Гелиотеплица с фазопереходным теплоносителем

(51) 28 3/00 (2006.01) 01 9/24 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ Для решения технической задачи в теплицу,содержащую МСП,циркуляционный насос,электромагнитные клапаны и тепловой аккумулятор введен и подключен входом к выходу МСП компрессор, введено и подключено ко входу МСП сужающее устройство СУ, параллельно ему подключен электромагнитный клапан ЭК, причем входы управления работой ЭК, циркуляционного насоса и введенного в систему компрессора подключены к выходам формирователя сигналов управления, ко входам которого подключены введенные в систему датчик температуры и задатчик пределов температуры в помещении. За счет использования фазового перехода жидкого теплоносителя в парообразное состояние и обратно, с помощью схемы управления в гелиотеплице обеспечено автоматическое поддержание благоприятной температуры в пределах от Тн до Тв без использования нежелательного для высокой урожайности проветривания.(72) Харитонов Петр ТихоновичТлеп бдмхан СейлханлыАйтжанов Нургали Мухаметсагиевич Умаров Амантур АмангельдыевичШермантаева Жазира Утегеновна(73) Учреждение Международный КазахскоТурецкий университет им. Ходжи Ахмеда Ясави(57) Полезная модель относится к климатическому оборудованию, в частности к гелиотеплицам для местностей с резким перепадом дневной и ночной температур. Технической задачей полезной модели является автоматическое поддержание комфортной температуры в гелиотеплице без ее проветривания при изменении температуры окружающей среды в широких пределах, в том числе в жаркую погоду. Изобретение относится к климатическому оборудованию, в частности к гелиотеплицам для местностей с резким перепадом дневной и ночной температур. Известна гелиотепловая энергоаккумулирующая система ГТЭС (см. Инновационный патент К 27346, опубл.16.09.2013, бюл. 9), содержащая контур циркуляции жидкого теплоносителя в составе конвертера энергии солнечной радиации в тепловую энергию насоса, теплового аккумулятора,электромагнитных клапанов и потребителей тепловой энергии. Конвертер энергии солнечной радиации выполнен в виде многофункциональной солнечной панели (МСП) (см. Патент 108574 от 20.09.2011 г. на ПМ), который имеет большую поверхность соприкосновения с окружающим воздухом, допускает изгиб по контуру экстерьера помещения, а также позволяет регулировать светопропускание в помещение. Недостатком аналога Гелиотепловая энергосистема. Инновационный патент 27346,опубл. 16.09.2013,бюл. 9. является необходимость проветривания теплицы в жаркое время,что влечет за собой нарушение углекислотного баланса воздушной среды в теплице. Наиболее близким известным техническим решением является теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации (см. Патент 93 208 от 27.04.2010 г. на ПМ,авторы Галяутдинов А.А. Харитонов П.Т.). Теплица Теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации. Патент 93 208 от 27.04.2010 г. на ПМ содержит выполненный в виде многофункциональной солнечной панели(МСП) прозрачный защитный купол, включенные в систему циркуляции жидкого теплоносителя солнечный коллектор и грунтовой теплообменник,причем купол снабжен нижними водоподводящими и верхними водоотводящими патрубками, с помощью которых включен в систему циркуляции жидкости-теплоносителя теплицы, кроме того, в нее введены и врезаны в систему циркуляции жидкоститеплоносителя между водоотводящими патрубками и грунтовым теплообменником трехходовые термоуправляемые вентили, третьи входы которых соединены трубой-водоводом со входом теплового аккумулятора к тому же введенный в устройство тепловой аккумулятор размещен внутри теплицы и подключен выходом к нижним водоподводящим патрубкам защитного прозрачного купола теплицы(далее по тексту - МСП). Существенным ограничением известного прототипа Теплица с подогревом почвы от энергии солнечной радиации. Патент 93 208 от 27.04.2010 г. на ПМ является необходимость интенсивного проветривания теплицы с помощью дверей и фрамуг для поддержания комфортной температуры в теплице при резких перепадах дневной и ночной температур. Проветривание теплицы неблагоприятно сказывается на урожайности из-за нарушения углекислотного баланса воздушной среды. 2 Технической задачей изобретения является автоматическое поддержание комфортной температуры в гелиотеплице без ее проветривания при изменении температуры окружающей среды в широких пределах, в том числе в жаркую погоду. Для решения технической задачи в теплицу,содержащую МСП,циркуляционный насос,электромагнитные клапаны и тепловой аккумулятор введен и подключен входом к выходу МСП компрессор, введено и подключено ко входу МСП сужающее устройство СУ, параллельно ему подключен электромагнитный клапан ЭК, причем входы управления работой ЭК, циркуляционного насоса и введенного в систему компрессора подключены к выходам формирователя сигналов управления, ко входам которого подключены введенные в систему датчик температуры и задатчик пределов температуры в помещении. Структура предлагаемой гелиотеплицы представлена на фиг.1. Устройство фиг.1 содержит заполненный жидким теплоносителем контур циркуляции в составе последовательно включенных МСП и ее выхода, компрессора Н 1, теплообменника ТО,теплового аккумулятора ТА, циркуляционного насоса Н 2, выход которого подключен ко включенным параллельно входам сужающего устройства СУ и электромагнитного клапана ЭК,выходы которых присоединены ко входу МСП. В схему управления устройства входят введенные датчик температуры и задатчик пределов температуры в теплице, подключенные ко входам вновь введенного в устройство формирователя сигналов управления, к первому, второму и третьему выходам которого подключены входы управления дополнительным и основным насосами и байпасного электромагнитного клапана, В зависимости от температуры воздуха в теплице схема управления устройством может функционировать в трех режимах а) пассивное ожидание выхода температуры Т воздуха в помещении за пределы ТвТТн где Тв и Тн- соответственно верхнее и нижнее значения благоприятной температуры воздуха в помещении б) отбор энергии солнечной радиации и окружающего воздуха с поверхностей МСП и ее накопление в тепловом аккумуляторе ТА при Тв Т в) подогрев воздуха в помещении тепловой энергией, накопленной в ТА при ТТн и излучаемой МСП. Автоматическое управление режимами работы системы обеспечено с помощью микропроцессорного формирователяс тремя мощными выходами 1, 2 и 3. Ко входу формирователяподключены датчик ВК температуры Т воздуха в теплице и задатчик Е нижнего Тн и верхнего Тв значений благоприятной температуры в помещении. Формирование управляющих воздействий 1, 2 и 3 в устройствеосуществляется в соответствии с таблицей 1. Таблица 1 Формирование управляющих воздействий 1, 2 и 3 Темп. Т Сост. У.В. 1 2 3 Для нормальной работы гелиотепловой системы в режиме б обязательно выполнение условия Т 0 Тс где Т 0 - температура фазового перехода теплоносителя из жидкого состояния в парообразное, а Тс - температура окружающей среды. Охлажденные до температуры Т 0 наружные поверхности МСП интенсивно поглощают тепловую энергию из воздуха как снаружи, так и внутри помещения, понижая тем самым температуру Т в помещении. За счет работы компрессора Н 1 давление на его выходе значительно превышает атмосферное,в результате чего пар в теплообоменнике ТО конденсируется, а температура резко повышается. При переходе теплоносителя из парообразного состояния в жидкое теплообменник ТО отдает тепловую энергию в заполненный водой резервуар теплового аккумулятора ТА через теплообменник ТО. За счет наличия крана К 2 горячая вода из ТА может использоваться для технических нужд, а через кран К 1 (см. фиг.1) производится пополнение запаса воды в резервуаре. Возможна модификация режима б для форсированного накопления тепловой энергии в ТА до момента понижения температуры Т воздуха в помещении до минимального благоприятного значения Тн. Фактически в режиме б система выполняет функции теплового насоса, отбирающего тепловую энергию окружающей среды снаружи МСП и воздуха внутри помещения. При понижении температуры ТТн система управления переходит в режим в - параллельно сужающему устройству СУ открывается проходное сечение электромагнитного клапана ЭК и нагретый в режиме б жидкий теплоноситель прокачивается циркуляционным насосом Н 2 из теплообменника ТО в МСП. Насос Н 1 в этом режиме обесточен. Обеспечивается подогрев воздуха в помещении от поверхностей МСП до достижения благоприятной температуры воздуха в теплице. За счет использования фазового перехода жидкого теплоносителя в парообразное состояние и обратно, с помощью схемы управления в гелиотеплице обеспечено автоматическое поддержание благоприятной температуры в пределах от Тн до Тв без использования нежелательного для высокой урожайности проветривания. С учетом фактического диапазона благоприятной температуры в теплице от 15 С до 30 С возможно использование воды в предлагаемой теплице в качестве жидкого теплоносителя. Дело в том, что температура парообразования воды составляет около 8 С при абсолютном давлении внутри МСП около 1 кПа - давлении вполне достижимом за счет использования общедоступных компрессоров. Добавка в воду небольшого количества этиленгликоля существенно понижает температуру парообразования мсеси воды с интифризом. Как следствие,удешевляется технология заполнения МСП как защитного купола гелиотеплицы значительным количеством воды как общедоступного жидкого теплоносителя. Кроме того, количество тепловой энергии в ТА существенно превышает затраты на ее получение при конденсации воды из парообразного состояния в жидкое Гелясин А.Е. Тепловой насос холодильник наоборот // Фзка праблемы выкладання. - 2009. - 2. - с.44-50 Теплообменник ТО помещен в тепловой аккумулятор ТА в виде резервуара с водой, которая может использоваться для горячего водоснабжения и отопления. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Гелиотепица с фазопереходным теплоносителем, содержащая контур циркуляции жидкого теплоносителя в составе конвертера энергии солнечной энергии в тепловую,теплообменника,размещенного в тепловом аккумуляторе, формирователя сигналов управления,циркуляционного насоса и электрического клапана,отличающаяся тем, что в систему введено и присоединено параллельно электрическому клапану сужающее устройство, в систему введен и подключен к выходу конвертера энергии солнечной радиации компрессор, причем входы управления электрического клапана, циркуляционного насоса и компрессора,подключены к выходам формирователя сигналов управления, ко входам которого подключены введенные в систему датчик и задатчик температуры в теплице. 2. Гелиотеплица по п.1, отличающаяся тем, что в качестве жидкого теплоносителя использована вода с дополнением этиленгликоля.