Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс

Изображения

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выращивания растений с меньшим потреблением извне электрической и тепловой энергии за счет расширенного использования энергии солнечных лучей для обогрева и освещения внутреннего пространства тепличного комплекса при одновременной интенсификации роста растений, а в некоторых вариантах комплекса - вообще без такого потребления. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс содержит основание, светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие с круговым светопроницаемым теплоизолирующим проемом в центре. Покрытие закреплено на несущих опорах, вертикально установленных на основании, изготовлено из кровельных блоков из светонепроницаемого материала с малой теплопроводностью, с массивом сквозных отверстий в форме усеченных конусов или пирамид, покрытых изнутри лучеотражающим материалом, обращенных своими вершинами, в зависимости от исполнения, внутрь или наружу покрытия. Отверстия закрыты снаружи и изнутри вставками из тонкого светопроницаемого материала, а поверхность вышеназванных блоков, обращенная внутрь покрытия и не занятая сквозными и технологическими отверстиями, покрыта лучеотражающим материалом. Площади с культивируемыми растениями, основное и вспомогательное технологическое оборудование и системы жизнеобеспечения растений размещены внутри покрытия, а гелиопоглощающий, теплоаккумулирующий резервуар состоит из двух емкостей, первая из которых заполнена водой и установлена на основании в центре покрытия, соосно с ним, а вторая установлена внутри первой, соосно с ней, и изолирована по бокам и снизу материалом с низкой теплопроводностью. Вторая емкость сверху закрыта собственным светопроницаемым теплоизолирующим покрытием и заполнена, например, поваренной солью. Два преимущественно охлаждаемых водой из первой емкости отражателя света выполнены в форме усеченных конусов или многогранных усеченных пирамид. Первый из которых с наружной боковой светоотражающей поверхностью установлен вершиной вниз снаружи над покрытием, соосно с ним. Второй - полый, с наружной и внутренней боковыми светоотражающими поверхностями установлен соосно с первым отражателем, вершиной вверх, внутри покрытия, над гелиопоглощающим, теплоизолирующим резервуаром. На прилегающей к покрытию территории, концентрично ему, и как минимум, в два концентрических ряда размещены плоские лучеотражающие панели. Каждая из них установлена на выходном звене своего двухкоординатного поворотного механизма с управляемым приводом. Основание привода закреплено на опорной стойке, вертикально установленной на поверхности земли. Образующие вместе с вышеназванными двумя отражателями света дополнительный энергетический канал в виде потока солнечных, лучей, отраженных лучеотражающими панелями, сконцентрированного и направленного сверху вниз на поверхность гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, при необходимости рассредоточенного по всей поверхности. Управляемые приводы двухкоординатных поворотных механизмов своими входами подключены к выходам устройства автоматического управления, реализованного на базе компьютерного центра. Электрические входы центра соединены с датчиками температуры сред в емкостях гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара и в пространстве под покрытием, с датчиками скорости и направления ветра, с датчиками положения координат двухкоординатных поворотных механизмов. Технический результат заключается в снижении потребляемой извне тепловой и электрической энергии при одновременной интенсификации роста растений за счет расширенного использования солнечной энергии для обогрева и освещения внутреннего пространства светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия. 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

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.

Аналогичные технические решения известны, см., например, патент Российской Федерации №2066526, который содержит:

- основание;

- светопрозрачную теплоизолирующую оболочку, выполненную в виде шара с отверстием в нижней части и закрепленную на опорах, установленных вертикально на основании;

- круговые лотки для гидропонного выращивания растений, выполненные в виде секций и размещенные внутри шара;

- подмости для ухода за растениями и обслуживания гидропонной установки, установленные по периметру круговых лотков;

- комплекс инженерных систем жизнеобеспечения растений: дополнительного облучения, минерального питания, теплообеспечения, вентиляции и другие;

- лестницы, связывающие ярусы круговых лотков между собой.

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.

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.

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 ее светопроницаемое покрытие.

Известно также аналогичное техническое решение (см. авторское свидетельство 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;

- анкерные крепления, вертикально установленные на основании концентрично, снаружи относительно каркаса, в створах В«центральная опора - стойкаВ», В«центральная опора - вершина угла двухскатной аркиВ»;

- ванты (стальные тросы), натянутые радиально между центральной опорой и анкерными креплениями и размещенные в трубах, опирающихся на стойки каркаса или на вершины углов двухскатных угловых арок;

- 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;

- 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;

- 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;

- площади с культивируемыми растениями, системы жизнеобеспечения растений, размещенные внутри теплицы.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются составляющие гелиопреобразующее пространство:

- светопроницаемые теплоизолирующие кровля и боковые стенки, образующие вместе куполообразное, светопроницаемое, теплоизолирующее покрытие;

- несущие опоры (стойки), вертикально установленные на основании, на которых закреплено куполообразное покрытие;

- площади с культивируемыми растениями, основное оборудование и вспомогательные технологические средства, размещенные внутри куполообразного покрытия.

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.

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 ее светопроницаемое покрытие.

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 на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что солнечный интенсифицированный тепличный комплекс, содержащий составляющие совместно гелиопреобразующее рабочее пространство светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие, закрепленное 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 оснащен гелиопоглощающим, теплоаккумулирующим резервуаром, двумя отражателями света в форме усеченных конусов, лучеотражающими панелями с двухкоординатными поворотными механизмами с управляемыми приводами и датчиками положения координат, датчиками освещенности в различных зонах рабочего пространства, датчиками температуры воздуха и рабочих сред в гелиопоглощающем, теплоаккумулирующем резервуаре, направления и скорости ветра и компьютерным центром, примененным в качестве системы управления положениями лучеотражающих панелей и технологическими параметрами в гелиопреобразующем рабочем пространстве.

Светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие изготовлено из кровельных блоков, в которых образован массив сквозных отверстий в форме усеченных конусов или пирамид вершинами внутрь или наружу. Боковая поверхность отверстий и поверхность блоков, обращенная внутрь гелиопреобразующего пространства и не занятая сквозными и 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.

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 трехслойными, где крайние слои выполнены из бетона или пластиков и армированы, а средний выполнен из теплоизолирующего материала особо высокой эффективности, например, пенополиуретана, причем между слоями могут быть созданы теплоизолирующие воздушные полости.

В центре куполообразного покрытия, соосно с ним, выполнен сплошной круговой проем, закрытый двумя слоями тонкого светопроницаемого материала с воздушной полостью между ними.

Под куполообразным покрытием, по его центру, на основании установлен гелиопоглощающий, теплоаккумулирующий резервуар из двух емкостей, заполненных разнородными веществами, водою - первая и поваренной солью - вторая, причем вторая емкость размещена в центре первой и теплоизолирована по бокам и снизу от воды в первой емкости материалом с низкой теплопроводностью, а сверху - от внутренней среды гелиопреобразующего пространства - светопроницаемым, теплоизолирующим покрытием.

Над гелиопоглощающим, теплоаккумулирующим резервуаром, по центру куполообразного покрытия, внутри его, размещен отражатель в форме вертикального пустотелого усеченного конуса вершиной вверх, внутренняя и внешняя боковые поверхности которого покрыты лучеотражающим материалом, а снаружи, над куполообразным покрытием, по его центру, установлен второй отражатель в форме вертикального усеченного конуса вершиной вниз, внешняя боковая поверхность которого также покрыта лучеотражающим материалом. В специальных вариантах солнечного интенсифицированного тепличного комплекса отражатель, установленный над светопроницаемым теплоизолирущим куполообразным покрытием, снабжен лучеотражающим покрытием и на внутренней поверхности, может иметь форму многогранной усеченной пирамиды, грани которой при ураганном ветре раскладываются вдоль поверхности купола. Оба отражателя преимущественно оснащены теплообменниками системы охлаждения лучеотражающих поверхностей водой из первой емкости гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, прокачиваемой через трубки теплообменников циркуляционными насосами по кольцевой схеме.

На прилегающей к куполообразному покрытию территории в два концентрических ряда размещены плоские лучеотражающие панели, каждая из которых установлена на выходном звене двухкоординатного поворотного механизма, который обеспечивает поворот панели в горизонтальной и вертикальной плоскостях на угол ориентировочно до 210° и основание которого закреплено на верхнем конце опорной стойки, вертикально установленной на земле.

Лучеотражающие панели выполнены одинарными, в форме прямоугольников или близкой к прямоугольникам, вытянутых в горизонтальном направлении, с креплением на выходном звене 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 ее, посредством поперечины, кронштейнов и профилей, и уравновешиванием стропами, нижние концы которых закреплены посредством подвесок вращения на поперечине, а верхние - на верхнем конце дополнительной стойки, вертикально установленной на промежуточном звене двухкоординатного механизма.

Компьютерный центр, примененный 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.

Оснащение предлагаемого солнечного интенсифицированного тепличного комплекса теплоизолирующим куполообразным покрытием с массивом сквозных отверстий, покрытых изнутри светоотражающим материалом, и лучеотражающими панелями с двухкоординатными поворотными механизмами, как указано выше, дает возможность за счет дополнительного светового потока, отражаемого панелями и рассеиваемого боковыми поверхностями отверстий в куполообразном покрытии, создать в пространстве под куполообразным покрытием эффект В«свет отовсюдуВ», устраняя тем самым теневые зоны при одновременном увеличении общего количества света, падающего на культивируемые растения, а также снижения тепловых потерь.

Форма выполнения отверстий в теплоизолирующем куполообразном покрытии, а также наличие светоотражающего покрытия на внутренних поверхностях отверстий и самого куполообразного покрытия существенно снижает рассеяние света, отражаемого от внутренних поверхностей гелиопреобразующего пространства наружу, в окружающую среду, что также увеличивает количество 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 куполообразного покрытия, конические или пирамидальные отверстия в кровельных блоках ориентируются вершинами наружу.

Оснащение предлагаемого солнечного интенсифицированного тепличного комплекса двумя коническими, охлаждаемыми водой отражателями, описанными выше, гелиопоглощающим, теплоаккумулирующим резервуаром и лучеотражающими панелями с двухкоординатными поворотными механизмами дает возможность сконцентрировать, накопить и хранить в рабочих средах с высокой теплоемкостью, заполняющих емкости 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 счет тепла, накопленного в рабочих средах гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара и используемого затем в системах обогрева (горячая вода в первой емкости гелиопреобразующего резервуара) и генерации электроэнергии (мини-теплоэлектростанция, потребляющая горячий пар от парогенератора, размещенного во второй емкости гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара) для собственных нужд.

Компьютерный центр, примененный в предлагаемом техническом решении в качестве системы управления, формирует управляющие воздействия индивидуально для каждого привода двухкоординатных поворотных механизмов лучеотражающих панелей, необходимые для отражения солнечных лучей с панелей на конический отражатель на куполообразном покрытии 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 куполообразного покрытия, а также с учетом текущих данных с выходов датчиков, размещенных внутри и вне куполообразного покрытия, прогнозов погоды и производственных планов.

Нижеприведенные чертежи и схемы поясняют устройство и принципы действия технического решения.

Фиг.1. Общий вид солнечного интенсифицированного тепличного комплекса.

Фиг.2. Куполообразное покрытие комплекса.

Фиг.3а, 3в. Конструкции трехслойного кровельного блока в варианте направления вершин конических или пирамидальных отверстий наружу.

Фиг.3б разрез А-А на фиг.3a, фиг.3г разрез А-А на фиг.3в.

Фиг.4. Схема хода лучей в конусообразном, сквозном отверстии прямого излучения снаружи внутрь и отражаемых обратно изнутри.

Фиг.5. Схема образования эффекта В«свет отовсюдуВ».

Фиг.6. Схема хода лучей с однократным отражением от панелей при В«высокомВ» Солнце.

Фиг.7. Схема хода лучей с двукратным отражением от панелей при В«низкомВ» Солнце.

Фиг.8. Общий вид одинарной лучеотражающей панели.

Фиг.9. Общий вид сдвоенной лучеотражающей панели.

Фиг.10. Структурная функциональная схема системы управления.

Фиг.11. Геометрический чертеж для определения текущих значений координат 1, 2 как функций исходных независимых переменных.

На фиг.1-10 обозначено:

1 - основание;

2 - светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие;

3 - несущие опоры;

4, 5 - площади, с культивируемыми растениями основное оборудование и вспомогательные технологические средства;

6 - наружный конусообразный отражатель с внешней боковой отражающей поверхностью;

7 - внутренний конусообразный отражатель с внутренней и наружной боковыми отражающими поверхностями;

8 - первая емкость гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, заполненная водой;

9 - вторая емкость гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, заполненная поваренной солью;

10 - лучеотражающие панели внутреннего концентрического ряда;

11 - лучеотражающие панели внешнего концентрического ряда;

12 - светопроницаемое теплоизолирующее покрытие второй емкости гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара 9;

13 - светопроницаемое теплоизолирующее покрытие кругового проема в вершине светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;

14 - несущая ферма;

15 - лучи Солнца;

16 - лучи, отраженные от лучеотражающих панелей 10, 11 на наружный конусообразный отражатель 6;

17 - лучи, отраженные наружным конусообразным отражателем 6 на гелиопоглощающий, теплоаккумулирующий резервуар;

18 - внутренний слой из бетона;

19 - внешний слой из бетона;

20 - теплоизолирующий слой из пенополиуретана;

21 - металлическая арматура в бетонных слоях 18 и 19;

22 - лучеотражающее покрытие;

23 - вставки из тонкого светопроницаемого материала на внешней стороне блока;

24 - вставка из тонкого светопроницаемого материала на внутренней стороне блока.

25-26 - лучи света, падающие на светоотражающую боковую поверхность сквозного отверстия снаружи светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;

27 - луч света, отраженный на светоотражающую боковую поверхность сквозного отверстия изнутри светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;

28 - лучи Солнца;

29 - лучи, отраженные лучеотражающими панелями 10, 11 на поверхность светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;

30 - лучи, рассеянные отражающим покрытием 22 на боковых поверхностях сквозных отверстий светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2;

, 1, 2 - углы между плоскостью лучеотражающей панели и падающими лучами и между плоскостью лучеотражающей панели и отраженными лучами;

- угол восхождения отраженного луча 16;

(2-) - угол падения солнечных лучей 15 относительно горизонта;

S1 - ширина светового потока, падающего на лучеотражающую панель 11 от Солнца;

S0 - ширина лучеотражающих панелей 10, 11;

Н - высота установки наружного конусообразного отражателя 6;

L - расстояние от места установки лучеотражающей панели 11 до средней линии на отражающей поверхности наружного конусообразного отражателя 6;

31 - лучи, отраженные от лучеотражающей панели 10 на лучеотражающую панель 11;

S 2 - ширина светового потока, падающего на лучеотражающую панель 10 от Солнца;

S3 - ширина светового потока, отраженного на наружный конусообразный отражатель 6;

h 1, h2 - высота установки лучеотражающих панелей 10, 11 наружного и внутреннего концентрических рядов соответственно;

32 - несущая стойка;

33 - основание двухкоординатного поворотного механизма;

34 - промежуточное звено двухкоординатного поворотного механизма;

35 - выходное звено двухкоординатного поворотного механизма;

36 - кронштейны крепления;

37 - несущий профиль крепления;

38 - лапы крепления;

39 - каркас лучеотражающих панелей 10, 11;

40 - лучеотражающий материал;

1, 2 - координаты движения двухкоординатного поворотного механизма;

41 - несущая стойка;

42 - основание двухкоординатного поворотного механизма;

43 - промежуточное звено двухкоординатного поворотного механизма;

44 - выходное звено двухкоординатного поворотного механизма;

45 - кронштейн крепления;

46 - несущие профили крепления;

47 - подвески вращения;

48 - уравновешивающие стропы;

49 - дополнительная стойка;

50 - прямоугольная рама;

51 - полимерные нити;

52 - лучеотражающий материал;

10, 11 (ЛП 1-ЛПn) - лучеотражающие панели (фиг.10);

53, 54 (Д ) - датчики углового положения выходного звена координаты двухкоординатного поворотного механизма;

55-61 (Р1 -Р7) - редукторы приводов;

62-72 (M 1-Мn) - электродвигатели приводов;

73, 74 (ДС) -датчики скорости вращения электродвигателей 62, 63 (М1, М2);

75-78 (КП) - контроллеры электроприводов;

79, 80 (УМ) - усилители мощности;

81, 82 (PC) - регуляторы скорости;

83, 84 (РП) - регуляторы положения;

85-94 (КДУ) - контроллеры дистанционного управления;

95, 96 (ДТ 1-ДТm) - датчики температуры;

97, 98 (ДО1-ДОk) - датчики освещенности;

99 (ДНВ) - датчик направления ветра;

100 (ДСВ) - датчик скорости ветра;

101, 102 (ДВВ1-ДВВj ) - датчики влажности воздуха;

103-107 - датчики начального положения исполнительных механизмов;

108-112 - датчики конечного положения исполнительных механизмов;

113 (РПДС) - радиопередатчик дуплексной связи;

114, 115 (ПДУ) - пульты дистанционного управления;

116 (КЦ) - компьютерный центр;

117 (УСО) - устройство связи с объектом;

118 (МС) - модем связи;

119 (К) - компьютер с прикладным программным обеспечением (ППО);

120 (ПО) - пульт оператора;

121 - кроссовое устройство;

122, 123 - насосы транспортировки жидких сред.

Относящиеся к вспомогательному оборудованию:

- электродвигатели 65, 66 (М4, M5 ), редукторы 58, 59 (Р4, P5) предназначены для управления вентиляционными заслонками (заслонки на фиг.10 не показаны);

- электродвигатели 67, 68 (M6, M7) приводов вентиляторов (вентиляторы на фиг.10 не обозначены);

- электродвигатели 69, 70 (M8, M9), 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.

На фиг.11 представлен геометрический чертеж для вычисления текущих значений координат 1, 2 движения двухкоординатных поворотных механизмов лучеотражающих панелей как функций исходных независимых переменных со следующими обозначениями:

FAK - дуга окружности кругового ряда расположения лучеотражающих панелей;

А - точка положения конкретной лучеотражающей панели;

В - точка на луче Солнца;

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 BAC со стороной ВС треугольника АВС;

М' - проекция точки М на горизонтальную плоскость;

- азимутальное направление на Солнце;

- азимутальное направление отраженного луча;

- направление на географический север;

- направление на географический юг;

- направление на географический восток;

- направление на географический запад;

- направление вертикали;

- угол отраженного луча в вертикальной плоскости;

- угол положения Солнца в вертикальной плоскости;

NG - азимут Солнца;

NR - азимут отраженного луча;

GR - угол между азимутальным направлением отраженного луча и азимутальным направлением на Солнце;

- азимут лучеотражающей панели А от центральной оси светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия;

1 - угол поворота лучеотражающей панели в горизонтальной плоскости;

2 - угол поворота лучеотражающей панели в вертикальной плоскости.

Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс согласно предлагаемому техническому решению устроен и работает следующим образом.

Теплоизолирующее светопроницаемое 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.

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.

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.

В центре куполообразного покрытия, в его вершине, над конусообразным отражателем, выполнен круговой проем 13, закрытый своим однородным светопроницаемым теплоизолирующим покрытием.

Снаружи куполообразного покрытия, на его вершине, 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.

Оба отражателя 6, 7 оснащены теплообменниками системы охлаждения лучеотражающих поверхностей водой из первой емкости 8 гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, прокачиваемой через трубки теплообменников циркуляционными насосами 122, 123 по кольцевой схеме (теплообменники и трубопроводы на чертежах не показаны).

На прилегающей к куполообразному 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).

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 и их количество позволяют собрать и сконцентрировать на поверхности поваренной соли 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.

Водяная В«рубашкаВ» вокруг емкости 9, образованная водой, заполняющей емкость 8, обеспечивает дополнительную теплоизоляцию для емкости 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.

Тепло, накопленное в емкости 9 в течение светового дня, используется для производства пара с применением воды из емкости 8 и горячего воздуха, например, при переработке овощей, а в ночное время - для выработки электроэнергии для собственных нужд.

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, снижает интегральную светопроницаемость для прямого солнечного излучения 28, падающего непосредственно на внешнюю поверхность светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2, что дает возможность В«срезатьВ» полуденный пик солнечного излучения в жаркую погоду, а наличие лучеотражающих панелей 10, 11, установленных на поворотных механизмах с управляемыми приводами, обеспечивает путем управляемого распределения отраженного солнечного излучения 29 по поверхности светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2 оптимальный режим освещенности в любой зоне внутри его.

Исполнение отверстий в кровельных блоках согласно предлагаемому техническому решению благодаря специфике оптических свойств отражения света от их внутренних боковых поверхностей преобразует 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 В«свет отовсюдуВ» 30.

Схема хода лучей, приведенная на фиг.4, показывает, что лучи 25, 26, падающие на светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное 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 свое первоначальное направление.

Кроме того, расположение отверстий в форме усеченных конусов или пирамид в данном случае вершинами наружу уменьшает рассеяние света и тепла изнутри наружу за счет возврата части излучения 27 изнутри обратно вовнутрь.

Наличие светопроницаемых вставок на входе 23 и выходе 24 отверстий и воздушной подушки между ними и выполнение конструкции 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 куполообразному покрытию 2 в целом высокую степень теплоизоляции при сохранении достаточной прочности и относительно небольшом весе.

Применение кровельных блоков с изогнутыми осями конических или пирамидальных отверстий дает возможность оптимизировать использование прямого солнечного излучения, падающего непосредственно на поверхность теплоизолирующего светопроницаемого куполообразного покрытия 2, и повысить эффективность использования отраженного от лучеотражающих панелей излучения, для чего светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие 2 выполняется из кровельных блоков с различным исполнением формы отверстий в зависимости от места установки кровельных блоков.

Северный сектор светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2 находится в теневой зоне 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, выполнены с отверстиями, оси которых прямолинейны и перпендикулярны внешней поверхности кровельных блоков, а кровельные блоки, образующие верхнюю часть этого сектора, 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.

Восточный и западный секторы вышеназванного покрытия 2 находятся в зонах В«низкогоВ» Солнца, при этом усредненный максимум излучения, принимаемого этими секторами, смещен в южном направлении, поэтому кровельные блоки, из которых выполнены эти секторы, имеют излом осей отверстий, сориентированный при их монтаже в сторону юга.

Южный сектор вышеназванного покрытия 2, находящийся в зоне В«высокогоВ» Солнца, в нижней, вертикальной, части выполнен из кровельных блоков, имеющих излом осей отверстий, сориентированный при их монтаже вверх, а в верхней части - из кровельных блоков с прямыми осями отверстий.

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 существенно снижает эффективность их использования.

Схема на фиг.6 показывает, что эффективность использования площади лучеотражающей панели 11, определяемая отношением S1/S0 =sin, не превышает значения 0,5 даже при довольно высоком положении Солнца, когда угол (2-)60°, т.к. реально угол tg=(H-h)/L достаточно мал и в данном случае его можно не учитывать.

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=1/2sin и которая особо эффективна при очень низком положении Солнца, когда 1 и 2 стремятся к /2, a S2/2S0=1/2 sin 1 стремится к 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 ее устройстве здесь представлен вид со стороны, где расположены основные составляющие конструкции.

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 ДС 1 и ДС2 (73, 74) соответственно (см. фиг.10).

Валы электродвигателей жестко соединены с входными валами редукторов Р1 и Р2 (55, 56) координат 1 и 2. Выходные валы редукторов Р1 и Р 2 (55, 56) кинематически связаны с выходными звеньями 34 и 35 координат 1 и 2 соответственно.

На выходном звене 35 координаты 2 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 1 и 2 жестко соединены также с валами датчиков положения координат, корпуса которых закреплены на основании двухкоординатного поворотного механизма 33 и промежуточном звене 34 соответственно.

Электродвигатель M1 (62) через редуктор P 1 (55) своим вращением разворачивает выходное звено координаты 1, а вместе с ней и лучеотражающую панель 10 в горизонтальной плоскости, а М2 (63) через редуктор Р2 (56) поворачивает выходное звено 35 координаты 2, 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).

Для тепличных комплексов большой производственной мощности настоящим техническим решением предусмотрены сдвоенные лучеотражающие панели большого габарита, конструкция которых представлена на фиг.9.

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 M1 , М2 (62, 63) и контроллеров приводов КП (75, 76, 77, 78).

Сдвоенная лучеотражающая панель отличается от одинарной конструкцией лучеотражающих узлов и креплением их на выходном звене двухкоординатного поворотного механизма.

Лучеотражающий узел выполнен в виде пары одинаковых прямоугольных 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.

Углы поворота координат 1 и 2, необходимые для реализации конкретной технологической задачи управления отраженными лучами, определяются по следующим исходным данным (см. фиг.11):

АС' - радиус окружности кругового ряда расположения лучеотражающих панелей;

СС' - высота положения точки пересечения отраженного луча с вертикальной осью светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия;

; NR - угловые величины, постоянные для каждой лучеотражающей панели, задаются при проектировании и уточняются при монтаже;

; NG - 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).

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 1 и 2 соответственно.

Принимая для упрощения анализа положение точки В так, чтобы АВ=АС, получим ВМ=МС и В'М'=М'С', а также, учитывая, что:

в результате несложных выводов получим:

Работа солнечного интенсифицированного тепличного комплекса в целом организована следующим образом.

В память компьютера К (119) (фиг.10) в качестве исходных данных постоянного хранения внесены данные о географическом положении комплекса. Работа солнечного интенсифицированного тепличного комплекса в целом организована следующим образом.

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 куполообразного 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 куполообразного 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 освещенности в рабочем пространстве под светопроницаемым теплоизолирующим куполообразным покрытием 2 на предстоящий день (сутки).

Кроме того, в К (119) имеются энергонезависимые кварцевые часы, отсчитывающие текущее время - месяц, число, часы, минуты и секунды.

Для контроля за текущими значениями параметров регулируемых режимов и характеристик управляемых объектов комплекс оснащен датчиками 95 - 112 и исполнительными устройствами, указанными на функциональной схеме.

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 передается в компьютер К (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 ng и угол места ), затем по данным о необходимых на текущий момент времени параметрах температурно-влажностного режима в рабочем пространстве, текущих температуре и влажности внутри светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2 и в наружном окружающем пространстве, направлении и скорости ветра, температуре сред в емкостях 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 куполообразного покрытия 2, работа с однократным или с двойным отражением), исходя из чего, с учетом геодезических координат положения каждой конкретной лучеотражающей панели, светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия 2 и верхнего конического отражателя 6, а также текущих координат положения Солнца вычисляет необходимые в данный момент времени текущие значения угловых координат 1 и 2 поворотных механизмов для каждой лучеотражающей панели и по цифровым каналам передает 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.

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.

Достаточно лишь отметить, что регулируемый привод координаты поворотного механизма в соответствии с разностью между сигналом задания текущего положения координаты и сигналом датчика Д (53) о ее фактическом положении в данный момент времени, формируемой регулятором положения РП (83), вращает посредством электродвигателя M1 (62), через редуктор P1 (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.

В течение дня компьютерный центр КЦ (116) посредством соответствующих датчиков осуществляет контроль за текущим состоянием погоды, температурой, влажностью и и куполообразным 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.

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).

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 куполообразного покрытия 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...ДТ m (95, 96), датчики влажности воздуха ДВВ1 ...ДВВj (101, 102), датчики освещенности ДО1 ...ДОk (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).

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).

Компьютерный центр (116) оснащен пультом оператора ПО (120), на который в удобном для оператора виде выводится вся информация о текущем значении технологических параметров процесса, прогнозах 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.

Таким образом, предлагаемый солнечный интенсифицированный тепличный комплекс позволяет за счет использования энергии дополнительного светового потока снизить потребление электрической и тепловой энергии от традиционных внешних источников при одновременной интенсификации роста растений за счет расширенного использования дополнительного потока энергии солнечного излучения для обогрева и равномерного и более интенсивного освещения внутреннего пространства тепличного комплекса.

Предлагаемый солнечный интенсифицированный тепличный комплекс характеризуется высокой экономической эффективностью уже при реализации пункта 1 формулы предлагаемого изобретения, и его эффективность существенно повышается при реализации одновременно нескольких последующих ее пунктов.

Тепличный комплекс дополнительно включает в себя каналы горячего водоснабжения жилых зданий и/или промышленных сооружений, термически связанных с первой емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, и каналы промышленного энергоснабжения паром и/или горячим воздухом, связанные со второй емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, причем к последней как к источнику высокопотенциальной тепловой энергии подключены также энергопотребляющие установки собственных нужд вышеназванного комплекса, в том числе мини-теплоэлектростанция собственных нужд, выходы систем охлаждения которых связаны с первой емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара или другими потребителями тепловой энергии.

Кроме того, лучеотражающий материал, примененный в плоских лучеотражающих панелях, выполнен, по меньшей мере, из трех скрепленных между собой слоев различных материалов, одним из которых, средним, является фольга с зеркальной поверхностью. Вторым, обращенным в сторону к свету, - тонкий светопроницаемый защитный материал, например, стеклянная пленка. Третьим, обращенным в сторону от света, материал, например, синтетическая ткань, покрытый с внешней стороны влагостойким, морозостойким, светоотражающим красителем.

Формула изобретения

1. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс, содержащий составляющие совместно гелиопреобразующее рабочее пространство, светопроницаемое теплоизолирующее куполообразное покрытие, закрепленное 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, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен гелиопоглощающим, теплоаккумулирующим резервуаром, установленным на основании по центру светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия, изготовленного из кровельных блоков из светонепроницаемого материала с малой теплопроводностью, с массивом сквозных отверстий в форме усеченных конусов или пирамид, покрытых изнутри лучеотражающим материалом и закрытых снаружи и изнутри тонким светопроницаемым материалом, причем поверхность вышеназванных блоков, обращенная внутрь гелиопреобразующего пространства и незанятая сквозными и технологическими отверстиями, покрыта лучеотражающим материалом, а на прилегающей к светопроницаемому теплоизолирующему куполообразному покрытию территории концентрично ему и, как минимум, в два концентрических ряда размещены преимущественно плоские лучеотражающие панели, каждая из которых установлена на выходом звене своего двухкоординатного поворотного механизма с управляемыми приводами, основание которого закреплено на опорной стойке, вертикально установленной на земле, образующие вместе с отражателями, один из которых выполнен в виде усеченного конуса или усеченной многогранной пирамиды с отражающей поверхностью преимущественно снаружи и размещен вершиной вниз над центром светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия, в котором создан сплошной светопроницаемый теплоизолирующий проем в центре, а второй - в виде пустотелого усеченного конуса или усеченной многогранной пирамиды с отражающими внутренней и внешней боковыми поверхностями установлен внутри светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия вершиной вверх, под первым отражателем и соосно с ним дополнительный энергетический канал в виде потока солнечных лучей, отраженных лучеотражающими панелями, сконцентрированного и направленного сверху вниз, внутрь светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия, причем управляемые привода двухкоординатных поворотных механизмов лучеотражающих панелей своими входами подключены к выходам устройства автоматического управления, реализованного на базе компьютерного центра, электрические входы которого соединены с датчиками температуры среды в гелиопоглощающем, теплоаккумулирующем резервуаре и в пространстве под светопроницаемым теплоизолирующим куполообразным покрытием с датчиками скорости и направления ветра, с датчиками положения выходных валов двухкоординатных поворотных механизмов лучеотражающих панелей.

2. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.1, отличающийся тем, что гелиопоглощающий, теплоаккумулирующий резервуар выполнен, по меньшей мере, из двух емкостей, заполненных разнородными веществами, водою - первая и, например, поваренной солью - вторая, причем вторая емкость размещена в центре первой и теплоизолирована по бокам и снизу от воды, заполняющей первую емкость, установленную по центру куполообразного покрытия, материалом с низкой теплопроводностью и сверху - от внутренней среды гелиопреобразующего пространства - светопроницаемым, теплоизолирующим покрытием, а первая посредством трубопроводов и циркуляционных насосов соединена по кольцевой схеме с теплообменниками принудительного охлаждения отражателей, установленных над гелиопоглощающим, теплоаккумулирующим резервуаром, внутри и снаружи светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия.

3. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.2, отличающийся тем, что вспомогательные технологические средства, обеспечивающие функционирование вышеназванного комплекса по его проектному назначению, дополнительно включают в себя каналы горячего водоснабжения жилых зданий и/или промышленных сооружений, термически связанные с первой емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, и каналы промышленного энергоснабжения паром и/или горячим воздухом, связанные со второй емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара, причем к последней, как к источнику высокопотенциальной тепловой энергии, подключены также энергопотребляющие установки собственных нужд вышеназванного комплекса, в том числе минитеплоэлектростанция собственных нужд, выходы систем охлаждения которых связаны с первой емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара или другими потребителями тепловой энергии.

4. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.3, отличающийся тем, что кровельные блоки светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия выполнены, по меньшей мере, трехслойными со сквозными проемами в форме усеченных конусов или многогранных пирамид, боковые поверхности которых покрыты лучеотражающим материалом, а сами проемы с внешней и внутренней сторон блоков закрыты тонким светопроницаемым материалом с низкой теплопроводностью, при этом крайние слои названных блоков выполнены из бетона или пластиков и армированы, а средний выполнен из теплоизолирующего материала особо высокой эффективности, например пенополиуретана.

5. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.1 или 4, отличающийся тем, что оси отверстий в наружном слое кровельных блоков выполнены под углом 10-40° к осям отверстий внутренних слоев кровельных блоков.

6. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.1, отличающийся тем, что плоские лучеотражающие панели выполнены в форме, близкой к прямоугольникам, вытянутым в горизонтальном направлении, и каждая из них закреплена посредством несущего профиля на выходном звене двухкоординатного механизма с управляемыми приводами, обеспечивающего поворот панели относительно осей вращения на угол ориентировочно до 210° и закрепленного своим основанием на верхнем конце вертикальной стойки, установленной неподвижно на поверхности земли.

7. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.1 или 6, отличающийся тем, что плоские лучеотражающие панели выполнены в форме прямоугольных рам с натянутыми на них полимерными нитями, удерживающими лучеотражающий материал в плоскости рам, и размещены попарно на одной общей для каждой пары поворотной конструкции, выполненной в виде вертикальной несущей стойки, закрепленной своим нижним концом неподвижно на поверхности земли, на верхнем конце которой установлен двухкоординатный механизм с управляемыми приводами, выходное звено которого вращает закрепленную в нем своей серединой поперечину вокруг горизонтальной оси, совпадающей с продольной осью поперечины, а промежуточное звено поворачивает ее вокруг вертикальной оси, совпадающей с продольной осью вертикальной несущей стойки, при этом рамы панелей своими серединами жестко закреплены на поперечине в одной плоскости, симметрично по обе стороны от несущей вертикальной стойки и уравновешены с помощью строп, нижние концы которых посредством подвесок вращения закреплены на поперечине равномерно по ее длине, а верхние - на верхнем конце дополнительной стойки, установленной вертикально на промежуточном звене двухкоординатного механизма.

8. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.7, отличающийся тем, что устройства управления положением лучеотражающих панелей снабжены каналами дистанционного управления от мобильных командных пунктов обслуживающего персонала, примененных в качестве вспомогательных технологических средств.

9. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.7, отличающийся тем, что лучеотражающий материал, примененный в плоских лучеотражающих панелях, установленных на поворотных конструкциях, выполнен по меньшей мере из трех скрепленных между собой слоев различных материалов, одним из которых является фольга с зеркальной поверхностью, вторым, обращенным в сторону к свету, - тонкий светопроницаемый защитный материал, например стеклянная пленка, и третьим, обращенным в сторону от света, материал, например синтетическая ткань, покрытый с внешней стороны влагостойким, морозостойким светоотражающим красителем.

10. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.9, отличающийся тем, что особенности местности и сооружений по его окружающей территории использованы, например, посредством красителей в качестве дополнительных лучеотражающих поверхностей.

11. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.1 или 4, отличающийся тем, что кровельные блоки светопроницаемого теплоизолирующего куполообразного покрытия выполнены с применением композитного материала, например пенистого полиуретана, армированного металлической сеткой, или углепластика, или пеноуглепластика.

12. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.11, отличающийся тем, что названные кровельные блоки выполнены из пенокерамики.

13. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс по п.11, отличающийся тем, что названные кровельные блоки выполнены из пеноалюминия и/или пеностекла.

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.12.2006

Извещение опубликовано: 27.02.2008        БИ: 06/2008