Tehnologija hortikulturnog poljoprivrednog inženjerstva staklenika 2022-12-02 17:30 objavljeno u Pekingu

Razvoj solarnih staklenika u neobrađenim područjima kao što su pustinja, Gobi i pješčana zemlja učinkovito je riješio kontradikciju između hrane i povrća koji se natječu za zemlju. To je jedan od odlučujućih čimbenika okoliša za rast i razvoj temperaturnih usjeva, koji često određuju uspjeh ili neuspjeh stakleničke proizvodnje usjeva. Stoga, da bismo razvili solarne staklenike u neobrađenim područjima, prvo moramo riješiti problem okolišne temperature staklenika. U ovom članku sažeto su prikazane metode kontrole temperature koje se posljednjih godina koriste u staklenicima na neobrađenom zemljištu, te su analizirani i sažeti postojeći problemi i smjer razvoja zaštite temperature i okoliša u solarnim staklenicima na neobrađenom zemljištu.

Kina ima veliku populaciju i manje dostupnih zemljišnih resursa. Više od 85% zemljišnih resursa su neobrađeni zemljišni resursi, koji su uglavnom koncentrirani na sjeverozapadu Kine. Dokument br. 1 Središnjeg odbora iz 2022. godine istaknuo je da treba ubrzati razvoj facility poljoprivrede, a na temelju zaštite ekološkog okoliša treba istražiti iskoristivo slobodno zemljište i pustoš za razvoj facility poljoprivrede. Sjeverozapadna Kina bogata je pustinjom, Gobijem, pustopoljinom i drugim neobrađenim zemljišnim resursima te resursima prirodne svjetlosti i topline, koji su pogodni za razvoj poljoprivredne proizvodnje. Stoga je razvoj i korištenje resursa neobrađenog zemljišta za razvoj staklenika neobrađenog zemljišta od velike strateške važnosti za osiguranje nacionalne sigurnosti hrane i ublažavanje sukoba oko korištenja zemljišta.

Trenutačno je neobrađeni solarni staklenik glavni oblik visokoučinkovitog poljoprivrednog razvoja na neobrađenom zemljištu. Na sjeverozapadu Kine temperaturna razlika između dana i noći je velika, a zimi je noćna temperatura niska, što često dovodi do pojave da je unutarnja minimalna temperatura niža od temperature potrebne za normalan rast i razvoj biljaka. usjevi. Temperatura je jedan od neizostavnih čimbenika okoliša za rast i razvoj usjeva. Preniska temperatura usporit će fiziološke i biokemijske reakcije usjeva te usporiti njihov rast i razvoj. Kada je temperatura niža od granice koju usjevi mogu podnijeti, to će čak dovesti do ozljeda smrzavanjem. Stoga je osobito važno osigurati temperaturu potrebnu za normalan rast i razvoj usjeva. Za održavanje odgovarajuće temperature solarnog staklenika ne može se riješiti samo jedna mjera. To treba biti zajamčeno s aspekta dizajna staklenika, konstrukcije, odabira materijala, regulacije i svakodnevnog upravljanja. Stoga će ovaj članak sažeti status istraživanja i napredak kontrole temperature nekultiviranih staklenika u Kini posljednjih godina s aspekta projektiranja i izgradnje staklenika, mjera očuvanja topline i zagrijavanja te upravljanja okolišem, kako bi se pružila sustavna referenca za racionalno projektiranje i upravljanje nekultiviranim staklenicima.

Struktura staklenika i materijali

Toplinsko okruženje staklenika uglavnom ovisi o kapacitetu prijenosa, presretanja i skladištenja sunčevog zračenja staklenika, što je povezano s razumnim dizajnom orijentacije staklenika, oblikom i materijalom površine koja propušta svjetlost, strukturom i materijalom zida i stražnjeg krova, izolacija temelja, veličina staklenika, način noćne izolacije i materijal prednjeg krova itd., a također se odnosi na to mogu li konstrukcija i proces izgradnje staklenika osigurati učinkovitu realizaciju projektnih zahtjeva.

Kapacitet prijenosa svjetlosti prednjeg krova

Glavna energija u stakleniku dolazi od sunca. Povećanje kapaciteta prijenosa svjetlosti prednjeg krova je korisno za staklenik kako bi se dobilo više topline, a također je važan temelj za osiguranje temperaturnog okruženja staklenika zimi. Trenutačno postoje tri glavne metode za povećanje kapaciteta prijenosa svjetlosti i vremena primanja svjetlosti prednjeg krova staklenika.

01 projektirajte razumnu orijentaciju i azimut staklenika

Orijentacija staklenika utječe na učinak osvjetljenja staklenika i kapacitet skladištenja topline staklenika. Stoga, kako bi se postiglo više skladištenja topline u stakleniku, nekultivirani staklenici u sjeverozapadnoj Kini okrenuti su prema jugu. Za specifičan azimut staklenika, kada se bira jug prema istoku, korisno je "zgrabiti sunce", a unutarnja temperatura ujutro brzo raste; Kada se odabere jug prema zapadu, za staklenik je korisno iskoristiti popodnevno svjetlo. Južni smjer je kompromis između gornje dvije situacije. Prema spoznajama geofizike, Zemlja se okrene za 360° u jednom danu, a azimut Sunca se pomakne za oko 1° svake 4 minute. Dakle, svaki put kada se azimut staklenika razlikuje za 1°, vrijeme izravne sunčeve svjetlosti će se razlikovati za oko 4 minute, odnosno azimut staklenika utječe na vrijeme kada staklenik vidi svjetlost ujutro i navečer.

Kada su jutarnji i popodnevni sati svjetlosti jednaki, a istok ili zapad pod istim kutom, staklenik će dobiti iste svjetlosne sate. Međutim, za područje sjeverno od 37° sjeverne geografske širine temperatura je niska ujutro, a vrijeme razotkrivanja popluna je kasno, dok je temperatura relativno visoka popodne i navečer, pa je primjereno odgoditi vrijeme zatvaranje termoizolacijskog popluna. Stoga bi ova područja trebala odabrati jug prema zapadu i u potpunosti iskoristiti popodnevno svjetlo. Za područja s 30°~35° sjeverne geografske širine, zbog boljeg osvjetljenja ujutro, vrijeme očuvanja topline i otkrivanja pokrova također se može pomaknuti unaprijed. Stoga bi ta područja trebala odabrati smjer jug-istok kako bi staklenik imao više jutarnjeg sunčevog zračenja. Međutim, u području 35°~37°sjevne geografske širine mala je razlika u sunčevom zračenju ujutro i poslijepodne, pa je bolje odabrati južni smjer. Bilo da se radi o jugoistoku ili jugozapadu, kut odstupanja općenito je 5° ~ 8°, a maksimum ne smije premašiti 10°. Sjeverozapadna Kina leži u rasponu od 37°~50° sjeverne geografske širine, tako da je kut azimuta staklenika općenito od juga prema zapadu. S obzirom na to, staklenik na sunčevoj svjetlosti koji su dizajnirali Zhang Jingshe itd. u području Taiyuana odabrao je orijentaciju od 5° zapadno od juga, staklenik na sunčevoj svjetlosti koji je izgradio Chang Meimei itd. u području Gobi koridora Hexi usvojio je orijentaciju od 5° do 10° zapadno od juga, a staklenik za sunčevu svjetlost koji je izgradio Ma Zhigui itd. u sjevernom Xinjiangu usvojio je orijentaciju od 8° zapadno od juga.

02 Dizajnirajte razuman oblik prednjeg krova i kut nagiba

Oblik i nagib prednjeg krova određuju upadni kut sunčevih zraka. Što je upadni kut manji, to je propusnost veća. Sun Juren smatra da je oblik prednjeg krova uglavnom određen omjerom duljine glavne rasvjetne površine i stražnjeg nagiba. Dugi prednji nagib i kratki stražnji nagib povoljni su za osvjetljenje i očuvanje topline prednjeg krova. Chen Wei-Qian i drugi misle da glavni rasvjetni krov solarnog staklenika koji se koristi u području Gobija ima kružni luk radijusa od 4,5 m, koji može učinkovito odoljeti hladnoći. Zhang Jingshe, itd. smatraju da je prikladnije koristiti polukružni luk na prednjem krovu staklenika u alpskim i visokogeografskim područjima. Što se tiče kuta nagiba prednjeg krova, prema karakteristikama prijenosa svjetlosti plastične folije, kada je upadni kut 0 ~ 40°, reflektivnost prednjeg krova prema sunčevoj svjetlosti je mala, a kada prelazi 40°, refleksija se značajno povećava. Stoga se uzima 40° kao maksimalni upadni kut za izračun kuta nagiba prednjeg krova, tako da čak iu zimskom solsticiju sunčevo zračenje može ući u staklenik u najvećoj mjeri. Stoga su pri projektiranju solarnog staklenika prikladnog za neobrađena područja u Wuhaiu, Unutarnjoj Mongoliji, He Bin i drugi izračunali kut nagiba prednjeg krova s ​​upadnim kutom od 40°, i mislili da sve dok je veći od 30° °, mogao bi zadovoljiti zahtjeve za osvjetljenje staklenika i očuvanje topline. Zhang Caihong i drugi smatraju da pri izgradnji staklenika u neobrađenim područjima Xinjianga, kut nagiba prednjeg krova staklenika u južnom Xinjiangu iznosi 31°, dok je u sjevernom Xinjiangu 32°~33,5°.

03 Odaberite odgovarajuće prozirne materijale za pokrivanje.

Osim utjecaja vanjskih uvjeta sunčevog zračenja, materijal i karakteristike prijenosa svjetlosti folije za staklenike također su važni čimbenici koji utječu na svjetlo i toplinu u stakleniku. Trenutno je propusnost svjetlosti plastičnih folija kao što su PE, PVC, EVA i PO različita zbog različitih materijala i debljina folije. Općenito govoreći, propusnost svjetlosti filmova koji su korišteni 1-3 godine može biti zajamčeno iznad 88% u cjelini, što bi trebalo odabrati prema zahtjevima usjeva za svjetlom i temperaturom. Osim toga, pored prijenosa svjetlosti u stakleniku, distribucija svjetla u stakleniku također je faktor na koji ljudi obraćaju sve više pažnje. Stoga je posljednjih godina materijal za pokrivanje svjetlosti s poboljšanim raspršenjem svjetlosti visoko prepoznat u industriji, posebno u područjima s jakim sunčevim zračenjem u sjeverozapadnoj Kini. Primjena filma s poboljšanim raspršivanjem svjetla smanjila je učinak sjenčanja na vrhu i dnu krošnje usjeva, povećala svjetlost u srednjim i donjim dijelovima krošnje usjeva, poboljšala fotosintetske karakteristike cijelog usjeva i pokazala dobar učinak promicanja rast i povećanje proizvodnje.

Razuman dizajn veličine staklenika

Dužina staklenika je preduga ili prekratka, što će utjecati na kontrolu unutarnje temperature. Kada je dužina staklenika prekratka, prije izlaska i zalaska sunca, područje zasjenjeno istočnim i zapadnim zabatima je veliko, što ne pogoduje zagrijavanju staklenika, a zbog malog volumena, to će utjecati na unutarnje tlo i zidove apsorpciju i oslobađanje topline. Kada je duljina prevelika, teško je kontrolirati unutarnju temperaturu, a to će utjecati na čvrstoću strukture staklenika i konfiguraciju mehanizma za motanje popluna za očuvanje topline. Visina i raspon staklenika izravno utječu na dnevno osvjetljenje prednjeg krova, veličinu prostora staklenika i omjer izolacije. Kada su raspon i duljina staklenika fiksni, povećanjem visine staklenika može se povećati kut osvjetljenja prednjeg krova iz perspektive svjetlosnog okruženja, što je pogodno za prijenos svjetla; S gledišta toplinske okoline, visina zida se povećava, a površina za skladištenje topline stražnje stijenke se povećava, što je korisno za skladištenje topline i oslobađanje topline stražnje stijenke. Štoviše, prostor je velik, stopa toplinskog kapaciteta je također velika, a toplinsko okruženje staklenika je stabilnije. Naravno, povećanje visine staklenika povećat će troškove staklenika, što treba sveobuhvatno razmotriti. Stoga, kada projektiramo staklenik, trebali bismo odabrati razumnu duljinu, raspon i visinu u skladu s lokalnim uvjetima. Na primjer, Zhang Caihong i drugi misle da je u sjevernom Xinjiangu duljina staklenika 50~80m, raspon 7m, a visina staklenika 3,9m, dok je u južnom Xinjiangu duljina staklenika 50~80m, raspon je 8 m, a visina staklenika je 3,6 ~ 4,0 m; Također se smatra da raspon staklenika ne smije biti manji od 7 m, a kada je raspon 8 m, učinak očuvanja topline je najbolji. Osim toga, Chen Weiqian i drugi misle da bi duljina, raspon i visina solarnog staklenika trebali biti 80 m, 8 ~ 10 m odnosno 3,8 ~ 4,2 m kada se gradi u području Gobi u Jiuquanu, Gansu.

Poboljšajte pohranu topline i izolacijski kapacitet zida

Tijekom dana zid akumulira toplinu upijajući sunčevo zračenje i toplinu zraka u prostoriji. Noću, kada je unutarnja temperatura niža od temperature zida, zid će pasivno otpuštati toplinu za zagrijavanje staklenika. Kao glavno tijelo staklenika za skladištenje topline, zid može značajno poboljšati unutarnju noćnu temperaturu poboljšavajući svoj kapacitet skladištenja topline. Istodobno, funkcija toplinske izolacije zida temelj je stabilnosti toplinske okoline staklenika. Trenutačno postoji nekoliko metoda za poboljšanje pohrane topline i izolacijske sposobnosti zidova.

01 dizajn razumne zidne strukture

Funkcija zida uglavnom uključuje pohranu topline i očuvanje topline, au isto vrijeme većina zidova staklenika služi i kao nosivi elementi koji podupiru krovni nosač. S gledišta postizanja dobre toplinske okoline, razumna zidna konstrukcija treba imati dovoljan kapacitet skladištenja topline na unutarnjoj strani i dovoljan kapacitet očuvanja topline na vanjskoj strani, uz smanjenje nepotrebnih hladnih mostova. U istraživanju zidnog skladištenja topline i izolacije, Bao Encai i drugi dizajnirali su pasivni zid za skladištenje topline od skrutnutog pijeska u pustinjskom području Wuhai, unutarnja Mongolija. Porozna opeka korištena je kao izolacijski sloj s vanjske strane, a skrutnuti pijesak korišten je kao sloj za skladištenje topline s unutarnje strane. Test je pokazao da unutarnja temperatura može doseći 13,7 ℃ u sunčanim danima. Ma Yuehong itd. dizajnirao je kompozitni zid od pšeničnih žbuka u sjevernom Xinjiangu, u kojem se živo vapno puni u blokove žbuke kao sloj za pohranu topline, a vreće troske su naslagane na otvorenom kao izolacijski sloj. Zid od šupljih blokova koji je dizajnirao Zhao Peng, itd. u području Gobi u provinciji Gansu, koristi 100 mm debelu benzensku ploču kao izolacijski sloj s vanjske strane i pijesak i šuplju blok opeku kao sloj za skladištenje topline s unutarnje strane. Test pokazuje da je prosječna temperatura zimi iznad 10 ℃ noću, a Chai Regeneration itd. također koristi pijesak i šljunak kao izolacijski sloj i sloj za pohranu topline na zidu u području Gobi u provinciji Gansu. U smislu smanjenja hladnih mostova, Yan Junyue itd. dizajnirao je laganu i pojednostavljenu sastavljenu stražnju stijenku, koja ne samo da je poboljšala toplinsku otpornost zida, već je također poboljšala svojstvo brtvljenja zida lijepljenjem polistirenske ploče s vanjske strane stražnje strane. zid; Wu Letian itd. postavio je armiranobetonsku serklažu iznad temelja zida staklenika i koristio trapezoidnu ciglu utisnutu neposredno iznad serklaže za podupiranje stražnjeg krova, što je riješilo problem lakog nastanka pukotina i slijeganja temelja u staklenicima u Hotianu, Xinjiang, što utječe na toplinsku izolaciju staklenika.

02 Odaberite odgovarajuće materijale za skladištenje topline i izolaciju.

Učinak skladištenja topline i izolacijski učinak zida prvenstveno ovisi o izboru materijala. U sjeverozapadnoj pustinji, Gobiju, pješčanoj zemlji i drugim područjima, u skladu s uvjetima lokacije, istraživači su uzeli lokalne materijale i hrabro pokušali dizajnirati mnogo različitih vrsta stražnjih zidova solarnih staklenika. Na primjer, kada su Zhang Guosen i drugi izgradili staklenike na poljima pijeska i šljunka u Gansuu, pijesak i šljunak korišteni su kao pohrana topline i izolacijski slojevi zidova; Prema karakteristikama Gobija i pustinje u sjeverozapadnoj Kini, Zhao Peng je dizajnirao neku vrstu zida od šupljih blokova od pješčenjaka i šupljih blokova kao materijala. Test pokazuje da je prosječna unutarnja noćna temperatura iznad 10 ℃. S obzirom na nedostatak građevinskog materijala kao što su cigle i glina u regiji Gobi na sjeverozapadu Kine, Zhou Changji i drugi otkrili su da lokalni staklenici obično koriste šljunak kao materijal za zidove kada su istraživali solarne staklenike u regiji Gobi u Kizilsu Kirgizu, Xinjiang. S obzirom na toplinsku izvedbu i mehaničku čvrstoću šljunka, staklenik izgrađen od šljunka ima dobre performanse u smislu očuvanja topline, skladištenja topline i podnošenja opterećenja. Slično tome, Zhang Yong, itd. također koristi kamenčiće kao glavni materijal zida i dizajnirao je neovisni stražnji zid od šljunka za skladištenje topline u Shanxiju i drugim mjestima. Test pokazuje da je učinak skladištenja topline dobar. Zhang itd. dizajnirao je neku vrstu zida od pješčenjaka prema karakteristikama sjeverozapadnog područja Gobija, koji može podići unutarnju temperaturu za 2,5 ℃. Osim toga, Ma Yuehong i drugi testirali su kapacitet skladištenja topline pješčanih zidova ispunjenih blokovima, blokova i zidova od opeke u Hotianu, Xinjiang. Rezultati su pokazali da je pješčani zid ispunjen blokovima imao najveći kapacitet skladištenja topline. Osim toga, kako bi se poboljšala izvedba skladištenja topline zida, istraživači aktivno razvijaju nove materijale i tehnologije za skladištenje topline. Na primjer, Bao Encai je predložio materijal za stvrdnjavanje s promjenom faze, koji se može koristiti za poboljšanje kapaciteta skladištenja topline stražnje stijenke solarnog staklenika u sjeverozapadnim neobrađenim područjima. Kao istraživanje lokalnih materijala, plast sijena, troska, benzenska ploča i slama također se koriste kao materijali za zidove, ali ti materijali obično imaju samo funkciju očuvanja topline, a nemaju kapacitet skladištenja topline. Općenito govoreći, zidovi ispunjeni šljunkom i blokovima imaju dobru sposobnost skladištenja topline i izolaciju.

03 Odgovarajuće povećati debljinu stijenke

Obično je toplinski otpor važan pokazatelj za mjerenje toplinske izolacije zida, a faktor koji utječe na toplinski otpor je debljina sloja materijala osim toplinske vodljivosti materijala. Dakle, na temelju odabira odgovarajućih toplinsko-izolacijskih materijala, odgovarajućim povećanjem debljine zida može se povećati ukupni toplinski otpor zida i smanjiti gubitak topline kroz zid, čime se povećava toplinska izolacija i sposobnost akumulacije topline zida i cijeli staklenik. Na primjer, u Gansu i drugim područjima, prosječna debljina zida od vreće pijeska u gradu Zhangye je 2,6 m, dok je zid od maltera u gradu Jiuquan 3,7 m. Što je zid deblji to je njegova toplinska izolacija i toplinski kapacitet veći. Međutim, predebeli zidovi će povećati zauzetost zemljišta i troškove izgradnje staklenika. Stoga, sa stajališta poboljšanja toplinske izolacije, također treba dati prednost odabiru visoko toplinsko izolacijskih materijala s niskom toplinskom vodljivošću, kao što su polistiren, poliuretan i drugi materijali, a potom odgovarajuće povećati debljinu.

Razuman dizajn stražnjeg krova

Za dizajn stražnjeg krova, glavno razmatranje je izbjegavanje utjecaja zasjenjenja i poboljšanje toplinske izolacije. Kako bi se smanjio utjecaj zasjenjenja na stražnji krov, postavljanje kuta njegovog nagiba uglavnom se temelji na činjenici da stražnji krov može primati izravnu sunčevu svjetlost tijekom dana kada se sade i proizvode usjevi. Stoga se kut elevacije stražnjeg krova općenito odabire da bude bolji od lokalnog kuta solarne visine zimskog solsticija od 7°~8°. Na primjer, Zhang Caihong i drugi misle da je pri izgradnji solarnih staklenika u Gobiju i slano-alkalnom kopnenom području u Xinjiangu, predviđena duljina stražnjeg krova 1,6 m, tako da je kut nagiba stražnjeg krova 40° u južnom Xinjiangu i 45° u sjevernom Xinjiangu. Chen Wei-Qian i drugi smatraju da bi stražnji krov solarnog staklenika u području Jiuquan Gobi trebao biti nagnut na 40°. Za toplinsku izolaciju stražnjeg krova, kapacitet toplinske izolacije trebao bi se osigurati uglavnom u odabiru materijala za toplinsku izolaciju, dizajnu potrebne debljine i razumnom preklopnom spoju materijala za toplinsku izolaciju tijekom izgradnje.

Smanjite gubitak topline tla

Tijekom zimske noći, budući da je temperatura unutarnjeg tla viša od temperature vanjskog tla, toplina unutarnjeg tla prenosit će se na vanjsko provođenjem topline, uzrokujući gubitak topline staklenika. Postoji nekoliko načina za smanjenje gubitka topline tla.

01 izolacija tla

Tlo pravilno tone, izbjegavajući smrznuti sloj tla i koristeći tlo za očuvanje topline. Na primjer, solarni staklenik "1448 tri materijala-jedno tijelo" koji je razvio Chai Regeneration i druga neobrađena zemlja u Hexi Corridoru izgrađen je kopanjem 1 m dolje, učinkovito izbjegavajući smrznuti sloj tla; Prema činjenici da je dubina smrznutog tla u području Turpan 0,8 m, Wang Huamin i drugi predložili su kopanje 0,8 m kako bi se poboljšala toplinska izolacija staklenika. Kada su Zhang Guosen, itd. izgradili stražnji zid solarnog staklenika s dvostrukim lukom i dvoslojnim slojem na neobradivom zemljištu, dubina kopanja bila je 1 m. Eksperiment je pokazao da je najniža temperatura noću povećana za 2~3 ℃ u usporedbi s tradicionalnim solarnim staklenikom druge generacije.

02 zaštita temelja od hladnoće

Glavna metoda je kopanje jarka otpornog na hladnoću duž temeljnog dijela prednjeg krova, nasipanje toplinsko-izolacijskih materijala ili kontinuirano ukopavanje toplinsko-izolacijskih materijala pod zemlju uz dio temeljnog zida, a sve to ima za cilj smanjiti gubitak topline uzrokovan prijenos topline kroz tlo na rubnom dijelu staklenika. Materijali za toplinsku izolaciju koji se koriste uglavnom se temelje na lokalnim uvjetima u sjeverozapadnoj Kini i mogu se nabaviti lokalno, kao što su sijeno, troska, kamena vuna, polistirenske ploče, kukuruzna slama, konjsko gnojivo, opalo lišće, slomljena trava, piljevina, korov, slama itd.

03 malč folija

Pokrivanjem plastične folije sunčeva svjetlost može doprijeti do tla kroz plastičnu foliju tijekom dana, a tlo apsorbira toplinu sunca i zagrijava se. Štoviše, plastični film može blokirati dugovalno zračenje koje reflektira tlo, smanjujući tako gubitak zračenja u tlu i povećavajući skladištenje topline u tlu. Noću plastična folija može spriječiti konvektivnu izmjenu topline između tla i unutarnjeg zraka, čime se smanjuje gubitak topline tla. U isto vrijeme, plastična folija također može smanjiti latentni gubitak topline uzrokovan isparavanjem vode iz tla. Wei Wenxiang prekrio je staklenik plastičnom folijom na visoravni Qinghai, a eksperiment je pokazao da se temperatura tla može podići za oko 1 ℃.

Pojačajte toplinsku izolaciju prednjeg krova

Prednji krov staklenika je glavna površina za odvođenje topline, a izgubljena toplina čini više od 75% ukupnog gubitka topline u stakleniku. Stoga jačanje kapaciteta toplinske izolacije prednjeg krova staklenika može učinkovito smanjiti gubitak kroz prednji krov i poboljšati zimsko temperaturno okruženje staklenika. Trenutačno postoje tri glavne mjere za poboljšanje toplinske izolacije prednjeg krova.

01 Usvojena je višeslojna prozirna obloga.

Strukturno, korištenje dvoslojne ili troslojne folije kao površine staklenika koja propušta svjetlost može učinkovito poboljšati toplinsku izolaciju staklenika. Na primjer, Zhang Guosen i drugi dizajnirali su solarni staklenik s dvostrukim lukom i dvoslojnim filmom u području Gobi u gradu Jiuquan. Vanjska strana prednjeg krova staklenika izrađena je od EVA folije, a unutrašnjost staklenika izrađena je od PVC anti-aging folije bez kapanja. Eksperimenti pokazuju da je u usporedbi s tradicionalnim solarnim staklenikom druge generacije učinak toplinske izolacije izvanredan, a najniža temperatura noću raste u prosjeku za 2~3 ℃. Slično tome, Zhang Jingshe, itd. također je dizajnirao solarni staklenik s dvostrukom folijom za klimatske karakteristike visoke geografske širine i jakih hladnih područja, što je značajno poboljšalo toplinsku izolaciju staklenika. U usporedbi s kontrolnim staklenikom, noćna temperatura porasla je za 3 ℃. Osim toga, Wu Letian i drugi pokušali su upotrijebiti tri sloja EVA filma debljine 0,1 mm na prednjem krovu solarnog staklenika dizajniranog u pustinjskom području Hetian, Xinjiang. Višeslojna folija može učinkovito smanjiti gubitak topline prednjeg krova, ali budući da je propusnost svjetlosti jednoslojne folije u osnovi oko 90%, višeslojna folija će prirodno dovesti do slabljenja propusnosti svjetlosti. Stoga je pri odabiru višeslojnog pokrova za propuštanje svjetlosti potrebno uzeti u obzir uvjete osvjetljenja i svjetlosne zahtjeve staklenika.

02 Pojačajte noćnu izolaciju prednjeg krova

Plastična folija se koristi na prednjem krovu kako bi se povećala propusnost svjetla tijekom dana, a noću postaje najslabije mjesto u cijelom stakleniku. Stoga je prekrivanje vanjske površine prednjeg krova debelim kompozitnim toplinsko-izolacijskim pokrivačem neophodna mjera toplinske izolacije za solarne staklenike. Na primjer, u alpskoj regiji Qinghai, Liu Yanjie i drugi koristili su slamnate zavjese i kraft papir kao termoizolacijske poplune za eksperimente. Rezultati ispitivanja pokazali su da bi najniža unutarnja temperatura u stakleniku noću mogla doseći iznad 7,7 ℃. Nadalje, Wei Wenxiang vjeruje da se gubitak topline u stakleniku može smanjiti za više od 90% korištenjem dvostrukih travnatih zavjesa ili kraft papira izvan travnatih zavjesa za toplinsku izolaciju u ovom području. Osim toga, Zou Ping, itd. koristio je termoizolacijski poplun od recikliranog vlakna iglanog filca u solarnom stakleniku u regiji Gobi u Xinjiangu, a Chang Meimei, itd. koristio je termoizolacijski poplun od sendvič pamuka za toplinsku izolaciju u solarnom stakleniku u regiji Gobi Hexi koridor. Trenutačno postoje mnoge vrste toplinsko izolacijskih popluna koji se koriste u solarnim staklenicima, ali većina ih je izrađena od iglanog filca, pamuka naprskanog ljepilom, bisernog pamuka itd., s vodootpornim ili anti-aging površinskim slojevima s obje strane. Prema mehanizmu toplinske izolacije termoizolacijskog popluna, kako bismo poboljšali njegovu toplinsku izolaciju, trebali bismo početi s poboljšanjem njegove toplinske otpornosti i smanjenjem koeficijenta prijenosa topline, a glavne mjere su smanjenje toplinske vodljivosti materijala, povećanje debljine slojeva materijala ili povećanje broja slojeva materijala, itd. Stoga je trenutno osnovni materijal toplinsko izolacijskog popluna s visokim učinkom toplinske izolacije često izrađen od višeslojnih kompozitnih materijala. Prema ispitivanju, koeficijent prijenosa topline termoizolacijskog pokrivača s visokim učinkom toplinske izolacije trenutno može doseći 0,5 W/(m2℃), što daje bolje jamstvo za toplinsku izolaciju staklenika u hladnim područjima zimi. Naravno, sjeverozapadno područje je vjetrovito i prašnjavo, a ultraljubičasto zračenje je jako, tako da površinski sloj toplinske izolacije treba imati dobre performanse protiv starenja.

03 Dodajte unutarnju termoizolacijsku zavjesu.

Iako je prednji krov sunčanog staklenika noću prekriven vanjskim toplinskim izolacijskim pokrivačem, što se tiče ostalih struktura cijelog staklenika, prednji je krov još uvijek slabo mjesto za cijeli staklenik noću. Stoga je projektni tim "Struktura i tehnologija izgradnje staklenika na sjeverozapadnom neobradivom zemljištu" dizajnirao jednostavan sustav unutarnje toplinske izolacije u rolama (Slika 1), čija se struktura sastoji od fiksne unutarnje toplinsko-izolacijske zavjese na prednjem podnožju i pomični unutarnji termoizolacijski zastor u gornjem prostoru. Gornja pomična termoizolacijska zavjesa se tijekom dana otvara i preklapa na stražnjoj stijenci plastenika, što ne utječe na osvijetljenost plastenika; Fiksni termoizolacijski poplun na dnu igra ulogu brtvljenja noću. Dizajn unutarnje izolacije je uredan i jednostavan za rukovanje, a također može igrati ulogu zasjenjenja i hlađenja ljeti.

Tehnologija aktivnog zagrijavanja

Zbog niske zimske temperature u sjeverozapadnoj Kini, ako se oslanjamo samo na očuvanje topline i pohranjivanje topline u staklenicima, još uvijek ne možemo zadovoljiti zahtjeve za prezimljavanjem usjeva u hladnom vremenu, pa su također potrebne neke aktivne mjere zagrijavanja zabrinuti.

Sustav za skladištenje i oslobađanje topline sunčeve energije

Važan je razlog što zid ima funkcije očuvanja topline, skladištenja topline i nosivosti, što dovodi do visokih troškova izgradnje i niske stope iskorištenosti zemljišta solarnih staklenika. Stoga će pojednostavljenje i montaža solarnih staklenika biti važan smjer razvoja u budućnosti. Među njima, pojednostavljenje funkcije zida je oslobađanje funkcije skladištenja topline i otpuštanja zida, tako da stražnji zid nosi samo funkciju očuvanja topline, što je učinkovit način za pojednostavljenje razvoja. Na primjer, sustav aktivnog skladištenja i otpuštanja topline tvrtke Fang Hui (Slika 2) široko se koristi u neobrađenim područjima kao što su Gansu, Ningxia i Xinjiang. Njegov uređaj za sakupljanje topline obješen je na sjeverni zid. Tijekom dana, toplina prikupljena sabirnikom topline pohranjuje se u tijelu spremnika topline kroz cirkulaciju medija za pohranu topline, a noću se toplina oslobađa i zagrijava cirkulacijom medija za pohranu topline, čime se ostvaruje prijenos topline u vremenu i prostoru. Eksperimenti pokazuju da se pomoću ovog uređaja minimalna temperatura u stakleniku može podići za 3~5 ℃. Wang Zhiwei itd. predložio je sustav grijanja vodenom zavjesom za solarni staklenik u južnom pustinjskom području Xinjianga, koji noću može povećati temperaturu staklenika za 2,1 ℃.

Osim toga, Bao Encai itd. dizajnirao je cirkulacijski sustav za aktivno skladištenje topline za sjeverni zid. Tijekom dana, kroz cirkulaciju aksijalnih ventilatora, unutarnji topli zrak struji kroz kanal za prijenos topline ugrađen u sjeverni zid, a kanal za prijenos topline izmjenjuje toplinu sa slojem za pohranu topline unutar zida, što značajno poboljšava kapacitet pohrane topline zid. Osim toga, solarni sustav za pohranu topline s promjenom faze koji su dizajnirali Yan Yantao itd. pohranjuje toplinu u materijalima s promjenom faze kroz solarne kolektore tijekom dana, a zatim raspršuje toplinu u unutarnji zrak kroz cirkulaciju zraka noću, što može povećati prosječna temperatura za 2,0 ℃ noću. Navedene tehnologije i oprema za iskorištavanje solarne energije imaju karakteristike ekonomičnosti, uštede energije i niskog ugljika. Nakon optimizacije i poboljšanja, trebali bi imati dobre izglede za primjenu u područjima s obilnim izvorima solarne energije u sjeverozapadnoj Kini.

Druge pomoćne tehnologije grijanja

01 grijanje na energiju biomase

Stelja, slama, kravlja, ovčja i peradi pomiješaju se s biološkim bakterijama i zakopaju u tlo u stakleniku. Tijekom procesa fermentacije stvara se mnogo topline, a tijekom procesa fermentacije stvara se mnogo korisnih sojeva, organske tvari i CO2. Korisni sojevi mogu inhibirati i ubiti razne klice i mogu smanjiti pojavu stakleničkih bolesti i štetnika; Organska tvar može postati gnojivo za usjeve; Proizvedeni CO2 može poboljšati fotosintezu usjeva. Na primjer, Wei Wenxiang je zakopao vruća organska gnojiva poput konjskog, kravljeg i ovčjeg gnojiva u zatvoreno tlo u solarnom stakleniku na visoravni Qinghai, što je učinkovito podiglo temperaturu tla. U solarnom stakleniku u pustinjskom području Gansu, Zhou Zhilong koristio je slamu i organsko gnojivo za fermentaciju između usjeva. Ispitivanje je pokazalo da se temperatura staklenika može povećati za 2~3 ℃.

02 grijanje na ugljen

Tu su umjetna peć, štedni bojler i grijanje. Na primjer, nakon istraživanja na visoravni Qinghai, Wei Wenxiang otkrio je da se umjetno grijanje peći uglavnom koristi lokalno. Ova metoda zagrijavanja ima prednosti bržeg zagrijavanja i očitog učinka zagrijavanja. Međutim, u procesu izgaranja ugljena stvarat će se štetni plinovi kao što su SO2, CO i H2S, pa je potrebno dobro odraditi posao ispuštanja štetnih plinova.

03 grijanje na struju

Koristite električnu grijaću žicu za zagrijavanje prednjeg krova staklenika ili koristite električni grijač. Učinak grijanja je izvanredan, uporaba je sigurna, u stakleniku se ne stvaraju zagađivači, a opremom za grijanje je lako upravljati. Chen Weiqian i drugi smatraju da problem štete od smrzavanja zimi u području Jiuquan koči razvoj lokalne poljoprivrede u Gobiju, a električni grijaći elementi mogu se koristiti za grijanje staklenika. Međutim, zbog korištenja visokokvalitetnih izvora električne energije, potrošnja energije je visoka i trošak je visok. Predlaže se da se koristi kao privremeno sredstvo za hitno grijanje u ekstremno hladnom vremenu.

Mjere upravljanja okolišem

U procesu proizvodnje i korištenja staklenika, kompletna oprema i normalan rad ne mogu učinkovito osigurati da njegovo toplinsko okruženje zadovoljava projektne zahtjeve. Zapravo, korištenje i upravljanje opremom često igraju ključnu ulogu u formiranju i održavanju toplinskog okruženja, od kojih je najvažnije svakodnevno upravljanje toplinskom izolacijom i ventilacijskim otvorom.

Upravljanje termoizolacijskim poplunom

Toplinski izolacijski poplun je ključ za noćnu toplinsku izolaciju prednjeg krova, stoga je iznimno važno poboljšati njegovo svakodnevno upravljanje i održavanje, posebno treba obratiti pozornost na sljedeće probleme: ①Odaberite odgovarajuće vrijeme otvaranja i zatvaranja toplinsko izolacijskog popluna . Vrijeme otvaranja i zatvaranja termoizolacijskog pokrivača ne utječe samo na vrijeme osvjetljenja staklenika, već također utječe na proces grijanja u stakleniku. Prerano ili prekasno otvaranje i zatvaranje termoizolacijskog pokrivača ne doprinosi skupljanju topline. Ujutro, ako se poplun otkrije prerano, unutarnja temperatura će previše pasti zbog niske vanjske temperature i slabog svjetla. Naprotiv, ako je vrijeme otkrivanja popluna prekasno, vrijeme primanja svjetla u stakleniku će se skratiti, a vrijeme porasta unutarnje temperature će biti odgođeno. Poslijepodne, ako se toplinski izolacijski pokrivač isključi prerano, vrijeme izlaganja u zatvorenom prostoru će se skratiti, a skladištenje topline unutarnjeg tla i zidova će se smanjiti. Naprotiv, ako se čuvanje topline isključi prekasno, rasipanje topline staklenika će se povećati zbog niske vanjske temperature i slabog svjetla. Stoga, općenito govoreći, kada je toplinski izolacijski poplun uključen ujutro, preporučljivo je da temperatura poraste nakon pada od 1 ~ 2 ℃, dok kada je toplinski izolacijski poplun isključen, preporučljivo je da temperatura poraste nakon pada od 1~2 ℃. ② Prilikom zatvaranja termoizolacijskog pokrivača, obratite pozornost na to pokriva li termoizolacijski poplun čvrsto sve prednje krovove i na vrijeme ih prilagodite ako postoji razmak. ③ Nakon što je poplun za toplinsku izolaciju potpuno spušten, provjerite je li donji dio zbijen kako biste spriječili da vjetar noću podigne učinak očuvanja topline. ④ Provjeravajte i održavajte termoizolacijski poplun na vrijeme, posebno kada je termoizolacijski pokrivač oštećen, popravite ga ili zamijenite na vrijeme. ⑤ Obratite pozornost na vremenske uvjete na vrijeme. Kada pada kiša ili snijeg, na vrijeme prekrijte termoizolacijski poplun i na vrijeme uklonite snijeg.

Upravljanje ventilacijskim otvorima

Svrha ventilacije zimi je prilagoditi temperaturu zraka kako bi se izbjegla pretjerana temperatura oko podneva; Drugi je uklanjanje unutarnje vlage, smanjenje vlažnosti zraka u stakleniku i suzbijanje štetočina i bolesti; Treći je povećanje koncentracije CO2 u zatvorenom prostoru i promicanje rasta usjeva. Međutim, ventilacija i očuvanje topline su kontradiktorni. Ako se ventilacijom ne upravlja pravilno, to će vjerojatno dovesti do problema s niskom temperaturom. Stoga, kada i koliko dugo otvoriti ventilacijske otvore potrebno je u svakom trenutku dinamički prilagoditi uvjetima okoline staklenika. U sjeverozapadnim neobrađenim područjima upravljanje otvorima staklenika uglavnom se dijeli na dva načina: ručni rad i jednostavna mehanička ventilacija. Međutim, vrijeme otvaranja i vrijeme ventilacije ventilacijskih otvora uglavnom se temelji na subjektivnoj prosudbi ljudi, pa se može dogoditi da se ventilacijski otvori otvore prerano ili prekasno. Kako bi riješio gore navedene probleme, Yin Yilei itd. dizajnirao je krovni inteligentni ventilacijski uređaj, koji može odrediti vrijeme otvaranja i veličinu otvaranja i zatvaranja ventilacijskih otvora u skladu s promjenama unutarnje okoline. S produbljivanjem istraživanja o zakonu promjene okoliša i potražnje usjeva, kao i popularizacijom i napretkom tehnologija i opreme kao što su percepcija okoliša, prikupljanje informacija, analiza i kontrola, automatizacija upravljanja ventilacijom u solarnim staklenicima trebala bi biti važan smjer razvoja u budućnosti.

Ostale mjere upravljanja

U procesu korištenja raznih vrsta folija za prolijevanje, njihov kapacitet prijenosa svjetlosti postupno će slabiti, a brzina slabljenja nije povezana samo s njihovim fizičkim svojstvima, već i s okolnim okolišem i upravljanjem tijekom upotrebe. U procesu uporabe, najvažniji čimbenik koji dovodi do pada performansi prijenosa svjetlosti je onečišćenje površine filma. Stoga je iznimno važno provoditi redovito čišćenje i čišćenje kada to uvjeti dopuštaju. Osim toga, strukturu kućišta staklenika treba redovito provjeravati. Ako dođe do curenja u zidu i prednjem krovu, treba ga popraviti na vrijeme kako bi se izbjeglo da staklenik bude pogođen infiltracijom hladnog zraka.

Postojeći problemi i smjer razvoja

Istraživači su mnogo godina istraživali i proučavali tehnologiju očuvanja i skladištenja topline, tehnologiju upravljanja i metode zagrijavanja staklenika u sjeverozapadnim neobrađenim područjima, što je u osnovi ostvarilo prezimljavanje povrća, uvelike poboljšalo sposobnost staklenika da se odupre ozljedama od hlađenja niskim temperaturama , te u osnovi realizirana proizvodnja prezimljavanja povrća. Dao je povijesni doprinos ublažavanju proturječja između hrane i povrća koji se natječu za zemlju u Kini. Međutim, još uvijek postoje sljedeći problemi u tehnologiji jamstva temperature u sjeverozapadnoj Kini.

Vrste staklenika koje treba nadograditi

Trenutačno su staklenici još uvijek uobičajeni tipovi izgrađeni krajem 20. stoljeća i početkom ovog stoljeća, s jednostavnom strukturom, nerazumnim dizajnom, slabom sposobnošću održavanja toplinske okoline staklenika i otpornosti na prirodne katastrofe te nedostatkom standardizacije. Stoga, u budućem dizajnu staklenika, oblik i nagib prednjeg krova, kut azimuta staklenika, visina stražnjeg zida, dubina uranjanja staklenika itd. trebaju biti standardizirani potpunom kombinacijom lokalne geografske širine i klimatskim karakteristikama. U isto vrijeme, samo jedan usjev može biti zasađen u stakleniku koliko je to moguće, tako da se standardizirano usklađivanje staklenika može provesti prema zahtjevima svjetla i temperature posađenih usjeva.

Staklenička skala je relativno mala.

Ako je stakleničko mjerilo premalo, to će utjecati na stabilnost toplinske okoline staklenika i razvoj mehanizacije. Uz postupno povećanje cijene rada, razvoj mehanizacije je važan smjer u budućnosti. Stoga se u budućnosti trebamo bazirati na lokalnoj razvojnoj razini, voditi računa o potrebama razvoja mehanizacije, racionalno projektirati unutarnji prostor i raspored staklenika, ubrzati istraživanje i razvoj poljoprivredne opreme primjerene lokalnim područjima, poboljšati stopu mehanizacije stakleničke proizvodnje. Istodobno, u skladu s potrebama usjeva i obrascima uzgoja, relevantnu opremu treba uskladiti sa standardima, a potrebno je promicati integrirano istraživanje i razvoj, inovacije i popularizaciju opreme za ventilaciju, smanjenje vlažnosti, očuvanje topline i grijanje.

Debljina zidova kao što su pijesak i šuplji blokovi još uvijek je debela.

Ako je zid predebeo, iako je učinak izolacije dobar, to će smanjiti stopu iskorištenja tla, povećati troškove i poteškoće izgradnje. Stoga se u budućem razvoju, s jedne strane, debljina stijenke može znanstveno optimizirati prema lokalnim klimatskim uvjetima; S druge strane, trebali bismo promicati lagani i pojednostavljeni razvoj stražnjeg zida, tako da stražnji zid staklenika zadrži samo funkciju očuvanja topline, koristiti solarne kolektore i drugu opremu koja će zamijeniti skladištenje topline i oslobađanje zida. . Solarni kolektori imaju karakteristike visoke učinkovitosti prikupljanja topline, snažnog kapaciteta prikupljanja topline, uštede energije, niske razine ugljika i tako dalje, a većina njih može ostvariti aktivnu regulaciju i kontrolu, te može provesti ciljano egzotermno grijanje prema ekološkim zahtjevima staklenika noću, uz veću učinkovitost iskorištenja topline.

Potrebno je razviti poseban toplinski izolacijski pokrivač.

Prednji krov je glavno tijelo disipacije topline u stakleniku, a učinak toplinske izolacije termoizolacijskog pokrivača izravno utječe na unutarnje toplinsko okruženje. Trenutačno temperaturno okruženje staklenika u nekim područjima nije dobro, djelomično zato što je toplinski izolacijski pokrivač pretanak, a toplinska izolacija materijala nije dovoljna. U isto vrijeme, poplun za toplinsku izolaciju još uvijek ima neke probleme, kao što su slaba vodootpornost i sposobnost skijanja, lako starenje materijala površine i jezgre, itd. Stoga bi u budućnosti odgovarajuće materijale za toplinsku izolaciju trebalo znanstveno odabrati prema lokalnim klimatske značajke i zahtjeve te treba osmisliti i razviti posebne proizvode za toplinsku izolaciju jorgana prikladne za lokalnu upotrebu i popularizaciju.

KRAJ

Citirane informacije

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi itd. Status istraživanja tehnologije jamstva temperature okoline solarnog staklenika na sjeverozapadnom neobrađenom zemljištu [J]. Tehnologija poljoprivredne tehnike, 2022,42(28):12-20.