Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6628
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
E 04H 5/00
(54) ПОМЕЩЕНИЕ ДЛЯ ДОЙНЫХ КОРОВ
(21) Номер заявки: u 20100214
(22) 2010.03.05
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аг-
рарный технический университет"
(BY)
(72) Авторы: Синяков Анатолий Леонидо-
вич; Цубанов Александр Григорьевич;
Коротинский Виктор Андреевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образо-
вания "Белорусский государственный
аграрный технический университет"
(BY)
(57)
1. Помещение для дойных коров, содержащее светопрозрачные северное и южное
наружные ограждения, отличающееся тем, что оно снабжено гелиоводонагревательной
установкой, содержащей расположенные в верхней зоне светопрозрачного южного
наружного ограждения приемники солнечного излучения, распределительный и собира-
ющий коллекторы, электромагнитный клапан, насос, теплоизолированные основной с
тремя выходными и двумя входными и дополнительный с электронагревателем и вход-
ным и выходным патрубками баки для воды; смеситель воды и два вентиля, при этом вхо-
ды и выходы приемников солнечного излучения соответственно через распределительный
коллектор и насос и через собирающий коллектор соответственно присоединены к первым
выходному и входному патрубкам теплоизолированного основного бака, ко второму
входному и второму и третьему выходным патрубкам которого соответственно присоеди-
нены водопровод холодной воды, через первый вентиль первый вход смесителя воды и
входной патрубок теплоизолированного с электронагревателем дополнительного бака, к
выходному патрубку которого через второй вентиль и электромагнитный клапан присо-
единен второй вход смесителя воды.
Фиг. 1
BY6628U2010.10.30

2. BY 6628 U 2010.10.30
2
2. Помещение для дойных коров по п. 1, отличающееся тем, что теплоизоляция об-
ращенных к солнцу стенок основного и дополнительного баков выполнена в виде двухка-
мерных стеклопакетов, установленных с замкнутыми воздушными зазорами около этих
стенок, которые окрашены в черный цвет.
(56)
1. Драганов Б.Х. и др. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - Киев: Вища шко-
ла, 1990. - С. 83.
2. Степанова В.Э. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных
предприятиях. - М.: Агропромиздат, 1988. - С. 42.
Предлагаемое техническое решение относится к помещениям с частично или полно-
стью светопрозрачными наружными ограждениями.
Известна конструкция помещения для содержания коров [1].
Известное помещение содержит теплоизоляционные несущие стены, горизонтальное
перекрытие, выполненное из железобетонных плит, сверху которых расположен тепло-
изоляционный слой, двухскатную крышу.
К недостаткам известной конструкции помещения следует отнести большую материа-
лоемкость и пониженные функциональные возможности.
Большая материалоемкость обусловлена большой материалоемкостью наружных
ограждающих конструкций: стен, перекрытия, крыши.
Пониженные функциональные возможности обусловлены отсутствием в конструкции
помещения южных светопрозрачных наружных ограждений, через которые осуществля-
ется отопление помещения тепловым излучением солнца.
Наиболее близким по конструкции является конструкция коровника со светопрозрач-
ными наружными ограждениями [2].
Это арочное помещение для коров содержит покрытие из светопрозрачной полиэти-
леновой пленки, прижатое гибкими ремнями к обрешетке, которая прикреплена к метал-
лическим аркам, жестко соединенным друг с другом продольными металлическими
пластинами. К металлическим аркам со стороны помещения металлическими тросами
прикреплена прозрачная полиэтиленовая пленка, а внутренняя поверхность стен помеще-
ния ограждена металлической сеткой.
К недостатку этой конструкции помещения для коров следует отнести пониженные
функциональные возможности.
Пониженные функциональные возможности обусловлены тем, что тепловое излуче-
ние солнца, поступающее в помещение через светопрозрачные наружные ограждения, ис-
пользуется только для отопления помещения и не используется для нагрева воды,
необходимой для промывки молокопроводов, подмывания вымени коров, санитарно-
гигиенических нужд работников фермы и других нужд.
Задачей предлагаемой полезной модели помещения для дойных коров является рас-
ширение его функциональных возможностей.
Поставленная задача решается тем, что помещение для дойных коров, содержащее
светопрозрачные северное и южное наружные ограждения, снабжено гелиоводонагрева-
тельной установкой, содержащей расположенные в верхней зоне светопрозрачного южно-
го наружного ограждения приемники солнечного излучения, распределительный и
собирающий коллекторы, электромагнитный клапан, насос, теплоизолированные основ-
ной с тремя выходными и двумя входными и дополнительный с электронагревателем и
входным и выходным патрубками баки для воды; смеситель воды и два вентиля, при этом
входы и выходы приемников солнечного излучения соответственно через распредели-

3. BY 6628 U 2010.10.30
3
тельный коллектор и насос и через собирающий коллектор соответственно присоединены
к первым выходному и входному патрубкам теплоизолированного основного бака, ко вто-
рому входному и второму и третьему выходным патрубкам которого соответственно при-
соединены водопровод холодной воды, через первый вентиль первый вход смесителя
воды и входной патрубок теплоизолированного с электронагревателем дополнительного
бака, к выходному патрубку которого через второй вентиль и электромагнитный клапан
присоединен второй вход смесителя воды.
Для ускорения процесса нагрева холодной воды до требуемой температуры теплоизо-
ляция обращенных к солнцу стенок основного и дополнительного баков выполнена в виде
двухкамерных стеклопакетов, установленных с замкнутыми воздушными зазорами около
этих стенок, которые окрашены в черный цвет. В результате этого черные стенки основ-
ного и дополнительного баков превращаются в приемники солнечного излучения, кото-
рые преобразуют падающее на них солнечное излучение в тепловую энергию, идущую на
дополнительный нагрев воды в баках.
Сущность предлагаемой полезной модели помещения для дойных коров поясняется
следующими графическими изображениями:
на фиг. 1 изображена схема гелиоводонагревательной установки;
на фиг. 2. - расположение оборудования гелиоводонагревательной установки в поме-
щении, план;
на фиг. 3 - поперечный разрез помещения по А-А по фиг. 2;
на фиг. 4 - конструкции основного и дополнительного баков для воды, вертикальные
разрезы;
на фиг. 5 - электрическая схема системы автоматического управления работой ге-
лиоводонагревательной установки.
Помещение для дойных коров содержит светопрозрачные северное 1 и южное 2
наружные ограждения. Для расширения функциональных возможностей помещения оно
оборудовано гелиоводонагревательной установкой, содержащей расположенные в верх-
ней зоне светопрозрачного южного наружного ограждения 2 приемники 3 солнечного из-
лучения, распределительный 4 и собирающий 5 коллекторы, электромагнитный клапан 6 с
катушкой 7, насос 8 с электродвигателем 9, основной бак 10 с выходными 11, 12, 13 и
входными 14, 15 патрубками, дополнительный бак 16 с электронагревателем 17 и вход-
ным 18 и выходным 19 патрубками, смеситель 20 воды и два вентиля 21, 22.
Баки 10 и 16 теплоизолированы от воздушной среды помещения теплоизоляционными
слоями 23, 24, которые расположены на внешних поверхностях баков.
При этом входы и выходы приемников 3 солнечного излучения соответственно через
распределительный коллектор 4 и насос 8 и через собирающий коллектор 5 соответствен-
но присоединены к выходному 11 и входному 15 патрубкам основного бака 10, ко вход-
ному патрубку 14 и выходным патрубкам 12, 13 которого соответственно присоединены
водопровод 25 холодной воды, через вентиль 21 первый вход смесителя 20 и входной па-
трубок 18 дополнительного бака 16, к выходному патрубку 19 которого через второй вен-
тиль 22 и электромагнитный клапан 6 присоединен второй вход смесителя 20 воды.
Для ускорения процесса нагрева воды в баках 10 и 16 теплоизоляция стенок, обра-
щенных к солнцу, выполнена в виде двухкамерных стеклопакетов 26, 27, установленных с
замкнутыми воздушными зазорами около этих стенок, которые окрашены в черный цвет.
Работа гелиоводонагревательной установки автоматизирована.
Для этого гелиоводонагревательная установка дополнительно снабжена автоматиче-
ским выключателем 28, регулятором 29 с датчиком 30 и контактом 31 максимально допу-
стимой температуры (+ 50 °С) воды в дополнительном баке 16; регулятором 32 с датчиком
33 и контактом 34 минимально допустимой температуры (+ 30 °С) воды в дополнитель-
ном баке 16; промежуточным реле с катушкой 35 и контактами 36, 37, 38; регулятором 39
с датчиками 40, 41 и контактом 42 температуры воды в основном баке 10 в зависимости от

4. BY 6628 U 2010.10.30
4
величины теплового излучения солнца, падающего на приемник 3 и измеряемого датчи-
ком 41; регулятором 43 с датчиком 44 и контактом 45 максимально допустимой темпера-
туры (+ 50 °С) воды в основном баке 10.
Гелиоводонагревательная установка работает следующим образом. Открывают вен-
тиль 21, при этом холодная вода из водопровода 25 заполняет основной 10 и дополнитель-
ный 16 баки. Регулятор 39 замыкает контакт 42 в случае, если температура, измеряемая
датчиком 41 теплопроводящей черной пластины, расположенной под светопрозрачной
крышкой приемника 3, выше + 40 °С. С замыканием контакта 42 к электросети подключа-
ется электродвигатель 9 и насос 8 забирает воду из бака 10, прокачивает ее через распре-
делительный коллектор 4, приемники 3 солнечного излучения, собирающий коллектор 5 и
возвращает ее опять в бак 10. Насос 8 будет работать до тех пор, пока температура воды,
измеряемая датчиком 40, не повысится до + 35 °С, при этом регулятор 39 разомкнет кон-
такт 42 в цепи электродвигателя 9. В дальнейшем регулятор 39 с датчиками 40 и 41 путем
управления работой электродвигателя 9 насоса 8 обеспечивает увеличение температуры
воды в баке 10 пропорционально температуре черной пластины, на которую падает тепло-
вое излучение солнца.
В целях экономии электроэнергии, затрачиваемой на работу электродвигателя 9 насо-
са 8, регулятор 43, датчик 44 которого расположен в баке 10, при температуре воды
+ 50 °С размыкает контакт 45 и отключает электродвигатель 9 насоса 8 от электросети.
Так как в баке 16 находится вода с температурой ниже + 30 °С, то регулятор 32 замыка-
ет контакт 34, а регулятор 29 замыкает контакт 31. В этом случае к электросети подклю-
чается катушка 35 промежуточного реле, реле срабатывает и замыкает контакты 36, 37 и
размыкает контакт 38 в цепи катушки 7 электромагнитного клапана 6 и последний закры-
вается. С замыканием контакта 37 к электросети подключается нагреватель воды 17 и
начинается процесс нагрева воды в баке 16. С повышением температуры воды до + 30 °С
сначала срабатывает регулятор 32 и размыкает контакт 34, но процесс нагрева воды продол-
жается, так как контакт 34 шунтирован контактом 36 промежуточного реле с катушкой 35.
Процесс нагрева воды в баке 16 электронагревателем 17 будет продолжаться до тех пор,
пока температура воды в баке 16 не достигнет + 50 °С. В этом случае регулятор 29 разо-
мкнет контакт 31 и прекратит работать нагреватель 17 и откроется электромагнитный
клапан 6, так как к электросети подключится катушка 7 с замыканием контактов 38.
Таким образом, в баке 16 имеем воду с температурой + 50 °С, а в баке 10 - с темпера-
турой, зависящей от интенсивности теплового излучения солнца. При открытии вентиля
22 на выходе смесителя 20 имеем воду с температурой + 50 °С, а при закрытом 22 и от-
крытом 21 вентилях имеем воду на выходе смесителя 20 с температурой воды в баке 10.
Путем регулирования положения вентилей 21 и 22 добиваемся требуемой температуры
воды на выходе смесителя 20.
При открытом вентиле 22 теплая вода из бака 10 вытесняется холодной водой из во-
допровода 25 в бак 16, а из него через смеситель 20 к потребителю. Процесс вытеснения
теплой воды из бака 16 будет продолжаться до тех пор, пока температура воды в баке 16
не понизится до + 30 °С. С понижением температуры воды в баке 16 сначала срабатывает
регулятор 29 и замыкает контакт 31, который подготовит цепь катушки 35 к подключению
ее к электросети.
Когда температура воды в баке 16 станет равна + 30 °С, то сработает регулятор 32 и
замыканием контакта 34 подключит катушку 35 промежуточного реле к электросети, по-
следнее сработает и подключит к электросети нагреватель 17 и размыканием контакта 38
отключит от электросети электромагнитный клапан 6 и он перейдет в закрытое состояние.
Далее процесс нагрева воды в баке 16 повторяется. Следует отметить, что в этом случае в
баке 16 будет находиться вода, предварительно нагретая приемником 3 теплового излучения
солнца, в результате чего уменьшаются затраты электроэнергии на нагрев воды в баке 16.

5. BY 6628 U 2010.10.30
5
В весенние, летние и, частично, осенние дни, когда интенсивность теплового излуче-
ния солнца, падающего на приемники 3, велика, они обеспечивают нагрев воды в баке 10
до + 50 °С и электронагреватель 17 не будет работать.
При размещении гелиоводонагревательной установки в помещении со светопрозрач-
ными наружными ограждениями она используется круглогодично, при этом существенно
снижаются затраты электроэнергии на нагрев воды, используемой для технологических
процессов и санитарно-гигиенических нужд работников фермы.
Таким образом, при эксплуатации помещения со светопрозрачными наружными
ограждениями для дойных коров происходит достижение поставленной технической за-
дачи: расширение функциональных возможностей помещения путем использования теп-
лового излучения солнца, поступающего в помещение через светопрозрачные наружные
ограждения, для нагрева воды на технологические процессы при помощи гелиоводонагре-
вательной установки, размещенной в помещении.
Фиг. 2 Фиг. 3
Фиг. 4 Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.