Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице

, 1523115 9) 01 6 9(24, 9/26 ЕН 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный центральный научно-исследовательский и проектный институт Гипронисельпром и Научно-исследовательский ипроектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР(54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ РЕ ГУЛИ РОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ТЕПЛИЦЕ(57) Изобретение относится к сельскомухозяйству, к тепличному овощеводству ицветоводству. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования температурывоздуха за счет улучшения динамическиххарактеристик этого процесса. Устройстводля регулирования температуры воздуха втеплице содержит датчики погодных условии и технологических параметров теплицы. Вычислительный блок 8 связан с выходами датчиков погодных условий и корректирует работу нижнего основного контура 13 системы отопления, снабженного трехходовым смесительным клапаном 12 с исполнительным механизмом 11. Верхний контур 23 сис.темы отопления выполнен аналогично нижнему и связан с ним посредством схемы ИЛИ 17. Устройство дополнительно оснашено воздушным контуром 26 системы отопления, в состав которого входит калорифер 30 с клапаном 29, имеющим электромагнитный привод 28, вентилятор 25 и .:оздушный смеси- тельный клапан 35 с исполнительным механизмом 34. Ка нал регул и рова ния возду шного контура системы отопления включает электронный ключ выбора режима 27, электронные ключи 3 и 32 и датчик температуры приточного воздуха. Наличие воздушного контура отопления позволяет уменьшить инерционность устройства за счет компенсации влияния переменных возмущающих воздействий. Верхний контур 23 системы отопления включается в работу по сигналу датчика 4 наличия осадков и в процессе функционирования предотвращает обледенение кровли. 1 ил.15231 3Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к тепличному, преимущественно к теплицам с комбинированным (водяное и воздушное) отоплением, и является усовершенствованием известного устройства по авт, св.1113041,Целью изобретения является оптимизация процесса регулирования температуры воздуха за счет улучшения динамических характеристик этого процесса.На чертеже представлена фуккциональная схема устройства для регулирования температуры воздуха в теплице.Устройство содержит датчики погодных условий: датчик 1 температуры наружного воздуха Т, датчик 2 уровня солнечной радиации Е, датчик 3 скорости ветра Ч, датчик 4 наличия осадков Оо, датчик 5 влажности воздуха в теплице ., датчик 6 температуры почвы Т, задатчик 7 требуемой температуры воздуха Т которые совместно с датчиками3 подклюцены к входу вычислительного блока 8, выход задатчика 7 треоуемой температуры воздуха соедикен с одним из входов регулятора 9 основного канала регулирования, на второй вход которого подключен датчик 10 текущей температуры воздуха Т, а выход подключен к исполнительному механизму 11, связанному с трех- ходовым смесительным клапаном 12 нижнего контура 13 системы отопления теплицы. Выход вычислительного блока 8 подклюцен к одному из входов регулятора 4 корректирующего канала, на второй вход которого подклюцсп датчик 15 текущей температуры теплоносителя Т, в нижнем контуре системы отопления, а его выход подключен к одному из входов электронного ключа 16, второй вход которого соединен с выходом регулятора 9 основного канала регулирования, а выход подключен к управляющему входу исполнительного механизма 11 трехходового смесительного клапана 12 нижнего контура 13 системы отопления. Выход регулятора 9 одновременно через контакт верхнего положения исполнительного механизма 11 клапана 12 соединен со схемой ИЛИ7, второй вход которой подключен к выходу датчика 4 наличия осадков, а выход схемы ИЛИ7 подключен к первым выходам электронных ключей 18 и 19. Прицем второй вход электронного ключа 8 соединен с датчиком 20 температуры теплоносителя верхнего контура системы отопления электронных ключей 18 и 19, выходы подключекы к управляющему входу исполнительного механизма 21 трехходового смесительного клапана 22 верхнего контура 23 системы отопления теплицы. При этом второй вход электронного ключа 19 соединен с источником 24 питания. Одновременно выход регулятора 9 основного канала соединен с вентилятором 25 воздушного контура 26 системы питания и с электронным клюцом 27 выбора режима, первый выход которого подключен к электромагО 5 20 25 ЗО 40 45 50 55 154нитному приводу 28 клапана 29 калорифера 30, а второй его выход - с первыми входами четвертого и пятого электронных ключей 31 и 32. Причем второй вход электронного ключа 31 соединен с датчиком ЗЗ температуры приточного воздуха воздушного контура 26 системы отопления, а второй вход электронного ключа 32 соединен с источником 24 питания, а их выходы подключены к управляющему входу исполнительного механизма 34 воздушного смесительного клапана 35 воздушного контура 26 системы отопления.Устройство работает следующим образом.Информация с датчиков 1 - 6 и задатчика 7 требуемой температуры воздуха Та поступает на вычислительный блок 8, который вырабатывает сигнал, пропорциональный требуемой для данных условий (погодных и микроклимата) температуре теплоносителя Т в нижнем контуре 3, т. е. вычислительный блок 8 совместном с датчиками 1 - 6 выполняет роль задатчика требуемой для данных условий температуры теплоносителя в нижнем контуре системы отопления. Основным каналом регулирования температуры теплоносителя в нижнем контуре является канал, состоящий из датчика 10 текущей температуры воздуха Тв, задатчика 7 требуемой температуры воздуха Т и регулятора 9.Если температура воздуха в теплице соответстсвует заданной агротребованиями Т,=Т сигнал У с выхода регулятора 9 основного канала отсутствует (Ъ=О). При понижении температуры Т:тносительно заданной Т(Т (Т) на выходе регулятора 9 появляется сигнал У соответствующей по, ги рности, который поступает на исполнительный механизм 11 и одновременно запирает электронный ключ 16. Исполнительный механизм 11, поворачивая трехходовой смесительный клапан 2 в сторону увеличения угла открытия клапана, меняет соотношение между прямой (горячей) и обратной (холодной) водой, увеличивая температуру в нижнем контуре 13 системы отопления теплицы. Одновременно сигнал с регулятора 9 основного канала поступает в вентилятор 25 воздушного контура 26 и электронный ключ 27 выбора режима и в зависимости от полярности при Тв -.Та поступает на электромагнитный привод 28 клапана 29 калорифера 30, входящего в состав воздушного контура 26 системы отопления. Благодаря наличию воздушного контура инерционность устройства уменьшается, что ведет к улучшению его динамических характеристик и повышению качества регулирования. При достижении текущей температурой воздуха заданного уровня сигнал с регулятора 9 пропадает, калорифер и вентилятор возвращаются в исходное положение.Второй контур (корректирующий) состоит из датчика 15 текущей температуры тепло1523115 5носителя Тзадатчика требуемой для данных погодных условий температуры теплоносителя Т, в нижнем контуре 13 системы отопления, состоящего из датчика 1 6, вычислительного блока 8, регулятора 4 и электронного ключа 16. Если температура теплоносителя Тт в данный момент времени отвечает требуемой 1 Т=Т,), которая определяется вычислительным блоком 8 на основании информации о погодных условиях и параметрах микроклимата, сигналиа выходе регулятора 14 корректи р ующсго канала отсутствует (Ъ= - 0) и регулирование температуры теплоносителя в нижнем контуре ведется по основному каналу. Если температура теплоносителя отличается от прогнозируемой, то появляется сигнал Усоответствующей полярности, который иостуиаст на электронный ключ 16. Если ири этом электронный ключ открыт, т е. регулятор 9 основного канала не работает 1 У 1=0), что показывает соответствие текущей температуры воздуха Тз заданной 1 сгнал У с выхода регулятора 4 корректирующего канала через электронный ключ 16 поступает ка исполнительный механизм 11, благодаря чему температура теплоносителя в нижнем контуре 13 системы отопления устанавливается в соответствии с заданной. При этом из-за отсутствия сигнала с регулятора 9 основного канала воздушный контур 26 не работает, а при отсутствии сигнала с датчика 4 наличия осадков не работает и верхний контур. В случае, если температура воздуха в теплице Т ниже заданной Т , а трехходовой смесительный клапан 12 полностью открыт 1 темгердтурд теплоносителя Тв нижнем кон урс достигает максимального значения), срабатывает его конечный выключатель, выход регулятора 9 подключается к входу схемы ИЛИи сигнд.; Уполярности, соответствующей Т(Тв цеоез схему ИЛИ 17 и электронный ключ 18 включает исполнительный механизм 21, запирая прк этом ключ 19 и отключая исполнительный механизм от источника 24 питания. Исполнительный механизм 21, доворачивая трехходовой смесительный клапан 22 верхнего контура 23 системы отопления, повышает температуру теплоносителя, увеличивая температуру воздуха в теплице Одновременно сигнал с регулятора 9 основного канала поступает на вентилятор 25 воздушного контура 26 системы отопления и через электронный ключ 27 выбора режима на электромагнитный привод 28 клапана 29 калорифера 30 воздушного контура 26. Подключение воздушного контура при компенсации отклонения температуры воздуха от заданного уровня уменьшает инерционность устройства, повышая тем самым качество процесса регулирования температуры воздуха в теплице. Когда температура воздуха в теплице достигнет заданного уровня, срабатывает исполнительный механизм 11 нижне 6го контура и конечный выклюцатель клапана 12 отключает регулятор 9 от схемы ИЛИ 17, сигнал с ее выхода пропадает, электронный ключ 19 открывается, подключая 5исполнительный мехакизм 21 к источнику 24 питания, и возвращает клапан верхнего контура 23 в исходное состоякие. При достижении температурой воздуха заданного значения сигнал с регулятора 9 основного контура регулкрования пропадает и отклю чаются вентилятор 25 и через электромагнитный привод 28 клапана 29 калорифер 30 воздушного контура 26. Верхний контур 23 автоматически включается при обледенении кровли по сигналу с датчика 4 наличия осадков, поступающему через схему ИЛИ 17 и электронный ключ 18 на исполнительный механизм 21, который, как и в случае появления сигнала с регулятора 9, увеличивает температуру теплоносителя в верхнем контуре. В этом слуцае воздушкый контур 26 не включается, так как из-за отсутствия лучистой составляющей ири воздушном отоплении эффективность его использования для снятия наледи с кровли мала. Как только сигнал с датчика 4 наличия осадков исчезает, клапан 22 возвращается в исходное состояние. Если температура воздуха в теплицевыше заданного уровня 1 Т )Т, ), на выходе регулятора 9 основного канала появляется ЗО сигнал 1) противоположной полярности, который поступает на исполнительный механизм 1 и одновременно запирает электронный ключ 16. Исполнительный механизм 11, поворачивая трехходовои смеси- тельный клапан 12 в сторону уменьшения 35 угла открытия клапана, меняет соотношениемежду прямой и обратной водой, уменьшая температуру теплоносителя в нижнем контуре 13 системы отопления теплицы. Одновременно сигнал с регулятора 9 основного канала регулирования поступает на вентилятор 25 воздушного контура 26 и электронный ключ 27 выбора режима в дднном случае при Т ) 1, ) через ключ 31 включает исполнительный механизм 34 воздушного смесительного клапана 35 воздушного кон тура 26, при этом сигнал Ъ, запирае 1ключ 32 и отключает исполнительный механизм 34 от дополнительного источника питания. Исполнительный механизм 34. поворачивая заслонку воздушного смесительного клапана 35 в соответствующую сторону, 50 осуществляет смешивание наружного и рециркуляционного воздуха в пропорции, определяемой необходимой температурой приточного воздуха Т Когда температура возд" д в теплице достигнет заданного уровня, 55сигнал Ъ с регулятора 9 основного канала исчезает, при этом вентилятор 25 отключается, электронный ключ 31 открывается, подключая исполнительный механизм 21 к источнику 24 питания, и возвращает клапан15231735 воздушного контура 26 в исходное состояние.В весенний период, когда днем значения температуры наружного воздуха низкие с точки зрения агротехники и на работу фрамуг в связи с этим наложен запрет, а из-за повышенного уровня солнечной радиации в теплице наблюдаются перегревы, температура теплоносителя в нижнем контуре достигает минимального значения и срабатывает конечный выключатель трехходового смеси тельного клапана 12. В этом случае сигнал Н, включает вентилятор 25, и через него, электронный ключ 27 выбора режима и электронный ключ 31 включается исполнительный механизм 34, при этом сигнал Н запирает ключ 32 и отключает исполнительный механизм 34 от дополнительного источника 24, Исполнительный механизм 34, поворачивая заслонку смесительного клапана 35 в соответствующую сторону, осуществляет смешивание наружного и рециркуляционного 20 воздуха .в пропорции, определяемой необходимой температурой приточного воздуха Тр. При достижении температурой воздуха в теплице заданного уровня сигнал Н с регулятора 9 основного канала регулирования исчезает, вентилятор 25 отключается, электронный ключ 32 открывается, подключая исполнительный механизм 34 к источнику 24 питания и возвращая клапан 35 воздушного контура 26 в исходное состояние,Таким образом, введение в устройство дополнительного воздушного контура с каналом регулирования, связанного с каналами регулирования нижнего и верхнего контуров системы отопления, позволяет осуществить компенсацию влияния переменных возмущающих воздействий путем одновременной работы нижнего (или верхнего) и воздушных контуров, уменыая тем самым инерционность устройства, за счет чего улучшаются динамические характеристики регулирования температуры воздуха в теплице и повышается качество этого процесса. Кроме 40 158того, введение воздушного контура с каналом регулирования расширяет функциональные возможности устройства путем использования его для снятия перегревов в теплицах в весенний период, характеризующийся повышенным уровнем солнечной радиации, вызывающей перегревы в теплице, и низкими с точки зрения агротехники температурами наружноговоздуха, при которых на работу фрамуг наложен запрет, и возможности системы отопления для регулирования температуры воздуха в теплице в сторону ее понижения полностью исчерпаны,формула изобретенияУстройство для регулирования температуры воздуха в теплице по авт. св.1113041, отличающееся тем, что, с целью оптимизации процесса регулирования за счет улучшения динамических характеристик этого процесса, оно снабжено воздушным контуром отопления, содержащим калорифер с клапаном, имеющим электромагнитный привод, вентилятор и воздушный смесительный клапан с исполнительным механизмом, а воздушный контур отопления снабжен каналом регулирования, включающим электронный ключ выбора режима, четвертый и пятый электронные ключи и датчик температуры приточного воздуха, при этом последний соединен с первым входом четвертого электронного ключа, второй вход которого объединен с первым входом пятого электронного ключа и связан с первым выходом электронного ключа выбора режима, причем второй выход электронного ключа выбора режима соединен с входом управления электромагнитного привода клапана калорифера, а вход электронного ключа выбора режима подключен к источнику питания, при этом выходы четвертого и пятого электронных ключей связаны с управляющим входом исполнительного механизма воздушного смесительного клапана.Составитель Л. ПантелееваРедактор О. Юрковенкая Текрел И. Верее Корректор М. СамборскаяЗаказ 6912/3, Тираж 621 11 олписноеВНИИПИ Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Рву шская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101