Устройство для регулирования температуры воздуха и поливной воды в теплице

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к растениеводству в сооружениях защищенного грунта. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды. Устройство содержит источник 1 горячего теплоносителя, который подается транспортирующим насосом 2 в теплицу. Система 3 отопления соединена через первый циркуляционный насос 4 с входным патрубком первого трехходового смесительного клапана 5. Клапан 5 управляется регулятором 6, первый вход которого соединен с датчиком 7 температуры теплоносителя, второй и третий соответственно связаны с датчиком 8,9 солнечной радиации и температуры воздуха в теплице. В период высокой солнечной радиации после прекращения подачи горячего теплоносителя для предотвращения повышения температуры воздуха в теплице выше оптимальной включаются в работу второй трехходовой смесительный клапан, управляемый вторым выходом регулятора. Входной патрубок второго трехходового смесительного клапана 10 соединен с транспортирующим насосом 2, а первый выходной патрубок - с первым входом теплообменника 11. Первый выход теплообменника 11 связан с входом системы отопления 3. Накопительная емкость 12 подключена через второй циркуляционный насос 13 с вторым входом теплообменника 11. Второй выход теплообменника 11 через третий трехходовой смесительный клапан 14, управляемый сигналом с третьего выхода регулятора 6, соединен с системой 15 полива растений и накопительной емкостью 12. Датчик 16 температуры воды после теплообменника 11 подсоединен к четвертому входу регулятора 6, что позволяет предотвратить перегрев растений и использовать энергию солнца для подогрева поливной воды в период высокой солнечной радиации, а также уменьшить потери влаги с вентиляцией. 2 ил.

СОЮЗ COBETCHÈÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (ц) А 01 G 9!24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Я Дф fQpQg©-« ф ВИДЯ Ц:птурс 1 Щ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ПСНТ СССР

1 (21) 4395842/ 31-15 (223 21. 03. 88 (46) 07.04.90 Бюл. Р 13 (71) Белорусский институт механиэ ации сельского хозяйства (72) Н.И.Бохан, В.К.Довбня, В.Г.Андруш, А.И.Каряпин, Е.С.Иуковозчик и Н,И.Смаль (53) 631.344.8(088.8) (56) Судаченко В.И. и др. Механизация и автоматизация работ в защитном грунте. — Л.: Колос, 1982, с. 185-186, рис. 63. (543 УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И ПОЛИВНОЙ ВОДЫ

В ТЕПЛИЦЕ

„„SU„„1554822 A 1

2 (57} Изобретение относится к сельско= му хозяйству, к области растение — . ! водства в сооружениях защищенного грунта. Цель изобретения — оптимизация процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды. Устройство содержит источник 1 горячего теплоносителя, который подается транспортирующим насосом 2 в теплицу. Система 3 отопления соединена через первый циркуляционный насос 4 с входным патрубком первого трехходового смесительного клапана 5. Клапан 5 управляется регулятором 6, первый вход кото9

1554822

20 рого соединен с датчиком 7 темпера туры теплоносителя, второй и третий соответственно связаны с датчиками

8 9 солнечной радиации и температуУ

5 ры воздуха в теплице. В период высокой солнечной радиации после прекращения подачи горячего теплоносителя для предотвращения повышения температуры воздуха в теплице выше оптимальной включаются в работу второй трехходовой смесительный клапан, управляемый вторым выходом регулятора. Входной патрубок второго трех.ходового смесительного клапана 10 соез5 динен с транспортирующим насосом 2, а первый выходной патрубок — с первым входом теплообменника 11. Первый выход теплообменника 11 связан с вхоИзобретение относится к сельскому хозяйству в частности к растениеводФ ству в условиях защищенного грунта, Цель изобретения — оптимизация процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 структурная схема регулятора.

Устройство регулирования темпера35 туры воздуха и поливной воды в теплице включает источник 1 горячего теплоносителя, который транспортирующим насосом 2 подается в теплицу, систему 3 отопления соединенную через пер 40 вый циркуляционный насос 4 с входным

Ъ патрубком первого трехходового смесительного клапана 5, управляемого первым выходом регулятора б, первый вход последнего соединен с датчиком 7 тем- „ пературы теплоносителя, первый выходной патрубок первого трехходового смесительного клапана 5 соединен с входом источника 1 горячего теплоносителя второй выходной патрубок — с выхо9

50 дом транспортирующегося насоса 2, на второй и третий входы регуляторов подключены датчики 8 и 9 соответственно солнечной радиации и температуры воздуха в теплице, входной патрубок второго трехходового смесительного клапана 10, управляемого вторым выходом регулятора 6, соединен с транспортирующим насосом 2, а первый выходдом системы отопления 3. Накопительная емкость 12 подключена через второй циркуляционный насос 13 с вторым входом теплообменника 11, Второй выход теплообменника 11 через третий трехходовой смесительный клапан 14, управляемый сигналом с третьего выхода регулятора 6, соединен с системой 15 полива растений и накопительной емкостью 12. Датчик 16 температуры воды после теппообменника 11 подсоединен к четвертому входу регулятора 6, что позволяет предотвратить перегрев растений и использовать энергию солнца для подогрева поливной воды в период высокой солнечной радиации, а также уменьшить потери влаги с вентиляцией. 2 ил. ной патрубок — с первым входом теплообменника 11, первый выход которого соединен с вторым выходным патрубком второго трехходового смесительного клапана 10 и входом системы 3 отопления, накопительную емкость 12, связанную через второй циркуляционный насос 13 с вторым входом теплообменника 11, второй выход которого через третий трехходовой смесительный клапан 14, управляемый третьим выходом регулятора 6, соединен с системой 15 полива растений и накопительной емкостью 12, и датчик 16 температуры воды после теплообменника 11, подсоединенный к четвертому входу регулятора.

Регулятор 6 (фиг.2) состоит из двухпоэиционных блоков-регуляторов

17-19 и пропорционально-интегральных блоков-регуляторов 20 и 21. Бло- ки-регуляторы построены на базе стандартных функциональных элементов: ЗС вЂ” звуковая сигнализация, 3

Ъадатчик, ЭС вЂ” элемент сравнения, У— усилитель, P — регулятор, Т вЂ” триггер. Остальные элементы блоков обозначены функционально.

Блок-регулятор 17 регулятора 6 служит для контроля температуры поливной воды. Если температура отклоняется от заданной, подается сигнал с третьего выхода регулятора 6 на третий трехходовой смесительный клапан 14, и поливная вода — поступает в накопительную емкость до тех пор, пока не достигнет заданной. Темпеоа1554322 тура поливной воды задается и регулируется блоком-регулятором 20, к четвертому входу регулятора 6 подключен датчик 16 температуры поливной

5 воды после теплообменника, а вторым выходом регулятор 6 управляет первым трехходовым смесительным клапаном 10, от положения которого зависит количество теплофикационной воды, подаваемой в теплообменник 11.

Блок-регулятор 18 регулятора 6 служит для сигнализации снижения или превышения температуры теплофикационной воды от допустимого значения. Блок-15 регулятор 2 1 управляет температурой воздуха в теплице путем изменения положения второго трехходового смесительного клапана 5, при этом изменяется количество теплофикационной воды, 20 подмешиваемой из обратного трубопровода (второй выходной патрубок второго трехходового смесительного клапана 5) в прямой (входной патрубок первого трехходового смесительного клапана 25

10), датчик 9 температуры воздуха в теплице подключен к третьему входу регулятора 6, а первый выход блока-регулятора 2 1 регулятора 6 — к исполнительному механизму трехходового сме- 30 еительного клапана 5. Блок-регулятор 19,. воздействуя на эадатчик блокрегулятора 20, изменяет задание на поддерживание температуры в теплице в зависимости от уровня солнечной радиации (второй вход регулятора 6 от датчика 8 солнечной радиации), В качестве теплообменника 11 применяют любой типовой водо-водяной подогреватель с соответствующей площадью40 нагрева и расходом воды. Поливная вода, поступив через второй вход в теплообменник 11, проходя по множеству тонких трубок, нагревается и выходит через второй выход, а теплофика- 45 ционная вода, попадая в теплообменник 11 через первый вход, проходит в межтрубном пространстве, нагревает поливную воду, не смешиваясь с ней, и выходит через первый выход. 50

Источник 1 горячего теплоносителя в период высокой солнечной радиации может отключаться оператором в ручном режиме работы, а в автоматическом— от сигнала конечных выключателей Вто рого трехходового смесительного клапана 5 (когда вся теплофикационная вода из всасывающего патрубка поступа- ,ет на первый патрубок и далее — на входной патрубок первого трехходового смесительного клапана 10) или от блока-регулятора 19, подключенного к датчику 8 солнечной радиации.

Устройство работает следующим образом.

В холодный период года регулирование температуры воздуха в теплице производится путем изменения количества горячего теплоносителя, подаваемого в систему 3 отопления от источника 1 горячего теплоносителя транспортирующим насосом 2, через второй трехходовой смесительный клапан 10> через теплообменник 11 в момент подогрева воды для полива (первый вход— первый выход теплообменника 11), или мимо него в остальное время (второй выход второго трехходового смесительного клапана 10 — вход системы 3 отопления) и далее первым циркуляционным насосом 4 — на вход первого трехходового смесительного клапана 5, управляемого первым выходом регулятора 6, который в этот период получает сигналы от датчика 7 температуры теплоносителя и датчика 9 температуры воздуха в теплице.

Температура теплоносителя, поступающего в систему 3 отопления (а соответственно, и температура в теплице), зависит от температуры теплоносителя, поступающего от источника 1, и количества теплоносителя, подмешиваемого из обратного трубопровода (с второго выхода первого трехходового смесительного клапана 5) в прямой трубопровод на выход транспортирующего насоса 2, а количество теплоносителя, подмешиваемого из обратного трубопровода,зависит от положения затвора трехходового смесительного клапана 5, управляемого регулятором 6 в зависимости от температуры воздуха в теплице °

В период высокой солнечной радиации даже при прекращении подачи горячего теплоносителя в теплице наблюда-. ется перегрев растений и нарушение водного баланса растений, растения от этого теряют до 25Х урожая. Перегрев растений может возникать и в летние месяцы при полном открытии фрамуг, а ранней весной фрамуги нельзя открывать из-за их обледенения и большого перепада температур наружного и внутреннего воздуха. По данным, полученным в ходе экспериментальных работ на тепличном комбинате, первые пере1554822 гревы растений были зафиксированы уже в конце февраля,а число часов с температурой листа большей или равной

28 С в теплице с января по июнь мео

5 сяц составляет 519 ч.

В период высокой солнечной радиации устройство работает следующим образом.

Прекращается подача горячего теплоносителя транспортирующим насосом 2,1О а циркуляция теплоносителя происходит по контуру: система 3 отопления, первый циркуляционный насос 4, первый трехходовой смесительный клапан 5 (вход — второй выход), второй трех— ходовой смесительньп клапан 10 (вход— первый выход) и теплообменник 11 (первый вход — первый выход), в котором теплота забирается из теплицы и отдается поливной воде, циркулирующей по второму контуру: накопительная емс кость 12, второй циркуляционный насос 13, теплоабменник 11 (второй вход — второй выход) и третий трехходовой смесительный клапан 14, кото- 25 рый управляясь регулятором б, в зависимости от сигнала датчика 1б температуры воды после теплообменника 11 может направлять подогретую воду или в систему 15 полива или в нако- 3п пительную емкость 12.

B период высокой солнечной радиации источник 1 горячего теплоносителя отключается, теплоноситель (сетевая вода), циркулируя и трубах системы 3 отопления, нагревается, охлаждая воздух теплицы (в среднем на 1 м площади зимних теплиц приходится 0,8 м поверхности труб системы водного обогрева, а в теплообменнике 11 (кото- 90 рый работает по принципу "труба в трубе", чтобы не смешивать химически очищенную сетевую и химически не очищенную поливную воду) отдает свое тепло холодной воде, циркулирующей по второму контуру и предназначенной для полива. Регулятор б может быть реализован на базе серийных регуляторов РТ-2-Р25.

Применение, предлагаемого устройства для регулирования температуры воздуха и поливной воды в теплице позволяет предотвратить перегрев растений и использовать энергию солнца для подогрева поливной воды, кроме этого ликвидируются потери влаги, которые имеют место при интенсивной вентиляции во время охлаждения теплицы иэвестными методами.

<==>9 о р м у л а и з о б р е т е н и я устройство для регулирования температуры воздуха и поливной водь1 в теплице, содержащее источник горячего теплоносителя, сообщенный через транспортирующий насос с входным патруб— ком первого трехходового смесительного клапана, первый выходной патрубок которого посредством подающего трубопровода связан с системой отопления, первьп циркуляционный насос„ регулятор, первый вход которого соединен с датчиком температуры, а второй вход— с датчиком солнечной радиации воздуха в теплице, а третий вход — с датчиком температуры теплоносителя, при этом первый вьгход регулятора связан с управляющим входом исполнительного механизма первого трехходового смесительного клапана,. о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью оптимизации процесса регулирования путем предотвращения перегрева растений и использования солнечной энергии для подогрева поливной воды, оно снабжено датчиком температуры воды после теплообменника, связанным с четвертым входом регулятора, вторым и третьим трехходовыми смесительными клапанами, управляющие входы исполнительных механизмов, которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами регулятора, теплообменником, вторым и третьим циркуляционными насосами, накопительной емкостью и системой полива растений, которая посредством трубопровода соединена с первым выходным патрубком третьего трехходового смесительного клапана, второй выходной патрубок которого сообщен с накопительной емкостью, а входной патрубок соединен с вторым выходом теплообменника, при этом второй вход последнего сообщен через второй циркуляционный насос с накопительной емкостью, а второй выходной патрубок первого трехходового смесительного клапана соединен с первым входом теплообменника, первый выход которого связан через систему отопления с всасывающим патрубком первого циркуляционного насоса, причем нагнетательный патрубок последнего соединен с входным патрубком второго трехходового смесительного клапана9выходные патрубки которого сообщены соответственно с источником горячего теглоносителя и нагнетательным гатрубком транспортирующего насоса.

1554822

Составитель Л.Пантелеева

Техред А.Кравчук

Корректор В.Кабацщg

Редактор Н.Яцола

Тирах 469 Подписн ое

Заказ 511

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101