Li Jianming, Sun Guotao osv.Greenhouse Horticultural Agricultural Engineering Technology2022-11-21 17:42 Udgivet i Beijing

I de senere år er drivhusindustrien blevet udviklet kraftigt. Udviklingen af ​​drivhuset forbedrer ikke kun jordudnyttelsesgraden og outputhastigheden for landbrugsprodukter, men løser også forsyningsproblemet med frugt og grøntsager i lavsæsonen. Drivhuset har imidlertid også stødt på hidtil uset udfordringer. De originale faciliteter, opvarmningsmetoder og strukturelle former har produceret modstand mod miljøet og udviklingen. Nye materialer og nye designs er presserende nødvendige for at ændre drivhusstrukturen, og nye energikilder er presserende nødvendige for at opnå formålet med energibesparelse og miljøbeskyttelse og øge produktionen og indkomsten.

Denne artikel diskuterer temaet "Ny energi, nye materialer, nyt design til at hjælpe den nye revolution af drivhus", herunder forskning og innovation af solenergi, biomasseenergi, geotermisk energi og andre nye energikilder i drivhuset, forskning og anvendelse af nye materialer til dækning, termisk isolering, vægge og andet udstyr og fremtidens udsigt og tænkning af ny energi, nye materialer og nyt design til at hjælpe drivhusreformen for at give henvisning til branchen.

Udvikling af facilitetslandbrug er det politiske krav og et uundgåeligt valg om at gennemføre ånden i de vigtige instruktioner og centralregeringens beslutningstagning. I 2020 vil det samlede areal af beskyttet landbrug i Kina være 2,8 millioner HM2, og outputværdien vil overstige 1 billioner yuan. Det er en vigtig måde at forbedre drivhusproduktionskapaciteten til at forbedre drivhusbelysning og termisk isoleringsydelse gennem nye energi, nye materialer og nyt drivhusdesign. Der er mange ulemper i traditionel drivhusproduktion, såsom kul, brændselsolie og andre energikilder, der bruges til opvarmning og opvarmning i traditionelle drivhuse, hvilket resulterer i en stor mængde dioxidgas, der alvorligt forurener miljøet, mens naturgas, elektrisk energi og Andre energikilder øger driftsomkostningerne for drivhuse. Traditionelle varmeopbevaringsmaterialer til drivhusvægge er for det meste ler og mursten, der forbruger meget og forårsager alvorlig skade på jordressourcer. Effektiviteten i det traditionelle solcellegreal med jordvæggen er kun 40% ~ 50%, og det almindelige drivhus har dårlig opbevaringskapacitet på varmesvarmen, så det kan ikke leve gennem vinteren for at producere varme grøntsager i det nordlige Kina. Derfor ligger kernen i at fremme drivhusændring eller grundlæggende forskning i drivhusdesign, forskning og udvikling af nye materialer og ny energi. Denne artikel vil fokusere på forskning og innovation af nye energikilder i drivhus Drivhus, analyserer anvendelsen af ​​ny energi og nye materialer i opførelsen af ​​nyt drivhus og ser frem til deres rolle i den fremtidige udvikling og transformation af drivhuset.

Forskning og innovation af nyt energi drivhus

Den grønne nye energi med det største landbrugsudnyttelsespotentiale inkluderer solenergi, geotermisk energi og biomasseenergi eller omfattende udnyttelse af en række nye energikilder for at opnå effektiv energi ved at lære af hinandens stærke punkter.

Solenergi/strøm

Solar Energy Technology er en lav-carbon, effektiv og bæredygtig energiforsyningstilstand, og det er en vigtig komponent i Kinas strategiske nye industrier. Det vil blive et uundgåeligt valg til transformation og opgradering af Kinas energistruktur i fremtiden. Fra udsigten over energiforbruget er selve drivhuset en facilitetsstruktur til brug af solenergi. Gennem drivhuseffekten samles solenergien indendørs, temperaturen i drivhuset hæves, og den nødvendige varme til afgrødevækst tilvejebringes. Den vigtigste energikilde til fotosyntesen af ​​drivhusplanter er direkte sollys, som er den direkte anvendelse af solenergi.

01 Fotovoltaisk kraftproduktion for at generere varme

Fotovoltaisk kraftproduktion er en teknologi, der direkte konverterer lysenergi til elektrisk energi baseret på fotovoltaisk effekt. Det centrale element i denne teknologi er solcelle. Når solenergi skinner på matrixen af ​​solcellepaneler i serie eller parallelt, konverterer halvlederkomponenter direkte solstrålingsenergi til elektrisk energi. Fotovoltaisk teknologi kan direkte konvertere lysenergi til elektrisk energi, opbevare elektricitet gennem batterier og varme drivhuset om natten, men dets høje omkostninger begrænser sin videreudvikling. Forskningsgruppen udviklede en fotovoltaisk grafenopvarmningsanordning, der består af fleksible fotovoltaiske paneler, en alt-i-en omvendt kontrolmaskine, et opbevaringsbatteri og en grafenopvarmningsstang. I henhold til længden af ​​plantelinjen begraves grafenopvarmestangen under substratposen. I løbet af dagen absorberer de fotovoltaiske paneler solstråling for at generere elektricitet og opbevare det i opbevaringsbatteriet, og derefter frigøres elektriciteten om natten til grafenopvarmestangen. I den faktiske måling vedtages temperaturstyringstilstanden ved 17 ℃ og lukker ved 19 ℃ vedtages. Kører om natten (20: 00-08: 00 På den anden dag) i 8 timer er energiforbruget ved opvarmning af en enkelt række planter 1,24 kW · H, og gennemsnitstemperaturen for substratposen om natten er 19,2 ℃, som er 3,5 ~ 5,3 ℃ højere end kontrol. Denne opvarmningsmetode kombineret med fotovoltaisk kraftproduktion løser problemerne med højt energiforbrug og høj forurening i drivhusopvarmningen om vinteren.

02 Fototermisk konvertering og anvendelse

Solarfototermisk konvertering henviser til brugen af ​​en speciel sollysopsamlingsoverflade lavet af fototermiske konverteringsmaterialer til at opsamle og absorbere så meget solenergi, der stråles på den som muligt og konvertere det til varmeenergi. Sammenlignet med solcelle-fotovoltaiske applikationer øger solfototermiske applikationer absorptionen af ​​næsten infrarødt bånd, så det har en højere energiforholdelseseffektivitet af sollys, lavere omkostninger og moden teknologi og er den mest anvendte måde at udnytte solenergiudnyttelsen på.

Den mest modne teknologi til fototermisk konvertering og anvendelse i Kina er solopsamleren, hvis kernekomponent er den varmeabsorberende plade kerne med selektiv absorptionsbelægning, som kan konvertere solstrålingsenergien, der passerer gennem dækpladen til varmeenergi og transmitterer Det til det varmeabsorberende arbejdsmedium. Solsopsamlere kan opdeles i to kategorier afhængigt af, om der er et vakuumplads i samleren eller ej: flade solopsamlere og vakuumrør Solar Collections; Koncentrering af solopsamlere og ikke-koncentrerende solopsamlere afhængigt af, om solstrålingen ved retning af dagslys ændrer retning; og flydende solopsamlere og luftsolsopsamlere i henhold til typen af ​​varmeoverførselsarbejdsmedium.

Udnyttelse af solenergi i drivhuset udføres hovedsageligt gennem forskellige typer solopsamlere. Ibn Zor University i Marokko har udviklet et aktivt solenergisystem (ASHS) til opvarmning af drivhus, hvilket kan øge den samlede tomatproduktion med 55% om vinteren. China Agricultural University har designet og udviklet et sæt overfladekøler-fan-indsamlings- og afladningssystem med en varmeopsamlingskapacitet på 390,6 ～ 693,0 MJ og fremsat ideen om at adskille varmeopsamlingsprocessen fra varmeopbevaringsprocessen med varmepumpe. University of Bari i Italien har udviklet et drivhuspolygenerationsvarmesystem, der består af et solenergisystem og en luftvandvarmepumpe, og kan øge lufttemperaturen med 3,6% og jordtemperaturen med 92%. Forskningsgruppen har udviklet en slags aktivt udstyr til opsamling af solvarme med variabel hældningsvinkel til Solar Greenhouse og en understøttende varmeopbevaringsenhed til drivhusvandskroppen over vejret. Aktiv solvarmeopsamlingsteknologi med variabel hældning bryder gennem begrænsningerne i traditionelt udstyr til opsamling af drivhusvarme, såsom begrænset varmeopsamlingskapacitet, skygge og besættelse af dyrket jord. Ved at bruge den specielle drivhusstruktur i Solar Greenhouse bruges det ikke-plantningsrum i drivhuset fuldt ud, hvilket forbedrer udnyttelseseffektiviteten af ​​drivhusrummet. Under typiske solrige arbejdsvilkår når det aktive solvarmeopsamlingssystem med variabel hældning 1,9 MJ/(M2H), energiudnyttelseseffektiviteten når 85,1%, og energibesparelseshastigheden er 77%. I opbevaringsteknologien til drivhusvarme er multi-fase ændrende varmeopbevaringsstruktur indstillet, varmeopbevaringskapaciteten på varmeopbevaringsenheden øges, og den langsomme frigivelse af varme fra enheden realiseres for at realisere effektiv anvendelse af Varmen opsamlet af Greenhouse Solar Heat Collection Equipment.

Biomasseenergi

En ny facilitetsstruktur er bygget ved at kombinere biomassevarmeproducerende enhed med drivhuset, og biomassens råmaterialer såsom svinegødning, svampe-rester og halm er komposteret for at brygge varme, og den genererede varmeenergi leveres direkte til drivhuset [ 5]. Sammenlignet med drivhuset uden biomassefermentering opvarmningstank, kan opvarmningsdrivhuset effektivt øge jordtemperaturen i drivhuset og opretholde den rette temperatur for rødderne af afgrøder, der dyrkes i jorden i det normale klima om vinteren. At tage et enkeltlags asymmetrisk termisk isoleringsgrønthus med en periode på 17 m og en længde på 30 m som et eksempel, tilføje 8 m landbrugsaffald (tomatstrå og svine gødning blandet) til den indendørs gæringstank til naturlig gæring uden at vende bunken dåse Forøg den gennemsnitlige daglige temperatur på drivhuset med 4,2 ℃ om vinteren, og den gennemsnitlige daglige minimumstemperatur kan nå 4,6 ℃.

Energiudnyttelse af biomasse -kontrolleret gæring er en gæringsmetode, der bruger instrumenter og udstyr til at kontrollere gæringsprocessen for hurtigt at opnå og effektivt anvende biomassevarmeenergi og CO2 -gasgødning, blandt hvilke ventilation og fugtighed er de vigtigste faktorer til at regulere fermenteringsvarmevarevarmen. og gasproduktion af biomasse. Under ventilerede forhold bruger aerobe mikroorganismer i fermenteringsheap ilt til livsaktiviteter, og en del af den genererede energi bruges til deres egne livsaktiviteter, og en del af energien frigøres i miljøet som varmeenergi, hvilket er gavnligt for temperaturen stigning i miljøet. Vand deltager i hele fermenteringsprocessen og giver nødvendige opløselige næringsstoffer til mikrobielle aktiviteter og frigiver samtidig varmen på bunken i form af damp gennem vand for at reducere temperaturen på bunken, forlænge levetiden til Mikroorganismer og øg binketemperaturen på dyngen. Installation af halmudvaskningsanordning i fermenteringstank kan øge den indendørs temperatur med 3 ~ 5 ℃ om vinteren, styrke plantefotosyntesen og øge tomatudbyttet med 29,6%.

Geotermisk energi

Kina er rig på geotermiske ressourcer. På nuværende tidspunkt er den mest almindelige måde for landbrugsfaciliteter til at bruge geotermisk energi at bruge jordkildevarmepumpe, som kan overføre fra lavkvalitets varmeenergi til højkvalitets varmeenergi ved at indtaste en lille mængde energi af høj kvalitet (såsom elektrisk energi). Forskellige fra de traditionelle drivhusvarmeforanstaltninger kan opvarmning af jordkilde ikke kun opnå en betydelig opvarmningseffekt, men også have evnen til at køle drivhuset og reducere fugtigheden i drivhuset. Anvendelsesundersøgelsen af ​​jordskilde varmepumpe inden for boligbyggeri er moden. Den centrale del, der påvirker opvarmnings- og kølekapaciteten af ​​jordkilde varmepumpe, er det underjordiske varmeudvekslingsmodul, der hovedsageligt inkluderer nedgravede rør, underjordiske brønde osv. Hvordan man designer et underjordisk varmeudvekslingssystem med en afbalanceret omkostning og effekt har altid været forskningsfokus for denne del. På samme tid påvirker ændringen af ​​temperaturen på det underjordiske jordlag i påføring af jordkildevarmepumpe også brugseffekten af ​​varmepumpesystemet. Brug af jordkildevarmepumpen til at afkøle drivhuset om sommeren og opbevare varmeenergien i det dybe jordlag kan lindre temperaturfaldet på det underjordiske jordlag og forbedre varmeproduktionseffektiviteten af ​​jordkildevarmepumpen om vinteren.

På nuværende tidspunkt er der i forskningen af ​​ydeevne og effektiviteten af ​​jordkildevarmepumpe gennem de faktiske eksperimentelle data etableret en numerisk model med software såsom Tough2 og TRNSYS, og det konkluderes, at opvarmningsydelsen og ydeevnen for ydeevne (COP (COP ) af jordkildevarmepumpe kan nå 3,0 ~ 4,5, hvilket har en god afkøling og opvarmningseffekt. I forskningsstrategien for varmepumpesystemet fandt Fu Yunzhun m.fl. . Under betingelsen af ​​strømningsindstilling kan den maksimale COP -værdi af enheden nå 4,17 ved at vedtage driftsskemaet med at operere i 2 timer og stoppe i 2 timer; Shi Huixian et. vedtog en intermitterende driftstilstand for vandopbevaringskølingssystem. Om sommeren, når temperaturen er høj, kan COP af hele energiforsyningssystemet nå 3,80.

Dyb jordvarmopbevaringsteknologi i drivhuset

Dyb jordopbevaring i drivhuset kaldes også "Heat Storage Bank" i drivhuset. Kold skade om vinteren og høj temperatur om sommeren er de vigtigste hindringer for produktionen af ​​drivhuset. Baseret på den stærke varmeopbevaringskapacitet i dyb jord designet forskningsgruppen en drivhus underjordisk dyb varmeopbevaringsenhed. Enheden er et dobbeltlag parallel varmeoverførselsrørledning begravet i dybden af ​​1,5 ～ 2,5 m under jorden i drivhuset med et luftindløb øverst på drivhuset og en luftudgang på jorden. Når temperaturen i drivhuset er høj, pumpes den indendørs luft med magt i jorden af ​​en ventilator for at realisere varmeopbevaring og temperaturreduktion. Når temperaturen på drivhuset er lav, udvindes varme fra jorden for at varme drivhuset. Produktions- og applikationsresultaterne viser, at enheden kan øge drivhustemperaturen med 2,3 ℃ om vinteraften, reducere den indendørs temperatur med 2,6 ℃ om sommerdagen og øge tomatudbyttet med 1500 kg i 667 m². Enheden udnytter fuldt ud egenskaberne ved "varm om vinteren og kølig om sommeren" og "konstant temperatur" i dyb underjordisk jord, giver en "energimisadgang" til drivhuset og afslutter kontinuerligt hjælpefunktionerne i drivhuskøling og opvarmning .

Multienergi-koordinering

Brug af to eller flere energityper til opvarmning af drivhuset kan effektivt kompensere for ulemperne ved enkelt energitype og give spil til superpositionseffekten af ​​"en plus en er større end to". Det komplementære samarbejde mellem geotermisk energi og solenergi er en forskningshotspot af ny energiforbrug i landbrugsproduktionen i de senere år. Emmi et. studerede et multi-source energisystem (figur 1), som er udstyret med en fotovoltaisk-termisk hybrid solopsamler. Sammenlignet med det almindelige luftvandsvarmepumpe-system forbedres energieffektiviteten af ​​energisystemet med flere source med 16%~ 25%. Zheng et. Udviklet en ny type koblet varmeopbevaringssystem af solenergi og jordkildevarmepumpe. Solsamlersystemet kan realisere sæsonbestemt opbevaring af høj kvalitet af opvarmning, det vil sige opvarmning af høj kvalitet om vinteren og afkøling af høj kvalitet om sommeren. Den nedgravede rørvarmeveksler og intermitterende varmeopbevaringstank kan alle køre godt i systemet, og Systemets COP -værdi kan nå 6,96.

Kombineret med solenergi sigter det mod at reducere forbruget af kommerciel strøm og øge stabiliteten i solenergiforsyningen i drivhuset. Wan Ya et. Fremskaff et nyt intelligent kontrolteknologisk skema for at kombinere solenergiproduktion med kommerciel kraft til drivhusopvarmning, der kan gøre brug af fotovoltaisk strøm, når der er lys, og omdanne den til kommerciel magt, når der ikke er noget lys, hvilket i høj grad reducerer belastningseffektmanglen sats og reducere de økonomiske omkostninger uden at bruge batterier.

Solenergi, biomasseenergi og elektrisk energi kan i fællesskab opvarme drivhuse, hvilket også kan opnå høj opvarmningseffektivitet. Zhang Liangrui og andre kombinerede solvakuumrørvarmeopsamling med Valley Electricity Heat Storage Water Tank. Drivhusvarmesystemet har god termisk komfort, og den gennemsnitlige opvarmningseffektivitet af systemet er 68,70%. Vandstanken med elektrisk varmeopbevaring er en biomasseopvarmningsanordning med elektrisk opvarmning. Den laveste temperatur af vandindløbet ved opvarmningsenden er indstillet, og systemets driftsstrategi bestemmes i henhold til vandopbevaringstemperaturen for solvarmeopsamlingsdelen og biomassens varmeopbevaringsdel for at opnå stabil opvarmningstemperatur ved den Opvarmning og spar elektrisk energi og biomasse energimaterialer i høj grad.

Innovativ forskning og anvendelse af nye drivhusmaterialer

Med udvidelsen af ​​drivhusområdet afsløres applikationens ulemper ved traditionelle drivhusmaterialer såsom mursten og jord i stigende grad. Derfor er der mange undersøgelser og anvendelser af nye gennemsigtige dækningsmaterialer, termiske isoleringsmaterialer og vægmaterialer for yderligere at forbedre den termiske ydeevne i drivhuset og imødekomme udviklingsmaterialer og vægmaterialer.

Forskning og anvendelse af nye gennemsigtige dækningsmaterialer

De typer gennemsigtige dækningsmaterialer til drivhuset inkluderer hovedsageligt plastfilm, glas, solcellepanel og fotovoltaisk panel, blandt hvilke plastfilm har det største applikationsområde. Den traditionelle drivhus PE-film har manglerne i kort levetid, ikke-nedbrydning og enkelt funktion. På nuværende tidspunkt er der udviklet en række nye funktionelle film ved at tilføje funktionelle reagenser eller belægninger.

Let konverteringsfilm:Den lette konverteringsfilm ændrer filmens optiske egenskaber ved at bruge lette konverteringsmidler, såsom sjælden jord og nano -materialer, og kan omdanne den ultraviolette lysregion til rødt orange lys og blåt violet lys, der kræves af plantens fotosyntese, hvilket øger afgrødeudbyttet og reducerer Skaden på ultraviolet lys til afgrøder og drivhusfilm i plastiske drivhuse. F.eks øges signifikant med henholdsvis 25,71%, 11,11% og 33,04%. På nuværende tidspunkt skal levetiden, nedbrydeligheden og omkostningerne ved den nye lysomdannelsesfilm stadig studeres.

Spredt glas: Spredt glas i drivhuset er et specielt mønster og anti-reflektionsteknologi på overfladen af ​​glas, som kan maksimere sollyset i spredt lys og komme ind i drivhuset, forbedre afgrødernes fotosynteseffektivitet og øge afgrødeudbyttet. Spredningsglas gør lyset, der kommer ind i drivhuset, til spredt lys gennem specielle mønstre, og det spredte lys kan være mere jævnt bestrålet i drivhuset, hvilket eliminerer skyggens indflydelse af skelettet på drivhuset. Sammenlignet med almindeligt floatglas og ultra-hvidt floatglas er standarden for lys transmission af spredningsglas 91,5%, og det for almindeligt floatglas er 88%. For hver 1% stigning i lysoverførsel inde i drivhuset kan udbyttet øges med ca. 3%, og det opløselige sukker og C -vitamin i frugter og grøntsager er steget. Spredningsglas i drivhuset belagt først og tempereres derefter, og selveksplosionshastigheden er højere end den nationale standard og når 2 ‰.

Forskning og anvendelse af nye termiske isoleringsmaterialer

De traditionelle termiske isoleringsmaterialer i drivhuset inkluderer hovedsageligt stråmåtte, papir dyne, nålet følt termisk isoleringsskynet osv. . De fleste af dem har manglen på at miste termisk isoleringspræstation på grund af intern fugtighed efter langvarig brug. Derfor er der mange anvendelser af nye høje termiske isoleringsmaterialer, blandt hvilke den nye termiske isoleringsskynet, varmeopbevaring og varmeopsamlingsenheder er forskningsfokus.

Nye termiske isoleringsmaterialer fremstilles normalt ved forarbejdning og sammensat overfladevandtæt og aldringsbestandige materialer, såsom vævet film og belagt filt med fluffy termiske isoleringsmaterialer, såsom spraybelagt bomuld, diverse cashmere og perlebomuld. En vævet film sprayovertrukket bomulds termisk isoleringsskynet blev testet i det nordøstlige Kina. Det blev konstateret, at tilføjelse af 500 g sprayovertrukket bomuld var ækvivalent med den termiske isoleringsydelse på 4500 g sort følte termisk isoleringsskynet på markedet. Under de samme betingelser blev den termiske isoleringspræstation på 700 g spray-coatet bomuld forbedret med 1 ~ 2 ℃ sammenlignet med den af ​​500 g spray-coated bomulds termisk isolerings quilt. På samme tid fandt andre undersøgelser også, at sammenlignet med den almindeligt anvendte termiske isoleringsskår på markedet, er den termiske isoleringseffekt af spray-coatet bomuld og diverse cashmere termiske isolerings dyner bedre, med den termiske isoleringshastighed på 84,0% og 83,3 %henholdsvis. Når den koldeste udendørs temperatur er -24,4 ℃, kan den indendørs temperatur nå henholdsvis 5,4 og 4,2 ℃. Sammenlignet med det enkelte halm tæppe isoleringsskynet har den nye sammensatte isoleringsskynet fordelene ved let vægt, høj isoleringshastighed, stærk vandtæt og aldrende modstand og kan bruges som en ny type højeffektiv isoleringsmateriale til solgrønshuse.

På samme tid, i henhold til forskningen af ​​termiske isoleringsmaterialer til indsamling af drivhusvarme og opbevaringsenheder, konstateres det også, at når tykkelsen er den samme, har flerlags sammensatte termiske isoleringsmaterialer bedre termisk isolering end enkelt materialer. Professor Li Jianmings team fra Northwest A & F University designede og screenede 22 slags termiske isoleringsmaterialer med drivhusvandopbevaringsenheder, såsom vakuumplade, airgel og gummibomuld, og målte deres termiske egenskaber. Resultaterne viste, at 80 mm termisk isoleringsbelægning+airgel+gummiplastisk termisk isolering bomuldssammensætningsmateriale kunne reducere varmeafledningen med 0,367mj pr. Enhedstid sammenlignet med 80 mm gummiplastisk bomuld, og dens varmeoverførselskoefficient var 0,283W/(m2 · K) Når tykkelsen af ​​isoleringskombinationen var 100 mm.

Faseændringsmateriale er et af de hot spots in Greenhouse Materials Research. Northwest A & F University har udviklet to slags faseændringsmaterialeopbevaringsenheder: Den ene er en opbevaringsboks lavet af sort polyethylen, der har en størrelse på 50 cm × 30 cm × 14 cm (længde × højde × tykkelse) og er fyldt med faseændringsmaterialer, således at det kan opbevare varme og frigive varme; For det andet udvikles en ny type faseændrings wallboard. Den faseændrings wallboard består af faseændringsmateriale, aluminiumsplade, aluminiumsplastisk plade og aluminiumslegering. Faseændringsmaterialet er placeret i den mest centrale position på wallboard, og dets specifikation er 200 mm × 200 mm × 50 mm. Det er et pulveriseret fast stof før og efter faseændring, og der er ikke noget fænomen med smeltning eller flyder. De fire vægge i faseændringsmaterialet er henholdsvis aluminiumsplade og aluminiumsplastisk plast. Denne enhed kan realisere funktionerne ved hovedsageligt opbevaring af varme i løbet af dagen og hovedsageligt frigive varme om natten.

Derfor er der nogle problemer i anvendelsen af ​​enkelt termisk isoleringsmateriale, såsom lav termisk isoleringseffektivitet, stort varmetab, kort varmeopbevaringstid osv. Derfor ved anvendelse af sammensat termisk isoleringsmateriale som termisk isoleringslag og indendørs og udendørs termisk isolering Dækning af lag af varmeopbevaringsenhed kan effektivt forbedre den termiske isoleringsydelse i drivhuset, reducere varmetabet i drivhuset og således opnå effekten af ​​at spare energi.

Forskning og anvendelse af ny væg

Som en slags indkapslingsstruktur er væggen en vigtig barriere for drivhusets kolde beskyttelse og varmebeskyttelse. I henhold til vægmaterialer og strukturer kan udviklingen af ​​den nordlige mur i drivhuset opdeles i tre typer: enkeltlagsvæggen lavet af jord, mursten osv., Og den lagdelte nordlige væg lavet af lersten, blok mursten, Polystyrenplader osv. Med opbevaring af indre varme og ydre varmeisolering, og de fleste af disse vægge er tidskrævende og arbejdskrævende; Derfor er der i de senere år vist mange nye typer vægge, som er lette at bygge og egnede til hurtig samling.

Fremkomsten af ​​samlede vægge af ny type fremmer den hurtige udvikling af samlede drivhuse, inklusive nye sammensatte vægge med eksterne vandtæt og anti-aging overfladematerialer og materialer såsom filt, perlbomuld, rumbomuld, glasbomuld eller genanvendt bomuld som varme Isoleringslag, såsom fleksible samlede vægge af spraybundet bomuld i Xinjiang. Derudover har andre undersøgelser også rapporteret den nordlige mur i det samlede drivhus med varmelagringslag, såsom murstenfyldt hvedeskalmørtelblok i Xinjiang. Under det samme eksterne miljø, når den laveste udendørs temperatur er -20,8 ℃, er temperaturen i solgrønshuset med hvedeskalmørtelblokkompositvæg 7,5 ℃, mens temperaturen i solgrønshuset med murstenbetonvæg er 3,2 ℃. Høsttiden for tomat i mursten drivhus kan fremføres med 16 dage, og udbyttet af et enkelt drivhus kan øges med 18,4%.

Facilitetsteamet til Northwest A & F University fremsatte designideen om at fremstille halm, jord, vand, sten og fase skiftematerialer til termisk isolering og varmelagringsmoduler fra lysvinklen og forenklet vægdesign, som fremmede applikationsundersøgelsen af ​​modulopbygget samlet væg. For eksempel sammenlignet med almindeligt mursten væg drivhus er den gennemsnitlige temperatur i drivhuset 4,0 ℃ højere på en typisk solskinsdag. Tre slags uorganiske faseændringscementmoduler, der er lavet af faseændringsmateriale (PCM) og cement, har akkumuleret varme på 74,5, 88,0 og 95,1 MJ/m³, og frigivet varme på 59,8, 67,8 og 84,2 MJ/m³henholdsvis. De har funktionerne af "Peak Cutting" om dagen, "dalfyldning" om natten, absorberer varme om sommeren og frigiver varme om vinteren.

Disse nye vægge er samlet på stedet med kort byggeperiode og lang levetid, der skaber betingelser for konstruktion af lys, forenklet og hurtigt samlet præfabrikerede drivhuse og kan i høj grad fremme den strukturelle reform af drivhuse. Der er dog nogle defekter i denne slags væg, såsom den spraybundne bomulds termiske isolerings Quilt Wall har fremragende termisk isoleringsydelse, men mangler varmeopbevaringskapacitet, og faseændringsbygningsmaterialet har problemet med omkostninger til høj brug. I fremtiden skal anvendelsesundersøgelsen af ​​samlet væg styrkes.

Ny energi, nye materialer og nye designs hjælper med at ændre drivhusstrukturen.

Forskning og innovation af ny energi og nye materialer giver grundlaget for designinnovationen i drivhuset. Energibesparende Solar Greenhouse og Arch Shed er de største skurstrukturer i Kinas landbrugsproduktion, og de spiller en vigtig rolle i landbrugsproduktionen. Med udviklingen af ​​Kinas sociale økonomi præsenteres manglerne ved de to slags facilitetsstrukturer imidlertid i stigende grad. For det første er pladsen for facilitetsstrukturer lille, og graden af ​​mekanisering er lav; For det andet har den energibesparende solcellegreen god termisk isolering, men arealanvendelsen er lav, hvilket svarer til at erstatte drivhussenergien med land. Almindelig bue skur har ikke kun lille plads, men har også dårlig termisk isolering. Selvom drivhuset med flere spændinger har stor plads, har det dårlig termisk isolering og højt energiforbrug. Derfor er det bydende nødvendigt at undersøge og udvikle drivhusstrukturen, der er egnet til Kinas nuværende sociale og økonomiske niveau, og forskningen og udviklingen af ​​nye energi og nye materialer vil hjælpe drivhusstrukturen med at ændre sig og producere en række innovative drivhusmodeller eller strukturer.

Innovativ forskning om storspændet asymmetrisk vandstyret bryggeri drivhus

Den storspændte asymmetriske vandkontrollerede bryggeri drivhus (patentnummer: ZL 201220391214.2) er baseret på princippet om sollys, ændrer den symmetriske struktur i det almindelige plastiske drivhus, hvilket øger den sydlige række Den nordlige span og reducerer varmeafledningsområdet med en periode på 18 ~ 24m og en ryghøjde på 6 ~ 7m. Gennem designinnovation er den rumlige struktur blevet markant forøget. På samme tid løses problemerne med utilstrækkelig varme i drivhuset om vinteren og dårlig termisk isolering af almindelige termiske isoleringsmaterialer ved hjælp af ny teknologi til biomasse -brygningsvarme og termisk isoleringsmaterialer. Produktions- og forskningsresultaterne viser, at den storspændte asymmetriske vandstyret bryggeri drivhus med en gennemsnitlig temperatur på 11,7 ℃ på solrige dage og 10,8 ℃ på overskyede dage, kan imødekomme efterspørgslen efter afgrødevækst om vinteren og byggeomkostningerne til Drivhuset reduceres med 39,6%, og arealudnyttelsesgraden øges med mere end 30% sammenlignet med den for polystyren mursten drivhus, som er velegnet til yderligere Popularisering og anvendelse i det gule Huaihe -flodbassin i Kina.

Samlet sollys drivhus

Samlet sollys drivhus tager søjler og tagskelet som bærende struktur, og dets vægmateriale er hovedsageligt varmeisoleringsindkapsling i stedet for at bære og passiv varmeopbevaring og frigivelse. Hovedsageligt: ​​(1) En ny type samlet væg dannes ved at kombinere forskellige materialer, såsom coatet film eller farvestålplade, halmblok, fleksibel termisk isolerings quilt, mørtelblok osv. (2) Sammensat vægplade lavet af præfabrikeret cementplade -Polystyren Board-Cement Board; (3) Lys og enkel monteringstype af termiske isoleringsmaterialer med aktivt varmeopbevaring og frigørelsessystem og affugtningssystem, såsom plastik firkantet spandvarmeopbevaring og opbevaring af rørledninger. Brug af forskellige nye varmeisoleringsmaterialer og varmelagringsmaterialer i stedet for traditionel jordvæg til at bygge solgrønthus har stor plads og lille civilingeniør. De eksperimentelle resultater viser, at temperaturen på drivhuset om natten om vinteren er 4,5 ℃ højere end den traditionelle mursten-væg-drivhus, og bagvæggen er 166 mm. Sammenlignet med det 600 mm tykke drivhus med mursten-væg, reduceres det besatte område af væggen med 72%, og omkostningerne pr. Kvadratmeter er 334,5 yuan, hvilket er 157,2 yuan lavere end for mursten-væggen, og byggeomkostningerne er faldet markant. Derfor har det samlede drivhus fordelene ved mindre dyrket jordødelæggelse, jordbesparelse, hurtig konstruktionshastighed og lang levetid, og det er en nøgleretning for innovation og udvikling af solgrønninger i øjeblikket og i fremtiden.

Glidende sollys drivhus

Skateboardmonteret energibesparende soldrivhus Udviklet af Shenyang Agricultural University bruger bagvæggen i Solar Greenhouse til at danne et vandcirkulerende vægvarmeopbevaringssystem til opbevaring af varme og hævningstemperatur, som hovedsageligt er sammensat af en pool (32 m³), en lysopsamlingsplade (360 m²), en vandpumpe, et vandrør og en controller. Den fleksible termiske isoleringsskynet erstattes af en ny letvægts stenuld farvet stålplademateriale øverst. Forskningen viser, at dette design effektivt løser problemet med Gables, der blokerer lys, og øger det lette indgangsområde i drivhuset. Belysningsvinklen i drivhuset er 41,5 °, hvilket er næsten 16 ° højere end for kontrolgrønhuset, hvilket forbedrer belysningshastigheden. Den indendørs temperaturfordeling er ensartet, og planterne vokser pænt. Drivhuset har fordelene ved at forbedre effektiviteten af ​​arealanvendelsen, fleksibelt designe drivhusstørrelse og forkorte konstruktionsperioden, hvilket er af stor betydning for at beskytte dyrkede jordressourcer og miljø.

Fotovoltaisk drivhus

Landbrugsdrivhus er et drivhus, der integrerer solcellefotovoltaisk kraftproduktion, intelligent temperaturkontrol og moderne højteknologisk plantning. Den vedtager en knogleramme af stål og er dækket med solcellefotovoltaiske moduler for at sikre belysningskravene til fotovoltaiske kraftproduktionsmoduler og belysningskravene i hele drivhuset. Den jævnstrøm genereret af solenergi supplerer direkte lyset af landbrugsgrønhuse, understøtter direkte den normale drift af drivhusudstyr, driver kunstvanding af vandressourcer, øger drivhusstemperaturen og fremmer den hurtige vækst af afgrøder. Fotovoltaiske moduler på denne måde vil påvirke belysningseffektiviteten af ​​drivhustag og derefter påvirke den normale vækst af drivhusgrøntsager. Derfor bliver det rationelle layout af fotovoltaiske paneler på taget af drivhus det vigtigste punkt for påføring. Landbrugs drivhus er produktet af den organiske kombination af sightseeing landbrug og facilitetshavearbejde, og det er en innovativ landbrugsindustri, der integrerer fotovoltaisk kraftproduktion, landbrugssynseeing, landbrugsafgrøder, landbrugsteknologi, landskab og kulturel udvikling.

Innovativt design af drivhusgruppe med energiinteraktion mellem forskellige typer drivhuse

Guo Wenzhong, en forsker ved Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, bruger opvarmningsmetoden til energioverførsel mellem drivhuse til at samle den resterende varmeenergi i et eller flere drivhuse til at varme en anden eller flere drivhuse. Denne opvarmningsmetode realiserer overførslen af ​​drivhusenergi i tid og rum, forbedrer energiudnyttelseseffektiviteten af ​​den resterende drivhusvarmeenergi og reducerer det samlede opvarmningsenergiforbrug. De to typer drivhuse kan være forskellige drivhustyper eller den samme drivhustype til plantning af forskellige afgrøder, såsom salat og tomatgrønhuse. Varmeopsamlingsmetoder inkluderer hovedsageligt ekstraktion af indendørs luftvarme og direkte aflytning af hændelsesstråling. Gennem solenergisamling, tvungen konvektion af varmeveksler og tvungen ekstraktion med varmepumpe, blev overskydende varme i drivhuset med høj energi ekstraheret til varmehus.

sammenfatte

Disse nye solgrønshuse har fordelene ved hurtig samling, forkortet byggeperiode og forbedret jordudnyttelsesgrad. Derfor er det nødvendigt at undersøge resultaterne af disse nye drivhuse yderligere i forskellige områder og give mulighed for storskala popularisering og anvendelse af nye drivhuse. På samme tid er det nødvendigt at kontinuerligt styrke anvendelsen af ​​nye energi og nye materialer i drivhuse for at give magt til strukturreform af drivhuse.

Fremtidens udsigt og tænkning

Traditionelle drivhuse har ofte nogle ulemper, såsom høje energiforbrug, lav arealudnyttelsesgrad, tidskrævende og arbejdskrævende, dårlig ydeevne osv., Som ikke længere kan imødekomme produktionsbehovet for det moderne landbrug og er bestemt gradvist elimineret. Derfor er det en udviklingstrend at bruge nye energikilder såsom solenergi, biomasseenergi, geotermisk energi og vindenergi, nye drivhusapplikationsmaterialer og nye design til at fremme den strukturelle ændring af drivhuset. Først og fremmest bør det nye drivhus drevet af ny energi og nye materialer ikke kun imødekomme behovene ved mekaniseret drift, men også spare energi, jord og omkostninger. For det andet er det nødvendigt at konstant udforske udførelsen af ​​nye drivhuse i forskellige områder, således som fremadrettet betingelser for storskala popularisering af drivhuse. I fremtiden bør vi yderligere søge efter ny energi og nye materialer, der er egnede til drivhusanvendelse, og finde den bedste kombination af ny energi, nye materialer og drivhus for at gøre det muligt at bygge et nyt drivhus med lave omkostninger, kort konstruktion Periode, lavt energiforbrug og fremragende ydeevne, hjælpe drivhusstrukturen med at ændre og fremme moderniseringsudviklingen af ​​drivhuse i Kina.

Selvom anvendelsen af ​​ny energi, nye materialer og nye design i drivhusbyggeri er en uundgåelig tendens, er der stadig mange problemer, der skal studeres og overvindes: (1) byggeriet øges. Sammenlignet med den traditionelle opvarmning med kul, naturgas eller olie er anvendelsen af ​​ny energi og nye materialer miljøvenlige og forureningsfrit, men byggeomkostningerne øges markant, hvilket har en vis indflydelse på investeringens inddrivelse af produktion og drift . Sammenlignet med energiudnyttelse øges omkostningerne ved nye materialer markant. (2) Ustabil udnyttelse af varmeenergi. Den største fordel ved ny energiudnyttelse er lave driftsomkostninger og lavkuldioxidemission, men udbuddet af energi og varme er ustabil, og overskyede dage bliver den største begrænsende faktor i solenergiudnyttelsen. I processen med biomassevarmeproduktion ved fermentering er den effektive udnyttelse af denne energi begrænset af problemerne med lav gæringsvarmeenergi, vanskelig styring og kontrol og stor opbevaringsplads til transport af råvarer. (3) Teknologi modenhed. Disse teknologier, der bruges af ny energi og nye materialer, er avancerede forskning og teknologiske resultater, og deres applikationsområde og omfang er stadig ret begrænsede. De har ikke passeret mange gange, mange steder og storstilet praksisverifikation, og der er uundgåeligt nogle mangler og tekniske indhold, der skal forbedres i anvendelsen. Brugere benægter ofte fremme af teknologi på grund af de mindre mangler. (4) Teknologiindtrængningsgraden er lav. Den brede anvendelse af en videnskabelig og teknologisk præstation kræver en vis popularitet. På nuværende tidspunkt er ny energi, ny teknologi og ny drivhusdesignteknologi alle i teamet af videnskabelige forskningscentre på universiteter med visse innovationsevne, og de fleste tekniske krav eller designere ved stadig ikke; På samme tid er populariseringen og anvendelsen af ​​nye teknologier stadig ret begrænset, fordi kerneudstyret i nye teknologier er patenteret. (5) Integration af ny energi, nye materialer og drivhusstrukturdesign skal styrkes yderligere. Fordi energi, materialer og drivhusstrukturdesign hører til tre forskellige discipliner, mangler talenter med drivhusdesignoplevelse ofte forskning på drivhusrelateret energi og materialer og vice versa; Derfor er forskere relateret til energi og materialeforskning nødt til at styrke undersøgelsen og forståelsen af ​​de faktiske behov for udvikling af drivhusindustrien, og strukturelle designere bør også studere nye materialer og ny energi for at fremme den dybe integration af de tre forhold for at opnå Målet med praktisk drivhusforskningsteknologi, lave konstruktionsomkostninger og god brugseffekt. Baseret på ovenstående problemer antydes det, at staten, lokale regeringer og videnskabelige forskningscentre skal intensivere teknisk forskning, udføre fælles forskning i dybden, styrke reklamen for videnskabelige og teknologiske resultater, forbedre populariseringen af ​​resultater og hurtigt indse Målet om ny energi og nye materialer til at hjælpe den nye udvikling af drivhusindustrien.

Citeret information

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Ny energi, nye materialer og nyt design hjælper den nye revolution af drivhuset [J]. Grøntsager, 2022, (10): 1-8.