RU2782323C1 - Greenhouse complex - Google Patents
Greenhouse complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782323C1 RU2782323C1 RU2022111048A RU2022111048A RU2782323C1 RU 2782323 C1 RU2782323 C1 RU 2782323C1 RU 2022111048 A RU2022111048 A RU 2022111048A RU 2022111048 A RU2022111048 A RU 2022111048A RU 2782323 C1 RU2782323 C1 RU 2782323C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- translucent
- coating
- greenhouse
- solar radiation
- heat
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 110
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 109
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 75
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 abstract description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012272 crop production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 5
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 poly(3,4-ethylene dioxythiophene) Polymers 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZPPHXVFMVZRTE-UHFFFAOYSA-N [Kr]F Chemical compound [Kr]F VZPPHXVFMVZRTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GGDCZNKUXACJLV-UHFFFAOYSA-N [O-2].[In+3].[Sn+2]=O.[In+3].[O-2].[O-2].[O-2] Chemical compound [O-2].[In+3].[Sn+2]=O.[In+3].[O-2].[O-2].[O-2] GGDCZNKUXACJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- DNWNZRZGKVWORZ-UHFFFAOYSA-N calcium oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [Ca+2].[O-][V](=O)=O.[O-][V](=O)=O DNWNZRZGKVWORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011538 cleaning material Substances 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного промышленного производства растительной продукции, а именно: к укрывным материалам в растениеводстве при интенсивных способах выращивания сельскохозяйственных культур и других растений посредством устройств защищенного грунта, в частности, посредством энергосберегающих теплиц, и может быть использовано при сооружении тепличных комплексов и строительства связанных с ним других, в том числе сельскохозяйственных, сооружений, в которых обогрев освещение и электроснабжение их внутреннего пространства осуществляется посредством расширенного использования энергии солнечного излучения.The present invention relates to the field of agricultural industrial production of plant products, namely: to covering materials in crop production with intensive methods of growing crops and other plants through protected ground devices, in particular, through energy-saving greenhouses, and can be used in the construction of greenhouse complexes and construction other related buildings, including agricultural ones, in which heating, lighting and power supply of their internal space is carried out through the expanded use of solar radiation energy.
Энергоснабжение составляет весьма существенную часть расходов при выращивании растений в теплицах. Кроме того, при выработке электроэнергии для теплиц используется большое количество углеводородного топлива, что наносит вред окружающей среде. В настоящее время в мире запасы источников углеводородного топлива сокращаются при возрастании проблем экологии, связанных с использованием углеводородного топлива, вследствие чего все большее внимание уделяется развитию зеленых технологий, в частности, развитию солнечной энергетики.Energy supply is a very significant part of the cost of growing plants in greenhouses. In addition, a large amount of hydrocarbon fuel is used in the generation of electricity for greenhouses, which is harmful to the environment. At present, the world's reserves of hydrocarbon fuel sources are declining with increasing environmental problems associated with the use of hydrocarbon fuels, as a result of which more and more attention is paid to the development of green technologies, in particular, the development of solar energy.
Температура воздуха в северных широтах значительно ниже, чем в южных. Существующие основные конструкции теплиц приспособлены, в основном, для южных климатических условий и часто не рассчитаны на низкие температуры северных широт. Вследствие этого зимой потребление электроэнергии теплицами чрезвычайно высоко, что существенно повышает себестоимость выращиваемых в теплицах сельскохозяйственных культур. С другой стороны, в летний период из-за большой продолжительности дня тепловая нагрузка на теплицу может быть избыточной, что, порой, также нежелательно вследствие чего температурный режим в теплице необходимо контролировать в заданном, наиболее благоприятном для выращиваемых в ней растений диапазоне.The air temperature in the northern latitudes is much lower than in the southern. The existing basic structures of greenhouses are adapted mainly for southern climatic conditions and are often not designed for the low temperatures of northern latitudes. As a result, electricity consumption by greenhouses is extremely high in winter, which significantly increases the cost of crops grown in greenhouses. On the other hand, in summer, due to the long daylight hours, the heat load on the greenhouse can be excessive, which is sometimes also undesirable, as a result of which the temperature regime in the greenhouse must be controlled in the given range, which is most favorable for the plants grown in it.
С учетом вышеизложенного широкое вовлечение солнечной энергии в энергетический баланс сельскохозяйственного производства является чрезвычайно актуальной проблемой. Важную роль в ее решении играет создание светорегулирующих и светотрансформирующих материалов. Отсюда проблема создания светорегулирующих и светотрансформирующих материалов, в том числе трансформирующих солнечную энергию в электрическую, для тепличных комплексов с более эффективным использованием солнечной энергии в настоящее время встала достаточно остро.In view of the foregoing, the widespread involvement of solar energy in the energy balance of agricultural production is an extremely urgent problem. An important role in its solution is played by the creation of light-regulating and light-transforming materials. Hence the problem of creating light-regulating and light-transforming materials, including those transforming solar energy into electrical energy, for greenhouse complexes with a more efficient use of solar energy has now become quite acute.
Известно техническое решение, содержащее 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, подмостки 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 [1].A technical solution is known that contains a base, a translucent heat-insulating shell made in the form of a ball with a hole in the lower part and fixed on supports installed vertically on the base, circular trays for hydroponic growing of plants, made in the form of sections and placed inside the ball, scaffolds for caring for plants and maintenance of a hydroponic installation installed along the perimeter of circular trays, a complex of engineering systems for plant life support: additional irradiation, mineral nutrition, heat supply, ventilation, and others, ladders connecting the tiers of circular trays with each other [1].
Однако известное техническое решение не обеспечивает снижение 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 вследствие того, 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, и отсутствия трансформации избыточного солнечного излучения в электрическую энергию.However, the known technical solution does not provide a reduction in the electrical and thermal energy consumed from the outside while simultaneously intensifying plant growth due to the expanded use of solar radiation energy for heating and uniform and more intense illumination of the internal space of the greenhouse due to the fact that the energy of the sun's rays incident on the surface facing the sun greenhouse is not enough to heat the internal volume and uniform illumination of the entire working area of the greenhouse, due to the presence of shady zones created by plants and equipment located inside the greenhouse, and the lack of transformation of excess solar radiation into electrical energy.
Известно техническое решение, содержащее 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, гелиопоглощающий, теплоаккумулирующий резервуар, установленный 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 выходном 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. Ко второй емкости гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара подключена мини-теплоэлектростанция, выходы систем охлаждения которой связаны с первой емкостью гелиопоглощающего, теплоаккумулирующего резервуара. Лучеотражающий материал, примененный в плоских лучеотражающих панелях, установленных на поворотных конструкциях, выполнен по меньшей мере из трех скрепленных между собой слоев разных 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 [2].A technical solution is known that contains the components of a jointly helioconverting workspace, a translucent heat-insulating dome-shaped coating fixed on bearing supports installed vertically on the base, an area with cultivated plants, basic equipment and auxiliary technological means that ensure the operation of the said complex according to its design purpose, helioabsorbing, heat storage a tank installed on the base in the center of a translucent heat-insulating dome-shaped coating made of roofing blocks of an opaque material with low thermal conductivity, with an array of through holes in the form of truncated cones or pyramids, covered from the inside with a ray-reflecting material and closed from the outside and from the inside by a thin translucent material, and the surface of the above-mentioned blocks, facing inside the helioconverting space and unoccupied by through and technological holes, is covered with lu reflective material, and on the territory adjacent to the translucent heat-insulating dome-shaped coating, predominantly flat ray-reflective panels are placed concentrically to it and at least in two concentric rows, each of which is installed on the output link of its two-coordinate rotary mechanism with controlled drives, the base of which is fixed on a support post , vertically installed on the ground, forming together with reflectors, one of which is made in the form of a truncated cone or a truncated polyhedral pyramid with a reflective surface mainly on the outside and is placed top down above the center of a translucent heat-insulating dome-shaped coating, in which a continuous translucent heat-insulating opening is created in the center, and the second - in the form of a hollow truncated cone or a truncated polyhedral pyramid with reflective inner and outer side surfaces, is installed inside a translucent heat-insulating domed cover top-up, under the first reflector and coaxially with it, an additional energy channel in the form of a stream of sunlight reflected by the ray-reflecting panels, concentrated and directed from top to bottom, inside the translucent heat-insulating dome-shaped coating, moreover, the controlled drives of the two-coordinate rotary mechanisms of the ray-reflecting panels are connected to the outputs of the device with their inputs automatic control implemented on the basis of a computer center, the electrical inputs of which are connected to the temperature sensors of the environment in the helioabsorbing, heat-accumulating tank and in the space under the translucent heat-insulating dome-shaped coating with wind speed and direction sensors, to the position sensors of the output shafts of the two-coordinate rotary mechanisms of the ray-reflecting panels. A mini-thermal power plant is connected to the second capacity of the solar-absorbing, heat-storing tank, the outlets of the cooling systems of which are connected to the first capacity of the helio-absorbing, heat-storing tank. The reflective material used in flat reflective panels mounted on rotary structures is made of at least three layers of different materials bonded to each other, one of which is a foil with a mirror surface, the second, facing the light, is a thin translucent protective material, for example, a glass film, and a third material facing away from the light, for example, a synthetic fabric, coated on the outside with a moisture-resistant, frost-resistant light-reflecting dye [2].
Однако известное техническое решение достаточно сложное и нетехнологично при сборке отдельных элементов в единый тепличный комплекс, недостаточно надежно в эксплуатации и требует обеспечения электроснабжения тепличного комплекса извне.However, the known technical solution is quite complex and low-tech when assembling individual elements into a single greenhouse complex, is not reliable enough in operation and requires the provision of power supply to the greenhouse complex from the outside.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) по совокупности существенных признаков является тепличный комплекс, включающий светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, со структурой в виде полых пирамид или полых конусов, теплоаккумулирующий резервуар, установленный с возможностью получения тепловой энергии солнечного излучения, проходящего через светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, содержащий заполненную водой первую емкость, и заполненную поваренной солью вторую емкость, установленную внутри первой емкости соосно с ней, изолированную по бокам и снизу материалом с низкой теплопроводностью, закрытую сверху вторым светопроницаемым теплоизолирующим покрытием, ко второй емкости подключена мини-теплоэлектростанция, выход систем охлаждения которой связан с первой емкостью, при этом на внутренней стороне светопроницаемого теплоизолирующего покрытия размещены прозрачные фотоэлектрические преобразователи, выход которых соединен посредством контроллера заряда с преобразователем постоянного напряжения, соединенного со входами аккумуляторных батарей, выходы которых соединены через инвертор с тепличным комплексом, а полые пирамиды или полые конусы выполнены с вершиной [3].The closest technical solution (prototype) in terms of essential features is a greenhouse complex, including a translucent heat-insulating coating, with a structure in the form of hollow pyramids or hollow cones, a heat storage tank installed with the possibility of obtaining thermal energy from solar radiation passing through a translucent heat-insulating coating, containing a filled water, the first container filled with common salt, installed inside the first container coaxially with it, insulated on the sides and bottom with a material with low thermal conductivity, closed on top with a second translucent heat-insulating coating, a mini-thermal power plant is connected to the second container, the output of the cooling systems of which is connected to the first container, while on the inner side of the translucent heat-insulating coating there are transparent photovoltaic converters, the output of which is connected by means of a charge controller to the converter constant voltage connected to the inputs of batteries, the outputs of which are connected through an inverter to the greenhouse complex, and hollow pyramids or hollow cones are made with a top [3].
Однако известное техническое решение не позволяет регулировать разную интенсивность солнечного излучения к растениям в тепличном комплексе для избежания появления «ожогов» растений при высокой тепловой интенсивности солнечного излучения.However, the known technical solution does not allow adjusting the different intensity of solar radiation to plants in the greenhouse complex to avoid the appearance of "burns" of plants at high thermal intensity of solar radiation.
Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение регулировки разной интенсивности солнечного излучения при воздействии на растения или семена в тепличном комплексе.A new achievable technical result of the proposed invention is to provide adjustment of different intensity of solar radiation when exposed to plants or seeds in the greenhouse complex.
Указанный технический результат достигается тем, что в тепличном комплексе, включающем светопроницаемое теплоизолирующее покрытие со структурой в виде полых пирамид или полых конусов, вершины которых обращены в направлении теплоаккумулирующего резервуара, установленного с возможностью получения тепловой энергии солнечного излучения, проходящего через светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, содержащего заполненную водой первую емкость, и заполненную поваренной солью вторую емкость, установленную внутри первой емкости соосно с ней, изолированную по бокам и снизу материалом с низкой теплопроводностью, закрытую сверху вторым светопроницаемым теплоизолирующим покрытием, ко второй емкости подключена мини-теплоэлектростанция, выход систем охлаждения которой связан с первой емкостью, при этом на внутренней стороне светопроницаемого теплоизолирующего покрытия размещены прозрачные фотоэлектрические преобразователи, выход которых соединен посредством контроллера заряда с преобразователем постоянного напряжения, соединенного со входами аккумуляторных батарей, выходы которых соединены через инвертор с тепличным комплексом, в отличие от прототипа, в тепличный комплекс дополнительно введено третье светопроницаемое покрытие периодического действия со структурой в виде полых пирамид или полых конусов, вершины которых обращены наружу относительно тепличного комплекса, размещенное на участках тепличного комплекса, через которые возможно непосредственное воздействие на растения или семена диффузно рассеянного от полых пирамид или полых конусов третьего светопроницаемого покрытия периодического действия солнечного излучения, при этом отдельные полосы третьего светопроницаемого покрытия периодического действия выполнены с возможностью поворота вокруг своей оси на 180° для изменения характера диффузного рассеивания падающего солнечного излучения и с возможностью смещения для уменьшения или увеличения площади диффузного рассеивания при уменьшении или увеличении яркости солнечного излучения.The specified technical result is achieved by the fact that in the greenhouse complex, including a translucent heat-insulating coating with a structure in the form of hollow pyramids or hollow cones, the tops of which are facing in the direction of the heat-storing reservoir, installed with the possibility of obtaining thermal energy from solar radiation passing through the translucent heat-insulating coating containing filled water, the first container filled with common salt, installed inside the first container coaxially with it, insulated on the sides and bottom with a material with low thermal conductivity, closed on top with a second translucent heat-insulating coating, a mini-thermal power plant is connected to the second container, the output of the cooling systems of which is connected to the first container, while on the inner side of the translucent heat-insulating coating there are transparent photovoltaic converters, the output of which is connected by means of a charge controller to the DC converter. ion voltage connected to the inputs of batteries, the outputs of which are connected through an inverter to the greenhouse complex, in contrast to the prototype, a third translucent coating of periodic action with a structure in the form of hollow pyramids or hollow cones is additionally introduced into the greenhouse complex, the tops of which are turned outward relative to the greenhouse complex placed in areas of the greenhouse complex through which direct exposure to plants or seeds diffusely scattered from hollow pyramids or hollow cones of the third translucent coating of periodic action of solar radiation is possible, while individual strips of the third translucent coating of periodic action are made with the ability to rotate around its axis by 180 ° to change the nature of the diffuse scattering of the incident solar radiation and with the possibility of shifting to reduce or increase the diffuse scattering area with a decrease or increase in the brightness of the solar radiation eniya.
Третье светопроницаемое покрытие периодического действия может быть выполнено в виде вертикальных или горизонтальных жалюзи.The third translucent coating of periodic action can be made in the form of vertical or horizontal blinds.
В качестве защитного светопроницаемого покрытия может быть использована стеклянная пленка или пленка из оптически прозрачных полимерных материалов.A glass film or a film of optically transparent polymeric materials can be used as a protective translucent coating.
В тепличный комплекс дополнительно может быть введено устройство подачи охлажденного воздуха с возможностью обеспечения обдува пространства между внутренней стороной светопроницаемого теплоизолирующего покрытия и защитным светопроницаемым покрытием, закрывающим изнутри светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, для охлаждения прозрачных фотоэлектрических преобразователей.In addition, a cooled air supply device can be introduced into the greenhouse complex with the possibility of blowing the space between the inner side of the translucent heat-insulating coating and the protective translucent coating covering the translucent heat-insulating coating from the inside, for cooling transparent photoelectric converters.
Оптически прозрачный полимерный материал может быть выполнен из поливинилхлорида или поликарбоната, или полиметилметакрилата, или майлара.The optically transparent polymeric material can be made of polyvinyl chloride or polycarbonate, or polymethyl methacrylate, or mylar.
На тыльную поверхность наружного защитного светопроницаемого покрытия может быть нанесен прозрачный в ультрафиолетовой и видимой областях спектра электромагнитного излучения и отражающий инфракрасное излучение слой.A layer transparent in the ultraviolet and visible regions of the electromagnetic radiation spectrum and a layer reflecting infrared radiation can be deposited on the back surface of the outer protective translucent coating.
На тыльную поверхность наружного защитного светопроницаемого покрытия может быть нанесен слой из оксида алюминия или оксида кремния, или оксида титана, обеспечивающий фильтрацию падающего на него солнечного излучения.A layer of aluminum oxide or silicon oxide or titanium oxide can be deposited on the back surface of the outer protective translucent coating, which provides filtering of solar radiation incident on it.
Защитное светопроницаемое покрытие может быть выполнено устойчивым к воздействию солнечных лучей, а, по крайней мере, его часть внутри теплицы может быть выполнена гидрофильной.The protective translucent coating can be made resistant to sunlight, and at least part of it inside the greenhouse can be made hydrophilic.
В тепличный комплекс может быть дополнительно введено устройство искусственного освещения растений или семян, обеспечивающее возможность диффузного рассеивания искусственного освещения.An additional device for artificial lighting of plants or seeds can be additionally introduced into the greenhouse complex, providing the possibility of diffuse dispersion of artificial lighting.
На фиг. 1-3 представлены принципиальные схемы выполнения тепличного комплекса.In FIG. 1-3 are schematic diagrams of the greenhouse complex.
Солнечный тепличный комплекс (1) включает светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), со структурой в виде полых пирамид (3) с вершиной (фиг. 1, выноска 1---1), например, четырехгранных, шестигранных и т.д., теплоаккумулирующий резервуар (4), установленный с возможностью получения тепловой энергии солнечного излучения, проходящего через светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), содержащий заполненную водой первую емкость (5), и заполненную поваренной солью вторую емкость (6), установленную внутри первой емкости (5) соосно с ней, изолированную по бокам и снизу материалом (7) с низкой теплопроводностью, закрытую сверху вторым светопроницаемым теплоизолирующим покрытием (8), ко второй емкости (6) подключена мини-теплоэлектростанция (9), выход (10) систем охлаждения которой связан с первой емкостью (5), при этом на внутренней стороне светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) размещены прозрачные фотоэлектрические преобразователи (11) (фиг. 1).The solar greenhouse complex (1) includes a translucent heat-insulating coating (2), with a structure in the form of hollow pyramids (3) with a top (Fig. 1,
Прозрачные фотоэлектрические преобразователи (11) предназначены для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию.Transparent photoelectric converters (11) are designed to convert solar radiation into electrical energy.
Внутренняя относительно падающего солнечного излучения сторона светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) является основанием, на которое наносится фотоприемный слой фотоэлектрических преобразователей (11) и тыльный и лицевой электроды (на фиг. 1 не показаны). При этом светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2) должно быть диэлектрическим или на него дополнительно наносится диэлектрический слой, на котором далее последовательно формируются соответствующие тыльный и лицевой электроды.The side of the translucent heat-insulating coating (2) inner relative to the incident solar radiation is the base on which the photoreceiving layer of photoelectric converters (11) and the back and front electrodes (not shown in Fig. 1) are applied. In this case, the translucent heat-insulating coating (2) must be dielectric or an additional dielectric layer is applied to it, on which the corresponding rear and front electrodes are subsequently formed.
Емкости (5, 6) теплоаккумулирующего резервуара (4) предназначены для концентрации, накопления и хранения в рабочих средах с высокой теплоемкостью, значительное количество тепловой энергии, поступающей с солнечным излучением в течение дня, особенно в полуденное время, что позволяет использовать полуденный максимум солнечного излучения для удовлетворения тепловой и электрической энергией тепличный комплекс (1) за счет тепла, накопленного в рабочих средах емкостей (5, 6) теплоаккумулирующего резервуара (4) и используемого по мере необходимости в системах обогрева (горячая вода в первой емкости (5) и генерации электроэнергии в мини-теплоэлектростанции, потребляющей горячий пар от парогенератора, размещенного во второй емкости (6).Capacities (5, 6) of the heat storage reservoir (4) are designed for concentration, accumulation and storage in working environments with high heat capacity, a significant amount of thermal energy supplied with solar radiation during the day, especially at midday, which allows using the midday maximum of solar radiation to meet the thermal and electrical energy of the greenhouse complex (1) due to the heat accumulated in the working media of the tanks (5, 6) of the heat storage tank (4) and used as needed in heating systems (hot water in the first tank (5) and electricity generation in a mini-thermal power plant that consumes hot steam from a steam generator located in the second tank (6).
Оптические характеристики и структура светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) позволяют собрать и сконцентрировать на поверхности поваренной соли в во второй емкости (6) необходимое количество солнечной энергии, достаточное вплоть до расплавления поваренной соли. При этом высокое значение теплоемкости фазового перехода поваренной соли и ее количество, размещенное во второй емкости (6), позволяет в течение светового дня накопить значительное количество тепловой энергии. Теплоизоляция дна и боковых поверхностей второй емкости (6) и второе светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (8) препятствует рассеянию тепла, накопленного в объеме поваренной соли, обеспечивая тем самым необходимую длительность сохранения тепла. Водяная «рубашка» вокруг второй емкости (6), заполняющая первую емкость (5), обеспечивает дополнительную теплоизоляцию для второй емкости (6) вследствие того, что вода имеет очень низкую теплопроводность и, кроме того, утилизирует тепло, проникающее из второй емкости (6) через ее дно и боковые поверхности, которое используется в системах отопления и горячего водоснабжения.The optical characteristics and structure of the translucent heat-insulating coating (2) make it possible to collect and concentrate on the surface of sodium chloride in the second container (6) the required amount of solar energy, sufficient until the salt melts. At the same time, the high value of the heat capacity of the phase transition of sodium chloride and its amount placed in the second container (6) allows you to accumulate a significant amount of thermal energy during daylight hours. Thermal insulation of the bottom and side surfaces of the second container (6) and the second translucent heat-insulating coating (8) prevent the dissipation of heat accumulated in the volume of sodium chloride, thereby ensuring the necessary duration of heat retention. The water "jacket" around the second tank (6), filling the first tank (5), provides additional thermal insulation for the second tank (6) due to the fact that water has a very low thermal conductivity and, in addition, utilizes the heat penetrating from the second tank (6 ) through its bottom and side surfaces, which is used in heating and hot water systems.
В тепличный комплекс (1), при необходимости, могут быть дополнительно введены защитные светопроницаемые покрытия (12), закрывающие снаружи и изнутри светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), при этом на тыльную поверхность наружного защитного светопроницаемого покрытия (12), при необходимости, может быть нанесен слой (13), обеспечивающий фильтрацию падающего на него солнечного излучения (фиг. 1, выноска 1---1).If necessary, protective translucent coatings (12) can be additionally introduced into the greenhouse complex (1), covering the translucent heat-insulating coating (2) from the outside and from the inside, while on the back surface of the outer protective translucent coating (12), if necessary, there can be a layer (13) is applied, which provides filtering of the solar radiation incident on it (Fig. 1,
Наличие защитного светопроницаемого покрытия (12) позволяет защищать светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2) и прозрачные фотоприемные слои фотоэлектрических преобразователей (11) от разрушения, слипания, нанесения механических царапин и т.п.при сборке тепличного комплекса (1) и транспортировке светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) от процессов перегрузки и тряски и/или защиты прозрачных фотоприемных слоев фотоэлектрических преобразователей (11) от слипания в процессе их хранения и/или в исходном транспортном положении, когда светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2) сложено и прозрачные фотоприемные слои фотоэлектрических преобразователей (11) соприкасаются друг с другом. Защитное светопроницаемое покрытие (12) позволяет защищать фотоприемные слои фотоэлектрических преобразователей (11) также и от конденсирующейся влаги в теплице (1). В теплице (1), как правило, имеет место большая влажность и на защитное светопроницаемое покрытие (12), если оно холодное, например, в ночное время или в холодные периоды времени года, может конденсироваться влага.The presence of a protective translucent coating (12) makes it possible to protect the translucent heat-insulating coating (2) and the transparent photoreceiving layers of photoelectric converters (11) from destruction, sticking, mechanical scratches, etc. when assembling the greenhouse complex (1) and transporting the translucent heat-insulating coating ( 2) from the processes of overload and shaking and / or protection of the transparent photoreceiving layers of photoelectric converters (11) from sticking during their storage and / or in the initial transport position, when the translucent heat-insulating coating (2) is folded and the transparent photoreceiving layers of photoelectric converters (11) are in contact with each other. The protective translucent coating (12) makes it possible to protect the photoreceiving layers of the photoelectric converters (11) also from condensing moisture in the greenhouse (1). In the greenhouse (1), as a rule, there is a lot of humidity and on the protective translucent cover (12), if it is cold, for example at night or during cold periods of the year, moisture can condense.
Защитное светопроницаемое покрытие (12) может быть выполнено устойчивым к воздействию солнечных лучей, а, по крайней мере, его часть внутри теплицы (1) может быть выполнена гидрофильной. В связи с тем, что конденсирующаяся на защитное светопроницаемое покрытие (12) влага может снижать пропускание солнечного излучения через светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), необходимо чтобы влага максимально быстро стекала с него вниз в соответствующий сборник. Это обеспечивается приданием ей гидрофильных свойств одним из известных методов. Также одним из известных методов защитное светопроницаемое покрытие (12) может быть выполнено устойчивым к воздействию прежде всего прямых солнечных лучей. Вода из водосборника при необходимости может в дальнейшем дополняться необходимыми для выполнения тех или иных задач минералами и использоваться для хозяйственных нужд, например, в том же тепличном комплексе (1).The protective translucent coating (12) can be made resistant to sunlight, and at least part of it inside the greenhouse (1) can be made hydrophilic. Due to the fact that moisture condensing on the protective translucent coating (12) can reduce the transmission of solar radiation through the translucent heat-insulating coating (2), it is necessary that the moisture flow down from it as quickly as possible into the appropriate collector. This is ensured by giving it hydrophilic properties by one of the known methods. Also, by one of the known methods, the protective translucent coating (12) can be made resistant to, first of all, direct sunlight. Water from the water collector, if necessary, can be further supplemented with the minerals necessary to perform certain tasks and used for household needs, for example, in the same greenhouse complex (1).
Наличие слоя (13), обеспечивающего фильтрацию падающего на него солнечного излучения, позволяет ослабить при необходимости возможное неблагоприятное воздействие солнечного излучения на культивируемые в тепличном комплексе (1) растения (14) или семена с учетом того, что фотоприемные слои фотоэлектрических преобразователей (11) поглощают часть спектра солнечного излучения. Как следствие, слой (13) обеспечивает оптимизацию диапазона длин волн солнечного излучения, падающего на культивируемые в тепличном комплексе (1) растения (14) или семена для разных типов прозрачных фотоприемных слоев фотоэлектрических преобразователей (11), которые могут поглощать разные части спектра солнечного излучения.The presence of a layer (13), which provides filtering of the solar radiation incident on it, makes it possible to weaken, if necessary, the possible adverse effects of solar radiation on plants (14) or seeds cultivated in the greenhouse complex (1), taking into account the fact that the photoreceiving layers of photoelectric converters (11) absorb part of the solar radiation spectrum. As a consequence, the layer (13) provides an optimization of the wavelength range of solar radiation incident on the plants (14) cultivated in the greenhouse complex (1) or seeds for different types of transparent photoreceiving layers of photoelectric converters (11), which can absorb different parts of the solar radiation spectrum .
В качестве слоя (13), обеспечивающего фильтрацию солнечного излучения, падающего на фотоприемный слой фотоэлектрических преобразователей (11), используют, например, прозрачные для солнечного излучения в определенном диапазоне оксиды: Al2O3 (1,59), SiO2 (1,46), TiO2 (2,2-2,6). Выбор конкретного состава слоя (13) зависит от типа фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11) и определяется длиной волны спектра солнечного излучения, активно поглощаемой фотоприемным слоем фотоэлектрических преобразователей (11), а также возможного неблагоприятного воздействия солнечного излучения определенной длины волны на культивируемые в тепличном комплексе (1) растения (14) или семена. Кроме этого, для создания эффекта фильтрации солнечного излучения может быть использован слой (13), сформированный методом голографического тиснения.As a layer (13), which provides filtering of solar radiation incident on the photoreceiving layer of photoelectric converters (11), oxides that are transparent to solar radiation in a certain range are used, for example: Al 2 O 3 (1.59), SiO 2 (1, 46), TiO 2 (2.2-2.6). The choice of the specific composition of the layer (13) depends on the type of photodetector layer of photoelectric converters (11) and is determined by the wavelength of the solar radiation spectrum, actively absorbed by the photodetector layer of photoelectric converters (11), as well as the possible adverse effect of solar radiation of a certain wavelength on cultivated in the greenhouse complex (1) plants (14) or seeds. In addition, to create the effect of filtering solar radiation, a layer (13) formed by the holographic embossing method can be used.
Полые пирамиды (3) или конусы (15) с вершинами, обращенными в направлении теплоаккумулирующего резервуара, формирующие структуру светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) (фиг.1), предназначены для обеспечения максимально возможного поглощения падающей на фотоприемные слои фотоэлектрических преобразователей (11) солнечной энергии за счет многократного переотражения и соответственно поглощения излучения внутри пирамид (3) и конусов (15), что повышает КПД преобразования падающей на светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2) солнечной энергии в электрическую, а также повышает количество поступающего в тепличный комплекс (1) солнечного излучения, не поглощенного фотоприемными слоями фотоэлектрических преобразователей (11) вследствие снижения до минимума доли отраженного и рассеянного солнечного излучения внутри пирамид (3) и конусов (15).Hollow pyramids (3) or cones (15) with vertices facing the direction of the heat storage tank, forming the structure of a translucent heat-insulating coating (2) (figure 1), are designed to provide the maximum possible absorption of solar energy incident on the photoreceiving layers of photovoltaic converters (11) due to repeated reflection and, accordingly, absorption of radiation inside the pyramids (3) and cones (15), which increases the efficiency of converting the solar energy incident on the translucent heat-insulating coating (2) into electrical energy, and also increases the amount of solar radiation entering the greenhouse complex (1), not absorbed by the photoreceiving layers of photoelectric converters (11) due to the reduction to a minimum of the proportion of reflected and scattered solar radiation inside the pyramids (3) and cones (15).
Солнечное излучение зависит от солнечной инсоляции в зависимости от широты и долготы местности, времени суток, наличия облачности и пр. Все они влияют на светопропускание защитного светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2), которое служит не только для фотоэлектрического преобразования (11), но и для рассеивающего эффекта солнечных лучей, создавая при прохождении через полые пирамиды (3) или полые конусы (15) диффузное рассеивание. Создание диффузного рассеивания позволяет равномерно распределить солнечное излучение без образования устойчивых теней и уменьшить возможность появления «ожогов» на растениях (14) или семенах при высокой тепловой интенсивности солнечного излучения и увеличить урожайность от 6 до 12%, например, у овощных культур. Это способствует более быстрому развитию многих растений (14) или семян за счет оптимального распространения световых лучей. Диффузный свет является чрезвычайно полезным для выращивания прежде всего высоких вертикально растущих культур с большими листьями [4]. Использование светопроницаемого теплоизолирующего покрытии (2) с предлагаемой структурой обеспечивает светопропускание до 98% и равномерное распределение солнечного излучения в теплице (1); уменьшает срок роста цветочных культур; сглаживает пики нагрева листьев, снижая стресс для растений (14) или семян; освещает большую площадь листьев, больше солнечного излучения проникает вглубь растений (14) и лучше усваивается листьями нижнего яруса, вследствие чего ускоряется процесс фотосинтеза.Solar radiation depends on solar insolation depending on the latitude and longitude of the area, time of day, the presence of clouds, etc. All of them affect the light transmission of the protective translucent heat-insulating coating (2), which serves not only for photoelectric conversion (11), but also for scattering the effect of sunlight, creating diffuse scattering when passing through hollow pyramids (3) or hollow cones (15). The creation of diffuse scattering makes it possible to evenly distribute solar radiation without the formation of stable shadows and reduce the possibility of "burns" on plants (14) or seeds at high thermal intensity of solar radiation and increase yields from 6 to 12%, for example, in vegetable crops. This contributes to the faster development of many plants (14) or seeds due to the optimal distribution of light rays. Diffuse light is extremely useful for growing primarily tall, upright crops with large leaves [4]. The use of a translucent heat-insulating coating (2) with the proposed structure provides light transmission up to 98% and uniform distribution of solar radiation in the greenhouse (1); reduces the period of growth of flower crops; smoothes leaf heat peaks, reducing plant (14) or seed stress; illuminates a large area of leaves, more solar radiation penetrates deep into plants (14) and is better absorbed by the leaves of the lower tier, as a result of which the process of photosynthesis is accelerated.
Угол наклона боковых граней пирамид (3) и боковой поверхности конусов (15) выбирается с учетом типа фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11), его шероховатости и технологических возможностей его формирования на светопроницаемом теплоизолирующего покрытии (2) без разрушения фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11) и нарушения электрических контактов фотоприемного слоя с лицевым и тыльным электродами. Ориентировочный угол, обеспечивающий в соответствии с экспериментами, проведенными авторами данного предлагаемого изобретения, наиболее благоприятный эффект рассеяния на растения и семяна в сроках всхожести, темпах роста, сроках созревания, урожайности, и улучшения вкусовых качеств падающего на пирамиды (3) и конусы (15) солнечного излучения составляет 102°-106°.The angle of inclination of the side faces of the pyramids (3) and the side surface of the cones (15) is selected taking into account the type of photoreceiving layer of photoelectric converters (11), its roughness and the technological possibilities of its formation on a translucent heat-insulating coating (2) without destroying the photoreceiving layer of photoelectric converters (11) and violations of the electrical contacts of the photoreceiving layer with the front and rear electrodes. Approximate angle, providing, in accordance with the experiments conducted by the authors of this proposed invention, the most favorable effect of scattering on plants and seeds in terms of germination, growth rates, ripening terms, yields, and improving the taste of falling on the pyramids (3) and cones (15) solar radiation is 102°-106°.
Пирамиды (3) могут быть трех-, четырех-, пяти-, шестигранными и т.д. Использование светопроницаемого теплоизолирующего покрытии (2) со структурой из четырех- и шестигранных пирамид (3) обеспечивает возможность получения большей доли поверхности светопроницаемого теплоизолирующего покрытии (2), занятой четырех- и шестигранными пирамидами (3), по сравнению с долей поверхности светопроницаемого теплоизолирующего покрытии (2), занятой конусами (15) и пирамидами (3) с другим числом граней.Pyramids (3) can be three-, four-, five-, six-sided, etc. The use of a translucent heat-insulating coating (2) with a structure of four- and six-sided pyramids (3) makes it possible to obtain a larger proportion of the surface of the translucent heat-insulating coating (2) occupied by four- and six-sided pyramids (3), compared with the surface fraction of the translucent heat-insulating coating ( 2) occupied by cones (15) and pyramids (3) with a different number of faces.
Формирование массива микроконусов (15) может быть обеспечено, например, путем облучения криптон-фторидным лазером (KrF-лазером) или прокаткой фигурным валиком, поверхность которого соответствует заданной форме пирамид (3) с необходимы числом граней или конусов (15), по горячей стекломассе, или с помощью, например, штампа или матрицы с рисунком на ее рабочей поверхности, ответном образуемым в результате такого воздействия штампа или матрицы на полимерную пленку соответствующего типа пирамидам (3) с необходимым числом граней или конусам (15).The formation of an array of microcones (15) can be ensured, for example, by irradiation with a krypton fluoride laser (KrF laser) or rolling with a figured roller, the surface of which corresponds to a given shape of pyramids (3) with the required number of faces or cones (15), over hot glass mass , or using, for example, a stamp or a matrix with a pattern on its working surface, which responds to pyramids (3) with the required number of faces or cones (15) formed as a result of such an impact of a stamp or matrix on a polymer film of the corresponding type.
Выход прозрачных фотоэлектрических преобразователей (11) соединен посредством контроллера заряда (16) (фиг. 2) с преобразователем постоянного напряжения (на фиг. 2 не показан), соединенного со входами аккумуляторных батарей (17), выходы которых соединены через инвертор (18) с тепличным комплексом (1)The output of transparent photovoltaic converters (11) is connected by means of a charge controller (16) (Fig. 2) to a DC voltage converter (not shown in Fig. 2) connected to the inputs of batteries (17), the outputs of which are connected through an inverter (18) to greenhouse complex (1)
Контроллер заряда (16) предназначен для оптимального заряда аккумуляторных батарей (17) от фотоэлектрических преобразователей (10). В качестве контроллера заряда (16) может быть использован, например, покупной контроллер заряда МРРТ 60А фирмы Voltronic Power.The charge controller (16) is designed for optimal charging of batteries (17) from photoelectric converters (10). As a charge controller (16), for example, a purchased charge controller MPPT 60A from Voltronic Power can be used.
Преобразователь постоянного напряжения предназначен для преобразования входного постоянного напряжения, поступающего от фотоэлектрических преобразователей (11), в постоянное напряжение, пригодное для зарядки аккумуляторных батарей (17) тепличного комплекса (1) и электропитания внешних потребителей (19) электроэнергии.The DC voltage converter is designed to convert the input DC voltage coming from the photovoltaic converters (11) into a DC voltage suitable for charging batteries (17) of the greenhouse complex (1) and powering external consumers (19) of electricity.
В качестве преобразователя постоянного напряжения может быть использована, например, система управления IntegraTel ООО «Промышленные силовые машины», доработанная в соответствии со схемой, представленной на фиг. 2.As a DC voltage converter, for example, the IntegraTel control system of Industrial Power Machines LLC, modified in accordance with the diagram shown in Fig. 2.
Аккумуляторные батареи (17) предназначены для накопления энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими преобразователями (11). В качестве аккумуляторной батареи (17) может быть использована покупная герметизированная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея глубокого разряда с абсорбированным электролитом и с встроенными регулирующими клапанами и системой рекомбинации с рабочим напряжением - 12 В и номинальной емкостью - не менее 100 А x ч, не требующая обслуживания в течение всего срока службы, фирмы Coslight типа 6-GFM (С), в том числе в виде последовательно соединенных аккумуляторных батарей.Batteries (17) are designed to store energy generated by photoelectric converters (11). A purchased sealed lead-acid deep-discharge battery with absorbed electrolyte and built-in control valves and a recombination system with an operating voltage of 12 V and a rated capacity of at least 100 A x h, which does not require maintenance, can be used as a storage battery (17). throughout the entire service life, Coslight type 6-GFM (C), including in the form of series-connected batteries.
Инвертор (18) предназначен для преобразования входного постоянного напряжения, поступающего от фотоэлектрических преобразователей (11) светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2), в переменное однофазное напряжение, пригодное для электропитания тепличного комплекса (1).The inverter (18) is designed to convert the input DC voltage coming from the photoelectric converters (11) of the translucent heat-insulating coating (2) into a single-phase AC voltage suitable for powering the greenhouse complex (1).
В качестве инвертора (18) может быть использован сетевой инвертор, напрямую преобразующий электричество от солнечных панелей в 220 или 380 В (в нашем техническом решении - от фотоэлектрических преобразователей (11)), потребляемое для тепличного комплекса (1). Для функционирования сетевого инвертора нужно внешнее электропитание, без которого сетевой инвертор работать не будет.As an inverter (18), a network inverter can be used that directly converts electricity from solar panels to 220 or 380 V (in our technical solution - from photovoltaic converters (11)), consumed for the greenhouse complex (1). For the operation of the grid inverter, an external power supply is required, without which the grid inverter will not work.
В качестве генерирующего прозрачного фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11), наносимого на светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2) для изготовления прозрачных электродов, может быть использована, например, тонкая гибкая пленка аморфного кремния [5]. В электрод, выполненный из оксида цинка с добавлением алюминия, наносимый на поверхность прозрачного фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11) методом атомарно-слоевого осаждения и служащий одновременно проводником электричества и светозахватывающим покрытием, погружены стеклянные сферы микронного размера каплеобразной формы. Данная форма стеклянных микрочастиц помогает фокусировать свет в фотоприемном слое аморфного кремния и снижает отражение солнечных лучей с поверхности фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11).As a generating transparent photodetector layer of photoelectric converters (11) deposited on a translucent heat-insulating coating (2) for the manufacture of transparent electrodes, for example, a thin flexible film of amorphous silicon can be used [5]. Drop-shaped micron-sized glass spheres are immersed in an electrode made of zinc oxide with the addition of aluminum, deposited on the surface of a transparent photodetector layer of photoelectric converters (11) by atomic layer deposition and serving simultaneously as an electricity conductor and a light-capturing coating. This form of glass microparticles helps to focus light in the photodetector layer of amorphous silicon and reduces the reflection of sunlight from the surface of the photodetector layer of photoelectric converters (11).
В качестве генерирующего прозрачного фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11), наносимого на светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), для изготовления прозрачных электродов могут быть использованы также: 1) тонкая гибкая нанопористая пленка из TiO2 на прозрачных электропроводящих фотоанодах из оксидного стекла, из платинированного электропроводящего стекла или покрытого платиной пленкой электрода. Поры нанопленки из TiO2 заполнены жидким электролитом содержащем 
Данные тонкие гибкие пленки можно нанести практически на любую поверхность, в том числе на стеклянную поверхность типа оконного стекла.These thin flexible films can be applied to virtually any surface, including glass surfaces such as window panes.
Также для повышения урожайности в зависимости от солнечной инсоляции в разное периоды возникает необходимость периодически регулировать интенсивность солнечного излучения, падающего на растения (14) или семена, то есть обеспечивать периодичность воздействия диффузно рассеянного солнечного излучения на растения (14) или семена в тепличном комплексе (1). Для этого может быть использовано третье светопроницаемое покрытие (20) периодического действия, выполненное в виде покупных вертикальных или горизонтальных жалюзи, которые могут отодвигаться, обеспечивая, при необходимости, открытый (в случае их отодвигания) или через третье светопроницаемое покрытие (20) периодического действия доступ солнечного излучения к растениям (14) или семенам в тепличном комплексе (1), например, когда при повороте на необходимый угол (они выполнены с возможностью поворота вокруг своей оси на 180°) соответствующей полосы жалюзи, они обеспечивают полностью или частичную проницаемость солнечного излучения, по крайней мере, в световой области спектра падающего на него снаружи солнечного излучения, и тем самым регулируют разные интенсивность воздействия солнечного излучения, в частности, характер диффузного рассеивания падающего солнечного излучения на растения (14) или семена в тепличном комплексе (1), соответствующее смещение солнечного излучения для уменьшения или увеличения площади диффузного рассеивания при уменьшении или увеличении яркости солнечного излучения.Also, in order to increase the yield depending on solar insolation at different periods, it becomes necessary to periodically regulate the intensity of solar radiation incident on plants (14) or seeds, that is, to ensure the frequency of exposure of diffusely scattered solar radiation to plants (14) or seeds in a greenhouse complex (1 ). For this, a third translucent coating (20) of periodic action can be used, made in the form of purchased vertical or horizontal blinds, which can be moved away, providing, if necessary, open (in case they are moved away) or through the third translucent coating (20) of periodic action solar radiation to plants (14) or seeds in a greenhouse complex (1), for example, when turning at the required angle (they are made with the ability to rotate around their axis by 180 °) of the corresponding strip of blinds, they provide full or partial penetration of solar radiation, at least in the light region of the spectrum of the solar radiation incident on it from the outside, and thereby regulate the different intensities of the impact of solar radiation, in particular, the nature of the diffuse scattering of the incident solar radiation on plants (14) or seeds in the greenhouse complex (1), the corresponding offset solar radiation to reduce or an increase in the diffuse scattering area with a decrease or increase in the brightness of solar radiation.
Характер диффузного рассеивания зависит от поверхности, на которую падает излучение (в частности, от того, как выполнена структура третьего светопроницаемого покрытия (20) периодического действия: в виде обращенных вершинами наружу относительно тепличного комплекса (1) или внутрь его с возможностью диффузного рассеивания падающего на полые пирамиды (3) или полые конусы (15) солнечного излучения. Проведенные в ООО «Инсол Телеком» компьютерное моделирование и испытания предлагаемого тепличного комплекса (1) показали больший эффект диффузного рассеивания падающего снаружи солнечного излучения, если вершины полых пирамид (3) или полых конусов (15) обращены наружу относительно тепличного комплекса (1) по сравнению с тем, если вершины полых пирамид (3) или полых конусов (15) обращены внутрь тепличного комплекса (1).The nature of diffuse scattering depends on the surface on which the radiation falls (in particular, on how the structure of the third translucent coating (20) of periodic action is made: in the form of vertices facing outward relative to the greenhouse complex (1) or inside it with the possibility of diffuse scattering of the incident on hollow pyramids (3) or hollow cones (15) of solar radiation Computer modeling and tests of the proposed greenhouse complex (1) carried out at Insol Telecom LLC showed a greater effect of diffuse scattering of solar radiation incident from the outside, if the tops of hollow pyramids (3) or hollow the cones (15) face outward relative to the greenhouse complex (1) compared to if the tops of the hollow pyramids (3) or hollow cones (15) face the inside of the greenhouse complex (1).
В тепличный комплекс (1) дополнительно может быть введено покупное устройство подачи охлажденного воздуха (на фигурах не показано) для обдува пространства между внутренней стороной светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) и защитным светопроницаемым покрытием (12), закрывающим изнутри светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), для охлаждения прозрачных фотоэлектрических преобразователей (11).A purchased chilled air supply device (not shown in the figures) can additionally be introduced into the greenhouse complex (1) to blow the space between the inside of the translucent heat-insulating coating (2) and the protective translucent coating (12), covering the translucent heat-insulating coating (2) from the inside, for cooling transparent photoelectric converters (11).
В тепличный комплекс (1), при необходимости, может быть дополнительно введено покупное устройство искусственного освещения (на фигурах не показано) растений (14) или семян, например, в ночное время, обеспечивающее возможность диффузного рассеивания искусственного освещения.If necessary, a purchased artificial lighting device (not shown in the figures) of plants (14) or seeds can be additionally introduced into the greenhouse complex (1), if necessary, for example, at night, providing the possibility of diffuse dispersion of artificial lighting.
Полые пирамиды (3) с вершинами или конусы (15) с вершинами (фиг. 3), формирующие структуру третьего светопроницаемого покрытия периодического действия (20), предназначены для обеспечения диффузного рассеивания падающего солнечного излучения. Места установки третьего светопроницаемого покрытия (20) периодического действия (например, выполненные в виде вертикальных или горизонтальных жалюзи) показаны на фиг. 3; на выносках фиг. 3 (3---1, 3---2, 3---3, 3---4) показаны единичные полосы и полосы в сборке третьего светопроницаемого покрытия (20) периодического действия.Hollow pyramids (3) with vertices or cones (15) with vertices (Fig. 3), forming the structure of the third translucent coating of periodic action (20), are designed to provide diffuse scattering of incident solar radiation. Places of installation of the third translucent coating (20) of periodic action (for example, made in the form of vertical or horizontal blinds) are shown in Fig. 3; on the callouts of Fig. 3 (3---1, 3---2, 3---3, 3---4) shows single stripes and stripes in the assembly of the third translucent coating (20) of periodic action.
Тепличный комплекс работает следующим образом.The greenhouse complex works as follows.
В память компьютера устройства автоматического управления в качестве исходных данных постоянного хранения внесены данные о географическом положении тепличного комплекса (1) (географические широта и долгота), геометрические параметры его составляющих (диаметр и высота светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) и др., а также ежедневно, в качестве исходных данных оперативного характера, в компьютер вносятся данные о текущих производственных планах, краткосрочном прогнозе погоды, необходимых климатических параметрах и режимах освещенности в рабочем пространстве тепличного комплекса (1) на предстоящий день (сутки).Data on the geographic location of the greenhouse complex (1) (geographical latitude and longitude), the geometric parameters of its components (diameter and height of the translucent heat-insulating coating (2), etc., as well as daily , as initial operational data, data on current production plans, short-term weather forecast, necessary climatic parameters and lighting conditions in the working space of the greenhouse complex (1) for the coming day (day) are entered into the computer.
Компьютер устройства автоматического управления формирует управляющие воздействия индивидуально для систем отопления, вентиляции, орошения и других систем жизнеобеспечения культивируемых растений (14) или семян исходя из данных о географическом положении тепличного комплекса (1), текущем астрономическом времени, а также с учетом текущих данных с выходов датчиков температуры среды теплоаккумулирующего резервуара (4).The computer of the automatic control device generates control actions individually for heating, ventilation, irrigation and other life support systems of cultivated plants (14) or seeds based on data on the geographical location of the greenhouse complex (1), the current astronomical time, and also taking into account current data from the exits environmental temperature sensors of the heat storage tank (4).
Устройство автоматического управления контролирует текущие значения параметров регулируемых режимов и характеристик управляемых объектов тепличного комплекса (1) посредством исполнительных устройств, датчиков температуры, влажности воздуха и освещенности рабочего пространства, исполнительных устройств, датчика температуры среды теплоаккумулирующего резервуара (4) и компьютерных энергонезависимых кварцевых часов, отсчитывающие текущее время - месяц, число, часы, минуты и секунды.The automatic control device controls the current values of the parameters of the regulated modes and the characteristics of the controlled objects of the greenhouse complex (1) by means of actuators, sensors for temperature, air humidity and illumination of the working space, actuators, an environmental temperature sensor of the heat storage tank (4) and a computer non-volatile quartz clock counting current time - month, day, hours, minutes and seconds.
Информация с выхода датчика температуры (на фигурах не показан) среды теплоаккумулирующего резервуара (4) в виде электрических сигналов через кроссовое устройство (на фигурах не показаны) поступает на входы устройства связи с управляемыми объектами (на фигурах не показано), где преобразуется в цифровую форму и по цифровым каналам передается в компьютер устройства автоматического управления.Information from the output of the temperature sensor (not shown in the figures) of the medium of the heat storage tank (4) in the form of electrical signals through the cross device (not shown in the figures) is fed to the inputs of the communication device with controlled objects (not shown in the figures), where it is converted into digital form and transmitted via digital channels to the computer of the automatic control device.
Управление температурой и влажностью воздуха в рабочем пространстве тепличного комплекса (1), а также системами отопления, вентиляции, орошения и другими системами жизнеобеспечения культивируемых растений (14) или семян, осуществляется компьютером на основе информации о текущем состоянии, поступающей от соответствующих датчиков температуры, влажности воздуха, освещенности (на фигурах не показаны) и технологических программ управления режимами, исходя из которых компьютер устройства автоматического управления формирует команды управления, поступающие через устройство связи с управляемыми объектами на входы контроллеров дистанционного управления соответствующих исполнительных устройств (заслонки систем вентиляции, задвижки систем отопления, водоснабжения и орошения и других систем жизнеобеспечения культивируемых растений (14) или семян), приводимых в движение своими электродвигателями через редукторы или непосредственно электродвигателями (вентиляторы систем вентиляции и отопления, насосы транспортировки жидких сред) (на фигурах не показаны).Temperature and humidity control in the working space of the greenhouse complex (1), as well as heating, ventilation, irrigation and other life support systems of cultivated plants (14) or seeds, is carried out by a computer based on information about the current state coming from the corresponding temperature and humidity sensors air, illumination (not shown in the figures) and technological programs for controlling modes, based on which the computer of the automatic control device generates control commands that come through the communication device with controlled objects to the inputs of the remote control controllers of the corresponding actuators (ventilation system dampers, heating system dampers, water supply and irrigation and other life support systems for cultivated plants (14) or seeds), driven by their electric motors through gearboxes or directly by electric motors (ventilation and heating fans, pump s transportation of liquid media) (not shown in the figures).
Все исполнительные устройства с ограниченным диапазоном перемещений, не имеющие в своем составе датчиков непрерывного контроля положений выходных звеньев, оснащены датчиками начального и конечного положений дискретного действия, информация с которых через контроллеры дистанционного управления и устройство связи с управляемыми объектами передается в компьютер устройства автоматического управления.All actuating devices with a limited range of movements that do not include sensors for continuous monitoring of the position of output links are equipped with sensors for the initial and final positions of discrete action, information from which is transmitted to the computer of the automatic control device through remote control controllers and a communication device with controlled objects.
Устройство автоматического управления оснащено пультом оператора, на который в удобном для оператора виде выводится вся информация о текущем значении технологических параметров производственного процесса, прогнозах на ближайшее время, техническом состоянии и режимах работы систем жизнеобеспечения растений (14) или семян, необходимая оператору для наблюдения и, в случае необходимости, оперативного вмешательства с целью корректировки производственного процесса или устранения угрозы аварийных ситуаций, для чего на пульте оператора предусмотрен необходимый набор органов управления и средств индикации.The automatic control device is equipped with an operator's console, which displays in a form convenient for the operator all information about the current value of the technological parameters of the production process, forecasts for the near future, the technical condition and modes of operation of the life support systems of plants (14) or seeds, necessary for the operator to monitor and, if necessary, prompt intervention in order to adjust the production process or eliminate the threat of emergency situations, for which the operator's console provides the necessary set of controls and indication means.
Тепло, накопленное во второй емкости (6) в течение светового дня, используется для производства пара с применением воды из первой емкости (5) и горячего воздуха, например, при переработке сельскохозяйственной продукции, а в ночное время - для выработки электроэнергии для тепличного комплекса (1). К тепличному комплексу (1), при необходимости, могут быть подключены внешние потребители (19) тепло- и электроэнергии в случае ее избыточности для тепличного комплекса (1).The heat accumulated in the second tank (6) during daylight hours is used to produce steam using water from the first tank (5) and hot air, for example, when processing agricultural products, and at night - to generate electricity for the greenhouse complex ( one). To the greenhouse complex (1), if necessary, external consumers (19) of heat and electricity can be connected in case of its redundancy for the greenhouse complex (1).
При использовании третьего светопроницаемого покрытия (20) периодического действия, выполненного в виде вертикальных или горизонтальных жалюзи, его устанавливают внутри тепличного комплекса (1) на участках, через которые солнечное излучение падает непосредственно на растения (14) или семена. Полосы жалюзи могут поворачиваться вокруг своей оси на 90 или 180°. В первом случае обеспечивается возможность смещения полос жалюзи и регулируется площадь перекрытия прямого солнечного излучения в зависимости от интенсивности солнечного излучения, например, в пасмурный день требуется уменьшение площади перекрытия. Во втором варианте в зависимости от того на какую сторону полосы падает солнечное излучение обеспечивается разный тип рассеивания солнечного излучения с целью избежания появления «ожогов» растений (14) или семян при высокой тепловой интенсивности солнечного излучения.When using the third translucent coating (20) of periodic action, made in the form of vertical or horizontal blinds, it is installed inside the greenhouse complex (1) in areas through which solar radiation falls directly on plants (14) or seeds. The blinds can be rotated around their axis by 90 or 180°. In the first case, it is possible to shift the strips of the blinds and regulate the overlap area of direct solar radiation depending on the intensity of solar radiation, for example, on a cloudy day, a reduction in the overlap area is required. In the second variant, depending on which side of the strip the solar radiation falls on, a different type of solar radiation dispersion is provided in order to avoid the appearance of "burns" of plants (14) or seeds at a high thermal intensity of solar radiation.
Управление работой третьего светопроницаемого покрытия (20) периодического действия, например, вертикальных или горизонтальных жалюзи, в зависимости от географического размещения и географической широты тепличного комплекса (1), времени суток и уровня освещенности может обеспечиваться автоматически с помощью установленного на компьютере специального программного обеспечения.The operation of the third translucent coating (20) of periodic action, for example, vertical or horizontal blinds, depending on the geographical location and latitude of the greenhouse complex (1), time of day and illumination level, can be automatically controlled using special software installed on the computer.
Для изготовления генерирующего прозрачного фотоприемного слоя фотоэлектрических преобразователей (11) получают, например, экстракты индия (In) и олова (Sn). Полученные экстракты с уточненной методом атомно-абсорбционного анализа концентрацией смешивают в необходимой стехиометрии, либо используют индивидуально для нанесения пленок разной толщины. Варьируя концентрацию раствора экстрактов, регулируют толщину, микроструктуру и пористость пленок оксида индия, легированного оловом.For the production of a generating transparent photoreceiving layer of photoelectric converters (11), for example, extracts of indium (In) and tin (Sn) are obtained. The resulting extracts with the concentration refined by atomic absorption analysis are mixed in the required stoichiometry, or used individually for applying films of different thicknesses. By varying the concentration of the extract solution, the thickness, microstructure, and porosity of tin-doped indium oxide films are controlled.
На очищенное и высушенное светопроницаемое с малой теплопроводностью покрытие (2) методом погружения наносят смесь экстрактов In и Sn в соотношении 9:1. После подсушивания светопроницаемого теплоизолирующее покрытие (2) при температурах от 20°С и выше в зависимости от характеристик светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) по температуре его деструкции на поверхности происходит образование прозрачной пленки оксида индия-олова (InSnO). Более высокая температура подсушивания позволяет ускорить процесс нанесения прозрачной пленки InSnO. Однако, возможная деструкции при этом светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) из полимера вызывает необходимость для подсушивания использовать другие методы без существенного повышения температуры, например, обдув или подсушивание в вакуумной камере. Пленки InSnO показывают коэффициент пропускания в видимом диапазоне более 80%, при этом на длине волны видимого спектра солнечного излучения при 580 нм коэффициент пропускания близок к 100%. Полученные прозрачные проводящие пленки InSnO используют в качестве электродов фотоэлектрических преобразователей (11).A mixture of extracts of In and Sn in a ratio of 9:1 is applied to the cleaned and dried translucent coating (2) with low thermal conductivity (2). After drying the translucent heat-insulating coating (2) at temperatures from 20°C and above, depending on the characteristics of the translucent heat-insulating coating (2), according to its degradation temperature, a transparent film of indium-tin oxide (InSnO) is formed on the surface. A higher drying temperature speeds up the deposition of the transparent InSnO film. However, the possible destruction of the translucent heat-insulating polymer coating (2) in this case makes it necessary to use other methods for drying without a significant increase in temperature, for example, blowing or drying in a vacuum chamber. InSnO films show a transmittance in the visible range of more than 80%, while at the wavelength of the visible spectrum of solar radiation at 580 nm, the transmittance is close to 100%. The resulting transparent conductive InSnO films are used as electrodes of photoelectric converters (11).
Раствор экстракта рутения с уточненной методом атомно-абсорбционного анализа концентрацией также используют для нанесения пленок рутения разной толщины. Варьируя концентрацию раствора экстракта, регулируют толщину, микроструктуру и пористость пленки рутения. Лицевой электрод фотоэлектрических преобразователей (11) изготавливают в виде структуры, включающей компактный слой, полученный из раствора экстракта рутения соответствующей концентрации, обладающий хорошей адгезией. Тыльный электрод фотоэлектрических преобразователей (11) выполняют из прозрачного полимера поли (3,4-этилен диокситиофена): поли (стирол сульфоната) (полимер PEDOT:PPS). Тыльный электрод из PEDOT:PSS, по крайней мере, на 44% эффективнее анода из InSnO [8].A solution of ruthenium extract with a concentration refined by atomic absorption analysis is also used to deposit ruthenium films of various thicknesses. By varying the concentration of the extract solution, the thickness, microstructure, and porosity of the ruthenium film are controlled. The front electrode of photoelectric converters (11) is made in the form of a structure that includes a compact layer obtained from a solution of ruthenium extract of the appropriate concentration, which has good adhesion. The back electrode of the photoelectric converters (11) is made of a transparent polymer poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PPS polymer). The PEDOT:PSS back electrode is at least 44% more efficient than the InSnO anode [8].
В процессе работы фотоэлектрических преобразователей (11) они нагреваются, что снижает их эффективность (КПД) по преобразованию солнечной энергии в электрическую энергию. Для повышения эффективности (КПД) работы фотоэлектрических преобразователей (11) может быть предусмотрено их охлаждение, например, посредством обеспечения подачи холодного воздуха между тыльной частью светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2) с фотоэлектрическими преобразователями (11) и защитным светопроницаемым покрытием (12), закрывающим изнутри светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2).During the operation of photoelectric converters (11), they heat up, which reduces their efficiency (COP) in converting solar energy into electrical energy. To increase the efficiency (efficiency) of the operation of photoelectric converters (11), their cooling can be provided, for example, by providing cold air between the back of the translucent heat-insulating coating (2) with photoelectric converters (11) and a protective translucent coating (12) covering from the inside translucent heat-insulating coating (2).
Наличие защитного светопроницаемого покрытия (12), закрывающего снаружи светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), обеспечивает защиту от загрязнения светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2), например, от воздействия атмосферных осадков, пыли и т.п., а плоская поверхность защитного светопроницаемого покрытия (12) обеспечивает возможность его легкой протирки чистящим материалом от возможных загрязнений, например, помывкой ветошью и мыльным раствором. То есть защитное светопроницаемое покрытие (12) не позволяет пыли и другим загрязнениям оседать в полых пирамидах (3) или полых конусах (15) и, тем самым, снижать работоспособность фотоэлектрических преобразователей (11) и эффективность воздействия на растения (14) или семена. При этом защитное светопроницаемое покрытие (12), при необходимости, может быть легко заменяемым.The presence of a protective translucent coating (12), covering the translucent heat-insulating coating (2) from the outside, provides protection from contamination of the translucent heat-insulating coating (2), for example, from the effects of precipitation, dust, etc., and the flat surface of the protective translucent coating (12 ) provides the possibility of easy wiping with a cleaning material from possible contamination, for example, washing with a rag and soapy water. That is, the protective translucent coating (12) does not allow dust and other contaminants to settle in hollow pyramids (3) or hollow cones (15) and, thereby, reduce the performance of photoelectric converters (11) and the effectiveness of the impact on plants (14) or seeds. When this protective translucent coating (12), if necessary, can be easily replaced.
Наличие слоя, прозрачного в ультрафиолетовой и видимой областях спектра электромагнитного излучения и отражающего инфракрасное излучение (на фигурах не показан), на защитном светопроницаемом покрытии (12), закрывающем изнутри светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), существенно повышает теплозащиту теплицы (1) и снижает затраты на поддержание в них необходимого теплового режима. То есть слой, прозрачный в ультрафиолетовой и видимой областях спектра электромагнитного излучения и отражающий инфракрасное излучение, обеспечивает отражение инфракрасного излучения в герметично закрытом в теплице (1) пространстве с растениями (семенами) обратно к растениям (семенам), при этом тепло из закрытого пространства теплицы (1) не уходит в окружающее пространство, а остается в герметично закрытом покрытием пространстве теплицы (1).The presence of a layer that is transparent in the ultraviolet and visible regions of the electromagnetic radiation spectrum and reflects infrared radiation (not shown in the figures) on the protective translucent coating (12), covering the translucent heat-insulating coating (2) from the inside, significantly increases the thermal protection of the greenhouse (1) and reduces costs to maintain the necessary thermal conditions in them. That is, a layer that is transparent in the ultraviolet and visible regions of the spectrum of electromagnetic radiation and reflects infrared radiation, provides reflection of infrared radiation in the hermetically sealed space in the greenhouse (1) with plants (seeds) back to the plants (seeds), while heat from the closed space of the greenhouse (1) does not go into the surrounding space, but remains in the hermetically sealed space of the greenhouse (1).
Для освещения растений (14) или семян, например, в ночное время, в тепличный комплекс (1) может быть введено устройство искусственного освещения, обеспечивающее возможность диффузного рассеивания искусственного освещения.To illuminate plants (14) or seeds, for example, at night, an artificial lighting device can be introduced into the greenhouse complex (1), enabling diffuse dispersion of artificial lighting.
На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения (по сравнению с прототипом) является следующее.Based on the foregoing, the new achieved technical result of the claimed invention (in comparison with the prototype) is the following.
1. Предлагаемый тепличный комплекс (1) обеспечивает регулировку разной интенсивности солнечного излучения при воздействии на растения (14) или семена в тепличном комплексе (1) за счет использования третьего светопроницаемого покрытия (20) периодического действия в виде покупных вертикальных или горизонтальных жалюзи и повышения эффекта диффузного рассеивания падающего снаружи солнечного излучения не менее чем на 20% вследствие того, что вершины полых пирамид (3) или полых конусов (15) обращены наружу относительно светопроницаемого теплоизолирующего покрытия (2).1. The proposed greenhouse complex (1) provides for the regulation of different intensities of solar radiation when exposed to plants (14) or seeds in the greenhouse complex (1) through the use of a third translucent coating (20) of periodic action in the form of purchased vertical or horizontal blinds and increasing the effect diffuse scattering of solar radiation incident from the outside by at least 20% due to the fact that the tops of the hollow pyramids (3) or hollow cones (15) face outward relative to the translucent heat-insulating coating (2).
2. Предлагаемый тепличный комплекс (1) обеспечивает повышение теплозащитных свойств тепличного комплекса (1) не менее чем на 10% за счет наличия на защитном светопроницаемом покрытии (12), закрывающего изнутри светопроницаемое теплоизолирующее покрытие (2), слоя, прозрачного в ультрафиолетовой и видимой областях спектра электромагнитного излучения и отражающего инфракрасное излучение.2. The proposed greenhouse complex (1) provides an increase in the heat-shielding properties of the greenhouse complex (1) by at least 10% due to the presence on the protective translucent coating (12) that covers the translucent heat-insulating coating (2) from the inside, a layer that is transparent in ultraviolet and visible areas of the spectrum of electromagnetic radiation and reflective infrared radiation.
Используемые источникиSources used
1. Патент RU №2066526. 1994. МКИ A01G 9/14.1. Patent RU No. 2066526. 1994.
2. Патент RU №2264080. 2005. МКИ A01G 9/14, A01G 9/24, E04D 13/18, F24J 2/10, F24J 2/34.2. Patent RU No. 2264080. 2005.
3. Патент RU №2762363. 2021. МКИ A01G 9/14, E04D 13/18.3. Patent RU No. 2762363. 2021.
4. Стекло рифленое для теплицы. 24.02.2021. URL: https://fininstroy.ru/steklo-riflenoe-dlya-teplitsy/4. Corrugated glass for a greenhouse. 02/24/2021. URL: https://fininstroy.ru/steklo-riflenoe-dlya-teplitsy/
5. Omelyanovich M.M., Simovski C.R. Wide-angle light-trapping electrode for photovoltaic cells, 2017, vol. 42, issue 19, pp. 3726-3729.5. Omelyanovich M.M., Simovski C.R. Wide-angle light-trapping electrode for photovoltaic cells, 2017, vol. 42,
6. Снежко Н.Ю., Красиков M.A., Солдатов A.B., Патрушева Т.Н. Экстракционно-пиролитический метод изготовления гибких оксидных солнечных элементов. URL: http://flatik.ru/ekstrakcionno-piroliticheskij-metod-izgotovleniya-gibkih-oksid6. Snezhko N.Yu., Krasikov M.A., Soldatov A.V., Patrusheva T.N. Extraction-pyrolytic method for the manufacture of flexible oxide solar cells. URL: http://flatik.ru/ekstrakcionno-piroliticheskij-metod-izgotovleniya-gibkih-oksid
7. Российские ученые разработали революционный материал для экранов смартфонов. URL: https://hi-tech.mail.rU/news/nanohybrid-technology/#a027. Russian scientists have developed a revolutionary material for smartphone screens. URL: https://hi-tech.mail.rU/news/nanohybrid-technology/#a02
8. Полимер PEDOT:PPS начали использовать вместо индий-оловянного оксида в OLED-дисплеях. URL: http://compblog.ilc.edu.ru/blog/4007.html.8. PEDOT:PPS polymer began to be used instead of indium tin oxide in OLED displays. URL: http://compblog.ilc.edu.ru/blog/4007.html
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2782323C1 true RU2782323C1 (en) | 2022-10-25 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU430822A1 (en) * | 1972-09-04 | 1974-06-05 | И. М. Михайленко | GREENHOUSE |
| US4131485A (en) * | 1977-08-08 | 1978-12-26 | Motorola, Inc. | Solar energy collector and concentrator |
| RU2264080C2 (en) * | 2002-12-20 | 2005-11-20 | Чабанов Алим Иванович | Intensified solar greenhouse complex |
| RU2467557C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ФИТО" | System of climate control in greenhouse |
| CN212851949U (en) * | 2020-07-25 | 2021-04-02 | 怀来智欧网络科技有限公司 | Experimental greenhouse is planted to solar energy of relevant agricultural thing networking |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU430822A1 (en) * | 1972-09-04 | 1974-06-05 | И. М. Михайленко | GREENHOUSE |
| US4131485A (en) * | 1977-08-08 | 1978-12-26 | Motorola, Inc. | Solar energy collector and concentrator |
| RU2264080C2 (en) * | 2002-12-20 | 2005-11-20 | Чабанов Алим Иванович | Intensified solar greenhouse complex |
| RU2467557C1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ФИТО" | System of climate control in greenhouse |
| CN212851949U (en) * | 2020-07-25 | 2021-04-02 | 怀来智欧网络科技有限公司 | Experimental greenhouse is planted to solar energy of relevant agricultural thing networking |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Granqvist | Solar energy materials | |
| CN104663266B (en) | Sunlight comprehensive utilization system of plant factory | |
| Li et al. | Shading and electric performance of a prototype greenhouse blind system based on semi-transparent photovoltaic technology | |
| Liu et al. | A review of advanced architectural glazing technologies for solar energy conversion and intelligent daylighting control | |
| US20100147347A1 (en) | Method and structure for hybrid thermal solar module | |
| ZA200307415B (en) | Fabric generating electric current from sunlight and support for same. | |
| US20090078302A1 (en) | Photovoltaic Device and Plant With Selective Concentration of the Incident Radiation | |
| EP2591388A1 (en) | Solar panel deployment system | |
| KR20130001577U (en) | Adjustable Roof Louver System | |
| Khalil et al. | Solar Tracking Techniques and Implementation in Photovoltaic Power Plants: a Review: Solar Tracking Techniques and Implementation in Photovoltaic Power Plants | |
| EP3011117A1 (en) | Roofing | |
| Rana | A study on automatic dual axis solar tracker system using 555 timer | |
| RU2782323C1 (en) | Greenhouse complex | |
| CN101030608A (en) | Differential generating focusing method for solar photovoltaic battery | |
| RU2762363C1 (en) | Solar intensified greenhouse complex | |
| CN109412504A (en) | High effective portable wind-photovoltaic complementary power supply system | |
| Souliotis et al. | The use of Fresnel lenses to reduce the ventilation needs of greenhouses | |
| CN104075222A (en) | Natural illumination solar device | |
| Yianoulis et al. | Thin solid films and nanomaterials for solar energy conversion and energy saving applications | |
| Kiss | Solar energy in the built environment: Powering the sustainable city | |
| Leiner et al. | CPV membranes made by roll-to-roll printing: A feasible approach? | |
| KR100976249B1 (en) | Built-in roof structure for solar energy use | |
| CN203442660U (en) | Natural lighting solar device | |
| Kumar | Essentials And Applications Of Solar Energy Technology | |
| CN212837478U (en) | A new type of solar-powered camera-modulated lighting system in the office area of the factory building |