Наведено результати аналітичних досліджень полів швидкостей і температур повітря в теплицях з камерами децентралізованого мікроклімату. Ці результати є основою для розроблення методики інженерного розрахунку системи опалення таких теплиць.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Запропоновано модель розрахунку поля температури в об'ємі теплиці за умов опалення зони вегетації рослин. Встановлено, що великі витрати теплоти на обігрів тепличних споруд зумовлено низьким термічним опором огороджуючих конструкцій та нераціональною дією систем опалення. Рекомендовано підвищити опір конструкцій шляхом застосування склопакетів та шторних екранів. Одержано емпіричні залежності розрахунку коефіцієнта теплопередачі склопакета з різною товщиною повітряного прошарку та кутом нахилу до горизонту. Розроблено схему розрахунків позонної системи опалення в зимових теплицях склопакетної конструкції з одинарним огородженням та шторним екраном. Результати використано для розробки проекту енергоощадної теплиці площею 1 га та переобладнання промислової теплиці Київського агрокомбітату "Пуща-Водиця".

Науково обгрунтовано фізичні моделі процесів повітро- та тепломасообміну всередині та зовні міні-теплиць, які дозволили створити системи децентралізованого забезпечення мікроклімату, і на їх основі проведено аналітичні дослідження цих процесів. Одержано залежності для визначення температурно-вологісних і швидкісних параметрів на базі аналітичних та експериментальних досліджень процесів повітро- та темломасообміну, а на їх основі розроблено методику розрахунку систем децентралізованого забезпечення мікроклімату. Експериментально обгрунтовано доцільність застосування міні-теплиць з системами децентралізованого забезпечення мікроклімату для підтримання більш рівномірних і стабільних нормативних параметрів теплового режиму для росту рослин і суттєвого зменшення енерговитрат з одночасним підвищенням врожайності.

Для теплоснабжения теплиц приведена смешанная воздушно-водяная система, построенная на использовании двух новых технических решений с трубчатыми газовыми нагревателями. Для математического моделирования система теплоснабжения представлена в виде плоского многоконтурного графа. Модель состоит из дифференциальных уравнений движения и теплообмена по участкам, а также из алгебраических уравнений законов Кирхгофа.

Цель работы - разработка рациональных схем энергоснабжения промышленной теплицы, предназначенной для круглогодичного выращивания растений, требующих при выращивании круглогодичного поддержания строго заданной температуры и влажности внутри теплицы. Рассмотрены комплексы "тепловой насос "воздух - вода" с газовым приводом компрессора", - электрогенератор" (для работы в отопительный период) а также "тепловой насос "воздух - вода" с газовым приводом компрессора, - электрогенератор - адсорбционно-испарительная холодильная машина", которые работают в межсезонный период. Разработанная система вырабатывает одновременно как теплоту и электроэнергию (в отопительный период), так и холод и электроэнергию (в остальное время года). Проведен сопоставительный анализ охлаждения теплицы водяной и воздушной системами охлаждения. Показано, что предложенные структуры обладают высокой эффективностью по сравнению с традиционными схемами (котельная - холодильная машина).

Предложена схема связи теплообменника для утилизации теплоты дымовых газов с испарителем. В предложенной схеме обеспечивается минимум мощности вентилятора для подачи воздуха на испаритель теплового насоса и компенсация пульсаций температуры дымовых газов и напора вентилятора. Показано, как оптимизировать параметры теплообменника из условия минимума диссипации энергии с использованием величины, называемой "энтрансия". Разработана схема координированной системы управления гидравлическими трансмиссиями, передающими мощность на компрессор теплового насоса и электрогенератор.

Проаналізовано технології підтримання параметрів мікроклімату та основні чинники їх коливання. Запропоновано пряме спалювання біологічних матеріалів рослинного походження у теплиці на підставі застосування електрофільтра. Така технологія підвищує ккд використання палива та забезпечує насичення очищеним вуглецем об'єм теплиці.

Представлено повітряно-конвективний метод обігріву теплиць з використанням геотермального джерела енергії. Наведено тепловий розрахунок та блок-схему опалення теплиць. Запропоновано реалізацію системи в с. Янтарне АР Крим.

Уперше вирішено завдання синтезу структури, інформаційного та програмного забезпечення роботи адаптивної інтелектуальної систем керування температурно-вологісним режимом у теплиці як багатовимірного об'єкта керування зі змінними параметрами. Уперше розроблено структуру нейромережевої системи керування температурно-вологісним режимом у теплиці, яка відрізняється від відомих наявністю модуля оцінки значущості (інформативності) параметрів. Уперше досліджено керованість та спостережність теплиці аркового типу з комбінованим повітряно-грунтовим обігрівом за умов виміру температури повітря ззовні та всередині зазначеного об'єкта керування, що дозволило обгрунтувати мінімально необхідний набір регулювальних органів та чутливих елементів системи. Розроблено нові рівняння регресії, які описують залежність температури внутрішнього повітря у теплиці та температури грунту у ній від конструктивних, технологічних та експлуатаційних факторів. Набули подальшого розвитку застосування генетичного алгоритму для оцінювання значущості та інформативності параметрів температурно-вологісного режиму у теплиці, а також теорія нейронних мереж для реалізації енергоефективного керування зазначеними режимами.

Мета дослідження - розробка та дослідження способів і засобів підвищення точності комп'ютеризованих інформаційно-вимірювальних систем фізичних параметрів закритих грунтів за рахунок обліку та компенсації впливів домінуючих дестабілізувальних факторів за виробничих умов теплиць. Удосконалено спосіб вимірювання вологості закритих грунтів у діапазоні від 30 до 90 % для виробничих умов тепличних господарств на базі кондуктометричного методу пошарового зондування в змінному електромагнітному полі, який дозволяє покращити на 20 % показник точності вимірювань відносно наявних серійних аналогів. Удосконалено спосіб вимірювання кислотності закритих грунтів у діапазоні від 5 до 8 од., який дозволяє здійснювати комп'ютеризовані вимірювання рН з необхідним періодом опитування за виробничих умов теплиць у грунтах з наявним рівнем зволоженості, на базі способу прямої потенціометрії із використанням скляного комбінованого рН-електрода із регламентованими нормативною документацією метрологічними показниками. Розроблено способи підвищення точності комплексного вимірювання вологості та кислотності тепличних грунтів, які враховують взаємні негативні впливи зазначених параметрів один на одного, а також вплив температури грунтів у діапазоні зміни від 10 до 30 °С. Це дозволило покращити метрологічні характеристики системи в цілому на 20 - 30 % за робочих умов експлуатації. Досліджено структурно-алгоритмічну організацію комп'ютеризованого вимірювача фізичних параметрів тепличних грунтів на основі обгрунтування та синтезу функціонального забезпечення її підсистем, яка реалізує комплексні вимірювання вологості, кислотності та температури з компенсацією взаємних дестабілізувальних впливів, що дозволяє використовувати її в складі комплексів автоматизації промислових теплиць.

На основі сукупності узагальнених результатів вирішено актуальне науково-прикладне завдання щодо підвищення ефективності процесу укладання труб підгрунтового обігріву тепличних господарств шляхом обгрунтування параметрів ножового укладача труб із дисковим обсипачем для збереження теплопровідних характеристик грунту, не менше природних, у навколотрубній зоні за умови раціонального використання тягачів. На основі виконаних досліджень науково обгрунтовано раціональні параметри ножових укладачів труб із дисковими обсипачами. Розроблено алгоритм інженерного розрахунку робочого обладнання, створено ножовий укладач труб із дисковим обсипачем, виконано його лабораторні та польові випробування, в результаті яких підтверджено його ефективність. Виконано техніко-економічне оцінювання ефективності роботи дослідного ножового укладача труб з дисковим обсипачем на основі практичного впровадження.

Дисертацію присвячено розробці наукових основ керування електротехнічними комплексами для підвищення енергоефективності та продуктивності, базуючись на особливостях динаміки станів складних біотехнологічних об’єктів. За результатами досліджень встановлено, що традиційні системи стабілізації не враховують стани, в яких перебувають біологічні об’єкти під дією природних і керувальних збурень, що призводить до підвищення енергоспоживання і, як наслідок, до зниження рентабельності виробництва. За результатами проведених теоретичних і експериментальних досліджень проаналізовано стани, в яких перебувають біологічні об’єкти, та розроблено відповідні математичні моделі, що надало можливість використовувати результати для розрахунку стратегій керування електротехнічними комплексами. Із використанням нейронних мереж проведено оцінювання впливу якості продукції на прибуток виробництва. Розроблено математичні моделі виробництва томатів із урахуванням особливостей біологічного об’єкта та на їх основі сформовано енергоефективні стратегії керування електротехнічними комплексами з використанням функції бажаності Харрінгтона.

Розроблено схему інформаційної взаємодії мінітеплиці з оточенням. Запропоновано структуру системи управління мікрокліматом мінітеплиці основними компонентами якої є: мікроконтролер ATmega2560, мобільний пристрій зв'язку під управлінням ОС Android, модулі Ethernet, пам'яті, інтерфейсів периферії, давачів та актюаторів. Розроблено основні алгоритми роботи клієнтської та серверної частин системи управління. Побудовано на базі теорії мереж Петрі моделі роботи та графи досяжності станів клієнтської, серверної частин і комунікації між ними. Досліджено роботу системи управління мікрокліматом мінітеплиці та показано, що система працює правильно та коректно, всі стани є досяжними, а тупики відсутніми.

Описаны эффективные технологии инфракрасного отопления теплиц с помощью пленочных электронагревателей.

Описаны технология и технические средства инфракрасного обогрева теплиц с использованием электрических длинноволновых нагревательных панелей.

Визначено ключовий фактор, що впливає на зміну тепловологісного стану огороджувальної конструкції з урахуванням її повітропроникності при автоматичному керуванні параметрами мікроклімату теплиці.

Досліджено вплив наробітку форсунки на ймовірність відмов запірного клапану. Проаналізовано зміну ймовірності відмов клапану від наробітку форсунки. Доведено, що зміна ймовірності відмови клапану носить з часом експоненціальний характер. Функція відмов клапана форсунки наростає по експоненціальному закону від нулевого свого значення до асимптотичного, що представляє собою стаціонарний коефіцієнт відмов цієї підсистеми. Перспективою подальших досліджень є дослідження впливу часу експлуатації на зміну ймовірності відмов фільтра форсунки.

Відображено на основі графів станів математичне моделювання переходів форсунок автоматизованої системи контролю вологісними та температурним параметрами повітря в зоні культивації рослин в умовах захищеного грунт в різні можливі стани. Система призначена для створення необхідного мікроклімату в приміщенні промислових теплиць. Завданням роботи є побудова на основі розміченого графу подій, що описує процеси переходу форсунки з роботоздатного в нероботоздатний стан з урахуванням інтенсивності їх протікання за різними причинами відповідноого математичного моделювання переходів форсунки в різні можливі стани. Аналіз переходу форсунки з робочого в неробочий стан, за різними причинами і зворотних переходів після відновлення є передумовою побудови відповідного розміченого графу, що описує ці процеси з урахуванням інтенсивності їх протікання. Розмічений граф для форсунки, як технічної системи, що може знаходитись в одному справному стані і двох станах відмов за причинами виходу з ладу фільтра або клапана. Доведено, що форсунка для розпилювання рідини і створення необхідного мікроклімату в приміщенні теплиць має один працездатний стан і два вида відмов: забивання фільтра і неспрацювання запірного клапана. Поведінка форсунки, як технічної системи, що підлягає відновленню, може бути описана розміченим графом з чотирма етапами визначення ймовірностей, які лежать в основі встановлення в головних показникав надійності. Перспективою подальших досліджень є визначення функції готовності форсунки до експлуатації та встановлення середнього наробітку до відмови форсунки і середнього часу на відновлення фільтра і клапана.