Systémy větrání skleníků založené na tepelných pohonech a obnovitelných zdrojích energie. Vědecký článek (@agrotech-orel).

Tento článek popisuje relevanci větrání skleníků a jeho důležitost. Jsou uvedeny metody větrání skleníků, metody přirozeného (ručního a s pomocí termopohonů) a mechanického (přívodního, odvodního, s recirkulací přímého a sekvenčního) větrání skleníků. Je popsán relevance použití termopohonů v rámci přirozeného větrání skleníků, princip zařízení termopohonů a výhody tohoto způsobu větrání skleníků. Je prezentován autorský systém mechanického větrání skleníků na základě obnovitelných zdrojů energie, jeho výhody a elektrické zapojení. Je popsán provoz systému mechanického větrání skleníků na základě obnovitelných zdrojů energie s využitím solárního panelu, baterie, regulátoru nabíjení baterie, relé-regulátoru TRM-501 s termočlánkem a dvou ventilátorů pro větrání skleníků. Je popsána problematika použití relé-regulátorů s termočlánky v mechanickém větrání skleníků a výhody použití automatizovaných systémů řízení mikroklimatu skleníků. Je zkoumána otázka využití a relevance využití několika zdrojů energie, jako jsou solární panely a centralizované připojení k elektrické síti pro mechanické větrání skleníků. K výše uvedeným otázkám jsou vyvozeny závěry.

Tepelný pohon skleníku, automatizovaný systém větrání skleníku, systém větrání skleníku na obnovitelné zdroje energie

Krátká adresa: https://sciup.org/147229240

Text vědeckého článku Systémy větrání skleníků založené na tepelných pohonech a obnovitelných zdrojích energie

Úvod. Ventilační systémy jsou nedílnou a velmi důležitou součástí každého skleníku. Vysoké teploty, vysoká vlhkost, skleníkový efekt, stojatý vzduch – to vše nejen negativně ovlivňuje kvalitu růstu rostlin, ale může také způsobovat různé choroby rostlin a také vyvolávat šíření škodlivých organismů. K.A. Glukhov, pracovník Saratovské státní agrární univerzity pojmenované po N.I. Vavilovovi, ve svém přehledovém článku uvádí, že jakákoli odchylka od příznivých podmínek pro rostliny negativně ovlivňuje velikost úrody a její kvalitu. Intenzita výměny vzduchu a ventilační systém mají rozhodující význam pro růst, vývoj a výnos skleníkových plodin [1]. V tomto ohledu je nutné dodržovat následující požadavky: přívod čistého čerstvého vzduchu do místnosti namísto odváděného vzduchu; vytvoření potřebné vlhkosti v místnosti; regulace rychlosti proudění vzduchu [2].

Přirozené větrání má své výhody: není třeba utrácet peníze za pomocná zařízení ani plýtvat elektřinou. Tato metoda má však i své nevýhody, z nichž hlavní je neustálá přítomnost lidského faktoru [3].

U mechanického větrání dochází k výměně vzduchu v důsledku tlakového rozdílu vytvořeného ventilátorem. Tento způsob větrání je účinnější, protože vzduch lze upravit na požadovanou vlhkost. Takové větrací systémy využívají automatizační prvky, které zajišťují řízení pohybu a směru vzduchu ve velkých prostorách. Takové systémy dokáží dodávat a odvádět vzduch v požadovaném množství bez ohledu na měnící se podmínky okolního ovzduší. To vše je u systémů přirozeného větrání nemožné [3,4].

V důsledku přezkoumání vědeckých prací a patentů na téma větrání skleníků bylo zjištěno, že dosud nebyly v tomto vydání plně popsány problémy, jako je použití tepelných pohonů ve větracích systémech skleníků; využití obnovitelných zdrojů energie ve větracích systémech skleníků;

Dnes lze systémy větrání skleníků klasifikovat podle obrázku 1.

Obrázek 1 – Klasifikace ventilačních systémů

Přirozené větrání skleníku bylo vždy spojováno s lidským faktorem. V poslední době si však získávají na popularitě systémy regulovatelného větrání skleníků založené na tepelných pohonech (obrázek 2).

Obrázek 2 – Tepelný pohon skleníku

Termopohon je zařízení, které umožňuje automatickou regulaci mikroklimatu ve skleníku otevíráním a zavíráním výklopných oken, dveří nebo větracích otvorů ve skleníku při určité teplotě. Když teplota vzduchu dosáhne +23 °C, kapalina (cyklohexanol) se začne rozpínat a vyplňovat komoru, čímž se pohne tyčí, která otevírá křídlo skleníku. Když teplota ve skleníku klesne, objem cyklohexanolu se sníží a tyč se stáhne zpět, což vede k uzavření okna, větracího otvoru nebo dveří (obrázek 3).

Obrázek 3 – Termopohon v uzavřené poloze

Výhodou termopohonů je, že fungují na základě fyzikálních procesů a nevyžadují dodatečnou elektřinu ani lidský zásah. Široké využití termopohonů v zemědělství minimalizuje přítomnost lidského faktoru v procesu přirozeného větrání skleníků.

Mechanický ventilační systém skleníků může zahrnovat přívodní ventilátory, odsávací ventilátory (obrázek 4) a ventilátory pro recirkulaci vzduchu (obrázek 5).

Obrázek 4 – Přívodní a odvodní ventilátor do skleníku

Obrázek 5 – Ventilátor pro recirkulaci ve skleníku

Mechanické ventilační systémy jsou schopny pohybovat, přivádět a odvádět vzduch v požadovaném množství. Systémy automatizace procesů a udržování teploty umožňují řízení výměny vzduchu v mechanickém systému, čehož nelze dosáhnout v podmínkách přirozeného větrání.

Systémy mechanického větrání jsou neustále spojeny se spotřebou elektřiny. Za zmínku stojí, že reformy v ruském elektroenergetickém průmyslu od počátku roku 2000 zrovnoprávnily zemědělské výrobce s „ostatními spotřebiteli“, pokud jde o platby za spotřebovanou elektřinu. V důsledku toho se veškerá pravidla pro využívání elektrické energie a cenová politika začala plně vztahovat i na zemědělskou produkci [5,6], což vedlo k urychlenému růstu cen energií.

Obrázek 6 znázorňuje schéma automatizovaného mechanického větrání skleníků založeného na obnovitelných zdrojích energie, které vyvinuli autoři tohoto článku.

Obrázek 6 – Automatizovaný systém mechanického větrání pro skleník založený na obnovitelných zdrojích energie.

Obrázek 6 znázorňuje schéma automatizovaného systému mechanického větrání pro skleník na bázi obnovitelných zdrojů energie, kde 1 je solární panel; 2 je systém řízení nabíjení baterie; 3 je baterie; 4 je relé-regulátor TRM-501; 5 je termočlánek typu K; 6 jsou ventilátory.

Algoritmus fungování systému je následující: solární panel generuje elektřinu, která nabíjí baterii. Regulátor nabíjení baterie nedovolí její přebití. Baterie (12V) následně prostřednictvím relé-regulátoru TRM-501 napájí ventilátory zapojené paralelně.

Relé-regulátor TRM-501 je univerzální zařízení s širokým rozsahem nastavení. V tomto systému je relé-regulátor naprogramován na +23 °C a má hysterezní hodnotu 3,0 °C.

Když tedy teplota uvnitř skleníku dosáhne +26 °C, což je maximální teplota pro pěstování rajčat [7], zařízení sepne relé a zapne mechanické větrání skleníku. Když termočlánek detekuje pokles teploty na +20 °C, TRM-501 rozepne relé a systém mechanického větrání přestane fungovat.

Hlavní výhodou použití výše popsaného systému je řešení problému napájení mechanických ventilačních systémů skleníků umístěných daleko od centralizované sítě napájení.

Kromě toho nelze nepoznamenat ani automatizaci samotného systému. TRM-501 je cenově dostupné a univerzální zařízení, které nevyžaduje dovednosti v psaní automatizovaných systémů řízení procesů. Po jednoduchém naprogramování umožňuje TRM-501 regulovat teplotu uvnitř skleníku a nezávisle ovládat mechanické větrání.

Závěry. Použití tepelných pohonů v podmínkách přirozeného větrání skleníku umožňuje odmítnout lidskou účast v tomto procesu a mělo by se používat všude, protože šetří elektřinu a také čas, který člověk stráví otevíráním a zavíráním klapek skleníku.

Systémy založené na obnovitelných zdrojích energie jsou autonomní a lze je použít na místech vzdálených od centralizované elektrické sítě. Automatizované systémy regulace teploty ve skleníku umožňují upravovat a udržovat mikroklima pro konkrétní druh rostliny pěstované ve skleníku.

Gusarov Valentin Aleksandrovič, hlavní výzkumník, doktor technických věd, vedoucí laboratoře automatizovaného elektrického pohonu energetických zařízení na obnovitelných zdrojích energie.

Federální vědecké agroinženýrské centrum VIM, 109428, Ruská federace, Moskva, 1. Institutský projezd, budova 5.

RUT (MIIT), Rusko, Moskva, st. Obraztsova, 9, budova 9.

SYSTÉMY VĚTRÁNÍ SKLENÍKŮ ZALOŽENÉ NA

TEPELNÉ POHONY A OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE

RUT (MIIT), Rusko, Moskva, 9 bldg 9, Obraztsova St.