Спосіб теплоізолювання огородження споруд

Изобретение относится к способам теплоизолирования ограждения сооружений, в частности сооружений защищенного грунта с полностью или частично светопрозрачными ограждениями, сооружений для хранения скоропортящейся продукции (промышленных холодильников, фруктоовощехранилищ) и любых других теплоизолированных сооружений. Известен способ теплоизолирования ограждений сооружений, в частности теплиц и парников, предусматривающий создание на ограждении электростатических зарядов. Причем, заряды создают с внешней стороны ограждения путем наложения на его внешнюю поверхность сетки из полимерного материала, диэлектрическая проницаемость которого отлична от диэлектрической проницаемости материала ограждения. Упомянутая сетка под действием ветра трется о внешнюю поверхность ограждения и в результате трибоэлектрического эффекта на последней образуются электростатические заряды, суммарный потенциал которых может достигать 800в. Слой зарядов такого высокого электрического потенциала, благодаря присутствию в атмосферном воздухе ионизированных атомов и молекул газов, а также заряженных твердых частиц (пыль, капли влаги и т.п.), удерживает возле себя слой воздуха, который образован преимущественно ионизированными газами и частицами, имеющими заряды, противоположные по закону электростатическим зарядам, образованным на внешней поверхности ограждения. Кроме того, если ограждение имеет небольшую толщину (как, например, у пленочных укрытий) аналогичный слой воздуха удерживается и у внутренней стороны ограждения. В результате укрытие приобретает некоторые свойства термоса, где конвективный теплообмен между внутренней и внешней средой в определенной степени понижен. Такие ограждения позволяют улучшить теплозащитные свойства ограждения и, как свидетельствует практика использования упомянутых пленочных укрытий, обеспечить при температуре окружающей воздуха до -14°C плюсовую температуру без дополнительного обогрева внутри укрытия. Тем не менее, использование описанного способа в реальных условиях зачастую затруднено, что связано прежде всего с тем, что образование зарядов с помощью накладываемой на внешнюю поверхность ограждения сетки, приводимую в движение ветром, зависит от "капризов" погоды: в безветренную погоду трение сетки об ограждение, а следовательно и образование зарядов практически отсутствует: выпадающие осадки, смывая с поверхности ограждения носители зарядов, могут свести на нет все усилия по их созданию, даже в том случае, если пытаться приводить сетку в движение принудительно, т.е. искусственным путем, а не с помощью естественных сил. В основу изобретения поставлена задача создать способ теплоизолирования ограждения сооружений, который, благодаря изменению места создания на ограждении электростатических зарядов, позволил бы создавать и удерживать на ограждении заряды требуемой величины, знака и желаемым путем и, тем самым, повысить теплоудерживающую способность ограждения. Поставленная задача решается тем, что в способе теплоизолирования ограждения сооружения, предусматривающем создание на ограждении электростатических зарядов, согласно изобретению, электростатические заряды создают с внутренней или внутренней и внешней стороны ограждения. При создании зарядов с внутренней стороны ограждения исключается непредсказуемый фактор влияния погодных условий: заряды могут быть созданы самыми разнообразными способами (электрическими, механическими, комбинированными), иметь заданные и регулируемые параметры при наличии значительно лучших условий их сохранения. При создании зарядов как с внутренней, так и с внешней стороны сохраняется также возможность использования дешевой энергии ветра. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения электростатические заряды создают путем приложения к ограждению постоянного напряжения. Это позволяет с высокой степенью точности задавать параметры суммарного заряда и поддерживать их на требуемом уровне. Согласно другому варианту осуществления изобретений, используют по меньшей мере двухслойное ограждение с промежутком между слоями, а заряды создают по меньшей мере на внешней поверхности внутреннего слоя. Благодаря образованию зарядов между слоями ограждения сведены к минимуму отрицательное влияние внешней (атмосферы) и внутренней (в сооружении) среды. Кроме того предусмотрено создание зарядов одного знака на обращенных одна к другой поверхностях слоев. Результирующий электрический потенциалэлектростатического поля, создаваемого слоями зарядов одного знака, согласно закону Кулона будет больше, чем при наличии слоев разноименных зарядов ограждения, будет удерживаться более толстый слой воздуха, а значит будут лучшими и теплоизолирующие свойства ограждения. Еще в одном варианте осуществления изобретения заряды создают трением о внешнюю поверхность внутреннего слоя или об обращенные одна к другой поверхности соседних слоев ограждения материала, обеспечивающего трибоэлектрический эффект. Такой способ при правильном подборе упомянутого материала позволяет, сделав несложные приспособления, образовывать и поддерживать на определенном уровне электростатические заряды с высоким суммарным электрическим потенциалом. Согласно изобретению предусмотрено также создание зарядов путем подачи в промежуток между упомянутыми слоями потока газа. Поскольку диэлектрическая проницаемость большинства газов, как правило, ниже чем у твердых веществ, в данном случае также будет наблюдаться трибоэлектрический эффект, т.е. возникновение электростатических зарядов, в том числе и на ограждении. Кроме того при использовании такого способа электризации ограждения обеспечивается дополнительный теплоизолирующий эффект, т.к. прослойка газа в промежутке между слоями является изолятором. Предусмотрена также, согласно изобретению, подача потока газа в пульсирующем режиме, благодаря чему поток газа приобретает турбулентный характер, при котором скорость газа в разных точках потока и во времени является величиной переменной, что еще больше усиливает электризацию ограждения. Согласно изобретению возможна также подача в промежуток между слоями ограждения потока ионизированного газа, который имея в своем составе свободные носители зарядов, сам по себе является дополнительным источником электризации ограждения. Наконец, согласно еще одному варианту осуществления изобретения, в потоке газа в промежуток между слоями подают частицы твердого или жидкого материала. При этом на поверхности ограждения можно получить электрический заряд, величина которого максимальна в сравнении с величиной заряда, получаемого согласно четырем вышеописанным вариантам осуществления изобретения, поскольку в данном случае трибоэлектрический эффект обеспечивается действием сразу нескольких твердых факторов: трением о поверхности ограждения и одна о другую твердых, жидких и газообразных частиц. Способ теплоизолирования ограждения сооружений осуществляют следующим образом. Электростатические заряды создают либо на ограждении сооружений, находящихся в эксплуатации (теплицы, парники, фруктоовощехранилища и т.д.), либо специально адаптируют для этой цели ограждения упомянутых сооружений, либо предусматривают определенные конструктивные изменения (см. ниже) еще при проектирования и производстве таких сооружений. Для создания зарядов с внешней стороны ограждения используется, как правило, известное приспособление, представляющее собой закрепленную например, на коньке и скатах сооружения, сетку из капрона, нейлона, других полимерных материалов, в том числе с различными добавками. При воздействии ветра сетка приходит в движение, благодаря чему и осуществляется ее трение о внешнюю поверхность ограждения. При этом в результате трибоэлектрического эффекта поверхность ограждения электризуется. Степень электризации (величина суммарного электростатического заряда) зависит от многих факторов, как внешних, так и внутренних. К внешним факторам можно отнести силу ветра, температуру окружающего воздуха, наличие или отсутствие осадков, их вид (снег, дождь и т.д.). К внутренним факторам относят величину поверхности трущихся материалов, их свойства (диэлектрическая проницаемость, плотность, структура) и т.д. Очевидно, что из-за невозможности управления внешними факторами степень электризации практически неконтролируема. Поэтому изобретением предполагается создание электростатических зарядов либо с внешней и внутренней стороны ограждения, что позволяет использовать действие внешних факторов, либо только с внутренней стороны, когда процесс электризации можно взять под контроль. Создание зарядов с внутренней стороны ограждения может быть осуществлено также как и с внешней, с той лишь разницей, что сетку приводят в движение с помощью механического, электрического и других приводов (в том числе и ручного). Однако, поскольку здесь не сказываются отрицательные стороны внешних факторов (например, уничтожение образованных на внешней стороне ограждения зарядов, смывающих их дождем и другими осадками), методы создания зарядов можно существенно разнообразить. Так, заряды можно создать, прикладывая к ограждению постоянное напряжение. Для этого, например, достаточно нанести на внутреннюю поверхность ограждающего материала (стекла или пленки в теплицах, пластикового покрытия в хранилищах и т.д) токопроводящее покрытие, изолированное от других частей сооружения для предотвращения "стекания" с ограждающего слоя образованных на нем зарядов. Строго говоря, токопроводящее покрытие может быть выполнено и на внешней стороне ограждения, однако по вышеуказанным причинам это будет целесообразным не во всех случаях. Возможно также использование в качестве токопроводящего слоя ограждения материалов с заданными свойствами, в частности имеющими невысокую электропроводность, но в то же время не являющимися изоляторами. Причем свойства таких материалов весьма несложно задаются добавкой определенных доз проводящих материалов к диэлектрическим компонентам при производстве стекол, полимерных материалов и т.п. В практике строительства и эксплуатации теплоизолирующих сооружений широко известно использование многослойных (и в частности двухслойных) ограждений с промежутком между слоями. Однако их теплоизолирующие свойства могут быть существенно улучшены при применении заявляемого изобретения, для чего необходимо создать заряды по меньшей мере на внешней поверхности внутреннего слоя (слоев) или же на обеих поверхностях внутренних слоев. Способы создания зарядов могут быть аналогичными списанным выше. В то же время, если на обращенных одна к другой поверхностях соседних слоев образовывать разноименные заряды, то они, согласно закону Кулона, будут притягиваться друг к другу, а результирующий электростатический потенциал каждого из слоев будет ниже, чем даже при наличии только одного слоя зарядов. Поэтому целесообразно на обращенных одна к другой поверхностях слоев создавать заряды одного знака. При наличии слоев из разных материалов такой результат без труда может быть обеспечен электрическим способом (приложением постоянного напряжения) или трением об упомянутые поверхности слоев специально подобранными материалами. Если же слои будут выполнены из одного и того же материала, задача существенно упрощается, поскольку трибоэлектрический эффект с созданием одноименных зарядов на разных поверхностях слоев ограждения может быть обеспечен трением о эти поверхности одним и тем же материалом. Причем в качестве материала могут быть использованы не только твердые тела, но и газы (в том числе воздух) и жидкости и различные комбинации твердых, жидких и газообразных тел. Для обеспечения требуемого трибоэлектрического эффекта необходимо использовать известные закономерности, связанные с различными свойствами материалов (см.: Физический энциклопедический словарь. - М., 1983. - С.768). Так, известно, что при трении двух химически одинаковых тел положительный заряд получает более плотное из них, при трении двух диэлектриков положительно заряжается диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью и т.д. Известны также различные трибоэлектрические заряды, где предыдущий материал заряжается положительно, а последующий - отрицательно. При испытаниях различных вариантов осуществления заявляемого изобретения хорошие результаты при использовании теплиц с двухслойным ограждением из полиэтиленовой пленки с добавками двуокиси титана. В промежуток между слоями подавался поток воздуха. Благодаря значительной разнице в величинах диэлектрической проницаемости воздуха и полиэтилена (в 10 - 30 раз в зависимости от доли добавок) положительный заряд на пленке достигал 1200в. Ионизация воздуха положительными ионами увеличивала этот показатель до 1500в. Данный полимерный материал также хорошо зарекомендовал себя по способности удерживать заряды при электризации покрытия путем приложения к нему постоянного напряжения. Однако при незначительной разнице в затратах вариант с подачей воздуха оказался более эффективным по показателям теплоудерживающей способности укрытия. При температуре окружающего воздуха -8°C температура внутри теплицы в течение ночи при отсутствии обогрева удерживалась на уровне +3...+5°C, тогда как электризация путем приложения постоянного напряжения обеспечивала внутреннюю температуру на уровне 0°C. Следует также отметить, что воздух для подачи в промежуток между слоями ограждения забирался из внутреннего объема теплицы и не подвергался дополнительному подогреву. Однако, при контрольном использовании известного способа в аналогичной теплице без подачи воздуха между слоями ограждения температура внутри сооружения к утру опускалась до -3°C, хотя согласно расчетам теплоотдача при движении воздуха между слоями должна была быть выше.