Спосіб рекультивації порушеного ґрунту та пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використаний в системах кондиціювання мікроклімату СКМ в культиваційних спорудах на порушених кар'єрами та яругами ґрунтах. Відомий спосіб рекультивації відпрацьованих кар'єрів, суть якого полягає в тому, що відпрацьований кар’єр пошарово засипають гірничою породою та ґрунтом, ущільнюють і озеленяють (Методические указания по разработке и рекультивации нарушенных земель, снятия и использования плодородного слоя почвы на горнорудных предприятиях Минчермета СССР. Свердловск. - 1986. -138с.) Рекультивація порушених ґрунтів і зелені насадження дозволяють зформувати здоровий ландшафт та зменшити ерозивні і зсувні процеси ґрунту, але соціально-економічна ефективність цих заходів вкрай низька. Відомий комплекс - утилізатор теплоелектростанцій по Авт. свід. 1671911 СРСР F01К13/00, А01G9/24 Бюл. №31,1991p., який містить культиваційну споруду з теплоакумулятором, тепловий насос абсорбційного типу та енергетичну установку, та систему нормалізації в культиваційних спорудах за рахунок низькопотенційної теплоти системи охолодження технологічного обладнання. Відомий також гібридний акумулятор тепла по Авт. свід. №1816938 СРСР F24J21/02 Бюл. №19, 1993р., який містить культиваційну споруду над ґрунтовим акумулятором тепла, блок сонячних колекторів, які з’єднані через регулятор для нормалізації мікроклімату в культиваційній споруді за рахунок сонячної енергії, та низькопотенційного тепла ґрунту (аналоги). Прототипом винаходу прийнятий Спосіб рекультивації кар’єрів та пристрій для його здійснення по заявці Дерев'янко В.І. на патент України за №95104662 від 24.10.95p., опублікованій в Офіційному бюлетені "Промислова власність" №3 за 1998 рік С. 2-263.. Суть Способу рекультивації кар’єрів полягає у тому, що у відроблений простір кар’єру встановлюють герметично з'єднані труби з корозійностійкого матеріалу, які загортають з ущемленням температуропровідним матеріалом, наприклад, сирою глиною, закривають шаром теплоізоляції, а потім рівняють до берми верхнього уступу, південну експозицію якого допрацьовують до кута рівного географічній широті місцевості після чого на цьому майданчику розташовують культиваційну споруду з сонячними колекторами, вітроенергетичною установкою та тепловим насосом абсорбційного типу. Досягненню очікуваного технічного результату відомого Способу рекультивації кар’єрів перешкоджають: відсутність доступу до шпаринного водоґрунтового тепло акумулятора і технічні ускладнення його монтажу та експлуатації, що знижує його надійність і ефективність; відсутність захисту від зсуву ґрунту, особливо на яругах і байраках з водопоглинаючими ґрунтами. В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності і надійності використання порушених земель в енергоекологічному напрямку. Поставлена задача вирішується тим, що на підніжжі порушеного ґрунту попередньо закладають герметично з'єднані колекторами труби з корозійностійкого теплопровідного матеріалу, прокладають вздовж схилів дренажну систему, закладають паралельно і поруч з дренажною системою масивні тепло- гідро ізольовані фундаменти під огородження на підніжжі та під енергетичне обладнання, допрацьовують верхній уступ і берму до обґрунтованих параметрів, пов’язують фундаменти жорсткими конструкціями у каркас, на якому споруджують енергоактивний агрокомплекс з автоматизованою системою кондиціювання мікроклімату в інженерно-технологічних та модульних енергозберігаючих культиваційних спорудах, розташованих на рівні верхнього уступ у. Пристрій для здійснення способу рекультивації порушеного ґрунту "Енергоактивний агрокомплекс для порушеного ґрунту", містить гібридний акумулятор теплової енергії, культиваційну споруду, систему її опалення з регулятором витрат теплоносія, орієнтовані в південному напрямку сонячні колектори, з’єднані посередництвом триходових кранів з системою тепло -холодопостачання культиваційної споруди, вітроенергетичну установку, підключену до теплоелектронагрівачів генератора теплового насосу через автоматичний пристрій з можливістю переключення через дублера на електромережу. Очікуваний технічний результат не може бути отриманий внаслідок таких причин: відсутність доступ у до водоґрунтового тепло акумулятора та те хнічні ускладнення виконання функціональних зв’язків, що знижує його надійність і ефективність; недостатній рівень само енергозабезпечення культиваційних споруд за рахунок поновлювальних джерел енергії. В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності і надійності використання порушених земель і поновлювальних джерел енергії для тепло-енергозабезпечення агрокомплексу. Поставлена задача вирішується тим, що енергоактивний агрокомплекс забезпечений заглибленим каркасом з масивними фундаментами, у підніжжі яких закладені герметично з’єднані колекторами труби з низько потенційним циркулюючим через випарювач теплового насосу теплоносієм, при цьому абсорбер і конденсатор з'єднані послідовно між собою і циркуляційним контуром паралельно циркуляційному контуру теплоносія від сонячних колекторів, з'єднані з баком - акумулятором гарячої води, в який введені термосифони повітряного тепло генератора автоматизованої датчиками теплового комфорту і управляючою міні-ЕОМ системи кондиціювання мікроклімату, енергопостачання якої частково забезпечується від вітроенергетичної установки і фотоелектричних приладів, включенням в їх мережу теплоелектроакумулятора з термосифонами для генератора теплового насосу, вентилятора тепло генератора, циркуляційних насосів та освітлювальних приладів. На Фіг. зображені Спосіб рекультивації порушених ґрун тів та пристрій для його здійснення. В підніжжя і простір порушеного ґрунту 1 закладені герметично з'єднані колекторами 2, тр уби з корозійностійкого теплопровідного матеріалу, які заповнені циркулюючим низько потенційним теплоносієм 4 через випарювач 5 теплового насосу абсорбційного типу. Абсорбер та конденсатор 7 зв’язані між собою і включені циркулюючим контуром з баком - акумулятором гарячої води 8, в який паралельно введена циркуляційна система теплоносія від блоку сонячних колекторів 9, змонтованих разом з блоком фотоелектричних приладів 10 на схилі до півдня верхнього уступ у 3 порушеного ґрунту. Теплота з бака - акумулятора гарячої води відводиться термосифонами 11, конденсаційні зони яких мають розвинену поверхню і охолоджуються вентилятором 12 з витяжним 13 та приточними 14, 15 каналами в приміщеннях та культиваційних спорудах агрокомплексу 16. Генератор теплового насосу 17, забезпечений термосифонами з автономним електротепловим акумулятором, який ввімкнений в мережу енергопостачання 18 з вітроенергетичною установкою 19, фотоелектронними приладами 10, освітлювачами 20, вентилятором 12 та циркуляційними насосами 4. Забезпечення технологічних параметрів мікроклімату здійснюється програмно-обчислювальним комплексом 21 з міні-ЕОМ 22, датчиками теплового комфорту 23, 24 та датчиками параметрів навколишнього середовища 25 і технологічних теплоносіїв 26. Фундаменти під огородження комплексу 27 виконані масивними, захищені вологостійким теплоізолюючим матеріалом 28 і пов’язані в каркас з масивними фундаментами 29 жорсткими конструкціями 30. Паралельно фундаментам на підніжжі порушеного ґрунту закладена дренажна система 31 для відведення ґрунтової води. Суть винаходу полягає в тому, що на підніжжі і просторі 1 порушеного ґрунту попередньо закладають герметично з’єднані колектором 2 труби з корозійностійкого теплопровідного матеріалу, прокладають вздовж схилів дренажну систему 31 і пошарово загортають труби з ущемленням температурнопроводною масою (наприклад, сирою глиною). Паралельно і поруч дренажної системи закладають масивні тепло - гідро ізольовані фундаменти під огородження 27 і під теплоенергетичне обладнання 29, пов’язують фундаменти жорсткими конструкціями 30 у каркас, на якому споруджують енергоактивний агрокомплекс 16 з автоматизованою системою кондиціювання мікроклімату та системами використання теплової енергії вітру 19, Сонця 9, 10 та ґрунту 2. Функціонує агро енергетичний агрокомплекс таким чином. Циркулюючий теплоносій в заглиблених на підніжжі труба х нагрівається від ґрунту до температури 10-30 градусів і циркуляційним насосом 4 подається в випарювач теплового насосу, де віддає теплоту Q o і о холоджується на 7-9 градусів. В генератор 17 теплового насосу через автономний електротепловий акумулятор з термосифонами подається теплота середнього потенціалу температурою 80-140 градусів з електромережі 18, Qг в яку ввімкнуті вітроенергетична установка 19, блок фотоелектричних приладів 10 та освітлювачі 20. Можливо використання нестабілізованої електричної енергії. Сумарна Qо+Qz кількість теплової енергії Оa+Ок відводиться від послідовно з’єднаних абсорбера 6 і конденсатора 7 циркуляційним контуром в бак - акумулятор гарячої води 8 з температурою 65-70 градусів. В цей же бак акумулятор паралельним циркуляційним контуром подається гаряча вода від блоку сонячних колекторів 9. Теплота гарячої води з бака - акумулятора відводиться термосифонами 11, конденсаційні зони яких мають розвинену поверхню для нагріву повітря, що подається вентилятором 12 по приточно-витяжним каналам 13, 14, 15 на кондиціювання мікроклімату в інженерно-технологічних приміщеннях та модульних культиваційних спорудах енергоактивного агрокомплексу 16, розташованих на рівні берми верхнього уступу 3. Параметри мікроклімату задаються датчиками теплового комфорту 23, 24 для рослин і обслуговуючого персоналу через програмнообчислювальний комплекс з міні-ЕОМ 22 і датчиками параметрів навколишнього середовища 25 та технологічних теплоносіїв 26. Висота верхнього уступ у Н ву 3 приймається за умов захисту к ультиваційних споруд від вітрового навантаження, відведення природних опадів і у вигляді дощу і снігу, зниження витрат енергії на кондиціювання мікроклімату, природного освітлення, а також можливості протистояння фундаментів, розташованих на бермі верхнього уступ у 29 зсувним явищам порушеного ґрунту в поєднанні з масивними фундаментами огородження 27 і фундаментами теплоенергетичного обладнання, розташованого на підніжжі (тепловий насос, бак - акумулятор, тощо). Кут схилу верхнього уступу приймається з урахуванням властивостей порушеного ґрунту (особливо до обволоження і зсуву) в межах кута географічної широти місцевості. Винахід може бути використаний на порушених кар'єрами та яругами ґрунтах, розташованих поблизу населених пунктів. Він дає можливість оздоровити ландшафт порушених земель, підвищити соціальноекономічну ефективність їх рекультивації і використання для високих технологій вирощування рентабельної сільськогосподарської продукції в енергозберігаючих культиваційних спорудах з цілорічним використанням теплової енергії сонця, вітру та ґр унту.