EA007935B1 - Solar intensified green house complex - Google Patents
Solar intensified green house complex Download PDFInfo
- Publication number
- EA007935B1 EA007935B1 EA200400124A EA200400124A EA007935B1 EA 007935 B1 EA007935 B1 EA 007935B1 EA 200400124 A EA200400124 A EA 200400124A EA 200400124 A EA200400124 A EA 200400124A EA 007935 B1 EA007935 B1 EA 007935B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- heat
- insulating
- solar
- intensified
- reflecting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
Landscapes
- Greenhouses (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области сельского хозяйства, в частности к теплицам для выращивания растений, и может быть использовано при сооружении тепличных комплексов, в которых обогрев и освещение их внутреннего пространства осуществляется посредством расширенного использования энергии солнечного излучения.The proposed technical solution relates to the field of agriculture, in particular to greenhouses for growing plants, and can be used in the construction of greenhouse complexes in which heating and lighting of their internal space is carried out through the expanded use of solar radiation energy.
Аналогичные технические решения известны, см., например, патент RU № 2066526, который содержит:Similar technical solutions are known, see, for example, patent RU No. 2066526, which contains:
основание;base;
светопрозрачную теплоизолирующую оболочку, выполненную в виде шара с отверстием в нижней части и закреплённую на опорах, установленных вертикально на основании;a translucent heat-insulating shell made in the form of a ball with a hole in the lower part and mounted on supports mounted vertically on the base;
круговые лотки для гидропонного выращивания растений, выполненные в виде секций и размещенные внутри шара;circular trays for hydroponic cultivation of plants, made in the form of sections and placed inside the ball;
подмости для ухода за растениями и обслуживания гидропонной установки, установленные по периметру круговых лотков;scaffolds for plant care and maintenance of hydroponic plants installed around the perimeter of circular trays;
комплекс инженерных систем жизнеобеспечения растений: дополнительного облучения, минерального питания, теплообеспечения, вентиляции и другие;a complex of engineering systems for plant life support: additional radiation, mineral nutrition, heat supply, ventilation, and others;
лестницы, связывающие ярусы круговых лотков между собой.ladders connecting the tiers of circular trays to each other.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного аналога являются основание, светопроницаемая теплоизолирующая оболочка, закрепленная на опорах установленных вертикально на основании, площади с культивируемыми растениями, основное оборудование и системы жизнеобеспечения растений, размещенные внутри светопроницаемой теплоизолирующей оболочки.Common features of the proposed technical solution and the above-described analogue are the base, a translucent heat-insulating shell mounted on supports mounted vertically on the base, areas with cultivated plants, basic equipment and plant life support systems, placed inside a translucent heat-insulating shell.
Технический результат, который невозможно достичь вышеприведенным аналогом, заключается в снижении потребляемой извне электрической и тепловой энергии при одновременной интенсификации роста растений за счет расширенного использования энергии солнечного излучения для обогрева и равномерного и более интенсивного освещения внутреннего пространства теплицы.The technical result, which cannot be achieved by the above analogue, is to reduce the external and external consumed electric and thermal energy while intensifying plant growth due to the expanded use of solar radiation energy for heating and uniform and more intense illumination of the interior of the greenhouse.
Причина невозможности достижения технического результата, указанного выше, заключается в том, что энергии солнечных лучей, падающих на обращенную к солнцу поверхность теплицы, недостаточно для обогрева внутреннего объема и равномерного освещения всей рабочей площади теплицы, вследствие наличия теневых зон, создающихся растениями и оборудованием, находящимися внутри теплицы, а также вследствие значительных тепловых потерь через её светопроницаемое покрытие.The reason for the impossibility of achieving the technical result indicated above is that the energy of the sun's rays falling on the surface of the greenhouse facing the sun is not enough to heat the internal volume and evenly illuminate the entire working area of the greenhouse, due to the presence of shadow zones created by plants and equipment located inside the greenhouse, as well as due to significant heat loss through its translucent coating.
Известно также аналогичное техническое решение (см. авт.св. СССР № 430822), которое выбрано в качестве прототипа и которое содержит каркас, выполненный из железобетонных стоек, вертикально установленных на основании по окружности относительно центральной опоры, и двухскатных симметричных угловых арок, закрепленных своими концами на стойках углами вверх;A similar technical solution is also known (see Autobahn. USSR No. 430822), which is selected as a prototype and which contains a frame made of reinforced concrete uprights, vertically mounted on the base around the circumference relative to the central support, and gable symmetrical corner arches, fixed with ends on racks angles up;
анкерные крепления, вертикально установленные на основании концентрично снаружи относительно каркаса в створах «центральная опора - стойка», «центральная опора - вершина угла двухскатной арки»;anchor fasteners, vertically mounted on the base concentrically from the outside with respect to the frame in the alignments “central support - upright”, “central support - the apex of the angle of the gable arch”;
ванты (стальные тросы), натянутые радиально между центральной опорой и анкерными креплениями и размещённые в трубах, опирающихся на стойки каркаса или на вершины углов двухскатных угловых арок;cables (steel cables), radially stretched between the central support and anchor fasteners and placed in pipes resting on the frame posts or on the tops of the corners of the gable corner arches;
двухслойное светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, образующее кровлю из двускатных секций, закрепленных на вантах и угловых арках, с полостями между внутренними и наружными слоями и с проемами на внутренних слоях у центральной опоры;a two-layer translucent heat-insulating coating forming a roof of gable sections mounted on cables and corner arches, with cavities between the inner and outer layers and with openings on the inner layers at the central support;
двухслойное светопроницаемое теплоизолирующее секционированное покрытие боковой стенки, закрепленное на основании, стойках и угловых арках с полостями между наружными и внутренним слоями и с проемами в каждой секции на внутренних слоях у основания;a two-layer translucent heat-insulating sectionalized coating of the side wall, fixed to the base, uprights and corner arches with cavities between the outer and inner layers and with openings in each section on the inner layers at the base;
воздушно-отопительные агрегаты, установленные внутри каждой секции у угловых арок и подсоединенные своими всасывающими патрубками к полостям в секциях боковой стенки, а нагнетающими патрубками, - к полостям в секциях кровли;air-heating units installed inside each section at the corner arches and connected with their suction pipes to the cavities in the sections of the side wall, and with the discharge pipes, to the cavities in the sections of the roof;
площади с культивируемыми растениями, системы жизнеобеспечения растений, размещенные внутри теплицы.areas with cultivated plants, plant life support systems located inside the greenhouse.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются составляющие гелиопреобразующее пространство светопроницаемые теплоизолирующие кровля и боковые стенки, образующие вместе светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, несущие опоры (стойки), вертикально установленные на основании, на которых закреплено покрытие, площади с культивируемыми растениями, основное оборудование и вспомогательные технологические средства, размещенные внутри покрытия.The common features of the prototype and the proposed technical solution are the heliotransmitting space components, the translucent heat-insulating roof and side walls, which together form the translucent heat-insulating coating, bearing supports (racks), vertically mounted on the base, on which the coating is fixed, areas with cultivated plants, basic equipment and auxiliary technological funds placed inside the coating.
Технический результат, который невозможно достичь посредством прототипа, заключается в снижении потребляемой извне электрической и тепловой энергии при одновременной интенсификации роста растений за счет расширенного использования солнечной энергии для обогрева и равномерного и более интенсивного освещения внутреннего пространства теплицы.The technical result, which cannot be achieved by means of the prototype, is to reduce the external and electrical energy consumed while intensifying plant growth due to the expanded use of solar energy for heating and uniform and more intense illumination of the interior of the greenhouse.
- 1 007935- 1 007935
Причина невозможности достижения результата, указанного выше, заключается в том, что энергии солнечных лучей, падающих на обращенную к солнцу поверхность теплицы, недостаточно для обогрева внутреннего объема и равномерного освещения всей рабочей площади теплицы (особенно в утреннее и вечернее время) из-за наличия теневых зон, создающихся растениями и оборудованием, находящимися внутри теплицы, а также вследствие значительных тепловых потерь через её светопроницаемое покрытие.The reason for the impossibility of achieving the result indicated above is that the energy of sunlight falling on the surface of the greenhouse facing the sun is not enough to heat the internal volume and evenly illuminate the entire working area of the greenhouse (especially in the morning and evening) due to the presence of shadow areas created by plants and equipment inside the greenhouse, as well as due to significant heat loss through its translucent coating.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания тепличных комплексов со сниженным потреблением электрической и тепловой энергии за счет расширенного использования энергии солнечных лучей для обогрева и освещения внутреннего пространства теплицы при одновременной интенсификации роста растений является актуальной и на сегодняшний день.Given the characteristics and analysis of known similar technical solutions, we can conclude that the task of creating greenhouse complexes with reduced consumption of electric and thermal energy due to the expanded use of solar energy for heating and lighting the interior of the greenhouse while stimulating plant growth is still relevant today .
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что солнечный интенсифицированный тепличный комплекс, содержащий составляющие совместно гелиопреобразующее рабочее пространство светопроницаемое теплоизолирующее, в частности куполообразное покрытие, закреплённое на несущих опорах, установленных вертикально на основании, площади с культивируемыми растениями, основное оборудование и вспомогательные технологические средства, обеспечивающие функционирование названного комплекса по его проектному назначению, дополнительно оснащён гелиопоглощающим теплоаккумулирующим резервуаром, двумя отражателями света в форме усечённых конусов, лучеотражающими панелями с одно-двухкоординатными поворотными механизмами с управляемыми приводами и датчиками положения координат, датчиками освещённости в различных зонах рабочего пространства, датчиками температуры воздуха и рабочих сред в гелиопоглощающем теплоаккумулирующем резервуаре, датчиками направления и скорости ветра и компьютерным центром, применённым в качестве системы управления положениями лучеотражающих панелей и технологическими параметрами в гелиопреобразующем рабочем пространстве.The technical result indicated above is achieved by the fact that the solar intensified greenhouse complex, comprising the components of the helioconversion working space, is a translucent heat-insulating coating, in particular a dome-shaped coating mounted on bearing supports mounted vertically on the base, areas with cultivated plants, basic equipment and auxiliary technological means , ensuring the functioning of the named complex according to its designation, is additionally about it is equipped with a heliopaque heat storage tank, two light reflectors in the form of truncated cones, beam reflecting panels with one or two coordinate pivoting mechanisms with controllable actuators and position sensors, light sensors in different zones of the working space, air temperature and working sensors in the heliopaque heat storage tank, direction sensors and wind speed and a computer center used as a beam-reflecting position management system panels and technological parameters in geliopreobrazuyuschem workspace.
Светопроницаемое теплоизолирующее покрытие изготовлено из кровельных блоков, посредством которых образован массив сквозных отверстий в форме усечённых конусов или пирамид вершинами внутрь или наружу. Боковая поверхность отверстий и поверхность блоков, обращенная внутрь гелиопреобразующего пространства и не занятая сквозными технологическими отверстиями, покрыты лучеотражающим материалом. Конические или пирамидальные сквозные отверстия в блоках с обоих концов закрыты тонким светопроницаемым материалом. При этом оси отверстий в наружном слое кровельных блоков могут быть выполнены под углом от 10 до 40° к осям отверстий внутренних слоев кровельных блоков.The translucent heat-insulating coating is made of roofing blocks, through which an array of through holes is formed in the form of truncated cones or pyramids with vertices in or out. The lateral surface of the holes and the surface of the blocks facing the inside of the helioconversion space and not occupied by through technological holes are covered with a reflective material. Conical or pyramidal through holes in the blocks at both ends are covered with a thin translucent material. In this case, the axis of the holes in the outer layer of the roofing blocks can be made at an angle of 10 to 40 ° to the axis of the holes of the inner layers of the roofing blocks.
Блоки выполнены с применением светонепроницаемого материала с малой теплопроводностью, например, из композитов (пенистый полиуретан, армированный металлической сеткой, или углепластик, или пеноуглепластик), или пенокерамики, пеноалюминия, пеностекла, - однослойными, или трёхслойными, где крайние слои выполнены из бетона или пластиков и армированы, а средний выполнен из теплоизолирующего материала особо высокой эффективности, например, пенополиуретана, причём между слоями могут быть созданы теплоизолирующие воздушные полости.The blocks are made using a lightproof material with low thermal conductivity, for example, from composites (foam polyurethane reinforced with a metal mesh, or carbon fiber, or carbon foam plastic), or ceramic foam, foam aluminum, foam glass, single-layer, or three-layer, where the extreme layers are made of concrete or plastic and reinforced, and the middle is made of heat-insulating material of particularly high efficiency, for example, polyurethane foam, and heat-insulating air cavities can be created between the layers.
В центре куполообразного покрытия соосно с ним, может быть выполнен сплошной круговой проём, закрытый двумя слоями тонкого светопроницаемого материала с воздушной полостью между ними.In the center of the domed coating coaxially with it, a continuous circular opening can be made, closed with two layers of thin translucent material with an air cavity between them.
Под покрытием, по его центру, на основании установлен гелиопоглощающий теплоаккумулирующий резервуар из двух емкостей, заполненных разнородными веществами, в частности, водой - первая, и поваренной солью - вторая, причём вторая ёмкость размещена внутри первой и теплоизолирована по бокам и снизу в первой емкости материалом с низкой теплопроводностью, а сверху - от внутренней среды гелиопреобразующего пространства, - светопроницаемым теплоизолирующим покрытием.Under the coating, in its center, on the base there is a heliopaque heat storage tank of two containers filled with dissimilar substances, in particular, the first one and sodium chloride - the second one, and the second one is placed inside the first one and is insulated on the sides and bottom in the first container with material with low thermal conductivity, and from above - from the internal environment of the helioconverting space - with a translucent heat-insulating coating.
Над гелиопоглощающим теплоаккумулирующим резервуаром, по его центру размещён отражатель в форме вертикального пустотелого усечённого конуса вершиной вверх, внутренняя и внешняя боковые поверхности которого покрыты лучеотражающим материалом, а снаружи, над покрытием, по его центру, установлен второй отражатель в форме вертикального усечённого конуса вершиной вниз, внешняя боковая поверхность которого также покрыта лучеотражающим материалом. В специальных вариантах солнечного интенсифицированного тепличного комплекса отражатель, установленный над светопроницаемым теплоизолирущим покрытием, снабжён лучеотражающим покрытием и на внутренней поверхности, может иметь форму многогранной усечённой пирамиды, грани которой при ураганном ветре раскладываются вдоль поверхности светопроницаемого покрытия. Оба отражателя, преимущественно, оснащены теплообменниками системы охлаждения лучеотражающих поверхностей, например водой из первой ёмкости гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара, прокачиваемой через трубки теплообменников циркуляционными насосами по кольцевой схеме.A reflector in the form of a vertical hollow truncated truncated cone with its top pointing upward is placed over the helium-absorbing heat-accumulating reservoir, with its top facing upwards, the inner and outer side surfaces of which are covered with ray-reflecting material, and a second reflector in the form of a truncated truncated cone with its top downward is installed on the outside, above the coating, at its center. the outer side surface of which is also covered with reflective material. In special versions of the solar intensified greenhouse complex, a reflector mounted above a translucent heat-insulating coating is provided with a reflective coating on the inner surface and may take the form of a multifaceted truncated pyramid, the faces of which are laid along the surface of a light-transmitting coating in a hurricane wind. Both reflectors are predominantly equipped with heat exchangers for a cooling system for reflective surfaces, for example, water from the first tank of a solar-absorbing heat storage tank pumped through heat exchanger tubes by circulation pumps in a ring circuit.
На прилегающей к светопроницаемому теплоизолирующему покрытию территории, преимущественно, в два концентрических ряда размещены, в основном плоские, лучеотражающие панели, каждая из которых установлена на выходном звене однокоординатного или двухкоординатного поворотного механизма, который обеспечивает поворот панели в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях на угол, ориентировочно, до 180°, и основание которого закреплено в верхней части опорной стойки, установ- 2 007935 ленной на земле.On the territory adjacent to the translucent heat-insulating coating, mainly two flat concentric rows are arranged in two concentric rows, each of which is installed on the output link of a single-axis or two-axis rotary mechanism, which allows the panel to rotate in horizontal and / or vertical planes by an angle, tentatively, up to 180 °, and the base of which is fixed in the upper part of the support stand, installed on the ground.
Лучеотражающие панели выполнены одинарными, в форме прямоугольников, вытянутых в горизонтальном направлении, с креплением на выходном звене одно-двухкоординатного поворотного механизма посредством кронштейнов и профилей без уравновешивания, или двойными в форме пары прямоугольных рам с креплением на выходном звене двухкоординатного поворотного механизма по обе стороны опорной стойки, симметрично относительно её, посредством поперечины, кронштейнов и профилей, и уравновешиванием стропами, нижние концы которых закреплены посредством подвесок с опорами вращения на поперечине, а верхние - на верхнем конце дополнительной стойки, вертикально установленной, в частности на промежуточном звене двухкоординатного механизма.Beam-reflecting panels are made single, in the form of rectangles elongated in the horizontal direction, with fastening on the output link of a one-coordinate pivoting mechanism by means of brackets and profiles without balancing, or double in the form of a pair of rectangular frames with mounting on the output link of a two-coordinate pivoting mechanism on both sides of the support racks, symmetrically relative to it, by means of a cross-beam, brackets and profiles, and balancing with slings, the lower ends of which are fixed by m of pendants with rotation supports on the cross member, and the upper ones - on the upper end of the additional rack, vertically mounted, in particular on the intermediate link of the two-coordinate mechanism.
Компьютерный центр, применённый в предлагаемом техническом решении в качестве системы управления, подключен своими входами к датчикам, перечисленным ранее, а выходами, - к входам задания параметров движения управляемых приводов поворотных механизмов лучеотражающих панелей, к входам управления систем отопления, вентиляции и другого основного оборудования и вспомогательных технологических средств, обеспечивающих функционирование названного комплекса по его проектному назначению.The computer center, used in the proposed technical solution as a control system, is connected by its inputs to the sensors listed above, and the outputs are connected to the inputs of the motion parameters of the controlled drives of the rotary mechanisms of the reflective panels, to the control inputs of the heating, ventilation and other basic equipment and auxiliary technological means ensuring the functioning of the named complex according to its designation.
Оснащение предлагаемого солнечного интенсифицированного тепличного комплекса теплоизолирующим, в частности куполообразным покрытием с массивом сквозных отверстий, покрытых изнутри светоотражающим материалом, и лучеотражающими панелями с одно-двухкоординатными поворотными механизмами, как указано выше, даёт возможность за счёт дополнительного светового потока, отражаемого панелями и рассеиваемого боковыми поверхностями отверстий в светопроницаемом теплоизолирующем покрытии, создать в пространстве под последним эффект «свет отовсюду», устраняя тем самым теневые зоны при одновременном увеличении общего количества света, падающего на культивируемые растения, а также достичь снижения тепловых потерь.Equipping the proposed solar intensified greenhouse complex with a heat-insulating, in particular a dome-shaped coating with an array of through holes coated inside with reflective material, and beam-reflecting panels with one or two coordinate rotary mechanisms, as described above, makes it possible due to the additional light flux reflected by the panels and diffused by the side surfaces holes in a translucent heat-insulating coating, create in the space under the last effect “light from everywhere ”, thereby eliminating the shadow zones while increasing the total amount of light falling on the cultivated plants, as well as achieve a reduction in heat loss.
Форма выполнения отверстий в теплоизолирующем куполообразном покрытии, а также наличие светоотражающего покрытия на внутренних поверхностях отверстий и самого куполообразного покрытия существенно повышает интенсивность света, подаваемого на растения. Увеличение общего количества света, попадающего на растения, и его равномерное распределение обеспечивает более интенсивный рост растений и сокращает сроки их выращивания. При этом, если требуется усиление равномерности рассеяния света внутри светопроницаемого теплоизолирующего покрытия, конические или пирамидальные отверстия в кровельных блоках ориентируются вершинами наружу. При необходимости наращивания количества солнечной энергии внутри его, последние ориентируются вершинами внутрь.The shape of the holes in the heat-insulating domed coating, as well as the presence of a reflective coating on the inner surfaces of the holes and the domed coating itself, significantly increases the intensity of the light supplied to the plants. The increase in the total amount of light falling on the plants, and its uniform distribution provides a more intensive growth of plants and reduces the time of their cultivation. Moreover, if strengthening the uniformity of light scattering inside the translucent heat-insulating coating is required, the conical or pyramidal holes in the roofing blocks are oriented outwards with their vertices. If it is necessary to increase the amount of solar energy inside it, the latter are oriented with their peaks inward.
Оснащение предлагаемого солнечного интенсифицированного тепличного комплекса двумя коническими, в частности, охлаждаемыми водой отражателями, описанными выше, гелиопоглощающим теплоаккумулирующим резервуаром и лучеотражающими панелями с автоматически управляемыми поворотными механизмами даёт возможность сконцентрировать, накопить и хранить в рабочих средах с высокой теплоёмкостью, заполняющих ёмкости гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара, значительное количество тепловой энергии, поступающей с солнечным излучением в течение дня, особенно в полуденное время, что обеспечивает, с одной стороны, более равномерное в течение дня освещение растений естественным светом, и, с другой, - использование полуденного максимума солнечного излучения для удовлетворения тепловой и электрической энергией собственных нужд комплекса за счёт тепла, накопленного в рабочих средах гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара и используемого затем в системах обогрева (горячая вода в первой ёмкости гелиопреобразующего резервуара) и генерации электроэнергии (теплоэлектростанция, потребляющая горячий пар от парогенератора, связанного со второй ёмкостью гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара).Equipping the proposed solar intensified greenhouse complex with two conical, in particular, water-cooled reflectors described above, a solar-absorbing heat storage tank and radiation-reflecting panels with automatically controlled rotary mechanisms makes it possible to concentrate, accumulate and store in working fluids with high heat capacity that fill the solar-absorbent storage tank significant amount of heat coming from solar radiation I eat during the day, especially at noon, which provides, on the one hand, more uniform illumination of plants during the day by natural light, and, on the other, the use of the noon maximum of solar radiation to satisfy the complex's heat and electric energy due to heat accumulated in the working media of a helioplastic heat storage tank and then used in heating systems (hot water in the first tank of the helioconverting tank) and electricity generation (heat a power plant that consumes hot steam from a steam generator associated with a second capacity of a heat-absorbing heat storage tank).
Компьютерный центр, примененный в предлагаемом техническом решении в качестве системы управления, формирует управляющие воздействия индивидуально для каждого автоматизированного привода поворотных механизмов лучеотражающих панелей, необходимые для отражения солнечных лучей с панелей на конический отражатель, расположенный над светопроницаемым покрытием, или на поверхность самого покрытия, а также управляющие воздействия для систем отопления, вентиляции и другого основного оборудования и вспомогательных технических средств, исходя из данных о географическом положении комплекса, текущем астрономическом времени, геодезических координат положения на местности каждой лучеотражающей панели, конического отражателя над куполом покрытия, размерах покрытия, а также с учётом текущих данных с выходов датчиков, размещённых внутри и вне светоотражаемого теплоизолирующего покрытия, прогнозов погоды и производственных планов.The computer center, used in the proposed technical solution as a control system, generates control actions individually for each automated drive of the rotary mechanisms of the reflective panels, necessary for the reflection of sunlight from the panels on a conical reflector located above the translucent coating, or on the surface of the coating itself, as well control actions for heating, ventilation and other basic equipment and auxiliary hardware, from data on the geographical position of the complex, current astronomical time, geodetic coordinates of the position on the area of each beam-reflecting panel, a conical reflector above the coating dome, coverage sizes, as well as current data from the outputs of sensors placed inside and outside the reflective heat-insulating coating, weather forecasts and production plans.
Нижеприведенные чертежи и схемы поясняют устройство и принципы действия технического решения.The following drawings and diagrams explain the device and the principles of operation of the technical solution.
Фиг. 1 - общий вид отдельного варианта солнечного интенсифицированного тепличного комплекса.FIG. 1 is a general view of a separate variant of a solar intensified greenhouse complex.
Фиг. 2 - куполообразное покрытие комплекса, как пример возможной реализации.FIG. 2 - domed coverage of the complex, as an example of a possible implementation.
Фиг. 3а, 3b - конструкции трехслойного кровельного блока в варианте направления вершин конических или пирамидальных отверстий наружу.FIG. 3a, 3b show the construction of a three-layer roofing block in the embodiment of the direction of the vertices of conical or pyramidal openings outward.
Фиг. 4 - схема хода лучей в конусообразном, сквозном отверстии прямого излучения снаружи внутрь и частично отражаемых обратно изнутри.FIG. 4 is a diagram of a ray path in a cone-shaped, through hole of direct radiation from the outside to the inside and partially reflected back from the inside.
- 3 007935- 3 007935
Фиг. 5 - схема образования эффекта «свет отовсюду».FIG. 5 is a diagram of the formation of the “light from everywhere” effect.
Фиг. 6 - схема хода лучей с однократным отражением от панелей при «высоком» Солнце.FIG. 6 is a diagram of the path of rays with a single reflection from the panels at the "high" Sun.
Фиг. 7 - схема хода лучей с двукратным отражением от панелей при «низком» Солнце.FIG. 7 is a diagram of the path of rays with double reflection from the panels at the "low" Sun.
Фиг. 8 - общий вид одинарной лучеотражающей панели.FIG. 8 is a general view of a single beam-reflecting panel.
Фиг. 9 - общий вид сдвоенной лучеотражающей панели.FIG. 9 is a general view of a dual beam-reflecting panel.
Фиг. 10 - структурная функциональная схема системы управления.FIG. 10 is a structural functional diagram of a control system.
Фиг. 11 - геометрический чертёж для определения текущих значений координат φμ φ2 как функций исходных независимых переменных.FIG. 11 is a geometric drawing for determining the current values of the coordinates φ μ φ 2 as functions of the original independent variables.
На фиг. 1-10 обозначено:In FIG. 1-10 is indicated:
- основание;- base;
- светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное согласно примеру покрытие;- translucent heat-insulating dome-shaped according to an example coating;
- несущие опоры;- bearing supports;
4, 5 - площади с культивируемыми растениями, основное оборудование и вспомогательные технологические средства;4, 5 - areas with cultivated plants, basic equipment and auxiliary technological means;
- наружный конусообразный отражатель с внешней боковой отражающей поверхностью;- an external conical reflector with an external lateral reflective surface;
- внутренний конусообразный отражатель с внутренней и наружной боковыми отражающими поверхностями;- inner cone-shaped reflector with inner and outer lateral reflective surfaces;
- первая емкость гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара, заполненная, как пример, водой;- the first capacity of a solar-absorbing heat storage tank, filled, as an example, with water;
- вторая ёмкость гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара, заполненная, как пример, поваренной солью;- the second tank of a solar-absorbing heat storage tank, filled, as an example, with sodium chloride;
- лучеотражающие панели внутреннего концентрического ряда;- reflective panels of the inner concentric row;
- лучеотражающие панели внешнего концентрического ряда;- reflective panels of the outer concentric row;
- светопроницаемое теплоизолирующее покрытие второй емкости гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара 9;- translucent heat-insulating coating of the second capacity of the solar heat-absorbing reservoir 9;
- светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, в качестве примера реализации, кругового проема в вершине светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;- translucent heat-insulating coating, as an example of implementation, of a circular opening at the top of the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2;
- несущая ферма;- bearing farm;
- лучи Солнца;- the lights of a sun;
- лучи, отраженные от лучеотражающих панелей 10, 11 на наружный конусообразный отражатель 6;- rays reflected from the reflective panels 10, 11 to the outer cone-shaped reflector 6;
- лучи, отраженные наружным конусообразным отражателем 6 на гелиопоглощающий, теплоаккумулирующий резервуар;- rays reflected by an external cone-shaped reflector 6 onto a solar-absorbing, heat-storage tank;
- внутренний слой из бетона;- inner layer of concrete;
- внешний слой из бетона;- the outer layer of concrete;
- теплоизолирующий слой из пенополиуретана;- heat insulating layer of polyurethane foam;
- металлическая арматура в бетонных слоях 18 и 19;- metal reinforcement in concrete layers 18 and 19;
- лучеотражающее покрытие;- reflective coating;
- вставки из тонкого светопроницаемого материала на внешней стороне блока;- inserts of thin translucent material on the outside of the block;
- вставка из тонкого светопроницаемого материала на внутренней стороне блока.- an insert of thin translucent material on the inside of the block.
25, 26 - лучи света, падающие на светоотражающую боковую поверхность сквозного отверстия снаружи светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;25, 26 - rays of light incident on the reflective side surface of the through hole outside of the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2;
- луч света, отраженный на светоотражающую боковую поверхность сквозного отверстия изнутри светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;- a beam of light reflected on the reflective side surface of the through hole from the inside of the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2;
- лучи Солнца;- the lights of a sun;
- лучи, отраженные лучеотражающими панелями 10, 11 на поверхность светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;- rays reflected by the reflective panels 10, 11 on the surface of the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2;
- лучи, рассеянные отражающим покрытием 22 на боковых поверхностях сквозных отверстий светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;- rays scattered by the reflective coating 22 on the side surfaces of the through holes of the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2;
α, α1, α2 - углы между плоскостью лучеотражающей панели и падающими лучами, и между плоскостью лучеотражающей панели и отраженными лучами;α, α 1 , α 2 are the angles between the plane of the reflective panel and the incident rays, and between the plane of the reflective panel and the reflected rays;
β - угол восхождения отраженного луча 16;β is the angle of ascent of the reflected beam 16;
(2α - β) - угол падения солнечных лучей 15 относительно горизонта;(2α - β) is the angle of incidence of the sun's rays 15 relative to the horizon;
- ширина светового потока, падающего на лучеотражающую панель 11 от Солнца;- the width of the light flux incident on the beam-reflecting panel 11 from the Sun;
S0 - ширина лучеотражающих панелей 10, 11;S 0 - the width of the reflective panels 10, 11;
Н - высота установки наружного конусообразного отражателя 6;H - installation height of the outer cone-shaped reflector 6;
L - расстояние от места установки лучеотражающей панели 11 до средней линии на отражающей поверхности наружного конусообразного отражателя 6;L is the distance from the installation location of the reflective panel 11 to the midline on the reflective surface of the outer cone-shaped reflector 6;
- лучи, отраженные от лучеотражающей панели 10 на лучеотражающую панель 11;- rays reflected from the beam-reflecting panel 10 to the beam-reflecting panel 11;
52 - ширина светового потока, падающего на лучеотражающую панель 10 от Солнца;5 2 - the width of the light flux incident on the beam-reflecting panel 10 from the Sun;
- ширина светового потока, отраженного на наружный конусообразный отражатель 6;- the width of the light flux reflected on the outer cone-shaped reflector 6;
- 4 007935 hi, h2 - высота установки лучеотражающих панелей 10, 11 наружного и внутреннего концентрических рядов соответственно;- 4 007935 hi, h 2 - the installation height of the reflective panels 10, 11 of the outer and inner concentric rows, respectively;
- несущая стойка;- bearing rack;
- основание двухкоординатного поворотного механизма;- the base of the two-axis rotary mechanism;
- промежуточное звено двухкоординатного поворотного механизма;- intermediate link two-axis rotary mechanism;
- выходное звено двухкоординатного поворотного механизма;- output link of a two-axis rotary mechanism;
- кронштейны крепления;- mounting brackets;
- несущий профиль крепления;- supporting profile of fastening;
- лапы крепления;- paws of fastening;
- каркас лучеотражающих панелей 10, 11;- frame reflecting panels 10, 11;
- лучеотражающий материал;- reflective material;
φ1, φ2 - координаты движения двухкоординатного поворотного механизма;φ1, φ2 - coordinates of the movement of the two-axis rotary mechanism;
- несущая стойка;- bearing rack;
- основание двухкоординатного поворотного механизма;- the base of the two-axis rotary mechanism;
- промежуточное звено двухкоординатного поворотного механизма;- intermediate link two-axis rotary mechanism;
- выходное звено двухкоординатного поворотного механизма;- output link of a two-axis rotary mechanism;
- кронштейн крепления;- mounting bracket;
- несущие профили крепления;- bearing fastening profiles;
- подвески вращения;- suspension of rotation;
- уравновешивающие стропы;- balancing slings;
- дополнительная стойка;- additional rack;
- прямоугольная рама;- rectangular frame;
- полимерные нити;- polymer threads;
- лучеотражающий материал;- reflective material;
10, 11 (ЛП1 - ЛПП) - лучеотражающие панели (фиг. 10);10, 11 (PL 1 - PL P ) - reflective panels (Fig. 10);
53, 54 (Др) - датчики углового положения выходного звена координаты двухкоординатного поворотного механизма;53, 54 (Др) - sensors of the angular position of the output link coordinates of the two-axis rotary mechanism;
55-61 (Р1-Р7) - редукторы приводов;55-61 (P 1 -P 7 ) - gear drives;
62-72 (М1-Мп) - электродвигатели приводов;62-72 (M 1 -M p ) - electric motors of drives;
73, 74 (ДС) - датчики скорости вращения электродвигателей 62, 63 (М1,М2);73, 74 (DS) - speed sensors of rotation of electric motors 62, 63 (M1, M2);
75-78 (КП) - контроллеры электроприводов;75-78 (KP) - electric drive controllers;
79, 80 (УМ) - усилители мощности;79, 80 (UM) - power amplifiers;
81, 82 (PC) - регуляторы скорости;81, 82 (PC) - speed controllers;
83, 84 (РП) - регуляторы положения;83, 84 (RP) - position regulators;
85-94 (КДУ) - контроллеры дистанционного управления;85-94 (KDU) - remote controllers;
95, 96 (ДТ1 - ДТт) - датчики температуры;95, 96 (DT 1 - DT t ) - temperature sensors;
97, 98 (ДО1 - ДО|.:) - датчики освещенности;97, 98 (DO 1 - DO |. :) - light sensors;
(ДНВ) - датчик направления ветра;(DNV) - wind direction sensor;
100 (ДСВ) - датчик скорости ветра;100 (DSV) - wind speed sensor;
101, 102 - (ДВВ1 - ДВВД - датчики влажности воздуха;101, 102 - (DVV 1 - DVVD - air humidity sensors;
103-107 - датчики начального положения исполнительных механизмов;103-107 - sensors of the initial position of actuators;
108-112 - датчики конечного положения исполнительных механизмов;108-112 - sensors of the final position of the actuators;
113 (РПДС) - радиопередатчик дуплексной связи;113 (RPDS) - duplex radio transmitter;
114, 115 (ПДУ) - пульты дистанционного управления;114, 115 (remote control) - remote controls;
116 (КЦ) - компьютерный центр;116 (KC) - computer center;
117 (УСО) - устройство связи с объектом;117 (USO) - communication device with the object;
118 (МС) - модем связи;118 (MS) - communication modem;
119 (К) - компьютер с прикладным программным обеспечением (ППО);119 (K) - a computer with application software (PPO);
120 (ПО) - пульт оператора;120 (ON) - operator panel;
121 - кроссовое устройство;121 - crossover device;
122, 123 - насосы транспортировки жидких сред.122, 123 - pumps for transporting liquid media.
Относящиеся к вспомогательному оборудованию электродвигатели 65, 66 (М4, М5), редукторы 58, 59 (Р4, P5) предназначены для управления вентиляционными заслонками (заслонки на фиг. 10 не показаны); электродвигатели 67, 68 (М6, М7) приводов вентиляторов (вентиляторы на фиг. 10 не обозначены); электродвигатели 69, 70 (М8, М9), редукторы 60, 61 (Р6, Р7) предназначены для управления задвижками систем водоснабжения и отопления (задвижки на фиг. 10 не показаны); электродвигатели 71, 72 (М10, М11) предназначены для управления насосами 122, 123 транспортировки жидких сред.Electric motors 65, 66 (M 4 , M 5 ), gearboxes 58, 59 (P 4 , P 5 ) related to auxiliary equipment are designed to control ventilation dampers (dampers are not shown in Fig. 10); electric motors 67, 68 (M6, M7) of the fan drives (fans in Fig. 10 are not indicated); electric motors 69, 70 (M8, M9), gearboxes 60, 61 (P6, P7) are designed to control valves of water supply and heating systems (valves in Fig. 10 are not shown); electric motors 71, 72 (M 10 , M11) are designed to control pumps 122, 123 transporting liquid media.
На фиг. 11 представлен геометрический чертеж для вычисления текущих значений координат φ1, φ2 движения двухкоординатных поворотных механизмов лучеотражающих панелей, как функций исходных независимых переменных со следующими обозначениями:In FIG. 11 is a geometric drawing for calculating the current values of the coordinates φ 1 , φ 2 of the motion of the two-coordinate rotary mechanisms of the reflective panels, as functions of the original independent variables with the following notation:
- 5 007935 nFAK - дуга окружности кругового ряда расположения лучеотражающих панелей;- 5 007935 nFAK - circular arc of a circular row of the location of the reflective panels;
А - точка положения конкретной лучеотражающей панели;A is the position point of a particular beam-reflecting panel;
В - точка на луче Солнца;In - a point on the ray of the sun;
В'- проекция точки В на горизонтальную плоскость; С - точка пересечения отраженного луча с вертикальной осью светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия; С - проекция точки С на горизонтальную плоскость; М - точка пересечения биссектрисы угла ZBAC со стороной ВС треугольника ААВС;B 'is the projection of point B on the horizontal plane; C is the point of intersection of the reflected beam with the vertical axis of the translucent heat-insulating domed coating; C is the projection of point C on the horizontal plane; M - the intersection point of the bisector of the angle ZBAC with the side BC of the triangle AABS;
М'- проекция точки М на горизонтальную плоскость;M 'is the projection of the point M on the horizontal plane;
G - азимутальное направление на Солнце;G - azimuthal direction to the Sun;
R - азимутальное направление отраженного луча;R is the azimuthal direction of the reflected beam;
N - направление на географический север;N - direction to the geographical north;
X - направление на географический юг;X - direction to the geographical south;
О - направление на географический восток;O - direction to the geographical east;
W - направление на географический запад;W - direction to the geographical west;
Z - направление вертикали;Z is the direction of the vertical;
β - угол отраженного луча в вертикальной плоскости; λ - угол положения Солнца в вертикальной плоскости; yNG - азимут Солнца;β is the angle of the reflected beam in the vertical plane; λ is the angle of the Sun in a vertical plane; y NG is the azimuth of the sun;
yNR - азимут отраженного луча;y NR is the azimuth of the reflected beam;
Ygr - угол между азимутальным направлением отраженного луча и азимутальным направлением на Солнце;Ygr is the angle between the azimuthal direction of the reflected beam and the azimuthal direction to the Sun;
θ - азимут лучеотражающей панели А от центральной оси светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия;θ is the azimuth of the reflecting panel A from the central axis of the translucent heat-insulating dome-shaped coating;
φι - угол поворота лучеотражающей панели в горизонтальной плоскости; φ2 - угол поворота лучеотражающей панели в вертикальной плоскости.φι is the angle of rotation of the reflective panel in the horizontal plane; φ 2 - the angle of rotation of the reflective panel in a vertical plane.
Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс согласно предлагаемому техническому решению устроен и работает следующим образом.Solar intensified greenhouse complex according to the proposed technical solution is arranged and works as follows.
Теплоизолирующее светопроницаемое, в данном примере, куполообразное покрытие 2, закрепленное на несущих опорах 3, установленных вертикально на основании 1, и несущих фермах 14, опирающихся своими концами на упомянутые опоры, собрано из кровельных блоков (фиг. 3). В рабочем пространстве, внутри куполообразного покрытия, размещены площади 4 с культивируемыми растениями, основное оборудование и вспомогательные технологические средства 5, обеспечивающие функционирование комплекса по его проектному назначению.The heat-insulating translucent, in this example, dome-shaped coating 2, mounted on bearing supports 3, mounted vertically on the base 1, and bearing trusses 14, resting their ends on the said supports, are assembled from roofing blocks (Fig. 3). In the working space, inside the domed cover, there are areas 4 with cultivated plants, basic equipment and auxiliary technological means 5, which ensure the functioning of the complex according to its design purpose.
Дополнительно внутри куполообразного покрытия, по его центру установлен гелиопоглощающий теплоаккумулирующий резервуар из двух емкостей. Первая из них 8 установлена по центру куполообразного покрытия на основании 1 и заполнена водою, а вторая 9 установлена внутри первой, по ее центру, заполнена в данном случае поваренной солью и теплоизолирована по бокам и снизу от воды, заполняющей первую емкость, материалом с низкой теплопроводностью, а сверху, от окружающей воздушной среды, светопроницаемым теплоизолирующим покрытием 12.Additionally, inside the dome-shaped coating, in its center, a helioplastic heat-storage tank of two containers is installed. The first of them 8 is installed in the center of the dome-shaped coating on the base 1 and filled with water, and the second 9 is installed inside the first, in its center, filled in this case with sodium chloride and insulated on the sides and bottom of the water filling the first tank with a low thermal conductivity material and from above, from the surrounding air environment, with a translucent heat-insulating coating 12.
Здесь же, над гелиопоглощающим теплоаккумулирующим резервуаром и соосно с ним, установлен отражатель 7 в форме пустотелого усеченного конуса вершиной вверх, внутренняя и наружная боковые поверхности которого покрыты светоотражающим материалом, а верхнее и нижнее основания открыты.Here, above and coaxially with the heat-absorbing heat-storage tank, a reflector 7 is installed in the form of a hollow truncated cone with its top upward, the inner and outer side surfaces of which are covered with reflective material, and the upper and lower bases are open.
В центре куполообразного покрытия, в его вершине, над конусообразным отражателем, выполнен круговой проем 13, закрытый своим однородным светопроницаемым теплоизолирующим покрытием. Этот проем может быть выполненным и посредством указанных кровельных блоков.In the center of the dome-shaped coating, at its apex, above the cone-shaped reflector, a circular aperture 13 is made, closed with its uniform translucent heat-insulating coating. This opening may also be made by means of said roofing blocks.
Снаружи светопроницаемого куполообразного покрытия, над ним, соосно с внутренним коническим отражателем 7 установлен еще один отражатель 6 в форме усеченного конуса вершиной вниз, внешняя боковая поверхность которого также покрыта светоотражающим материалом.On the outside of the translucent dome-shaped coating, one more reflector 6 in the form of a truncated cone with the top downward, the outer side surface of which is also covered with reflective material, is installed coaxially with the internal conical reflector 7.
Оба отражателя 6, 7 оснащены теплообменниками системы охлаждения, в данном примере водой из первой ёмкости 8 гелиопоглощающего теплоаккумулирующего резервуара, прокачиваемой через трубки теплообменников циркуляционными насосами 122, 123 по кольцевой схеме (теплообменники и трубопроводы на чертежах не показаны).Both reflectors 6, 7 are equipped with heat exchangers for the cooling system, in this example, water from the first tank 8 of a solar-absorbing heat storage tank pumped through the heat exchanger tubes by circulation pumps 122, 123 in a ring circuit (heat exchangers and pipelines are not shown in the drawings).
На прилегающей к светопроницаемому теплоизолирующему покрытию территории, соосно и концентрично ему, в два круговых ряда размещены плоские лучеотражающие панели 10, 11, закрепленные на выходных звеньях двухкоординатных поворотных механизмов, установленных посредством несущих стоек на основании 1, (фиг. 8, 9). В более общем случае лучеотражающие (лученаправляющие) панели могут располагаться на различных расстояниях, с использованием особенностей конкретной местности. Они могут размещаться и ниже грунтовой поверхности, в частности, в искусственных траншеях достаточно большой длины, могут быть защищены от воздействия ветра светопроницаемым ветроустойчивым материалом, могут быть закреплены на нитях между двумя автоматически управляемыми траверсами иOn the territory adjacent to the translucent heat-insulating coating, coaxially and concentrically to it, in two circular rows are placed flat beam-reflecting panels 10, 11, mounted on the output links of the two-coordinate rotary mechanisms installed by supporting racks on the base 1, (Fig. 8, 9). In a more general case, the reflecting (beam-guiding) panels can be located at different distances, using the features of a particular area. They can be placed below the soil surface, in particular, in artificial trenches of a sufficiently large length, they can be protected from the effects of wind by a translucent wind-resistant material, they can be fixed on the threads between two automatically controlled traverses and
- 6 007935- 6 007935
т.д.etc.
Лучеотражающие панели 10,11 совместно с наружным 6 и внутренним 7 конусообразными отражателями образуют дополнительный широкоформатный энергетический канал в виде потока солнечных лучей 16, отраженных и сконцентрированных лучеотражающими панелями 10, 11 и направленных отражателями 6 и 7 на гелиопоглощающую поверхность емкости 9 с поваренной солью. Оптические характеристики и геометрические размеры конусообразных отражателей и лучеотражающих панелей, их возможное количество, позволяют собрать и сконцентрировать на поверхности поваренной соли, согласно примеру, в емкости 9 необходимое количество лучистой энергии, достаточное для разогрева соли до температур, превышающих температуру ее плавления. А высокое значение теплоемкости фазового перехода поваренной соли и ее количество, размещенное в емкости 9, позволяет в течение светового дня накопить значительное количество тепловой энергии. Теплоизоляция дна и боковых поверхностей емкости 9 и ее светопроницаемое теплоизолирующее покрытие 12 препятствует рассеянию тепла, накопленного в объеме соли, обеспечивая тем самым необходимую длительность его хранения. Объем соли или другого высокотемпературного теплоаккумулирующего материала (например, парафина) может быть достаточным, чтобы сохранять и передавать во внутреннюю полость теплицы тепловую энергию в течение всех зимних месяцев, особенно в варианте создания параллельной емкости 9 под землей, в отдельной теплоизоляции и, возможно, с другим теплоаккумулирующим материалом. В этом случае обе части емкости 9 связывается теплообменной системой.The reflective panels 10,11 together with the outer 6 and inner 7 cone-shaped reflectors form an additional wide-format energy channel in the form of a stream of sunlight 16, reflected and concentrated by the reflective panels 10, 11 and directed by the reflectors 6 and 7 to the helioplastic surface of the container 9 with sodium chloride. The optical characteristics and geometric dimensions of the cone-shaped reflectors and beam-reflecting panels, their possible amount, allow you to collect and concentrate on the surface of sodium chloride, according to the example, in the tank 9, the necessary amount of radiant energy, sufficient to heat the salt to temperatures above its melting temperature. A high value of the heat capacity of the phase transition of sodium chloride and its amount, placed in the tank 9, allows you to accumulate a significant amount of thermal energy during daylight hours. Thermal insulation of the bottom and side surfaces of the container 9 and its translucent heat-insulating coating 12 prevents the dissipation of heat accumulated in the volume of salt, thereby providing the necessary duration of its storage. The volume of salt or other high-temperature heat-accumulating material (for example, paraffin) can be sufficient to store and transfer thermal energy to the internal cavity of the greenhouse during all winter months, especially in the case of creating a parallel tank 9 underground, in separate thermal insulation and, possibly, with other heat storage material. In this case, both parts of the tank 9 are connected by a heat exchange system.
Водяная «рубашка» вокруг емкости 9, образованная водой, заполняющей емкость 8, обеспечивает дополнительную теплоизоляцию для ёмкости 9, поскольку вода имеет очень низкую теплопроводность, и, кроме того, утилизирует тепло, проникающее из емкости 9 через ее дно и боковые поверхности, которое используется в системах отопления и горячего водоснабжения.The water “jacket” around the container 9, formed by water filling the container 8, provides additional thermal insulation for the container 9, since the water has a very low thermal conductivity, and, in addition, utilizes the heat penetrating from the container 9 through its bottom and side surfaces, which is used in heating and hot water systems.
Тепло, накопленное в емкости 9 в течение светового дня или многих дней, используется для производства пара с применением воды, в частности, из ёмкости 8 и горячего воздуха, например, при переработке овощей, а также для выработки электроэнергии как для собственных нужд, так и для других потребителей.The heat accumulated in the tank 9 during daylight hours or many days is used to produce steam using water, in particular from the tank 8 and hot air, for example, in the processing of vegetables, as well as to generate electricity for both own needs and for other consumers.
Светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие 2, изготовленное согласно предлагаемому техническому решению из кровельных блоков со сквозными отверстиями (фиг. 3), внутренние боковые поверхности которых покрыты лучеотражающим материалом 22, а торцы с обеих сторон закрыты вставками 23, 24 из тонкого светопроницаемого материала, может снижать интегральную светопроницаемость для прямого солнечного излучения 28, падающего непосредственно на внешнюю поверхность светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2, что дает возможность «срезать» полуденный пик солнечного излучения в жаркую погоду, а наличие лучеотражающих панелей 10, 11, установленных на поворотных механизмах с управляемыми приводами, может гарантированно обеспечивать путем управляемого распределения отраженного солнечного излучения 29 по поверхности светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2 оптимальный режим освещенности в любой зоне внутри него, и в частности, концентрировать необходимое количество солнечной энергии на теплоаккуму-ляторе - через поверхность емкости 9.A translucent heat-insulating dome-shaped coating 2 made according to the proposed technical solution from roofing blocks with through holes (Fig. 3), the inner side surfaces of which are covered with a reflective material 22, and the ends on both sides are closed by inserts 23, 24 of a thin translucent material, can reduce the integral light transmission for direct solar radiation 28 incident directly on the outer surface of the light-transmitting heat-insulating dome-shaped coating 2, which makes it possible to “cut off” the midday peak of solar radiation in hot weather, and the presence of reflective panels 10, 11 mounted on rotary mechanisms with controllable drives can guarantee by optimal distribution of reflected solar radiation 29 over the surface of a translucent heat-insulating coating 2 in any the zone inside it, and in particular, to concentrate the required amount of solar energy on the heat accumulator - through the surface of the tank 9.
Исполнение отверстий в кровельных блоках согласно предлагаемому техническому решению благодаря специфике оптических свойств отражения света от их внутренних боковых поверхностей может преобразовывать в данном случае однонаправленное излучение на входе в отверстие в рассеянное в различных направлениях на его выходе, благодаря чему, с учетом подсветки в близком к горизонтальному направлении с разных сторон от лучеотражающих панелей 10, 11, в рабочем пространстве под светопроницаемым теплоизолирующим куполообразным покрытием 2 создается эффект «свет отовсюду».The holes in the roofing blocks according to the proposed technical solution, due to the specifics of the optical properties of light reflection from their inner side surfaces, can in this case convert unidirectional radiation at the entrance to the hole into diffused in different directions at its exit, due to which, taking into account the illumination in close to horizontal the direction from different sides from the reflective panels 10, 11, in the working space under the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2 creates I have the effect of "light everywhere."
Схема хода лучей, приведенная на фиг. 4, показывает, что лучи 25, 26, падающие на светопроницаемое теплоизолирующее покрытие 2 снаружи даже под острым углом к поверхности кровельного блока, в конечном итоге, после неоднократных отражений от внутренней боковой поверхности, попадают внутрь светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2, изменяя своё первоначальное направление.The beam pattern shown in FIG. 4 shows that the rays 25, 26 incident on the translucent heat-insulating coating 2 from the outside, even at an acute angle to the surface of the roof block, ultimately, after repeated reflections from the inner side surface, end up inside the translucent heat-insulating dome-shaped coating 2, changing its original direction .
Наличие светопроницаемых вставок на входе 23 и выходе 24 отверстий и воздушной подушки между ними и выполнение конструкции кровельного блока трехслойной с двумя внешними слоями 18, 19 из армированного 21 бетона и внутреннего слоя 20 из материала с низкой теплопроводностью, например, из пенополиуретана, обеспечивает светопроницаемому теплоизолирующему покрытию 2 в целом высокую степень теплоизоляции при сохранении высокой светопроницаемости, достаточной прочности и относительно небольшом весе.The presence of translucent inserts at the inlet 23 and the outlet 24 of the holes and the air cushion between them and the construction of a three-layer roofing unit with two outer layers 18, 19 of reinforced concrete 21 and an inner layer 20 of material with low thermal conductivity, for example, polyurethane foam, provides a translucent heat-insulating Coating 2 generally has a high degree of thermal insulation while maintaining high light transmission, sufficient strength and relatively low weight.
Применение кровельных блоков с изогнутыми осями конических или пирамидальных отверстий даёт возможность оптимизировать использование прямого солнечного излучения, падающего непосредственно на поверхность теплоизолирующего светопроницаемого покрытия 2, и повысить эффективность использования отраженного от лучеотражающих панелей излучения, для чего светопроницаемое теплоизолирующее покрытие 2 может выполняться из кровельных блоков с различным исполнением формы отверстий в зависимости от места установки кровельных блоков.The use of roofing blocks with curved axes of conical or pyramidal openings makes it possible to optimize the use of direct solar radiation incident directly on the surface of the heat-insulating light-permeable coating 2 and to increase the efficiency of using radiation reflected from the light-reflecting panels, for which the light-permeable heat-insulating coating 2 can be made of roofing blocks with different execution of the shape of the holes depending on the installation location of the roofing blocks.
Северный сектор светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2 находится в теневой зонеThe northern sector of the translucent heat-insulating coating 2 is located in the shadow zone
- 7 007935 прямого солнечного излучения, поэтому эта часть названного покрытия 2 сориентирована преимущественно на прием отраженного от лучеотражающих панелей излучения. Для чего кровельные блоки, образующие нижнюю, вертикальную, часть северного сектора вышеназванного покрытия 2, могут быть выполнены с отверстиями, оси которых прямолинейны и перпендикулярны внешней поверхности кровельных блоков, а кровельные блоки, образующие верхнюю часть этого сектора, могут быть выполнены с отверстиями, оси которых имеют в наружном слое излом, сориентированный при монтаже блоков вниз, что улучшает условия приема лучей, отраженных от лучеотражающих панелей, размещенных в северном секторе.- 7 007935 direct solar radiation, therefore, this part of the said coating 2 is oriented mainly to the reception of radiation reflected from the reflective panels. Why roofing blocks forming the lower, vertical, part of the northern sector of the above-mentioned coating 2, can be made with holes, the axes of which are straight and perpendicular to the outer surface of the roofing blocks, and roofing blocks forming the upper part of this sector can be made with holes, axes which have a kink in the outer layer, oriented when the blocks are mounted downward, which improves the conditions for receiving rays reflected from ray-reflecting panels located in the northern sector.
Восточный и западный секторы вышеназванного покрытия 2 находятся в зонах «низкого» Солнца, при этом усредненный максимум излучения, принимаемого этими секторами, смещен в южном направлении, поэтому кровельные блоки, из которых выполнены эти секторы, могут иметь излом осей отверстий, сориентированный при их монтаже в сторону юга.The eastern and western sectors of the aforementioned coating 2 are located in the zones of the “low” Sun, while the average maximum of the radiation received by these sectors is shifted southward, therefore, the roof blocks from which these sectors are made may have a kink in the axes of the holes oriented during their installation towards the south.
Южный сектор вышеназванного покрытия 2, находящийся в зоне «высокого» Солнца, в нижней, вертикальной, части может быть выполнен из кровельных блоков, имеющих излом осей отверстий, сориентированный при их монтаже вверх, а в верхней части - из кровельных блоков с прямыми осями отверстий.The southern sector of the aforementioned coating 2, located in the "high" Sun, in the lower, vertical, part can be made of roofing blocks having a kink of the axes of the holes, oriented upwards, and in the upper part - of roofing blocks with straight axes of the holes .
На схеме фиг. 1 хорошо видно, что лучеотражающие панели 10, 11, расположенные со стороны Солнца (на фиг. 1, справа), с точки зрения оптики находятся в худших условиях, чем панели, расположенные на противоположной, теневой стороне (на фиг. 1, слева), поскольку угол падения лучей 15 на их лучеотражающую поверхность достаточно острый, что несколько снижает эффективность их использования.In the diagram of FIG. 1 it is clearly seen that the reflecting panels 10, 11, located on the side of the Sun (in Fig. 1, on the right), from the point of view of optics, are in worse conditions than the panels located on the opposite, shadow side (in Fig. 1, on the left) , since the angle of incidence of the rays 15 on their ray-reflecting surface is sharp enough, which somewhat reduces the efficiency of their use.
Схема на фиг. 6 показывает, что эффективность использования площади лучеотражающей панели 11, определяемая отношением S1/S0=sina, не превышает значения 0,5 даже при довольно высоком положении Солнца, когда угол (2α-β)<60°, т. к. реально угол P~tgP=(H-h)/L достаточно мал и в данном случае его можно не учитывать.The circuit of FIG. 6 shows that the efficiency of using the area of the reflecting panel 11, determined by the ratio S 1 / S 0 = sina, does not exceed 0.5 even at a rather high position of the Sun, when the angle (2α-β) <60 °, because it’s real the angle P ~ tgP = (Hh) / L is quite small and in this case it can be ignored.
В этом случае целесообразно использовать схему двойного отражения согласно фиг. 7, для которой эффективность использования общей площади пары лучеотражающих панелей 10, 11 определяется выражением S1/2S0=l/2sina, и которая особо эффективна при очень низком положении Солнца, когда а1 и а стремятся к π/2, а S2/2S0=l/2 sinal стремится к 0,5.In this case, it is advisable to use the double reflection scheme according to FIG. 7, for which the efficiency of using the total area of a pair of reflective panels 10, 11 is determined by the expression S 1 / 2S 0 = l / 2sina, and which is especially effective at a very low position of the Sun, when a 1 and a tend to π / 2, and S 2 / 2S 0 = l / 2 sinal tends to 0.5.
На фиг. 8 представлен общий вид одинарной лучеотражающей панели среднего габарита для тепличных комплексов средней производственной мощности. Для получения более детального представления о её устройстве здесь представлен вид со стороны, где расположены основные составляющие конструкции.In FIG. Figure 8 shows a general view of a single beam reflecting panel of medium size for greenhouse complexes of medium production capacity. To get a more detailed idea of its structure, a view from the side where the main components of the structure are located is presented here.
На верхнем конце несущей стойки 32, установленной вертикально и закрепленной своим нижним концом на основании 1, неподвижно закреплено основание двухкоординатного поворотного механизма 33, внутри которого размещены электродвигатели M1 и М2 (62, 63) с датчиками скоростей вращения ДС1 и ДС2 (73, 74) соответственно (см. фиг. 10).At the upper end of the support strut 32, mounted vertically and fixed with its lower end on the base 1, the base of the two-axis rotary mechanism 33 is fixedly fixed, inside which are placed the electric motors M 1 and M 2 (62, 63) with rotational speed sensors ДС 1 and ДС 2 ( 73, 74), respectively (see Fig. 10).
Валы электродвигателей жестко соединены с входными валами редукторов P1 и Р2 (55, 56) координат φ1 и φ2. Выходные валы редукторов P1 и Р2 (55, 56) кинематически связаны с выходными звеньями 34 и 35 координат φ1 и φ2 соответственно.The motor shafts are rigidly connected to the input shafts of the gearboxes P 1 and P 2 (55, 56) of the coordinates φ 1 and φ 2 . The output shafts of the gearboxes P 1 and P 2 (55, 56) are kinematically connected with the output links 34 and 35 of the coordinates φ 1 and φ 2, respectively.
На выходном звене 35 координаты φ2 посредством кронштейнов 36, несущего профиля 37 и крепежных лап 38 закреплена плоская прямоугольная панель 39 с лучеотражающим материалом 40 на лицевой, рабочей стороне. Выходные звенья 34 и 35 координат φ1 и φ2 жестко соединены также с валами датчиков положения координат, корпуса которых закреплены на основании двухкоординатного поворотного механизма 33 и промежуточном звене 34 соответственно.At the output link 35 of the coordinate φ2 by means of brackets 36, a bearing profile 37 and mounting legs 38, a flat rectangular panel 39 is fixed with a reflective material 40 on the front, working side. The output links 34 and 35 of the coordinates φ 1 and φ 2 are also rigidly connected to the shafts of the coordinate position sensors, the housings of which are fixed on the basis of the two-axis rotary mechanism 33 and the intermediate link 34, respectively.
Электродвигатель M1 (62) через редуктор P1 (55) своим вращением разворачивает выходное звено координаты φ1, а вместе с ней и лучеотражающую панель 10 в горизонтальной плоскости, а М2 (63) через редуктор Р2 (56) поворачивает выходное звено 35 координаты φ2, а вместе с ней и лучеотражающую панель 10 в вертикальной плоскости. Управление вращением электродвигателей осуществляется от компьютерного центра КЦ (116) через стандартные контроллеры привода КП (75, 76, 78, 79), (фиг. 10). Конечно, вместо электрических приводов могут быть применены гидравлические.The electric motor M 1 (62) through the gearbox P 1 (55) rotates its output link of the coordinate φ 1 with its rotation, and with it the beam-reflecting panel 10 in the horizontal plane, and M 2 (63) rotates the output link through the gearbox P 2 (56) 35 coordinates φ 2 , and with it the reflective panel 10 in a vertical plane. The rotation of the electric motors is controlled from the computer center KC (116) through standard controllers of the drive KP (75, 76, 78, 79), (Fig. 10). Of course, hydraulic drives can be used instead of electric drives.
Для тепличных комплексов большой производственной мощности настоящим техническим решением предусмотрены сдвоенные лучеотражающие панели большого габарита, конструкция которых представлена на фиг. 9.For greenhouse complexes of large production capacity, this technical solution provides for double beam-reflecting panels of large size, the design of which is shown in FIG. nine.
Конструкция двухкоординатного поворотного механизма сдвоенной лучеотражающей панели, его кинематика и принцип управления полностью идентичны аналогичному узлу одинарной лучеотражающей панели с поправкой на габариты механизма, мощности электродвигателей М1, М2 (62, 63) и контроллеров приводов КП (75, 76, 77, 78).The design of the two-axis rotary mechanism of the double beam-reflecting panel, its kinematics and control principle are completely identical to the similar unit of the single beam-reflecting panel, adjusted for the dimensions of the mechanism, the power of the electric motors M 1 , M 2 (62, 63) and the controllers of the gearbox drives (75, 76, 77, 78 )
Сдвоенная лучеотражающая панель отличается от одинарной конструкцией лучеотражающих узлов и креплением их на выходном звене двухкоординатного поворотного механизма.The dual beam-reflecting panel differs from the single design of the beam-reflecting units and their fastening on the output link of the two-axis rotary mechanism.
Лучеотражающий узел выполнен, согласно данному примеру, в виде пары одинаковых прямо- 8 007935 угольных рам 50, вытянутых в вертикальном направлении, с двумя слоями полимерных нитей 51, натянутых во взаимно перпендикулярных направлениях, параллельно сторонам рам 50. Между слоями из нитей 51 размещен лучеотражающий материал 52. Обе рамы 50 посредством несущих профилей 46 и кронштейнов 45 жестко закреплены на выходном звене (поперечине) 44, вытянутом в горизонтальном направлении, и уравновешены с помощью строп 48, закрепленных своими нижними концами посредством подвесок вращения 47 на выходном звене 44 двухкоординатного поворотного механизма, равномерно по его длине, а верхними концами - на дополнительной стойке 49, вертикально установленной на промежуточном звене 43 двухкоординатного поворотного механизма.The beam-reflecting unit, according to this example, is made in the form of a pair of identical rectangular frames 50, vertically elongated, with two layers of polymer filaments 51, stretched in mutually perpendicular directions, parallel to the sides of the frames 50. A beam-reflector is placed between the layers of filaments 51 material 52. Both frames 50 by means of the supporting profiles 46 and brackets 45 are rigidly fixed to the output link (cross member) 44, elongated in the horizontal direction, and balanced using slings 48, fixed with their lower ends by means of rotational suspensions 47 at the output link 44 of the two-axis rotary mechanism, evenly along its length, and the upper ends - on an additional strut 49, vertically mounted on the intermediate link 43 of the two-axis rotary mechanism.
Углы поворота координат φ1 и φ2, необходимые для реализации конкретной технологической задачи управления отраженными лучами, определяются по следующим исходным данным (см. фиг. 11):The angles of rotation of the coordinates φ 1 and φ 2 necessary for the implementation of a specific technological task of controlling reflected beams are determined by the following initial data (see Fig. 11):
АС' - радиус окружности кругового ряда расположения лучеотражающих панелей;AC '- the radius of the circumference of the circular row of the location of the reflective panels;
СС' - высота положения точки пересечения отраженного луча с вертикальной осью светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия;CC '- the height of the point of intersection of the reflected beam with the vertical axis of the translucent heat-insulating domed coating;
θ; Ynr _ угловые величины, постоянные для каждой лучеотражающей панели задаются при проектировании и уточняются при монтаже;θ; Ynr _ angular values constant for each beam-reflecting panel are set during design and are specified during installation;
λ; YNG _ угловые величины положения Солнца, исчисляются исходя из географического положения точки С на поверхности Земли (широта и долгота), даты года (месяц, число) и времени суток (часы, минуты, секунды).λ; Y NG _ the angular values of the position of the Sun are calculated based on the geographical position of point C on the Earth's surface (latitude and longitude), date of the year (month, day) and time of day (hours, minutes, seconds).
Для того, чтобы отраженный луч от лучеотражающей панели А был направлен в заданном направлении по линии АС, необходимо и достаточно совместить нормаль к центру поверхности лучеотражающей панели А с биссектрисой AM угла BAC между падающим ВА и отраженным АС лучами. Для этого, приняв за исходное положение лучеотражающей панели такое положение, при котором нормаль к центру поверхности лучеотражающей панели совпадает с линией АС, достаточно повернуть лучеотражающую панель в горизонтальной и вертикальной плоскостях на угол φ1 и φ2, соответственно.In order for the reflected beam from the reflecting panel A to be directed in a given direction along the AC line, it is necessary and sufficient to combine the normal to the center of the surface of the reflecting panel A with the bisector AM of the angle BAC between the incident VA and the reflected AC beams. To do this, taking the initial position of the reflective panel such a position that the normal to the center of the surface of the reflective panel coincides with the AC line, it is enough to rotate the reflective panel in horizontal and vertical planes at an angle φ1 and φ2, respectively.
Принимая для упрощения анализа положение точки В так, чтобы АВ=АС, получим ВМ=МС и В'M'=M'C', а также, учитывая что ^=ас; ^АС ’ cos/}= ас AC=-J(AC')2+(СС)2;Taking to simplify the analysis the position of point B so that AB = AC, we get BM = MS and B'M '= M'C', and also, considering that ^ = ac ; ^ AC ' cos /} = ac AC = -J (AC') 2 + (CC) 2 ;
АВ'= ABxcosA; BB' = ABxsinA; jMf = B^+CC. AB’xsinZB,AM'=ACxsiaZM'AC;AB '= ABxcosA; BB '= ABxsinA; j M f = B ^ + CC. AB'xsinZB , AM '= ACxsiaZM'AC;
в результате несложных выводов получаем:as a result of simple conclusions, we obtain:
, sin/?+sin2 (p2=arctg ----------------., sin /? + sin2 (p 2 = arctg ----------------.
Jcos^ /?+2cos/?xcosZxcos/^+co^ λJcos ^ /? + 2cos /? XcosZxcos / ^ + co ^ λ
Работа солнечного интенсифицированного тепличного комплекса в целом организована следующим образом.The work of the solar intensified greenhouse complex as a whole is organized as follows.
В память компьютера К (119) (фиг. 10) в качестве исходных данных постоянного хранения внесены данные о географическом положении комплекса (географические широта и долгота), геометрические параметры его составляющих (диаметр и высота светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2, высота установки верхнего конусообразного отражателя 6, h1, h2 высоты установки лучеотражающих панелей 10, 11), а также геодезические координаты места установки каждой из лучеотражающих панелей 10, 11 относительно центра светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2 и др., а также ежедневно, в качестве исходных данных оперативного характера, в К (119) вносятся данные о текущих плановых мероприятиях, краткосрочном прогнозе погоды, необходимых климатических параметрах и режимах освещённости в рабочем пространстве под светопроницаемым теплоизолирующим покрытием 2 на предстоящий день (сутки).In the memory of computer K (119) (Fig. 10), data on the geographical position of the complex (geographical latitude and longitude), geometric parameters of its components (diameter and height of a light-transmitting heat-insulating coating 2, installation height of the upper cone-shaped reflector 6, are entered as initial data for permanent storage) , h 1, h 2 lucheotrazhayuschih installation height panels 10, 11), and geodetic coordinates of a location of each of lucheotrazhayuschih panels 10, 11 relative to the translucent heat insulating coating center 2 etc., as well as daily, as initial data of an operational nature, data on current planned activities, a short-term weather forecast, the necessary climatic parameters and lighting conditions in the workspace under a translucent heat-insulating coating 2 for the next day (day) are entered in K (119) .
Кроме того, в К (119) имеются энергонезависимые кварцевые часы, отсчитывающие текущее время - месяц, число, часы, минуты и секунды.In addition, in K (119) there are non-volatile quartz watches counting the current time - month, day, hours, minutes and seconds.
Для контроля за текущими значениями параметров регулируемых режимов и характеристик управляемых объектов, комплекс оснащён датчиками 95-112 и исполнительными устройствами, указанными на функциональной схеме.To control the current values of the parameters of the regulated modes and characteristics of the controlled objects, the complex is equipped with sensors 95-112 and actuators indicated on the functional diagram.
Информация с выходов вышеуказанных датчиков в виде электрических сигналов через кроссовое устройство 121 поступает в компьютерный центр КЦ (116) на входы устройства связи с объектами УСО (117), где преобразуется в цифровую форму и по цифровым каналам передаётся в компьютер К (119).Information from the outputs of the above sensors in the form of electrical signals through a cross-over device 121 is fed to the computer center of the control center (116) to the inputs of the communication device with the USO devices (117), where it is converted to digital form and transmitted via digital channels to computer K (119).
Компьютер К (119) компьютерного центра КЦ (116) периодически, с некоторым небольшим интервалом времени по данным о текущем времени и географическом положении комплекса вычисляет угловые координаты текущего положения Солнца, (азимут yNG и угол места λ), затем по данным о необходимых на текущий момент времени параметрах температурно-влажностного режима в рабочем пространст- 9 007935 ве, текущих температуре и влажности внутри светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2 и в наружном окружающем пространстве, направлении и скорости ветра, температуре сред в ёмкостях гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара и данным краткосрочного прогноза погоды определяет для каждой лучеотражающей панели режим работы (отражение лучей на верхний конический отражатель 6 или в заданную зону светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2, работа с однократным или с двойным отражением), исходя из чего, с учётом геодезических координат положения каждой конкретной лучеотражающей панели, светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2 и верхнего конического отражателя 6, а также текущих координат положения Солнца, вычисляет необходимые в данный момент времени текущие значения угловых координат φι и φ2 поворотных механизмов для каждой лучеотражающей панели и по цифровым каналам передаёт их в УСО (117), где они преобразуются из цифровой формы в аналоговые электрические сигналы и с соответствующих выходов УСО (117) поступают по линиям связи на входы регуляторов положения РП (83, 84) контроллеров регулируемых приводов КП (75, 76, 77, 78) в качестве сигналов задания текущего положения координат поворотных механизмов лучеотражающих панелей.Computer K (119) of the KC computer center (116) periodically, with a small time interval, calculates the angular coordinates of the current position of the Sun, (azimuth y NG and elevation angle λ) from the data on the current time and geographical location of the complex, then the current time point of the temperature and humidity conditions in the working space, current temperature and humidity inside the translucent heat-insulating coating 2 and in the external surrounding space, wind direction and speed, temperature The medium level in the capacities of the heliopads, heat storage tank and the data of the short-term weather forecast determines the operating mode for each beam-reflecting panel (reflection of rays on the upper conical reflector 6 or in the specified zone of the light-transmitting heat-insulating coating 2, work with single or double reflection), based on which, taking into account the geodetic coordinates of the position of each specific beam-reflecting panel, translucent heat-insulating coating 2 and the upper conical reflector 6, as well as current rdinat sun's position, calculates necessary at a given time actual values of angular coordinates φι and φ 2 turning mechanisms for each lucheotrazhayuschey panel and digital channels conveys them ODR (117) where they are converted from digital to analog electrical signals and corresponding outputs USO (117) are received via communication lines to the inputs of RP position regulators (83, 84) of the KP variable-speed drive controllers (75, 76, 77, 78) as signals for setting the current position of the coordinates of the rotary mechanisms of the reflective panel .
Регулируемый привод координаты поворотного механизма лучеотражающей панели в составе контроллера привода КП (75), включающего в себя регулятор положения РП (83), регулятор скорости PC (81), усилитель мощности УМ (79), электродвигателя M1 (62) с датчиком скорости ДС (73) на валу, редуктора P1 (55) координаты поворотного механизма, датчика углового положения Д (53) выходного звена координаты представляет собой следящую систему, достаточно широко известную в теории и практике проектирования, производства и эксплуатации автоматизированных объектов (станки с ЧПУ, промышленные роботы, наземные сегменты систем спутниковой связи и др.), и потому здесь не нуждается в подробном описании.An adjustable coordinate drive of the rotary mechanism of the beam-reflecting panel as part of the KP drive controller (75), including the RP position controller (83), PC speed controller (81), power amplifier UM (79), electric motor M 1 (62) with a speed sensor ДС (73) on the shaft, gearbox P 1 (55) the coordinates of the rotary mechanism, the sensor of the angular position D (53) of the output link coordinate is a tracking system, widely known in the theory and practice of designing, manufacturing and operating automated objects (machines CNC, industrial robots, terrestrial segments of satellite communications systems, etc.), and therefore does not need a detailed description here.
Достаточно лишь отметить, что регулируемый привод координаты поворотного механизма в соответствии с разностью между сигналом задания текущего положения координаты и сигналом датчика Др (53) о ее фактическом положении в данный момент времени, формируемой регулятором положения РП (83), вращает посредством электродвигателя Mi (62), через редуктор Pi (55), выходное звено, а вместе с ним и подвижный элемент датчика Д (53) до тех пор, пока значение сигнала с выхода датчика не станет равным значению сигнала задания текущего положения, причем направление вращения электродвигателя определяется знаком, а скорость - величиной вышеупомянутой разности.It is enough to note only that the adjustable drive of the coordinate of the rotary mechanism in accordance with the difference between the signal for setting the current position of the coordinate and the signal of the sensor Д р (53) about its actual position at the given time, formed by the position regulator РП (83), rotates by means of the electric motor Mi ( 62), through the gearbox Pi (55), the output link, and with it the movable element of the sensor D (53), until the signal value from the sensor output becomes equal to the value of the signal for setting the current position, and the direction in The rotation of the electric motor is determined by the sign, and the speed is determined by the value of the above-mentioned difference.
В течение дня компьютерный центр КЦ (116) посредством соответствующих датчиков осуществляет контроль за текущим состоянием погоды, температурой, влажностью и освещенностью в рабочем пространстве под светопроницаемым теплоизолирующим покрытием 2, и, исходя из полученной информации, корректирует программу работы лучеотражающих панелей. В конце дня, с заходом Солнца, компьютер К (119) отключает регулируемые приводы лучеотражающих панелей.During the day, the KC computer center (116), through appropriate sensors, monitors the current weather condition, temperature, humidity and illumination in the workspace under a translucent heat-insulating coating 2, and, based on the information received, adjusts the program of work of the reflective panels. At the end of the day, with the sunset, computer K (119) disables the adjustable drives of the reflective panels.
Для осуществления манипуляций при ремонте и обслуживании оборудования лучеотражающих панелей в системе управления комплекса предусмотрены пульты дистанционного управления ПДУ (114, 115), связанные посредством цифрового радиоканала через радиопередатчик дуплексной связи РПДС (113) и модем связи МС (117) с компьютером К (119) компьютерного центра КЦ (116).To carry out manipulations during the repair and maintenance of the equipment of the reflective panels, the remote control system of the complex (114, 115) is connected in the control system of the complex, connected via a digital radio channel through the RPDS duplex radio transmitter (113) and the MS (117) communication modem with computer K (119) KC Computer Center (116).
В случае наличия угрозы повреждения лучеотражающих панелей ветровыми нагрузками компьютер К (119), исходя из информации о направлении и скорости ветра, поступающей с датчиков скорости ветра ДСВ (100) и его направления ДНВ (99), формирует для каждой координаты каждой лучеотражающей панели сигнал задания положения координат в соответствии с направлением ветра и местом положения лучеотражающей панели относительно центра светопроницаемого теплоизолирующего покрытия 2.If there is a risk of damage to the reflective panels by wind loads, computer K (119), based on information about the direction and speed of the wind coming from the wind speed sensors ДСВ (100) and its direction, DNV (99), generates a task signal for each coordinate of each reflective panel the position of the coordinates in accordance with the direction of the wind and the position of the reflective panel relative to the center of the translucent heat-insulating coating 2.
Управление температурой и влажностью воздуха в рабочем пространстве, а также вентиляцией, орошением и другими системами жизнеобеспечения растений, входящими в состав основного оборудования, осуществляется компьютерным центром КЦ (116) на основе информации о текущем состоянии, поступающей от соответствующих датчиков [датчики температуры ДТ1...ДТт (95, 96) датчики влажности воздуха ДВВ1...ДВВJ (101, 102) датчики освещенности ДО1...ДОк (97, 98)], и технологических программ управления режимами, исходя из которых компьютер К (119) формирует команды управления, поступающие через УСО (117) на входы контроллеров дистанционного управления КДУ (87-94) соответствующих исполнительных механизмов (заслонки систем вентиляции, задвижки систем отопления, водоснабжения и орошения) приводимых в движение своими электродвигателями М (62-72) через редукторы Р (55-61), или непосредственно электродвигателями (вентиляторы систем вентиляции и отопления, насосы транспортировки жидких сред).The temperature and humidity of the air in the workspace, as well as ventilation, irrigation and other plant life support systems that are part of the main equipment, are controlled by the KC computer center (116) based on information about the current state from the corresponding sensors [temperature sensors DT 1 . .. ДТ т (95, 96) humidity sensors ДВВ 1 ... ДВВ J (101, 102) light sensors ДО 1 ... ДО to (97, 98)], and technological programs for controlling the modes, based on which the computer K (119) generates control commands the inputs entering through the USO (117) to the inputs of the KDU remote controllers (87-94) of the corresponding actuators (ventilation system shutters, valves of heating, water supply and irrigation systems) driven by their electric motors M (62-72) through gearboxes P ( 55-61), or directly by electric motors (fans of ventilation and heating systems, pumps for transporting liquid media).
Все исполнительные механизмы с ограниченным диапазоном перемещений, не имеющие в своем составе датчиков непрерывного контроля положений выходных звеньев, оснащены датчиками начального ДНП (103-107) и конечного ДКП (108-112) положений дискретного действия, информация с которых через КДУ (85-94) и УСО (117) передается в КЦ (116).All actuators with a limited range of movements, which do not include sensors for continuous monitoring of the positions of the output links, are equipped with sensors for the initial DNP (103-107) and final DCT (108-112) discrete-action positions, the information from which through the CDD (85-94 ) and USO (117) is transmitted to the CC (116).
Компьютерный центр (116) оснащен пультом оператора ПО (120), на который в удобном для оператора виде выводится вся информация о текущем значении технологических параметров процесса, про- 10 007935 гнозах на ближайшее время, техническом состоянии и режимах работы оборудования, необходимая оператору для наблюдения и, в случае необходимости, оперативного вмешательства с целью корректировки процесса или устранения угрозы аварийных ситуаций, для чего на ПО (120) предусмотрен необходимый набор органов управления и средств индикации.The computer center (116) is equipped with a software operator console (120), which displays information in a convenient form for the operator about the current value of the technological parameters of the process, future forecasts, the technical condition and operating conditions of the equipment, necessary for the operator to observe and, if necessary, surgical intervention in order to adjust the process or eliminate the threat of emergency situations, for which purpose the software (120) provides the necessary set of controls and indicators.
Таким образом, предлагаемый солнечный интенсифицированный тепличный комплекс позволяет за счёт использования энергии дополнительного светового потока снизить потребление электрической и тепловой энергии от традиционных внешних источников при одновременной интенсификации роста растений за счёт расширенного использования дополнительного потока энергии солнечного излучения для обогрева и равномерного и более интенсивного освещения внутреннего пространства тепличного комплекса. Возможно также такая инфраструктура тепличного интенсифицированного комплекса, когда он не только не будет потреблять электрическую и тепловую энергию извне, но станет ее генератором для различных потребителей.Thus, the proposed solar intensified greenhouse complex makes it possible to reduce the consumption of electric and heat energy from traditional external sources by using the energy of the additional light flux while intensifying plant growth due to the expanded use of the additional energy flux of solar radiation for heating and uniform and more intense illumination of the internal space greenhouse complex. It is also possible such an infrastructure of the greenhouse intensified complex, when it will not only not consume electric and thermal energy from the outside, but will become its generator for various consumers.
Предлагаемый солнечный интенсифицированный тепличный комплекс характеризуется высокой экономической эффективностью уже при реализации п.1 формулы предполагаемого изобретения, и его эффективность существенно повышается при реализации одновременно нескольких последующих её пунктов.The proposed solar intensified greenhouse complex is characterized by high economic efficiency already in the implementation of claim 1 of the claims of the proposed invention, and its effectiveness is significantly increased when several subsequent points are implemented simultaneously.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20021062 | 2002-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200400124A1 EA200400124A1 (en) | 2005-06-30 |
| EA007935B1 true EA007935B1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=42121414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200400124A EA007935B1 (en) | 2002-12-20 | 2003-12-31 | Solar intensified green house complex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA007935B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467557C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ФИТО" | System of climate control in greenhouse |
| CN108679854A (en) * | 2018-07-23 | 2018-10-19 | 内蒙古工业大学 | A kind of assembled solar energy greenhouse and its assembly method |
| RU2724513C1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-06-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт имени С.И. Вавилова" | Combined irradiation system for multi-tier phytoplant |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4131485A (en) * | 1977-08-08 | 1978-12-26 | Motorola, Inc. | Solar energy collector and concentrator |
| SU1101629A1 (en) * | 1983-04-13 | 1984-07-07 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное Краснознаменное училище им.генерала армии А.Н.Комаровского | Solar-heat collector |
| SU1231333A1 (en) * | 1984-08-22 | 1986-05-15 | Сектор Радиационных Исследований Ан Азсср | Heliothermostat |
| RU2094710C1 (en) * | 1995-05-06 | 1997-10-27 | Читинский политехнический институт | Solar collector |
| US6178707B1 (en) * | 1998-08-13 | 2001-01-30 | Daniel Emilio Bengtson | Small skylight with non-tracking solar collector |
| EA001982B1 (en) * | 1998-04-16 | 2001-10-22 | Сурья Холдингз, Сосьете А Респонсабилите Лимите | Greenhouse |
-
2003
- 2003-12-31 EA EA200400124A patent/EA007935B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4131485A (en) * | 1977-08-08 | 1978-12-26 | Motorola, Inc. | Solar energy collector and concentrator |
| SU1101629A1 (en) * | 1983-04-13 | 1984-07-07 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное Краснознаменное училище им.генерала армии А.Н.Комаровского | Solar-heat collector |
| SU1231333A1 (en) * | 1984-08-22 | 1986-05-15 | Сектор Радиационных Исследований Ан Азсср | Heliothermostat |
| RU2094710C1 (en) * | 1995-05-06 | 1997-10-27 | Читинский политехнический институт | Solar collector |
| EA001982B1 (en) * | 1998-04-16 | 2001-10-22 | Сурья Холдингз, Сосьете А Респонсабилите Лимите | Greenhouse |
| US6178707B1 (en) * | 1998-08-13 | 2001-01-30 | Daniel Emilio Bengtson | Small skylight with non-tracking solar collector |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467557C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ФИТО" | System of climate control in greenhouse |
| CN108679854A (en) * | 2018-07-23 | 2018-10-19 | 内蒙古工业大学 | A kind of assembled solar energy greenhouse and its assembly method |
| RU2724513C1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-06-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт имени С.И. Вавилова" | Combined irradiation system for multi-tier phytoplant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200400124A1 (en) | 2005-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112868419B (en) | An agricultural daylight transmission lighting system and a matching greenhouse and a lighting method | |
| US11108233B1 (en) | Manufacturing method of solar house | |
| RU2264080C2 (en) | Intensified solar greenhouse complex | |
| AU2015376131B2 (en) | Illumination for horticultural and other applications. | |
| KR101615312B1 (en) | Solar Tracking Reflection and Diffusion Panel Apparatus for Maximized Indoor Natural Lighting, and Rooftop Sun Sheen Sunlight Light Shelf Apparatus using the same | |
| EP1071317B1 (en) | Greenhouse | |
| JP2011177107A (en) | Heat shielding/insulating window apparatus for sunlight-combined type plant factory | |
| KR101272532B1 (en) | Plant factory system | |
| EA007935B1 (en) | Solar intensified green house complex | |
| JP6842743B2 (en) | Solar sharing system | |
| KR101578808B1 (en) | Energy Supply System for Multi-Story Plant factory | |
| JP3199175U (en) | Cultivation house with solar panels | |
| RU2002135940A (en) | SUNNY INTENSIFIED GREENHOUSE COMPLEX | |
| US11980146B2 (en) | Agricultural photovoltaic structure with controlled cooling | |
| JP6872063B1 (en) | Cultivation equipment and plant cultivation method | |
| KR20120079538A (en) | Solar reflecting system and plant or animal cultivating system having the same | |
| WO2014180098A1 (en) | Application method of tubular photovoltaic power generation component | |
| JP6556388B1 (en) | Solar house and method for manufacturing solar house | |
| Zhang et al. | Evaluation of window glasses transmission and sunlight guiding system in a solar-based vertical greenhouse. | |
| Goodman | Small Heliostats Csp Systems On Long-span Hanging Roofs | |
| US20240106387A1 (en) | Photovoltaic agricultural installation | |
| JP2983865B2 (en) | Buildings considering indoor plant growth | |
| WO2020101626A2 (en) | Modular, passive solar greenhouse structure having hexagon placement made of glass | |
| Karathanasis | Linear Fresnel Reflector Systems Design Parameters | |
| Goodman | Architectonic Studies with Selected Reflector Concentrating Solar Collectors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| PC4A | Registration of transfer of a eurasian patent by assignment | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |