Спосіб регулювання мікроклімату в теплиці

эрокрионакопителя 9. Параллельно ссу регулирования АСУ 2 прокачиваюсферный воздух через аэрокрионаель 11 и воду из источника через крионакопитель 10, создавая запас а. Способ обеспечивает поддержаемпературы воздуха 28°С, почвы жим образом, за счет низких капитальэксплуатационных затрат на накопило с р а в н е н и ю со стоимостью тных нагревательных и холодильных іров, а также за счет экономии энергоелей и снижения вредных выбросов в феру, предлагаемый способ дает знаьный экономический и социальный эф ---£«-* V Коректор Н. Мілюкова ПІлпмриа ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ МІКРОКЛІМАТУ В ТЕПЛИЦІ 1 (20)94321664,22.03.93 (21)4853520/SU (22)03.05.90 (46) 30.09.96. Бюл. № З (56) Автоматизация управления микроклиматом в теплицах СССР и за рубежом. - Сер. "Новая техника", М., ЦНИИТЭИ, 1970. (71) Український науково-дослідний Інститут зрошуваного садівництва (72) Бацеля Анатолій Семенович, Друпп Павло Вікторович (73) Інститут зрошуваного садівництва Української академії аграрних наук (UA) (57) Способ регулирования микроклимата в теплице, включающий регулирование влажности воздуха в теплице путем полива и подачи в теплицу воздуха через увлажняющее устройство, и автоматическое регулирование температуры воздуха и почпы в теплице путем нагрева подаваемого в теплицу воздуха и прокачиваемой по подпочвенным трубам воды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что регулирование температуры воздуха и почвы в теплице в жаркое время года осуществляют охлаждением подаваемых в нее воды и воздуха путем последовательной прокачки воды через секции подземного гидрокрионакопителя, а воздуха - через аэрокрионакопитель и через слой увлажняющего устройства, смачиваемого охлажденной в гидрокрионакопителе водой, причем для нагрева подаваемого в теплицу воздуха его прокачивают через установленный в почве теплицы аэротермонакопитель и через слои увлажняющего устройства, смачиваемого водой из секций гидротермонакопителя, установленного в почве теплицы, дополнительное р е г у л и р о в а н и е т е м п е р а т у р ы воздуха и почвы в теплице осуществляется теплообменом между воздухом и водой в теплице и о аэротермо- и в гидротермонакопителях, теплоизолированных от установленных с ними последовательно аэрокрио- и гидрокрионакопителей. Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к возделыванию растен и й , и м о ж е т быть п р и м е н е н о для обеспечения оптимального микроклимата в теплицах, а также в других помещениях, требующих стабильного микроклимата. Наиболее близким техническим решением, т.е. прототипом является способ регулирования микроклимата в теплице, включающий предварительный нагрев воздуха, автоматизированную подачу воздуха в его через увлажняемую панель из влагопроницаемых материалов. Недостатками этого способа являются: ограниченные возможности снижения температуры в жаркое время, большие энергетические затраты, тепловое загрязнение природной среды. В основу изобретения поставлена задача усовершенстовзния способа регулирования м и к р о к л и м а т а в теплице путем пропускания воздуха и воды соответственно чи/эим С > ел о СА) О теплице, включающем регулирование влажности воздуха в теплице путем полива и подачи в теплицу воздуха через увлажняющее устройство и автоматическое регулирование температуры воздуха и почвы в теплице путем магрева подаваемого в теплицу воздуха и прокачиваемой по подпочвенным трубам воды, согласно изобретению, регулирование температуры воздуха и почвы в теплице в жаркое время года осуществляют охлаждением подаваемых в нее воды и воздуха путем последопательной прокачки воды через секции подземного гидрокрионакопителя, а воздуха - через аэрокрионакопитель и через слой увлажняющего устройства, смачиваемого охлажденной в гидрокрионакопителе водой, причем для нагрева подаваемого в теплицу воздуха его прокачивают через установленный в почве теплицы аэротермонакопитель и через слои увлажняющего устройства, смачиваемого водой из секций гидротермонакопителя, установленного в почве теплицы, а дополнительное регулирование температуры воздуха и почвы в теплице осуществляется теплообменом между воздухом и водой в теплице и в аэротермои в гидротермонакопителях, теплоизолированных от установленных с ними последовательно аэрокрио- и гидрокрионакопителей. Таким образом, предложенное техническое решение имеет следующие существенные отличительные признаки: - воздух пропускается через подпочвенный аэротермонакопитель и расположенный под ним аэрокрионакопитель; - вода прокачивается через подпочвенный гидротермонакопитель и расположенный под ним гидрокрионакопитель; - доведенные до необходимой температуры воздух и вода подаются в увлажняющее устройство и образующая смесь продувается через теплицу; - на всех стадиях регулирования и накопления по мере необходимости производится подпитка новыми порциями воды и воздуха; - теплообмен между теплицей и средой ограничен дополнительной изоляцией между термонакопителями и крионакопителями. Предложенный способ позволяет с минимальными затратами стабильно поддерживать оптимальный микроклимат в теплице, благодаря чему экономятся энерго 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вентилятор 4 для подачи воздуха, трубопро-. воды 5 для подачи воды и трубопроводы 6 для подачи воздуха. Теплица 1 содержит увлажняющее устройство 7 для насыщения воздуха влагой, подпочвенные гидротермонакопитель 8 для накопления теплой воды и аэротермонакопитель 9 для накопления тепла, расположенные под ними гидрокрионакопитель 10 для накопления охлажденной воды и аэрокрионакопитель 11 для накопления холода, а также усиленную теплоизоляцию 12 между термонакопителями 8-9 и крионакопителями 10-11, АСУ 2 содержит блок управления 13, датчики температуры 14, датчики влажности 15 и регуляторы 16 для управления воздушными и водными потоками, соединенные с блоком управления 13. Способ осуществляется следующим образом В жаркое время года (суток) блок управления 13 АСУ 2 запрашивает от датчиков температуры 14 и датчиков влажности 15 информацию об отклонении микроклимата от номинального и командами на регуляторы 16 подает при помощи насоса 3 и вентилятора 4 по трубопроводам 5 и 6 небольшие расходы воды и воздуха соответственно из гидрокрионакопителя 10 и аэрокрионакопителя 11 на увлажняющее устройство 7. Образующаяся водо воздушная смесь прокачивается через теплицу 1 и сбрасывается в атмосферу. Блок управления 13 повторно запрашивает информацию о микроклимате и по мере необходимости продолжает прокачку, в том числе с разбавлением подаваемой воды и воздуха из крионакопителей 10 и 11 также водой из источника и воздухом из атмосферы. После достижения требуемого микроклимата в теплице 1 блок управления 13 дает команды на регуляторы 16 застабилизировать режим подачей холода, равной потере холода в среду. Параллельно подводу холода, от гидротермонакопителя 9 происходит подогрев почвы в теплице 1 от гидронакопителя 8 и аэротермонакопителя 9. При этом теплоизоляция 12 предотвращает взаимную компенсацию тепла и холода между гидро- и аэротермонакопителями 8-9 и гидро- и аэрокрионакопителями 10-11 соответственно. В холодное время года способ осуществляется аналогичным пбпячпм пячнмнм ча чение суток задействовать как гидро- и термонакопители 3 - 9 , так и гид аэрокрионакопители 10-11. В УСЛОВИЯХ дефИЦИТа ИЛИ ВЫСОКО! имости энергоносителей, обогревак или холодильного оборудования, спос командами на регуляторы 16 временж кращает подачу водо-воздушной см* теплицу и начинает прокачивать в ж, время воздух через аэротермонакопит сбрасывая его затем в атмосферу, а те воду из источника - через (или в) гидр монакопитель 8, сбрасывая ее при не димости назлд в источник или на потребление (при нумерации на фиг.1 ляторов 16 слева направо независимо положения по вертикали для этой опер АСУ 2 перекрывает регуляторы 16:1,2,£ и 13 и открывает регуляторы 16: 3,4,5,і и 12). Для накопления в холодное врег/ лода АС 5 2 в периоды, когда операті/ ВМешателЬСТВО В реЖИМ ТеПЛИЦЫ 1 НЄ Т| ется, прокачивает воздух через азрокрі копитель 1 1 , сбрасывая его заті атмосферу или на потребление согрі воздуха, а воду - через гидрокрионаї тель 10, сбрасывая ее назад в источниі на потребление (для этой операции А перекрывает регуляторы 16: 3,4,6,7,10 - и открывает регуляторы 16: 1,2,5,8,9 12). В случае малой инерционности теп 1, например - при малых ее размерах, і условиях жесткой экономии энергор* сов, способ обеспечивает одновреме регулирование микроклимата и накопл тепла в жаркое время или холода - в хс ное время. Для этого в жаркое время А после прокачки водо-воздушной смесі рез теплицу 1 продувает эту же смесь висимости от ее температуры на вы через аэротермонакопитель 9 или ч аэрокрионакопитель 11, причем одне менно по обводной линии теплая вод источника прокачивается через гидроте накопитель 8. В холодное же время в nwinuan УКРАЇНА C1 09, (51)5 А 01 С 25/00; А 01 С 9/24 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ МІКРОКЛІМАТУ В ТЕПЛИЦІ 1 (20)94321664,22.03.93 (21)4853520/SU (22) 03.05.90 (46) 30.09.96. Бюл. № З (56) Автоматизации управления микроклиматом в теплицах СССР и за рубежом. - Сер. "Новая техника", М., ЦНИИТЭИ, 1970. (71) Український науково-дослідний Інститут зрошуваного садівництва (72) Бацеля Анатолій Семенович, Друпп Павло Вікторович (73) інститут зрошуваного садівництва Української академії аграрних наук(ІІА) (57) Способ регулирования микроклимата в теплице, включающий регулирование влажности воздуха в теплице путем полива и подачи в теплицу воздуха через увлажняющее устройство, и автоматическое регулирование температуры воздуха и почвы в теплице путем нагрева подаваемого в теплицу воздуха и прокачиваемой по подпочвенным трубам воды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что регулирование температуры воздуха и почвы в теплице в жаркое время года осуществляют охлаждением подаваемых в нее воды и воздуха путем последовательной прокачки воды через секции подземного гидрокрионакопителя, а воздуха - через аэрокрионакопитель и через слой увлажняющего устройства, смачиваемого охлажденной в гидрокрионакопителе водой, причем для нагрева подаваемого в теплицу воздуха его прокачивают через установленный в почве теплицы аэротермонакопитель и через слои увлажняющего устройства, смачиваемого водой из секций гидротермонакопителя, установленного в почве теплицы, дополнительное р е г у л и р о в а н и е т е м п е р а т у р ы воздуха и почвы в теплице осуществляется теплообменом между воздухом и водой в теплице и о аэротермо- и в гидротермонакопителях, теплоизолированных от установленных с ними последовательно аэрокрио- и гидрокрионакопителей. Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к возделыванию растен и й , и может быть п р и м е н е н о для обеспечения оптимального микроклимата в теплицах, а также в других помещениях, требующих стабильного микроклимата. Наиболее близким техническим решением, т.е. прототипом является способ регул и р о в а н и я м и к р о к л и м а т а в теплице, включающий предварительный нагрев воздуха, автоматизированную подачу воздуха в теплицу и патрубкам в почве с поддержанием температуры воздуха и почвы, полив и увлажнение воздуха в телице продуванием его через увлажняемую панель из влагопроницаемых материалов. Недостатками этого способа являются: ограниченные возможности снижения температуры в жаркое время, большие энергетические затраты, тепловое загрязнение природной среды. В основу изобретения поставлена задача усовершенстования способа регулирования м и к р о к л и м а т а в теплице п у т е м пропускания воздуха и воды соответственно через аэро- или -гидро, термо- или крионакопители, что позволяет расширить диапазон регулирования температуры в жаркое время С > U) О 9503 года, снижает затраты энергии для поддержания микроклимата в теплице. Поставленная задача решается тем, что в способе регулирования микроклимата в теплице, включающем регулирование влажности воздуха в теплице путем полива и подачи в теплицу воздуха через увлажняющее устройство и автоматическое регулирование температуры воздуха и почвы в теплице путем нагрева подаваемого в теплицу воздуха и прокачиваемой по подпочвенным трубам воды, согласно изобретению, регулирование температуры воздуха и почвы в теплице в жаркое время года осуществляют охлаждением подаваемых в нее воды и воздуха путем последовательной прокачки воды через секции подземного гидрокрионакопителя, а воздуха - через аэрокрионакопитель и через слой увлажняющего устройства, смачиваемого охлажденной в гидрокрионакопителе водой, причем для нагрева подаваемого в теплицу воздуха его прокачивают через установленный в почве теплицы аэротермонакопитель и через слои увлажняющего устройства, смачиваемого водой из секций гидротермонакопителя, установленного в почве теплицы, а дополнительное регулирование температуры воздуха и почвы в теплице осуществляется теплообменом между воздухом и водой в теплице и в аэротермои в гидротермонакопителях, теплоизолированных от установленных с ними последовательно аэрокрио- и гидрокрионакопителей. Таким образом, предложенное техническое решение имеет следующие существенные отличительные признаки: - воздух пропускается через подпочвенный аэротермонакопитель и расположенный под ним аэрокрионакопитель; - вода прокачивается через подпочвенный гидротермонакопитель и расположенный под ним гидрокрионакопитель; - доведенные до необходимой температуры воздух и вода подаются в увлажняющее устройство и образующая смесь продувается через теплицу; - на всех стадиях регулирования и накопления по мере необходимости производится подпитка новыми порциями воды и воздуха; - теплообмен между теплицей и средой ограничен дополнительной изоляцией между термонакопителями и крионакопителями. Предложенный способ позволяет с минимальными затратами стабильно поддерживать оптимальный микроклимат в теплице, благодаря чему экономятся энергоносители и повышается выход продукции. На чертеже изображена блок-схема устройства для реализации способа регулиро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вания микроклимата в теплице. Устройство включает теплицу 1, автоматическую систему управления (АУС) 2 для регулирования микроклимата, насос 3 для подачи воды, вентилятор 4 для подачи воздуха, трубопроводы 5 для подачи воды и трубопроводы б для подачи воздуха. Теплица 1 содержит увлажняющее устройство 7 для насыщения воздуха влагой, подпочвенные гидротермонакопитель 8 для накопления теплой воды и аэротермонакопитель 9 для накопления тепла, расположенные под ними гидрокрионакопитель 10 для накопления охлажденной воды и аэрокрионакопитель 11 для накопления холода, а также усиленную теплоизоляцию 12 между термонакопителями 8-9 и крионакопителями 10-11, АСУ 2 содержит блок управления 13, датчики температуры 14, датчики влажности 15 и регуляторы 16 для управления воздушными и водными потоками, соединенные с блоком управления 13. Способ осуществляется следующим образом. В жаркое время года (суток) блок управления 13 АСУ 2 запрашивает от датчиков температуры 14 и датчиков влажности 15 информацию об отклонении микроклимата от номинального и командами на регуляторы 16 подает при помощи насоса 3 и вентилятора 4 по трубопроводам 5 и 6 небольшие расходы воды и воздуха соответственно из гидрокрионакопителя 10 и аэрокрионакопителя 11 на увлажняющее устройство 7. Образующаяся водовоздушная смесь прокачивается через теплицу 1 и сбрасывается в атмосферу, Блок управления 13 повторно запрашивает информацию о микроклимате и по мере необходимости продолжает прокачку, в том числе с разбавлением подаваемой воды и воздуха из крионакопителей 10 и 11 также водой из источника и воздухом из атмосферы. После достижения требуемого микроклимата в теплице 1 блок управления 13 дает команды на регуляторы 16 застабилизировать режим подачей холода, равной потере холода в среду. Параллельно подводу холода, от гидротермонакопителя 9 происходит подогрев почвы в теплице 1 от гидронакопителя 8 и аэротермонакопителя 9. При этом теплоизоляция 12 предотвращает взаимную компенсацию тепла и холода между гидро- и аэротермонакопителями 8-9 и гидро- и аэрокрионакопителями 10-11 соответственно. В холодное время года способ осуществляется аналогичным образом, разницы заключается в том, что на увлажняющее устройство 7 подается вода и воздух из гидротермонакопителя 8 и аэрокрионакопителя 9503 9 соответственно. Кроме того, в отдельных случаях при быстрых колебаниях температуры и влажности окружающей среды АСУ 2 для повышения оперативности может в течение суток задействовать как гидро- и аэро- 5 термонакопители 3 - 9 , так и гидро- и аэрокрионакопители 10-11. В условиях дефицита или высокой стоимости энергоносителей, обогревающего или холодильного оборудования, способ по- 10 зволяет за счет инерционности сохранения микроклиматического режима в теплице 1 в те периоды, когда оперативное вмешательство АСУ 2 не требуется, производить накопление тепла в жаркое время года (суток) или 15 холода - в холодное время. Для этого АСУ 2 командами на регуляторы 16 временно прекращает подачу водо-воздушной смеси в теплицу и начинает прокачивать в жаркое время воздух через аэротермонакопитель 9, 20 сбрасывая его затем в атмосферу, а теплую воду из источника - через (или в) гидротермонакопитель 8, сбрасывая ее при необходимости назад в источник или на иное потребление (при нумерации на фиг.1 регу- 25 ляторов 16 слева направо независимо от их положения по вертикали для этой операции v АСУ 2 перекрывает регуляторы 16: 1,2,8,9,10 и 13 и открывает регуляторы 16: 3,4,5,6,7,11 и 12). Для накопления в холодное время хо- 30 лода АС 5 2 в периоды, когда оперативное вмешательство в режим теплицы 1 не требуется, прокачивает воздух через аэрокрионакопитель 1 1 , сбрасывая его затем в атмосферу или на потребление согретого 35 воздуха, а воду - через гидрокрионакопитель 10, сбрасывая ее назад в источник или на потребление (для этой операции АСУ 2 перекрывает регуляторы 16: 3,4,6,7,10 и 13, - и открывает регуляторы 16: 1,2,5,8,9,11 и 40 12). В случае малой инерционности теплицы 1, например - при малых ее размерах, или в условиях жесткой экономии энергоресурсов, способ обеспечивает одновременное 45 регулирование микроклимата и накопление тепла в жаркое время или холода - в холодное время. Для этого в жаркое время АСУ 2 после прокачки водо-воздушной смеси через теплицу 1 продувает эту же смесь в за- 50 висимости от ее температуры на выходе через аэротермонакопитель 9 или через аэрокрионакопитель 11, причем одновременно по обводной линии теплая вода из источника прокачивается через гидротермо- 55 накопитель 8. В холодное же время водовоздушная смесь после прокачки через теплицу 1 прокачивается через аэротврмонакопитель 9, а холодная вода из источника прокачивается через гидрокрионакопитель 10. При этом в последнем создается запас холода, а в аэротермонакопителе 9 экономится тепло, которое бы терялось при сбросе теплой в о д о в о з д у ш н о й смеси в атмосферу. В качестве примера конкретного выполнения можно предложить следующий вариант предлагаемого способа регулирования микроклимата в типовой теплице (размеры 9 м х 72 м, эффективная высота 4,5 м). Перед строительством основной части теплицы под ней вынимается грунт на глубину порядка 2 м, выполняется продольная перегородка, в одной половине устанавливается емкость - гидрокрионакопитель 10, вторую половину заполняют крупным гравием аэрокрионакопитель 11. Затем монтируют слой теплоизоляции (пенополистирол) толщиной 20 см и снова устанавливается продольная емкость - гидротермонакопитель 8 и рядом - крупная гравийная засыпка аэротермонакопитель 9. Сверху наносится слой почвы (субстрата), выполняются теплоизолированные (стеклопрофолитовые со стекловатой) стены и верхнее покрытие из нескольких слоев пленки или стекла. Верхний слой целесообразно выполнять из стекла - это значительно продляет жизнь пленочных покрытий. Если начало применения способа регулирования приходится на жаркое время года, то в качестве запаса холода используют подземный холод - в это время в аэрокрионакопителе 11 и гидрокрионакопителе 10 температуры +10...15°С. В холодное время года эту же температуру используют как источник тепла, спасающий растения от примораживания. Для начала устойчивой работы в номинальном режиме в жаркое время года, прокачивая воду и воздух через гидротермонакопитель 8 и аэротермонакопитель 8 соответственно, создают запас тепла (3 млн. ккал и 0,13 м л н . ккал соответственно), а в холодное время года, прокачивая воздух через гидрокрионакопитель 10 и аэрокрионакопитель 11 соответственно, создают запас холода (9 млн.ккал и 4,5 млн.ккал соответственно). Далее способ регулирования микроклимата осуществляют следующим образом. В жаркое время АСУ 2 по информации от датчиков 14-15, приоткрывая регуляторы 16 отбирают воздух из аэрокрионакопителя 11 и частично из атмосферы, а воду - из гидрокрионакопителя 10 и частично из источника, подает их на увлажняющее устройство 7 и прокачивает смесь через теплицу 1, регулируя температуру и влажность, далее водовоздушная смесь с добавкой атмосферного воздуха подается в аэротермонакопитель 9, 9503 а часть смеси прокачивается через аэрокрионакопитель 11 с последующей повторной подачей на увлажняющее устройство 7. Из аэротермонакопителя 9 воздух в основном сбрасывается в атмосферу (идет накопление тепла), но частично может также подаваться на увлажняющее устройство 7 - в начале накопления тепла, когда из аэротермонакопителя 9 выходит охлажденный воздух. Одновременно АСУ 2 прокачивает теплую (35°С) воду через гидротермонакопитель 8, также создавая запас тепла. В холодное время АСУ 2 отбирает воздух из аэротермонакопителя 9 и воду из гидр о т е р м о н а к о п и т е л я 8 и частично из источника и подает их на увлажняющее устройство 7, прокачивает образующуюся смесь через теплицу 1, обеспечивая необходимый микроклимат, далее смесь прокачивается через аэротермонакопитель 9 и 5 10 15 20 8 повторно на увлажняющее устройство 7. Одновременно происходит подогрев почвы в теплице 1 от гидротермонакопителя 8 и аэрокрионакопителя 9. Параллельно процессу регулирования АСУ 2 прокачивает атмосферный воздух через аэрокрионакопитель 11 и воду из источника через гидрокрионакопитель 10, создавая запас холода. Способ обеспечивает поддержание температуры воздуха 28°С, почвы 18°С. Таким образом, за счет низких капитальных и эксплуатационных затрат на накопители по сравнению со стоимостью известных нагревательных и холодильных приборов, а также за счет экономии энергоносителей и снижения вредных выбросов в атмосферу, предлагаемый способ дает значительный экономический и социальный эффект. 16 Упорядник Замовлення 4539 Техред М.Моргентал Коректор Н. Мілюкова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101