Li Jianming, Sun Guotao stb.Üvegházi kertészeti agrármérnöki technológia

Az elmúlt években az üvegházhatást okozó ipar erőteljesen fejlődött.Az üvegházépítés nemcsak a földhasználati arányt és a mezőgazdasági termékek kibocsátását javítja, hanem a szezonon kívüli zöldség-gyümölcs ellátási problémát is megoldja.Az üvegház azonban soha nem látott kihívásokkal is szembesült.Az eredeti létesítmények, fűtési módok és szerkezeti formák környezet- és fejlődésállóságot eredményeztek.Az üvegházszerkezet megváltoztatásához sürgősen új anyagokra és új dizájnokra van szükség, az energiatakarékosság és a környezetvédelem céljainak eléréséhez, a termelés és a bevétel növeléséhez pedig új energiaforrásokra.

Ez a cikk az „új energia, új anyagok, új dizájn az üvegházhatások új forradalmát segítő” témáját tárgyalja, beleértve a napenergia, a biomassza energia, a geotermikus energia és más új energiaforrások kutatását és innovációját az üvegházban, valamint a kutatást és alkalmazást. új anyagok burkolatához, hőszigeteléséhez, falakhoz és egyéb berendezésekhez, valamint az új energiák, új anyagok és új dizájn jövőbeli kilátásai és gondolkodása az üvegházhatású reform elősegítése érdekében, hogy referenciaként szolgáljon az ipar számára.

2020-ban Kínában a védett mezőgazdaság teljes területe 2,8 millió hm2 lesz, a kibocsátás értéke pedig meghaladja az 1 billió jüant.There are many disadvantages in traditional greenhouse production, such as coal, fuel oil and other energy sources used for heating and heating in traditional greenhouses, resulting in a large amount of dioxide gas, which seriously pollutes the environment, while natural gas, electric energy and egyéb energiaforrások növelik az üvegházak üzemeltetési költségeit.Az üvegházak falának hagyományos hőtároló anyagai többnyire agyag és tégla, amelyek sokat fogyasztanak, és komoly károkat okoznak a talajban.A hagyományos, földfalas szoláris üvegházak földhasználati hatékonysága mindössze 40% ~ 50%, a közönséges üvegháznak pedig gyenge a hőtároló képessége, így nem éli át a telet, hogy meleg zöldséget termeljen Észak-Kínában.Ezért az üvegházhatást okozó változások elősegítésének, vagyis az alapkutatásnak a magja az üvegházak tervezésében, új anyagok és új energia kutatásában és fejlesztésében rejlik.Ez a cikk az üvegházhatású új energiaforrások kutatására és innovációjára összpontosít, összefoglalja az új energiaforrások, például a napenergia, a biomassza energia, a geotermikus energia, a szélenergia és az új átlátszó burkolóanyagok, hőszigetelő anyagok és fali anyagok kutatási helyzetét. üvegházhatást okoz, elemzi az új energia és új anyagok alkalmazását az új üvegház építésében, és várja ezek szerepét az üvegházak jövőbeni fejlesztésében és átalakításában.

Az új energia üvegházának kutatása és innovációja

A legnagyobb mezőgazdasági hasznosítási potenciállal rendelkező zöld új energia körébe tartozik a napenergia, a geotermikus energia és a biomassza energia, vagy a különféle új energiaforrások átfogó hasznosítása annak érdekében, hogy az egymás erősségeiből tanulva hatékony energiafelhasználást érjünk el.

napenergia/energia

A napenergia-technológia alacsony szén-dioxid-kibocsátású, hatékony és fenntartható energiaellátási mód, és fontos összetevője Kína stratégiai feltörekvő iparágainak.A jövőben elkerülhetetlen választássá válik Kína energiaszerkezetének átalakításához és korszerűsítéséhez.Az üvegház energiahasznosítás szempontjából maga a napenergia hasznosítására szolgáló létesítményszerkezet.Az üvegházhatás révén a napenergia beltérben összegyűjtésre kerül, az üvegház hőmérséklete megemelkedik, és a termés növekedéséhez szükséges hőt biztosítják.Az üvegházi növények fotoszintézisének fő energiaforrása a közvetlen napfény, amely a napenergia közvetlen hasznosítása.

01 Fotovoltaikus energiatermelés hőtermelés céljából

A fotovoltaikus energiatermelés olyan technológia, amely a fényenergiát közvetlenül elektromos energiává alakítja a fotovoltaikus hatás alapján.Ennek a technológiának a kulcseleme a napelem.Amikor a napenergia sorosan vagy párhuzamosan világít a napelemek sorára, a félvezető alkatrészek közvetlenül alakítják át a napsugárzás energiáját elektromos energiává.A fotovoltaikus technológia képes közvetlenül átalakítani a fényenergiát elektromos energiává, az akkumulátorokon keresztül tárolni az elektromosságot, és éjszaka fűteni az üvegházat, de magas költsége korlátozza a további fejlesztését.A kutatócsoport kifejlesztett egy fotovoltaikus grafén fűtőberendezést, amely rugalmas fotovoltaikus panelekből, egy all-in-one fordított vezérlőgépből, egy akkumulátorból és egy grafén fűtőrúdból áll.Az ültetési vonal hosszának megfelelően a grafén fűtőrudat a szubsztrátumzsák alá temetik.Napközben a fotovoltaikus panelek elnyelik a napsugárzást, hogy elektromos áramot állítsanak elő, és tárolják azt az akkumulátorban, majd éjszaka a villamos energiát a grafén fűtőrúdja számára bocsátják ki.A tényleges mérésnél a hőmérséklet-szabályozási mód 17 ℃-nál kezdődik és 19 ℃-nál zár.Éjszakai (második napon 20:00-08:00) 8 órán keresztül üzemelve egy növénysor fűtésének energiafogyasztása 1,24 kW·h, az aljzatzsák éjszakai átlaghőmérséklete 19,2℃, ami 3,5 ~ 5,3 ℃-kal magasabb, mint a kontrollé.Ez a fotovoltaikus áramtermeléssel kombinált fűtési mód megoldja a magas energiafogyasztás és a magas szennyezés problémáit az üvegházfűtés télen.

A szoláris fototermikus konverzió egy speciális, fototermikus átalakító anyagokból készült napfénygyűjtő felület alkalmazását jelenti, hogy a rá sugárzott napenergiát minél több napenergia összegyűjtse, elnyelje és hőenergiává alakítsa.A napelemes fotovoltaikus alkalmazásokhoz képest a szoláris fototermikus alkalmazások növelik a közeli infravörös sáv elnyelését, így magasabb a napfény energiahasznosítási hatékonysága, alacsonyabb a költsége és kiforrott technológia, és a napenergia hasznosításának legszélesebb körben használt módja.

A fototermikus átalakítás és hasznosítás legkiforrottabb technológiája Kínában a napkollektor, melynek központi eleme a szelektív abszorpciós bevonattal ellátott hőelnyelő lemezmag, amely a fedőlemezen áthaladó napsugárzás energiáját hőenergiává alakítja és továbbítja. azt a hőelnyelő munkaközeghez.A napkollektorok két kategóriába sorolhatók aszerint, hogy van-e vákuumtér a kollektorban vagy sem: lapos napkollektorok és vákuumcsöves napkollektorok;koncentráló napkollektorok és nem koncentráló napkollektorok aszerint, hogy a napsugárzás irányát változtatja-e a napfénynyíláson;valamint folyékony napkollektorok és levegős napkollektorok a hőhordozó munkaközeg típusának megfelelően.

A napenergia üvegházi hasznosítása elsősorban különféle típusú napkollektorokon keresztül történik.A marokkói Ibn Zor Egyetem kifejlesztett egy aktív napenergiával működő fűtési rendszert (ASHS) az üvegházhatások felmelegítésére, amely télen 55%-kal növelheti a teljes paradicsomtermelést.A Kínai Mezőgazdasági Egyetem tervezett és kifejlesztett egy felülethűtő-ventilátor gyűjtő- és kisütőrendszert, 390,6-693,0 MJ hőgyűjtő kapacitással, és előterjesztette azt az ötletet, hogy a hőgyűjtési folyamatot a hőtárolási folyamattól hőszivattyúval leválasztják.Az olaszországi Bari Egyetem üvegházhatású, többgenerációs fűtési rendszert fejlesztett ki, amely napelemes rendszerből és levegő-víz hőszivattyúból áll, és a levegő hőmérsékletét 3,6%-kal, a talaj hőmérsékletét pedig 92%-kal tudja növelni.A kutatócsoport egyfajta aktív szoláris hőgyűjtő berendezést fejlesztett ki változó dőlésszögű szoláris üvegházakhoz, valamint egy hőtárolót az üvegházhatást okozó víztestek időjárási viszonyaitól függetlenül.A változó dőlésszögű aktív szoláris hőgyűjtési technológia áttöri a hagyományos üvegházi hőgyűjtő berendezések korlátait, mint például a korlátozott hőgyűjtési kapacitás, az árnyékolás és a megművelt terület elfoglalása.A szoláris üvegház speciális üvegházszerkezetének felhasználásával az üvegház nem ültetési területe teljes mértékben kihasználható, ami nagymértékben javítja az üvegházi terület hasznosítási hatékonyságát.Tipikus napsütéses munkakörülmények között az aktív napkollektoros hőgyűjtő rendszer változó dőlésszöggel eléri az 1,9 MJ/(m2h) értéket, az energiafelhasználás hatékonysága eléri a 85,1%-ot, az energiamegtakarítás mértéke pedig 77%.Az üvegházi hőtárolási technológiában beállítják a többfázisú hőtároló szerkezetet, növelik a hőtároló készülék hőtároló képességét, és megvalósítják a lassú hőleadást a készülékből, hogy megvalósuljon a hatékony felhasználás. az üvegházi szoláris hőgyűjtő berendezés által összegyűjtött hő.

biomassza energia

A biomassza hőtermelő berendezés üvegházzal való kombinálásával új létesítményszerkezetet építenek, és a biomassza nyersanyagokat, mint a sertéstrágyát, gombamaradékot és szalmát komposztálják a hő főzésére, és a megtermelt hőenergiát közvetlenül az üvegházba juttatják [ 5].A biomassza fermentációs fűtőtartály nélküli üvegházzal összehasonlítva a fűtő üvegház hatékonyan növelheti az üvegházban lévő talajhőmérsékletet és fenntarthatja a talajban termesztett növények gyökereinek megfelelő hőmérsékletét normál éghajlaton télen.Taking a single-layer asymmetric thermal insulation greenhouse with a span of 17m and a length of 30m as an example, adding 8m of agricultural waste (tomato straw and pig manure mixed) into the indoor fermentation tank for natural fermentation without turning over the pile can télen 4,2°C-kal növelje az üvegház napi középhőmérsékletét, és a napi átlagos minimumhőmérséklet elérheti a 4,6°C-ot.

Under ventilated conditions, aerobic microorganisms in the fermentation heap use oxygen for life activities, and part of the generated energy is used for their own life activities, and part of the energy is released into the environment as heat energy, which is beneficial to the temperature a környezet felemelkedése.Water takes part in the whole fermentation process, providing necessary soluble nutrients for microbial activities, and at the same time releasing the heat of the heap in the form of steam through water, so as to reduce the temperature of the heap, prolong the life of mikroorganizmusokat és növeli a kupac térfogati hőmérsékletét.

Geotermikus energia

Jelenleg a mezőgazdasági létesítmények legelterjedtebb módja a geotermikus energia hasznosításának a talajhőszivattyú használata, amely kis mennyiségű jó minőségű energia (pl. elektromos energia).A hagyományos üvegházi fűtési intézkedésektől eltérően a talajhőszivattyús fűtés nemcsak jelentős fűtőhatást érhet el, hanem az üvegház hűtésére és az üvegház páratartalmának csökkentésére is képes.Kiforrott a talajhőszivattyú alkalmazási kutatása a lakásépítés területén.A talajhőszivattyú fűtési és hűtési teljesítményét befolyásoló központi elem a föld alatti hőcserélő modul, amely főleg földbe süllyesztett csöveket, föld alatti kutakat stb. tartalmaz. Mindig is az volt, hogy hogyan tervezzünk kiegyensúlyozott költséggel és hatású földalatti hőcserélő rendszert been the research focus of this part.Ugyanakkor a föld alatti talajréteg hőmérsékletének változása talajhőszivattyú alkalmazásakor a hőszivattyús rendszer használati hatását is befolyásolja.A talajhőszivattyú nyáron az üvegház hűtésére és a hőenergia tárolása a mély talajrétegben enyhítheti a föld alatti talajréteg hőmérséklet-esését, télen pedig javítja a talajhőszivattyú hőtermelési hatékonyságát.

At present, in the research of the performance and efficiency of ground source heat pump, through the actual experimental data, a numerical model is established with software such as TOUGH2 and TRNSYS, and it is concluded that the heating performance and coefficient of performance (COP ) a talajhőszivattyú elérheti a 3,0 ~ 4,5 értéket, ami jó hűtő- és fűtőhatással rendelkezik.In the research of the operation strategy of the heat pump system, Fu Yunzhun and others found that compared with the load side flow, the ground source side flow has a greater impact on the performance of the unit and the heat transfer performance of the buried pipe .Shi Huixian et.átvette a víztároló hűtőrendszer szakaszos üzemmódját.Nyáron, amikor magas a hőmérséklet, a teljes energiaellátó rendszer COP-ja elérheti a 3,80-at.

A mély talajhőtárolást üvegházban „hőtároló banknak” is nevezik az üvegházban.Télen a hidegkár, nyáron a magas hőmérséklet az üvegházi termelés fő akadályai.A mély talaj erős hőtároló képessége alapján a kutatócsoport üvegházi földalatti mély hőtároló berendezést tervezett.Az eszköz egy kétrétegű párhuzamos hőátadó csővezeték, amelyet 1,5-2,5 m mélységben a föld alá helyeznek el az üvegházban, levegőbemenettel az üvegház tetején és levegőkimenettel a talajon.Ha az üvegházban magas a hőmérséklet, a beltéri levegőt egy ventilátor erőszakkal a talajba pumpálja, hogy megvalósítsa a hőtárolást és a hőmérséklet csökkentését.Amikor az üvegház hőmérséklete alacsony, hőt vonnak ki a talajból, hogy felmelegítsék az üvegházat.A gyártási és alkalmazási eredmények azt mutatják, hogy a készülék télen éjszaka 2,3 C-kal növeli az üvegház hőmérsékletét, nyáron 2,6 C-kal csökkenti a belső hőmérsékletet, és 667 méteren 1500 kg-mal növeli a paradicsom termését.².A készülék teljes mértékben kihasználja a „télen meleg, nyáron hűvös” és a mélyen található talaj „állandó hőmérsékletű” tulajdonságait, „energia hozzáférési bankot” biztosít az üvegház számára, és folyamatosan ellátja az üvegház hűtésének és fűtésének kiegészítő funkcióit. .

A geotermikus energia és a napenergia egymást kiegészítő együttműködése az elmúlt évek mezőgazdasági termelés új energiahasznosításának kutatási központja.Emmi et.több forrásból álló energiarendszert tanulmányozott (1. ábra), amely fotovoltaikus-termikus hibrid napkollektorral van felszerelve.A közös levegő-víz hőszivattyús rendszerhez képest a többforrású energiarendszer energiahatékonysága 16-25%-kal javul.Zheng et.új típusú kapcsolt hőtároló rendszert fejlesztett ki napenergiából és talajhőszivattyúból.A napkollektoros rendszer képes a fűtés minőségi szezonális tárolására, azaz télen jó minőségű fűtésre, nyáron pedig jó minőségű hűtésre.Az eltemetett csöves hőcserélő és az időszakos hőtároló tartály mind jól működhet a rendszerben, és a rendszer COP értéke elérheti a 6,96-ot.

A napenergiával kombinálva célja a kereskedelmi energiafogyasztás csökkentése és a napelemes energiaellátás stabilitásának növelése az üvegházban.Wan Ya et.put forward a new intelligent control technology scheme of combining solar power generation with commercial power for greenhouse heating, which can make use of photovoltaic power when there is light, and turn it into commercial power when there is no light, greatly reducing the load power shortage csökkenti a gazdasági költségeket akkumulátorok használata nélkül.

A napenergia, a biomassza energia és az elektromos energia együttesen fűtheti az üvegházakat, amivel szintén magas fűtési hatásfok érhető el.Zhang Liangrui és mások kombinálták a napkollektoros vákuumcsöves hőgyűjtést a völgyi elektromos hőtároló víztartállyal.Az üvegházi fűtési rendszer jó hőkomforttal rendelkezik, a rendszer átlagos fűtési hatásfoka 68,70%.Az elektromos hőtárolós víztartály egy biomassza fűtővíztároló berendezés elektromos fűtéssel.A fűtési oldalon a vízbemenet legalacsonyabb hőmérséklete van beállítva, és a rendszer működési stratégiáját a szoláris hőgyűjtő rész és a biomassza hőtároló rész víztárolási hőmérséklete alapján határozzák meg, hogy a fűtési hőmérséklet stabil legyen. fűtési végét, és a villamos energiát és a biomassza energiát a lehető legnagyobb mértékben megtakarítani.

Új üvegházhatású anyagok innovatív kutatása és alkalmazása

Új átlátszó burkolóanyagok kutatása, alkalmazása

A hagyományos üvegházhatást okozó PE fólia rövid élettartamú, nem lebomló és egyetlen funkcióval rendelkezik.Jelenleg számos új funkcionális filmet fejlesztettek ki funkcionális reagensek vagy bevonatok hozzáadásával.

Fénykonverziós film:A fénykonverziós fólia fénykonverziós szerek, például ritkaföldfém- és nanoanyagok használatával megváltoztatja a film optikai tulajdonságait, és az ultraibolya fénytartományt vörös narancssárga fénnyel és kékibolya fénnyel tudja átalakítani, amely a növényi fotoszintézishez szükséges, így növelve a terméshozamot és csökkentve. az ultraibolya fény károsodása a növényekben és az üvegházhatást okozó fóliákban műanyag üvegházakban.Például a VTR-660 fénykonverziós szerrel ellátott, széles sávú lila-piros üvegházi fólia jelentősen javítja az infravörös áteresztőképességet üvegházban alkalmazva, és a kontroll üvegházzal összehasonlítva a paradicsom hektáronkénti termését, C-vitamin- és likopintartalmát. jelentősen, 25,71%-kal, 11,11%-kal, illetve 33,04%-kal nőttek.Jelenleg azonban még tanulmányozni kell az új fénykonverziós fólia élettartamát, lebonthatóságát és költségét.

Szétszórt üveg: A szórt üveg üvegházban egy speciális mintázat és tükröződésgátló technológia az üveg felületén, amely maximalizálja a napfényt szórt fénnyel és bejut az üvegházba, javítja a növények fotoszintézisének hatékonyságát és növeli a terméshozamot.A szórt üveg az üvegházba belépő fényt speciális mintákon keresztül szórt fénnyel változtatja, a szórt fény pedig egyenletesebben sugározható be az üvegházba, így kiküszöbölhető a csontváz üvegházra gyakorolt ​​árnyékhatása.A közönséges úsztatott üveggel és az ultrafehér úsztatott üveggel összehasonlítva a szóróüveg fényáteresztő képessége 91,5%, a közönséges úsztatott üvegé pedig 88%.Az üvegházban lévő fényáteresztő képesség minden 1%-os növekedésével körülbelül 3%-kal növelhető a terméshozam, és nőtt a gyümölcsökben és zöldségekben az oldható cukor és a C-vitamin mennyisége.Az üvegházban lévő szóródó üveget először bevonják, majd edzik, és az önrobbanási arány magasabb, mint a nemzeti szabvány, eléri a 2‰-t.

Új hőszigetelő anyagok kutatása és alkalmazása

A hagyományos üvegházi hőszigetelő anyagok főként a szalmapaplan, papírtakaró, tűfilc hőszigetelő paplan stb., amelyeket főként tetők belső és külső hőszigetelésére, falszigetelésre, valamint egyes hőtároló és hőgyűjtő berendezések hőszigetelésére használnak. .Legtöbbjüknek az a hibája, hogy tartós használat után a belső nedvesség miatt veszít hőszigetelő képességéből.Ezért az új, magas hőszigetelő anyagoknak számos felhasználási területe van, ezek között az új hőszigetelő paplan, hőtároló és hőgyűjtő berendezések állnak a kutatás fókuszában.

Az új hőszigetelő anyagokat általában úgy készítik el, hogy felületi vízálló és öregedésálló anyagokat, például szövött fóliát és bevont filcet bolyhos hőszigetelő anyagokkal, például permetezett pamuttal, különféle kasmírral és gyöngypamuttal kevernek össze.Szövött fóliával bevont pamut hőszigetelő paplant teszteltek Északkelet-Kínában.Megállapítást nyert, hogy 500 g szórással bevont pamut hozzáadása egyenértékű a piacon lévő 4500 g fekete filc hőszigetelő paplan hőszigetelési teljesítményével.Ugyanezen körülmények között a 700 g szórással bevont pamut hőszigetelő képessége 1 ~ 2 ℃-kal javult az 500 g szórással bevont pamut hőszigetelő paplanéhoz képest.Ugyanakkor más tanulmányok azt is megállapították, hogy a piacon általánosan használt hőszigetelő paplanokhoz képest a szórással bevont pamut és egyéb kasmír hőszigetelő paplanok hőszigetelő hatása jobb, 84,0%-os és 83,3%-os hőszigetelési arányokkal. %illetőleg.Amikor a leghidegebb külső hőmérséklet -24,4 ℃, a belső hőmérséklet elérheti az 5,4 és 4,2 ℃ értéket.Az egyetlen szalmatakaró szigetelő paplanhoz képest az új kompozit szigetelő paplan előnye a könnyű súly, a magas szigetelési arány, az erős vízállóság és az öregedésállóság, és új típusú, nagy hatékonyságú szigetelőanyagként használható napenergiával működő üvegházakhoz.

Ugyanakkor az üvegházi hőgyűjtő és -tároló berendezések hőszigetelő anyagainak kutatása szerint az is kiderült, hogy azonos vastagság esetén a többrétegű kompozit hőszigetelő anyagok jobb hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az egyedi anyagok.Li Jianming professzor csapata a Northwest A&F Egyetemről 22 féle hőszigetelő anyagot tervezett és vizsgált üvegházhatású víztároló eszközökhöz, például vákuumtáblát, aerogélt és gumipamutot, és megmérte ezek termikus tulajdonságait.Az eredmények azt mutatták, hogy a 80 mm-es hőszigetelő bevonat+aerogél+gumi-műanyag hőszigetelő pamut kompozit szigetelőanyag 0,367MJ-val csökkentette a hőleadást időegységenként a 80 mm-es gumi-műanyag pamuthoz képest, hőátbocsátási tényezője pedig 0,283 W/(m2) ·k) ha a szigetelési kombináció vastagsága 100 mm volt.

A fázisváltó anyag az üvegházhatású anyagok kutatásának egyik forró pontja.A Northwest A&F University kétféle fázisváltó anyagtároló eszközt fejlesztett ki: az egyik egy fekete polietilénből készült tárolódoboz, amelynek mérete 50 cm × 30 cm × 14 cm (hossz × magasság × vastagság) és fázisváltó anyagokkal van megtöltve, így that it can store heat and release heat;Másodszor, egy új típusú fázisváltó fallemezt fejlesztenek ki.A fázisváltó fallemez fázisváltó anyagból, alumínium lemezből, alumínium-műanyag lemezből és alumíniumötvözetből áll.A fázisváltó anyag a fallemez legközéppontibb helyén található, specifikációja 200mm×200mm×50mm.Porszerű szilárd anyag a fázisváltás előtt és után, és nincs olvadás vagy folyás jelensége.A fázisváltó anyag négy fala alumíniumlemez, illetve alumínium-műanyag lemez.Ez a készülék főként nappal hőtároló, éjszaka főként hőleadás funkcióit képes megvalósítani.

Emiatt vannak problémák az egyedi hőszigetelő anyagok alkalmazása során, például alacsony hőszigetelési hatásfok, nagy hőveszteség, rövid hőtárolási idő stb. Ezért a kompozit hőszigetelő anyag használata hőszigetelő rétegként, valamint beltéri és kültéri hőszigetelésként A hőtároló eszköz fedőrétege hatékonyan javíthatja az üvegházhatást okozó hőszigetelő teljesítményt, csökkentheti az üvegházhatást okozó hőveszteséget, és ezáltal energiamegtakarítást érhet el.

A fal egyfajta burkolati szerkezetként fontos gátat jelent az üvegházak hidegvédelmében és hőmegőrzésében.Az üvegház északi falának kialakítása a falanyagok és szerkezetek szerint három típusra osztható: az egyrétegű talajból, téglából stb., valamint a rétegelt északi falazat agyagtéglából, tömbtéglából, polisztirol lapok stb., belső hőtárolóval és külső hőszigeteléssel, és ezeknek a falaknak a többsége idő- és munkaigényes;Ezért az elmúlt években számos új típusú fal jelent meg, amelyek könnyen építhetők és alkalmasak a gyors összeszerelésre.

Az új típusú összeszerelt falak kialakulása elősegíti az összeszerelt üvegházak gyors fejlődését, ideértve az új típusú kompozit falakat, külső vízálló és öregedésgátló felületi anyagokkal, valamint olyan anyagokkal, mint a filc, a gyöngy pamut, a pamut, az üveg pamut vagy az újrahasznosított pamut, mint a hő, mint a hő szigetelőrétegek, például permetezett pamutból készült rugalmas összeszerelt falak Xinjiangban.Ezenkívül más tanulmányok beszámoltak az összeszerelt üvegház északi faláról is hőtároló réteggel, például téglával töltött búzabéj-habarcsblokk Xinjiangban.Ugyanebben a külső környezetben, ha a legalacsonyabb kültéri hőmérséklet -20,8 ℃, akkor a búzakúp habarcsblokk kompozit falával rendelkező napenergia -hőmérséklet 7,5 ℃, míg a téglafal falával rendelkező napenergia hőmérséklete 3,2 ℃.A téglaházi paradicsom betakarítási ideje 16 nappal megelőlegezhető, az egyedi üvegház termése pedig 18,4%-kal növelhető.

A Northwest A&F Egyetem létesítményi csapata a szalma, talaj, víz, kő és fázisváltó anyagok hőszigetelő és hőtároló modulokká készítésének tervezési ötletét terjesztette elő a fényszögből és az egyszerűsített faltervezésből, amely elősegítette a modulárisan összeszerelt anyagok alkalmazási kutatását. fal.Például a hagyományos téglafalú üvegházzal összehasonlítva az üvegházban az átlagos hőmérséklet 4,0 °C-kal magasabb egy tipikus napsütéses napon.Háromféle szervetlen fázisváltó cementmodul, amelyek fázisváltó anyagból (PCM) és cementből készülnek, 74,5, 88,0 és 95,1 MJ/m hőt halmoztak fel.³³, ill.Funkcióik: nappal „csúcsvágás”, éjszaka „völgyfeltöltés”, nyáron hőelnyelő, télen hőleadás.

Ezek az új falak a helyszínen készülnek, rövid építési idővel és hosszú élettartammal, amelyek megteremtik a feltételeket könnyű, egyszerűsített és gyorsan összeszerelhető előregyártott üvegházak építéséhez, és nagyban elősegíthetik az üvegházak szerkezeti reformját.Az ilyen típusú falakban azonban vannak hibák, például a szórással ragasztott pamut hőszigetelő paplanfal kiváló hőszigetelő képességgel rendelkezik, de nincs hőtároló képessége, és a fázisváltó építőanyag problémája a magas használati költség.A jövőben erősíteni kell az összeszerelt falak alkalmazási kutatását.

Új energia, új anyagok és új dizájn segíti az üvegházszerkezet változását.

Az új energia és új anyagok kutatása és innovációja adja az alapját az üvegházhatású tervezési innovációnak.Az energiatakarékos szoláris üvegház és boltíves fészer Kína mezőgazdasági termelésének legnagyobb fészere, és fontos szerepet töltenek be a mezőgazdasági termelésben.A kínai szociális gazdaság fejlődésével azonban egyre inkább előtérbe kerülnek a kétféle létesítményszerkezet hiányosságai.Először is, a létesítményszerkezetek helye kicsi és a gépesítés foka alacsony;Másodszor, az energiatakarékos szoláris üvegház jó hőszigeteléssel rendelkezik, de a földhasználat alacsony, ami egyenértékű az üvegházhatású energia földdel való helyettesítésével.A közönséges boltíves fészernek nem csak kicsi a helye, de a hőszigetelése is rossz.Bár a többnyílású üvegház nagy terekkel rendelkezik, rossz a hőszigetelése és magas az energiafogyasztása.Ezért elengedhetetlen a Kína jelenlegi társadalmi és gazdasági szintjének megfelelő üvegházszerkezet kutatása és fejlesztése, az új energia és új anyagok kutatása és fejlesztése pedig elősegíti az üvegházszerkezet változását, és különféle innovatív üvegházi modellek vagy szerkezetek előállítását.

Innovatív kutatás a nagy fesztávú aszimmetrikus, vízzel vezérelt üvegházzal kapcsolatban

A nagy fesztávolságú aszimmetrikus vízvezérelt sörfőző üvegház (szabadalmi szám: ZL 201220391214.2) a napfény üvegház elvén alapul, megváltoztatja a közönséges műanyag üvegház szimmetrikus szerkezetét, növeli a déli fesztávot, növeli a déli tető megvilágítási területét, csökkenti az északi fesztáv és a hőleadási terület csökkentése, 18-24 m fesztávval és 6-7 m gerincmagassággal.A tervezési innováció révén a térszerkezet jelentősen megnőtt.Ugyanakkor az üvegházhatást okozó téli elégtelen hő és a közönséges hőszigetelő anyagok rossz hőszigetelésének problémáit a biomassza sörfőzés új technológiájával oldják meg a hő- és hőszigetelő anyagok.A termelési és kutatási eredmények azt mutatják, hogy a nagy fesztávolságú, aszimmetrikus, vízszabályozású sörfőzdei üvegház, melynek átlaghőmérséklete napsütéses napokon 11,7 ℃, felhős napokon 10,8 ℃, télen kielégíti a termésnövekedési igényeket és a gyártási költségeket. az üvegházhatás 39,6%-kal csökken, a földhasználat pedig több mint 30%-kal nő a polisztirol téglafalú üvegházéhoz képest, amely alkalmas további népszerűsítésre és alkalmazásra a kínai Yellow Huaihe folyó medencéjében.

Az összeszerelt napfényes üvegház teherhordó szerkezetként oszlopokat és tetővázat vesz fel, falazata pedig elsősorban hőszigetelő tokozás, a hordozó és passzív hőtárolás és -leadás helyett.Főleg: (1) új típusú összeszerelt falat alakítanak ki különböző anyagok, például bevonatos fólia vagy színes acéllemez, szalmatömb, rugalmas hőszigetelő paplan, habarcsblokk stb. kombinálásával. (2) előregyártott cementlemezből készült kompozit fallemez -polystyrene board-cement board;(3) Könnyű és egyszerű összeszerelésű hőszigetelő anyagok aktív hőtároló és -leadó rendszerrel és páramentesítő rendszerrel, például műanyag négyszögletes vödör hőtárolóval és csővezetékes hőtárolóval.Különféle új hőszigetelő anyagok és hőtároló anyagok használata a hagyományos földfal helyett a napelemes üvegház építéséhez nagy térrel és kis mélyépítéssel rendelkezik.A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az üvegház éjszakai hőmérséklete télen 4,5°C-kal magasabb, mint a hagyományos téglafalú üvegházban, a hátsó fal vastagsága pedig 166 mm.A 600 mm vastag téglafalú üvegházhoz képest a fal elfoglalt területe 72%-kal csökken, a négyzetméterenkénti költség pedig 334,5 jüan, ami 157,2 jüannal alacsonyabb, mint a téglafalú üvegházé, valamint az építési költség jelentősen csökkent.Ezért az összeszerelt üvegház előnyei a kevésbé megművelt földpusztítás, a talajtakarékosság, a gyors építési sebesség és a hosszú élettartam, valamint kulcsfontosságú iránya a napelemes üvegházak innovációjának és fejlesztésének jelenleg és a jövőben is.

A Shenyang Agricultural University által kifejlesztett gördeszkával összeszerelt, energiatakarékos szoláris üvegház a szoláris üvegház hátsó falát felhasználva vízkeringető fali hőtároló rendszert alakít ki a hő tárolására és a hőmérséklet emelésére, amely főként egy medencéből áll (32 m).³²A rugalmas hőszigetelő paplant felül új, könnyű kőzetgyapot színű acéllemez anyag váltja fel.A kutatás azt mutatja, hogy ez a kialakítás hatékonyan oldja meg a fényt elzáró oromzat problémáját, és növeli az üvegház fénybejutási területét.Az üvegház megvilágítási szöge 41,5°, ami közel 16°-kal magasabb, mint a kontroll üvegházé, így javítva a megvilágítási arányt.A belső hőmérséklet egyenletes eloszlású, a növények szépen fejlődnek.Az üvegház előnye a földhasználat hatékonyságának javítása, az üvegházméret rugalmas tervezése és az építési idő lerövidítése, ami nagy jelentőséggel bír a megművelt földvagyon és a környezet védelme szempontjából.

Fotovoltaikus üvegház

A mezőgazdasági üvegház egy olyan üvegház, amely egyesíti a napelemes fotovoltaikus energiatermelést, az intelligens hőmérséklet-szabályozást és a modern, csúcstechnológiás telepítést.Acél csontvázat alkalmaz, és napelemes fotovoltaikus modulokkal van borítva, hogy biztosítsa a fotovoltaikus energiatermelő modulok világítási követelményeit és az egész üvegház világítási követelményeit.A napenergia által generált egyenáram közvetlenül kiegészíti a mezőgazdasági üvegházak fényét, közvetlenül támogatja az üvegházi berendezések normál működését, hajtja a vízkészletek öntözését, növeli az üvegház hőmérsékletét és elősegíti a növények gyors növekedését.A fotovoltaikus modulok ilyen módon befolyásolják az üvegháztető világítási hatékonyságát, majd befolyásolják az üvegházhatást okozó zöldségek normál növekedését.Ezért az üvegháztetőn a fotovoltaikus panelek ésszerű elrendezése válik a kulcsfontosságú alkalmazási ponttá.A mezőgazdasági üvegház a városnéző mezőgazdaság és a létesítmény-kertészet szerves kombinációjának terméke, és egy innovatív mezőgazdasági iparág, amely integrálja a fotovoltaikus energiatermelést, a mezőgazdasági városnézést, a mezőgazdasági növényeket, a mezőgazdasági technológiát, a táj- és kulturális fejlesztést.

Üvegház-csoport innovatív kialakítása energiakölcsönhatásokkal a különböző típusú üvegházak között

Guo Wenzhong, a Pekingi Mezőgazdasági és Erdészeti Tudományok Akadémia kutatója az üvegházak közötti energiaátvitel fűtési módszerét használja, hogy egy vagy több üvegházban összegyűjtse a maradék hőenergiát egy másik vagy több üvegház fűtésére.Ez a fűtési mód megvalósítja az üvegházi energia időben és térben történő átvitelét, javítja a maradék üvegházi hőenergia energiahasznosítási hatékonyságát, és csökkenti a teljes fűtési energia felhasználást.A kétféle üvegház lehet különböző üvegháztípus, vagy ugyanaz az üvegháztípus különféle növények, például saláta és paradicsom ültetésére.A hőgyűjtési módszerek főként a beltéri levegő hő elszívását és a beeső sugárzás közvetlen elfogását foglalják magukban.Napenergia gyűjtés, hőcserélős kényszerkonvekció és hőszivattyús kényszerelszívás révén a nagyenergiájú üvegházban lévő többlethőt az üvegház fűtésére nyerték ki.

összesít

Ezeknek az új napelemes üvegházaknak a gyors összeszerelés, a lerövidített építési idő és a jobb földkihasználás előnyei vannak.Ezért szükséges ezen új üvegházak teljesítményének további feltárása a különböző területeken, és lehetőséget biztosítani az új üvegházak széles körű népszerűsítésére és alkalmazására.Ugyanakkor folyamatosan erősíteni kell az új energia és új anyagok üvegházakban történő alkalmazását, hogy erőt adjunk az üvegházak szerkezeti reformjához.

Jövőbeli kilátás és gondolkodás

A hagyományos üvegházaknak gyakran vannak olyan hátrányai, mint például a magas energiafogyasztás, az alacsony földhasználati arány, az idő- és munkaigényesség, a gyenge teljesítmény stb., amelyek már nem tudják kielégíteni a modern mezőgazdaság termelési igényeit, és fokozatosan meg kell oldani. Eltüntetett.Ezért fejlesztési irányzat az olyan új energiaforrások alkalmazása, mint a napenergia, a biomassza energia, a geotermikus energia és a szélenergia, az üvegházhatást okozó új anyagok és az új konstrukciók alkalmazása az üvegházszerkezeti változások elősegítésére.Mindenekelőtt az új energiával és új anyagokkal hajtott új üvegháznak nemcsak a gépesített működés igényeinek kell megfelelnie, hanem energiát, földterületet és költséget is meg kell takarítania.Másodszor, folyamatosan fel kell tárni az új üvegházak teljesítményét a különböző területeken, hogy megteremtsük a feltételeket az üvegházak széles körű népszerűsítéséhez.A jövőben tovább kell keresni az új energia és az üvegházi alkalmazásra alkalmas új anyagokat, és meg kell találni az új energia, az új anyagok és az üvegház legjobb kombinációját, hogy lehetővé tegyük egy alacsony költségű, rövid konstrukciójú új üvegház építését. időszak, alacsony energiafogyasztás és kiváló teljesítmény, segítik az üvegházszerkezet változását és elősegítik az üvegházak modernizációs fejlesztését Kínában.

Bár az új energiaforrások, új anyagok és új dizájnok alkalmazása az üvegházépítésben elkerülhetetlen tendencia, még mindig sok problémát kell tanulmányozni és leküzdeni: (1) Az építési költségek nőnek.A hagyományos szénnel, földgázzal vagy olajjal történő fűtéshez képest az új energia és az új anyagok alkalmazása környezetbarát és szennyezésmentes, de az építési költség jelentősen megnő, ami bizonyos hatással van a termelés és az üzemeltetés beruházásainak megtérülésére. -Az energiahasznosításhoz képest az új anyagok költsége jelentősen megnő.(2) A hőenergia instabil felhasználása.Az új energiahasznosítás legnagyobb előnye az alacsony üzemeltetési költség és az alacsony szén-dioxid kibocsátás, de az energia- és hőellátás instabil, a felhős napok pedig a napenergia hasznosításának legnagyobb korlátozó tényezőjévé válnak.A biomassza fermentációval történő hőtermelése során ennek az energiának a hatékony felhasználását korlátozza az alacsony fermentációs hőenergia, a nehézkes kezelés és szabályozás, valamint a nyersanyagszállítás nagy tárolóhelye.(3) A technológiai érettség.Ezek az új energia és új anyagok által használt technológiák a fejlett kutatások és technológiai eredmények, és alkalmazási területük és hatókörük továbbra is meglehetősen korlátozott.Nem fogadták el sokszor, sok helyszínt és nagyszabású gyakorlati ellenőrzést, és elkerülhetetlenül vannak olyan hiányosságok és műszaki tartalom, amelyeket az alkalmazásban javítani kell.A felhasználók gyakran a kisebb hiányosságok miatt tagadják a technológia fejlődését.(4) A technológiai penetrációs arány alacsony.Egy tudományos és technológiai vívmány széles körű alkalmazása bizonyos népszerűséget igényel.Jelenleg az új energia, az új technológia és az új üvegházhatású tervezési technológia mind a tudományos kutatóközpontok csoportjában, bizonyos innovációs képességgel rendelkező egyetemekben, és a legtöbb műszaki igényt vagy tervezőt még mindig nem tudják;Ugyanakkor az új technológiák népszerűsítése és alkalmazása továbbra is meglehetősen korlátozott, mivel az új technológiák alapvető berendezései szabadalmaztattak.(5) Tovább kell erősíteni az új energiaforrások, az új anyagok és az üvegházszerkezet-tervezés integrálását.Mivel az energia, az anyagok és az üvegházhatású szerkezetek kialakítása három különféle tudományághoz tartozik, az üvegházhatású tervezési tapasztalatokkal rendelkező tehetségek gyakran hiányzik az üvegházhoz kapcsolódó energia és anyagok kutatásában, és fordítva;Ezért az energia- és anyagkutatással kapcsolatos kutatóknak megerősíteniük kell az üvegházhatású ipar fejlődésének tényleges igényeinek vizsgálatát és megértését, és a strukturális tervezőknek új anyagokat és új energiát kell tanulmányozniuk a három kapcsolat mély integrációjának előmozdítása érdekében. a cél a gyakorlati üvegházi kutatási technológia, az alacsony építési költség és a jó felhasználási hatás.A fenti problémák alapján azt javasoljuk, hogy az állam, az önkormányzatok és a tudományos kutatóközpontok fokozzák a műszaki kutatásokat, mélyen elvégezzék a közös kutatásokat, erősítsék meg a tudományos és technológiai eredmények nyilvánosságát, javítsák az eredmények népszerűsítését, és gyorsan felismerjék a új energia és új anyagok célja az üvegházhatású ipar új fejlődésének elősegítése érdekében.

Idézett információ

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.Új energia, új anyagok és új dizájn segítik az üvegházak új forradalmát [J].Zöldség, 2022,(10):1-8.