaic battery:

- отсутствие возможности использования аккумулирования и избыточной тепловой энергии путем нагрева воды в жаркое время суток.- the lack of the ability to use accumulation and excess thermal energy by heating water in the hot time of the day.

Техническим результатом полезной модели является устранение недостатков прототипа [1] путем использования жидкого теплоносителя в системе, содержащей купол в виде панелей из прозрачного сотового полимера, грунтовые теплообменники и соединительные трубы.The technical result of the utility model is to eliminate the disadvantages of the prototype [1] by using a liquid coolant in a system containing a dome in the form of panels of a transparent honeycomb polymer, soil heat exchangers and connecting pipes.

Для достижения технического результата купол теплицы из светопрозрачного материала (например ячеистого поликарбоната) снабжен торцевыми нижним водоподводящим и верхним водоотводящим патрубками, заполнен жидкостью-теплоносителем и включен этими патрубками в систему циркуляции жидкости-теплоносителя. Кроме того, в нее введены и врезаны в систему циркуляции жидкости-теплоносителя между водоотводящими патрубками и грунтовым теплообменником тепловой аккумулятор, трехходовые термоуправляемые вентили, третьи входы которых соединены трубой - водоводом со входом теплового аккумулятора, а тепловой аккумулятор размещен внутри теплицы и подключен выходом к нижним водоподводящим патрубкам защитного прозрачного купола теплицы. Вариант конструкции полезной модели приведен на фиг.1. Теплица содержит пластины 1 защитного купола из прозрачного поликарбоната, обрамленные верхними отводящими и нижними подводящими з полипропиленовыми патрубками /на фис.1 не обозначены/, которые соединены на резьбе с помощью трехотводных штуцеров 2 в отводящий /верхний и отводящий/ нижний/ водоводы. В целом свернутые вместе пластины 1 образуют защитный прозрачный купол теплицы, выполняющий одновременно роль солнечного конвертера. Просветы между пластинами 1 закрыты накладками 3, чем создан непроницаемый для осадков сплошной купол теплицы. Нижний отводящий водовод купола присоединен патрубками 4 к нижнему коллектору 5 грунтового теплообменника, в состав которого входят также трубчатые грунтовые теплообменники 6 и верхний коллектор 7. В свою очередь верхний коллектор 7 грунтового теплообменника соединен трубами 8 с трехотводными штуцерами 2 в верхней части теплицы. Трубы 8 имеют серийные [2] или иные трехходовые пропорциональные вентили 9, снабженные элементами 10 регулировки состояния вентилей 9. Третьи входы-выходы вентилей 9 присоединены к водоводу 11, который в свою очередь присоединен ко входу водяного насоса 12, с выхода которого вода по патрубку 13 поступает сверху в бак /тепловой аккумулятор/ 14. Ко дну бака 14 присоединен отводящий патрубок 15, соединенный с нижним водоводом солнечного купола теплицы. Таким образом, создано два контура циркуляции в системе теплицы жидкости-теплоносителя:To achieve a technical result, the greenhouse dome made of translucent material (for example, cellular polycarbonate) is equipped with end lower water supply and upper water discharge pipes, filled with heat-transfer fluid and included by these pipes in the heat-transfer fluid circulation system. In addition, a heat accumulator, three-way thermally controlled valves, the third inlets of which are connected by a pipe - water conduit to the input of the heat accumulator, and the heat accumulator is placed inside the greenhouse and connected to the bottom water supply pipes of the transparent transparent dome of the greenhouse. A design variant of the utility model is shown in figure 1. The greenhouse contains plates 1 of a protective dome made of transparent polycarbonate, framed by upper outlet and lower inlets with polypropylene pipes / not shown in Fig. 1 /, which are connected on the thread using three-branch fittings 2 to the outlet / upper and outlet / lower / water conduits. In general, the plates 1 rolled together form a protective transparent dome of the greenhouse, which simultaneously serves as a solar converter. The gaps between the plates 1 are closed by plates 3, thereby creating a solid dome of the greenhouse impervious to precipitation. The lower outlet duct of the dome is connected by pipes 4 to the lower collector 5 of the soil heat exchanger, which also includes tubular soil heat exchangers 6 and the upper collector 7. In turn, the upper collector 7 of the soil heat exchanger is connected by pipes 8 to the three-outlet fittings 2 in the upper part of the greenhouse. The pipes 8 have serial [2] or other three-way proportional valves 9, equipped with elements 10 for adjusting the state of the valves 9. The third inputs and outputs of the valves 9 are connected to the water conduit 11, which in turn is connected to the input of the water pump 12, from the outlet of which water is supplied through the pipe 13 enters from above into the tank / heat accumulator / 14. To the bottom of the tank 14 is attached a discharge pipe 15 connected to the lower conduit of the solar dome of the greenhouse. Thus, two circuits of circulation in the system of the greenhouse fluid-coolant:

- из солнечных коллекторов в грунтовые теплообменники и обратно;- from solar collectors to soil heat exchangers and vice versa;

- из солнечных коллекторов в тепловой аккумулятор и обратно.- from solar collectors to a thermal battery and vice versa.

Первый /основной/ контур содержит элементы 1…10, В основном контуре жидкость-теплоноситель нагревается в панелях 1 и под действием конвекционного напора по трубам 8 стекает в коллектор 7 грунтового теплообменника. Циркуляция жидкости-теплоносителя в основном контуре обеспечена конвекционным напором нагретой жидкости в наклонно размещенных панелях 1. Второй (дополнительный) контур образован элементами 1…15 и включается в работу в жаркое время суток для накопления тепловой энергии в тепловом аккумуляторе 14. Трубчатые теплообменники 6 размещены с небольшим уклоном к коллектору 5, чем обеспечена естественная циркуляция воды в основном контуре, Прозрачные конвертерные панели 1 отбирают значительную часть инфракрасного и ультрафиолетового излучения, а также небольшую часть излучения видимого спектра, за счет чего обеспечен нагрев воды в панелях 1 с удельной энергией не более 270 Вт на один квадратный метр поверхности пластин 1. Основная часть видимого спектра солнечной радиации проникает внутрь теплицы для фотосинтеза и нагрева воздуха. В жаркое время года и суток энергия нагрева воды в солнечном конвертере теплицы может оказаться излишней. В этом случае переключением вентилей 9 с помощью элементов 10 в работу включается второй /дополнительный/ контур циркуляции воды, обеспечивающий отвод нагретой жидкости через коллектор 11, насос 12 и патрубок 13 в тепловой аккумулятор 14. Он выполнен с хорошей внешней теплоизоляцией и может сохранять теплую воду в нагретом состоянии до нескольких суток. Емкость бака 14 зависит от площади теплицы и климатических условий. При необходимости, аналогично его варианту в прототипе, тепловой аккумулятор 14 может быть снабжен змеевиком для протока через него жидкости-теплоносителя, в то время как собственно бак 14 можно заполнить и пополнять водой, которая может использоваться как для хозяйственных нужд, так и для сохранения тепла для его использования при длительном похолодании. Целесообразно разместить бак 14 внутри теплицы для снижения бесполезных теплопотерь.The first / main / circuit contains elements 1 ... 10, In the main circuit, the heat-transfer fluid is heated in the panels 1 and, under the influence of convection pressure, flows through pipes 8 into the collector 7 of the soil heat exchanger. The circulation of the heat-transfer fluid in the main circuit is provided by the convection pressure of the heated fluid in the slanted panels 1. The second (additional) circuit is formed by elements 1 ... 15 and is put into operation during the hot time of the day to accumulate thermal energy in the heat accumulator 14. Tubular heat exchangers 6 are placed with a slight slope to the collector 5, which ensures the natural circulation of water in the main circuit, Transparent converter panels 1 select a significant part of the infrared and ultraviolet radiation, as well as a small part of the visible spectrum radiation, which ensures heating of the water in panels 1 with a specific energy of no more than 270 W per square meter of the surface of the plates 1. The main part of the visible spectrum of solar radiation penetrates the greenhouse for photosynthesis and air heating. In the hot season and the day the energy of heating the water in the solar converter of the greenhouse may be excessive. In this case, by switching the valves 9 using the elements 10, the second / additional / water circulation circuit is switched on, which ensures the removal of heated liquid through the collector 11, pump 12 and pipe 13 to the heat accumulator 14. It is made with good external thermal insulation and can keep warm water in a heated state for several days. The capacity of the tank 14 depends on the area of the greenhouse and climatic conditions. If necessary, similarly to its variant in the prototype, the heat accumulator 14 can be equipped with a coil for the flow of heat-transfer fluid through it, while the tank 14 itself can be filled and replenished with water, which can be used both for household needs and to store heat for its use with prolonged cooling. It is advisable to place the tank 14 inside the greenhouse to reduce unnecessary heat loss.

Боковые стенки 16 и 17 теплицы могут быть выполнены из поликарбоната или другого подручного прозрачного листового материала. По меньшей мере одна из торцевых стенок снабжена проемом 18 и дверью 19 для свободного доступа, ухода за растениями и проветривания.. Теплица рис.3 выполнена в виде полуарки, в варианте ее монтажа к ориентированной на юг стене 20 дома или другой хозяйственной постройки. Возможно изготовление полноарочной теплицы, при этом ориентированная на север ее половина изготавливается из обычного светопрозрачного покрытия без обеспечения функции солнечного конвертера.The side walls 16 and 17 of the greenhouse can be made of polycarbonate or other available transparent sheet material. At least one of the end walls is provided with an aperture 18 and a door 19 for easy access, caring for plants and ventilating .. The greenhouse in Fig. 3 is made in the form of a half-arch, in the form of its mounting to the south-oriented wall 20 of the house or other outbuildings. It is possible to produce a full-arched greenhouse, while its north-oriented half is made of ordinary translucent coating without providing the function of a solar converter.

За счет использования жидкого теплоносителя обеспечена естественная конвекционная циркуляция в системе. За счет использования размещенного в теплице теплового аккумулятора обеспечена полная утилизация избыточной тепловой энергии в жаркое время суток в виде нагрева воды, в том числе для технических нужд.Through the use of a liquid coolant, natural convection circulation in the system is ensured. Through the use of a heat accumulator located in the greenhouse, the complete utilization of excess heat energy during the hot season in the form of heating water, including for technical needs, is ensured.

Замена в структуре теплицы фотоэлектрической батареи и вентиляторов на тепловой аккумулятор и трехходовые клапаны не повлекло за собой существенного увеличения стоимости теплицы.The replacement in the structure of the greenhouse of the photovoltaic battery and fans with a thermal accumulator and three-way valves did not entail a significant increase in the cost of the greenhouse.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Суханова Р.С. Теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации. Проспект фирмы Undersun /Италия/. Место хранения: СИФ НИИТЭИагропром. Шифр хранения: No 10-15 (86).1. Sukhanova R.S. Greenhouse heated soil from the energy of solar radiation. Prospectus of the company Undersun / Italy /. Storage location: CIF NIITEIagroprom. Storage Code: No. 10-15 (86).

2. Трехходовой вентиль и новейший коллектор латунный для оптимизации систем отопления. Фирма ФорсТерм, сайт http://forcetherm.ru2. Three-way valve and the latest brass manifold to optimize heating systems. ForceTerm Firm, website http://forcetherm.ru

Claims (3)

1. Теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации, содержащая прозрачный защитный купол, включенные в систему циркуляции жидкости-теплоносителя солнечный коллектор и грунтовой теплообменник, отличающаяся тем, что прозрачный защитный купол, выполненный из светопрозрачных пластин ячеистого поликарбоната, снабжен нижними водоподводящими и верхними водоотводящими патрубками, с помощью которых включен в систему циркуляции жидкости-теплоносителя теплицы.1. A greenhouse with soil heating from the energy of solar radiation, containing a transparent protective dome included in the circulation system of the heat-transfer fluid, a solar collector and a ground heat exchanger, characterized in that the transparent protective dome, made of translucent cellular polycarbonate plates, is equipped with lower water supply and upper water discharge nozzles with which it is included in the system of circulation of the heat-transfer fluid of the greenhouse. 2. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что в нее введены и врезаны в систему циркуляции жидкости-теплоносителя между водоотводящими патрубками и грунтовым теплообменником трехходовые термоуправляемые вентили, третьи входы которых соединены трубой-водоводом со входом теплового аккумулятора.2. A greenhouse according to claim 1, characterized in that three-way thermally controlled valves, the third inlets of which are connected by a pipe-conduit to the input of the heat accumulator, are introduced and inserted into the circulation system of the heat-transfer fluid between the drain pipes and the ground heat exchanger. 3. Теплица по п.1, отличающаяся тем, что введенный в устройство тепловой аккумулятор размещен внутри теплицы и подключен выходом к нижним водоподводящим патрубкам защитного прозрачного купола теплицы.

3. The greenhouse according to claim 1, characterized in that the heat accumulator introduced into the device is placed inside the greenhouse and connected to the lower water supply pipes of the transparent transparent dome of the greenhouse by an outlet.