Li Jianming, Sun Guotao, atď.Technológia poľnohospodárskeho inžinierstva v skleníku2022-11-21 17:42 Publikované v Pekingu

V posledných rokoch sa skleníkový priemysel dôrazne rozvíja. Vývoj skleníka nielen zlepšuje mieru využitia pôdy a mieru výstupu poľnohospodárskych výrobkov, ale tiež rieši problém s dodávkou ovocia a zeleniny mimo sezóny. Skleník sa však stretol aj s bezprecedentnými výzvami. Pôvodné zariadenia, metódy vykurovania a štrukturálne formy vyvolali odolnosť voči životnému prostrediu a vývoju. Na zmenu skleníkovej štruktúry sú naliehavo potrebné nové materiály a nové návrhy a na dosiahnutie účelov ochrany energie a ochrany životného prostredia a na zvýšenie výroby a príjmu sú naliehavo potrebné nové zdroje energie.

Tento článok pojednáva o téme „nových energetických, nových materiálov, nového dizajnu na pomoc novej revolúcii v skleníku“ vrátane výskumu a inovácie solárnej energie, biomasovej energie, geotermálnej energie a ďalších nových zdrojov energie v skleníku, výskume a aplikáciách nových materiálov na pokrytie, tepelnú izoláciu, steny a iné vybavenie a budúce vyhliadky a myslenie na novú energiu, nové materiály a nový dizajn na pomoc skleníkovej reforme, aby sa poskytol referencia pre priemysel.

Poľnohospodárstvo rozvoja zariadenia je politickou požiadavkou a nevyhnutnou voľbou na implementáciu ducha dôležitých pokynov a rozhodovania ústrednej vlády. V roku 2020 bude celková plocha chráneného poľnohospodárstva v Číne 2,8 milióna HM2 a hodnota výstupu prekročí 1 bilión juanov. Je to dôležitý spôsob, ako zlepšiť kapacitu výroby skleníkových plynov na zlepšenie skleníkového osvetlenia a výkonu tepelnej izolácie prostredníctvom novej energie, nových materiálov a nového dizajnu skleníka. V tradičnej výrobe skleníkových plynov je veľa nevýhod, ako je napríklad uhlie, vykurovací olej a iné zdroje energie, ktoré sa používajú na vykurovanie a vykurovanie v tradičných skleníkoch, čo vedie k veľkému množstvu plynu oxidu, ktorý vážne znečisťuje životné prostredie, zatiaľ čo zemný plyn, elektrická energia a energia a energia a energia Iné zdroje energie zvyšujú prevádzkové náklady na skleníky. Tradičné materiály na ukladanie tepla pre steny skleníkových domov sú väčšinou hlinky a tehly, ktoré veľa konzumujú a spôsobujú vážne škody na pozemných zdrojoch. Účinnosť využívania pôdy tradičného slnečného skleníka s zemskou stenou je iba 40% ~ 50% a obyčajný skleník má zlú kapacitu skladovania tepla, takže nemôže žiť cez zimu, aby produkoval teplú zeleninu v severnej Číne. Jadrom propagácie skleníkových zmien alebo základného výskumu je preto v skleníkovom dizajne, výskume a vývoji nových materiálov a novej energie. Tento článok sa zameria na výskum a inovácie nových zdrojov energie v skleníku, sumarizuje stav výskumu nových zdrojov energie, ako je slnečná energia, energia biomasy, geotermálna energia, veterná energia a nové priehľadné krycie materiály, tepelné izolačné materiály a nástenné materiály v Skleník, analyzujte aplikáciu nových energetických a nových materiálov pri výstavbe nového skleníka a tešíme sa na ich úlohu v budúcom vývoji a transformácii skleníka.

Výskum a inovácia nového skleníka energie

Ekologická nová energia s najväčším potenciálom využitia poľnohospodárstva zahŕňa slnečnú energiu, geotermálnu energiu a energiu biomasy alebo komplexné využitie rôznych nových zdrojov energie, aby sa dosiahlo efektívne využívanie energie tým, že sa navzájom učia zo silných bodov.

slnečná energia/energia

Technológia Solar Energy je nízko uhlíkovým, efektívnym a udržateľným režimom dodávky energie a je dôležitou súčasťou strategických rozvíjajúcich sa priemyselných odvetví Číny. V budúcnosti sa stane nevyhnutnou voľbou pre transformáciu a modernizáciu energetickej štruktúry Číny. Z hľadiska využívania energie je samotný skleník samotnou štruktúrou zariadenia pre využitie slnečnej energie. Prostredníctvom skleníkového efektu sa slnečná energia zhromažďuje v interiéri, zvyšuje sa teplota skleníka a poskytuje sa potrebné teplo na rast plodín. Hlavným energetickým zdrojom fotosyntézy skleníkových rastlín je priame slnečné svetlo, ktoré je priame využitie slnečnej energie.

01 Generovanie fotovoltaickej energie na generovanie tepla

Fotovoltaická výroba energie je technológia, ktorá priamo premieňa svetelnú energiu na elektrickú energiu na základe fotovoltaického efektu. Kľúčovým prvkom tejto technológie je solárny článok. Keď slnečná energia svieti na poli solárnych panelov v sérii alebo paralelne, polovodičové komponenty priamo prevádzajú energiu slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Fotovoltaická technológia môže priamo premeniť svetelnú energiu na elektrickú energiu, skladovať elektrinu cez batérie a v noci zahrievať skleník, ale jeho vysoké náklady obmedzujú jeho ďalší vývoj. Výskumná skupina vyvinula fotovoltaické vykurovacie zariadenie grafénu, ktoré pozostáva z flexibilných fotovoltaických panelov, reverzného ovládacieho zariadenia typu všetko v jednom, úložnej batérii a grafénovej vykurovacej tyče. Podľa dĺžky výsadbovej čiary je pod substrátový vrecko zakopaný grafénový vykurovací tyč. Počas dňa fotovoltaické panely absorbujú slnečné žiarenie, aby sa vyrábala elektrina a ukladala ho do skladovacej batérie, a potom sa elektrina v noci uvoľní pre grafénovú vykurovaciu tyč. V skutočnom meraní sa prijme režim regulácie teploty pri 17 ℃ a zatvára sa o 19 ℃. Beh v noci (20:00-08: 00 v druhý deň) Po dobu 8 hodín, spotreba energie pri zahrievaní jediný rad rastlín je 1,24 kW · h a priemerná teplota substrátového vrecka v noci je 19,2 ℃, čo je 3,5 ~ 5,3 ℃ vyššia ako kontrola. Táto metóda vykurovania kombinovaná s generovaním energie prefotovoltaickej energie rieši problémy s vysokou spotrebou energie a vysokým znečistením v zime v skleníku.

02 Fototermálna konverzia a využitie

Slnečná fototermálna konverzia sa týka použitia špeciálneho povrchu zberu slnečného žiarenia vyrobeného z fototermálnych konverzných materiálov na zhromažďovanie a absorbovanie čo najviac slnečnej energie vyžarovanej na ňu a premieňa ju na tepelnú energiu. V porovnaní so solárnymi fotovoltaickými aplikáciami zvyšuje solárne fototermálne aplikácie absorpciu blízkeho infračerveného pásma, takže má vyššiu účinnosť využívania energie slnečného svetla, nižšie náklady a zrelú technológiu a je najpoužívanejším spôsobom využívania solárnej energie.

Najrečivejšou technológiou fototermálnej konverzie a využívania v Číne je solárny kolektor, ktorého jadrom je jadro absorbujúceho doska absorbujúce tepelne s selektívnym absorpčným povlakom, ktoré môže premeniť energiu solárneho žiarenia prechádzajúcich cez kryciu dosku na tepelnú energiu a vysielať sa Je to na pracovné médium absorbujúce teplo. Solárne kolektory môžu byť rozdelené do dvoch kategórií podľa toho, či je v zberaní vákuový priestor alebo nie: ploché solárne kolektory a solárne kolektory vákuovej trubice; koncentrujúce solárne kolektory a nekoncentrujúce solárne kolektory podľa toho, či slnečné žiarenie v porte denného svetla mení smer; a kolektory kvapalných solárnych slnečných látok a vzduchové solárne kolektory podľa typu pracovného média prenosu tepla.

Využitie slnečnej energie v skleníku sa vykonáva hlavne prostredníctvom rôznych typov solárnych zberateľov. IBN Zor University v Maroku vyvinula aktívny systém vykurovania slnečnej energie (ASHS) pre otepľovanie skleníkových plynov, ktorý v zime môže zvýšiť celkovú výrobu paradajok o 55%. China Agricultural University navrhla a vyvinula súbor systému zberu a vybíjania povrchových chladičov s kapacitou zberu tepla 390,6 ～ 693,0 mJ a predložila myšlienku oddelenia procesu zberu tepla od tepelného procesu tepelným čerpadlom. University of Bari v Taliansku vyvinula systém vykurovania skleníkových polygenerácií, ktorý pozostáva zo solárneho energetického systému a tepelného čerpadla vzduch-voda a môže zvýšiť teplotu vzduchu o 3,6% a teplotu pôdy o 92%. Výskumná skupina vyvinula určitý druh aktívneho zariadenia na zber solárnych tepla s variabilným uhlom sklonu pre solárny skleník a podporné zariadenie na skladovanie tepla pre telo skleníkovej vody počasie. Aktívna technológia zberu solárneho tepla s variabilným sklonom prerušuje obmedzenia tradičného zariadenia na zber tepla skleníkových plynov, ako je obmedzená kapacita zberu tepla, zatienenie a okupácia pestovanej pôdy. Použitím špeciálnej skleníkovej štruktúry slnečného skleníka sa úplne využíva priestor, ktorý sa nezmení skleník, čo výrazne zlepšuje efektívnosť využitia skleníkového priestoru. V typických slnečných pracovných podmienkach dosahuje aktívny systém zberu solárneho tepla s variabilným sklonom 1,9 MJ/(M2H), účinnosť využitia energie dosahuje 85,1% a miera úspory energie je 77%. V technológii skleníkového tepla je nastavená viacfázová zmena úložiska tepla, tepelná kapacita zariadenia na ukladanie tepla sa zvyšuje a realizuje sa pomalé uvoľňovanie tepla zo zariadenia, aby sa realizovala efektívne využívanie Teplo zozbierané zariadením na zber solárnych teplôt skleníkových plynov.

energia biomasy

Nová štruktúra zariadenia je postavená kombináciou zariadenia na výrobu tepla biomasy so skleníkom a suroviny biomasy, ako je hnoj ošípaných, zvyšky húb a slama sú kompostované na varenie tepla a generovaná tepelná energia sa priamo dodáva do skleníka [ 5]. V porovnaní so skleníkom bez vykurovacej nádrže na fermentáciu biomasy môže vykurovací skleník účinne zvýšiť teplotu zeme v skleníku a udržať správnu teplotu koreňov plodín pestovaných v pôde v zime v normálnom podnebí. Ako príklad si vezmete jednostrannú asymetrickú tepelnú izoláciu so skleňom so rozpätím 17 metrov a dĺžkou 30 metrov, pridajte 8 m poľnohospodárskeho odpadu (paradajkový slama a hnoja s hnojom ošípaných) do vnútro Zvýšte priemernú dennú teplotu skleníka v zime o 4,2 ℃ a priemerná denná minimálna teplota môže dosiahnuť 4,6 ℃.

Využitie fermentácie kontrolovanej biomasou je fermentačná metóda, ktorá využíva prístroje a vybavenie na kontrolu fermentačného procesu, aby sa rýchlo získala a efektívne využívala energiu tepla biomasy a hnojív CO2, medzi ktorými sú ventilácia a vlhkosť a výroba plynu biomasy. Za vetraných podmienok sa aeróbne mikroorganizmy vo fermentačnej hromade používajú kyslík na životné činnosti a časť generovanej energie sa používa na svoje životné činnosti a časť energie sa uvoľňuje do prostredia ako tepelná energia, ktorá je prospešná pre teplotu vzostup životného prostredia. Voda sa zúčastňuje na celom procese fermentácie, poskytuje potrebné rozpustné živiny na mikrobiálne aktivity a zároveň uvoľňuje teplo haldy vo forme pary vodou, aby sa znížila teplota haldy, predĺžila životnosť životnosti mikroorganizmy a zvyšujú veľkú teplotu haldy. Inštalácia vylúhovacieho zariadenia v fermentačnej nádrži môže v zime zvýšiť vnútornú teplotu o 3 ~ 5 ℃, posilniť fotosyntézu rastlín a zvýšiť výťažok paradajok o 29,6%.

Geotermálna energia

Čína je bohatá na geotermálne zdroje. V súčasnosti je najbežnejším spôsobom, ako poľnohospodárske zariadenia využívajú geotermálnu energiu elektrická energia). Na rozdiel od tradičných opatrení na vykurovanie skleníkových plynov môže vykurovanie tepelného čerpadla základného zdroja nielen dosiahnuť významný efekt vykurovania, ale tiež majú schopnosť ochladiť skleník a znížiť vlhkosť v skleníku. Aplikačný výskum tepelného čerpadla v oblasti pozemného zdroja v oblasti výstavby bývania je zrelý. Hlavnou časťou, ktorá ovplyvňuje kapacitu vykurovania a chladiacej kapacity tepelného zdroja tepelného zdroja, je modul podzemnej výmeny tepla, ktorý zahŕňa hlavne zakopané potrubia, podzemné jamky atď. Ako navrhnúť systém výmeny podzemného tepla s vyváženými nákladmi a efektmi, vždy sa bola zameraná na výskum tejto časti. Zároveň zmenu teploty podzemnej pôdnej vrstvy pri aplikácii tepelného čerpadla zdroja tepelného zdroja tiež ovplyvňuje účinok použitia systému tepelného čerpadla. Použitie tepelného čerpadla na zeme na ochladenie skleníka v lete a ukladanie tepelnej energie v hlbokej pôdnej vrstve môže zmierniť pokles teploty podzemnej pôdnej vrstvy a zlepšiť účinnosť tepelného čerpadla na výrobu tepla v zime.

V súčasnosti, vo výskume výkonnosti a účinnosti tepelného čerpadla zdroja tepelného zdroja, prostredníctvom skutočných experimentálnych údajov sa vytvára numerický model so softvérom ako Houth2 a TRNSYS a dospel sa k záveru, že výkonnosť vykurovania a koeficient výkonu (COP ) Tepelné čerpadlo zdroja môže dosiahnuť 3,0 ~ 4,5, čo má dobrý efekt chladenia a zahrievania. Vo výskume prevádzkovej stratégie systému tepelného čerpadla Fu Yunzhun a ďalší zistili, že v porovnaní s tokom bočného zaťaženia má tok bočného zdroja prízemného zdroja väčší vplyv na výkon jednotky a výkon prenosu tepla zakopaného potrubia . V podmienkach nastavenia toku môže maximálna hodnota COP jednotky dosiahnuť 4.17 prijatím prevádzkovej schémy prevádzky počas 2 hodín a zastavenia na 2 hodiny; Shi Huixian et. prijal prerušovaný operačný režim systému chladenia na skladovanie vody. V lete, keď je vysoká teplota, môže policajt celého systému dodávky energie dosiahnuť 3,80.

Technológia hlbokého ukladania tepla v skleníku v skleníku

Hlboké skladovanie tepla v skleníku sa v skleníku nazýva „banka na skladovanie tepla“. Poškodenie zachladnutia v zime a vysoká teplota v lete sú hlavnými prekážkami výroby skleníkových plynov. Na základe silnej kapacity skladovania tepla hlbokej pôdy, výskumná skupina navrhla skleníkové podzemné zariadenie na skladovanie hlbokého tepla. Zariadenie je dvojvrstvový paralelný potrubie prenosu tepla v hĺbke 1,5 ～ 2,5 m pod zemou v skleníku, so vzduchom v hornej časti skleníka a vzduchom na zemi. Ak je teplota v skleníku vysoká, vnútorný vzduch je násilne čerpaný do zeme ventilátorom, aby sa dosiahol skladovanie tepla a zníženie teploty. Ak je teplota skleníka nízka, z pôdy sa vyberie teplo, aby sa skleník zahrial. Výsledky výroby a aplikácie ukazujú, že zariadenie môže v zimnej noci zvýšiť teplotu skleníka o 2,3 ℃, v letnom dni znížiť vnútornú teplotu o 2,6 ℃ a zvýšiť výťažok paradajok o 1500 kg v 667 m². Zariadenie plne využíva charakteristiky „teplé v zime a chladní v lete“ a „konštantná teplota“ hlbokej podzemnej pôdy, poskytuje „banku na prístup k energii“ pre skleník a nepretržite dokončuje pomocné funkcie chladenia a vykurovania skleníkových plynov. .

Koordinácia viacerých energií

Použitie dvoch alebo viacerých typov energie na zahrievanie skleníka môže efektívne vyrovnať nevýhody typu single energie a dať hru superpozícii „One Plus One je väčší ako dva“. Doplnková spolupráca medzi geotermálnou energiou a solárnou energiou je v posledných rokoch výskumným hotspotom nového využitia energie pri poľnohospodárskej výrobe. Emmi et. Študoval viac zdrojový energetický systém (obrázok 1), ktorý je vybavený fotovoltaickým tepelným hybridným solárnym kolektorom. V porovnaní so spoločným systémom tepelného čerpadla vzduch-voda sa energetická účinnosť energetického systému viacerých zdrojov zlepšuje o 16%~ 25%. Zheng et. vyvinula nový typ spojeného systému skladovania tepla solárnej energie a tepelného čerpadla zdroja. Solárny kolektorový systém môže realizovať vysoko kvalitné sezónne skladovanie kúrenia, to znamená vysoko kvalitné kúrenie v zime a kvalitné chladenie v lete. Výmenník tepla zakopanej trubice a prerušovaná nádrž na skladovanie tepla sa v systéme môžu dobre bežať a hodnota COP v systéme môže dosiahnuť 6.96.

Cieľom solárnej energie je znížiť spotrebu komerčnej energie a zvýšiť stabilitu dodávky solárnej energie v skleníku. Wan ya et. Predložte novú schému inteligentnej technológie riadenia kombinácie výroby solárnej energie s komerčným výkonom pre vykurovanie skleníkových plynov, ktorá môže využiť fotovoltaickú energiu, keď je svetlo, a premení ju na komerčnú energiu, keď nie je ľahké, čo výrazne zníži nedostatok napájania zaťaženia sadzujte a znížiť ekonomické náklady bez použitia batérií.

Slnečná energia, energia biomasy a elektrická energia môžu spoločne zahrievať skleníky, ktoré môžu tiež dosiahnuť vysokú účinnosť zahrievania. Zhang Liangrui a ďalšie kombinované kolekcie tepla solárnej vákuovej trubice s nádržou na skladovanie elektrickej energie v údolí. Systém vykurovania v skleníku má dobré tepelné pohodlie a priemerná účinnosť vykurovania systému je 68,70%. Nádrž na skladovanie elektrického tepla je zariadenie na skladovanie vody na vykurovanie biomasy s elektrickým vykurovaním. Najnižšia teplota vstupu vody na konci zahrievania je nastavená a prevádzková stratégia systému je určená podľa teploty skladovania vody v časti Zberu solárneho tepla a časti skladovania tepla biomasy, aby sa dosiahla stabilná teplota zahrievania pri teplote vykurovania v Vykurovanie a ukladanie elektrickej energie a energetických materiálov biomasy v maximálnom rozsahu.

Inovatívny výskum a aplikácia nových skleníkových materiálov

Vďaka rozširovaniu oblasti skleníka sa čoraz viac odhaľujú aplikácie tradičných skleníkových materiálov, ako sú tehly a pôda. Preto, aby sa ďalej zlepšil tepelný výkon skleníka a uspokojil sa vývojové potreby moderného skleníka, existuje veľa výskumov a aplikácií nových transparentných materiálov na pokrytie, tepelných izolačných materiálov a nástenných materiálov.

Výskum a aplikácia nových transparentných krycích materiálov

Medzi typy priehľadných krycích materiálov pre skleník patrí hlavne plastový film, sklo, solárny panel a fotovoltaický panel, medzi ktorými má najväčšiu aplikačnú oblasť. Tradičný film skleníkových PE má chyby krátkej životnosti, nedegradácie a jednej funkcie. V súčasnosti sa vyvinula rôzne nové funkčné filmy pridaním funkčných činidiel alebo povlakov.

Film pre konverziu svetla:Film na konverziu svetla mení optické vlastnosti filmu pomocou látok pre konverziu svetla, ako sú vzácna zem a nano materiály, a môže previesť ultrafialovú oblasť svetla na červené oranžové svetlo a modré fialové svetlo požadované fotosyntézou rastlín, čím sa zvyšuje výťažok plodín a redukcia Poškodenie ultrafialového svetla na plodiny a skleníkové filmy v plastových skleníkoch. Napríklad širokopásmový fial-to-červený skleníkový film s konverzným činidlom VTR-660 môže významne vylepšiť infračervú priepustnosť, keď sa aplikuje v skleníku a porovnajú s kontrolným skleníkom, výťažok paradajok na hektár, vitamín C a lykopén. sa významne zvýšia o 25,71%, 11,11% a 33,04%. V súčasnosti je však potrebné študovať životnosť služieb, degradbilita a náklady na nový film s konverziou svetla.

Rozptýlené sklo: Rozptýlené sklo v skleníku je špeciálny vzor a technológia protireflexie na povrchu skla, ktorá môže maximalizovať slnečné svetlo do rozptýleného svetla a vstúpiť do skleníka, zlepšiť účinnosť fotosyntézy plodín a zvýšiť výnos plodín. Rozptylové sklo premení svetlo vstupujúce do skleníka do rozptýleného svetla cez špeciálne vzory a rozptýlené svetlo môže byť rovnomernejšie ožiarené do skleníka, čím sa eliminuje tieňový vplyv kostry na skleník. V porovnaní s bežným plavákovým sklom a ultra-bielym plavákovým sklom je štandard prenosu svetla rozptylového skla 91,5%a norma bežného plavákového skla je 88%. Za každé 1% zvýšenie priepustnosti svetla vo vnútri skleníka sa výnos môže zvýšiť asi o 3% a rozpustný cukor a vitamín C v ovocí a zelenine sa zvýšil. Rozptylové sklo v skleníku je najprv potiahnuté a potom temperované a miera samohodnotenia je vyššia ako vnútroštátna norma a dosahuje 2 ‰.

Výskum a aplikácia nových tepelných izolačných materiálov

Tradičné tepelné izolačné materiály v skleníku zahŕňajú hlavne slamú rohož, papierovú prikrývku, vpichovanú tepelnú izoláciu, atď., Ktoré sa používajú hlavne na vnútornú a vonkajšiu tepelnú izoláciu striech, stenu izolácie a tepelnú izoláciu niektorých zariadení na ukladanie tepla a zber tepla a tepelné zariadenia . Väčšina z nich má poruchu straty tepelného izolačného výkonu v dôsledku vnútornej vlhkosti po dlhodobom použití. Preto existuje veľa aplikácií nových vysokých tepelných izolačných materiálov, medzi ktorými sú zameraním výskumu novou tepelnou izolačnou prikrývkou, ukladaním tepla a zberom tepla.

Nové tepelné izolačné materiály sa zvyčajne vyrábajú spracovaním a zložením povrchových vodotesných a starnúcich materiálov, ako je tkaný film a potiahnuté potiahnuté pomocou nadýchaných tepelných izolačných materiálov, ako je bavlna potiahnutá rozprašovaním, rôznorodá kašmíru a perlová bavlna. V severovýchodnej Číne bola testovaná tkaná filmová tepelná izolácia s tepelnou izoláciou. Zistilo sa, že pridanie 500G rozprašovanej bavlny bolo ekvivalentné tepelnému izolačnému výkonu 4500G čiernej plstenej tepelnej izolácie na trhu. Za rovnakých podmienok sa tepelná izolačná výkonnosť bavlny potiahnutej rozprašom 700 g zlepšila o 1 ~ 2 ℃ v porovnaní s výkonom 500 g rozprašovanej bavlnenej izolácie. V rovnakom čase aj iné štúdie zistili, že v porovnaní s bežne používanými tepelnými izolačnými prikrývkami na trhu je tepelný izolačný účinok potiahnutej rozprašom a rôznorodým kašmíru tepelný izolačný prikrývky lepší, s rýchlosťou tepelnej izolácie 84,0% a 83,3 %. Ak je najchladnejšia vonkajšia teplota -24,4 ℃, vnútorná teplota môže dosiahnuť 5,4 a 4,2 ℃. V porovnaní s jednou slamenou prikrývkou na izoláciu má nová kompozitná izolačná prikrývka výhody ľahkej hmotnosti, vysokej rýchlosti izolácie, silného nepremokavého a starnutia odporu a môže sa použiť ako nový typ vysoko účinného izolačného materiálu pre solárne skleníky.

Zároveň podľa výskumu tepelných izolačných materiálov pre zber a skladovacie zariadenia skleníkových tepla sa tiež zistilo, že keď je hrúbka rovnaká, viacvrstvové kompozitné tepelné izolačné materiály majú lepší výkon tepelnej izolácie ako jednotlivé materiály. Tím profesora Li Jianminga z Northwest A&F University navrhol a premietal 22 druhov tepelných izolačných materiálov na skladovacích zariadeniach skleníkovej vody, ako je vákuová doska, Airgel a Gum Cotton, a merali ich tepelné vlastnosti. Výsledky ukázali, že 80 mm tepelný izolačný náter+Airgel+gumový a plastický tepelný izolačný izolačný izolačný materiál z bavlny by mohol znížiť rozptyl tepla o 0,367MJ na jednotku času v porovnaní s 80 mm gumovou plastickou bavlnou a jeho koeficient prenosu tepla bol 0,283 W/(M2 (M2 · K) Keď bola hrúbka izolačnej kombinácie 100 mm.

Materiál na zmenu fázy je jedným z horúcich miest vo výskume skleníkových materiálov. Northwest A&F University vyvinula dva druhy zariadení na ukladanie materiálu na zmenu fázy: jeden je úložný box vyrobený z čierneho polyetylénu, ktorý má veľkosť 50 cm x 30 cm x 14 cm (dĺžka × výška × hrúbka) a je naplnená materiálmi na zmenu fázy, takže že môže ukladať teplo a uvoľňovať teplo; Po druhé, je vyvinutý nový typ Wallboardu fázovej zmeny. Tapovina fázovej zmeny pozostáva z materiálu fázovej zmeny, hliníkovej dosky, hliníkovej plastovej doštičky a hliníkovej zliatiny. Materiál fázovej zmeny sa nachádza v najdôležitejšej polohe na doske a jeho špecifikácia je 200 mm × 200 mm × 50 mm. Je to prášková pevná látka pred a po zmene fázy a neexistuje jav topenia alebo tečenia. Štyri steny materiálu na zmenu fázy sú hliníková doska a hliníková plastka. Toto zariadenie si môže uvedomiť funkcie hlavného ukladania tepla počas dňa a hlavne uvoľňovania tepla v noci.

Preto existujú určité problémy pri aplikácii jednotlivého tepelného izolačného materiálu, ako je nízka účinnosť tepelnej izolácie, veľké tepelné straty, krátky čas skladovania tepla atď. Pokrytie vrstvy zariadenia na ukladanie tepla môže účinne zlepšiť výkon tepelnej izolácie skleníka, znížiť tepelné straty skleníka, a tak dosiahnuť vplyv úspory energie.

Výskum a aplikácia novej steny

Ako druh štruktúry krytu je stena dôležitou prekážkou ochrany za studena a uchovávania tepla skleníka. Podľa materiálov a štruktúr steny sa vývoj severnej steny skleníka môže rozdeliť na tri typy: jednosmerná stena z pôdy, tehál atď. A vrstvená severná stena vyrobená z tehál ílov, blokových tehál, Polystyrénové dosky atď., S vnútorným skladovaním tepla a vonkajšou tepelnou izoláciou a väčšina z týchto stien je časovo náročná a náročná na prácu; Preto sa v posledných rokoch objavilo mnoho nových typov stien, ktoré sa dajú ľahko zostaviť a vhodné na rýchle montáž.

Vznik nových typov zostavených stien podporuje rýchly vývoj zostavených skleníkov, vrátane kompozitných stien nových typu s vonkajším vodotesným a proti starnutím povrchových materiálov a materiálov, ako sú plsť, perlová bavlna, vesmírna bavlna, sklenená bavlna alebo recyklovaná bavlna ako teplo. Izolačné vrstvy, ako napríklad flexibilné zostavené steny bavlny viazanej na rozprašovanie v Xinjiangu. Okrem toho iné štúdie tiež uvádzali severnú stenu zostaveného skleníka s vrstvou ukladania tepla, ako je napríklad blok malty pšeničného plášťa naplneného tehlami v Xinjiangu. V rovnakom vonkajšom prostredí, keď je najnižšia vonkajšia teplota -20,8 ℃, teplota v slnečnej skleníku so solárnym skleníkom s kompozitnou stenou malty pšenice je 7,5 ℃, zatiaľ čo teplota v solárnom skleníku so stenou tehly je 3,2 ℃. Čas zberu paradajok v tehlovom skleníku môže byť pokročilý o 16 dní a výnos jedného skleníka sa môže zvýšiť o 18,4%.

Tím zariadenia Northwest A&F University predložil konštrukčnú myšlienku výroby slamy, pôdy, vody, kameňa a fázy na moduly izolácie a tepla z uhla svetla a zjednodušeného návrhu steny, ktorý podporoval výskum aplikácií modulárnej zostavy stena. Napríklad v porovnaní s bežným skleníkom tehál je priemerná teplota v skleníku 4,0 ℃ vyššia za typický slnečný deň. Tri druhy modulov cementu anorganickej fázy, ktoré sú vyrobené z materiálu fázovej zmeny (PCM) a cementu, akumulovali teplo 74,5, 88,0 a 95,1 mj/m/m/m³a uvoľňované teplo 59,8, 67,8 a 84,2 mj/m³, respektíve. Majú funkcie „vrcholového rezania“ v deň, „údolie výplň“ v noci, absorbujú teplo v lete a uvoľňujú teplo v zime.

Tieto nové steny sú zostavené na mieste, s krátkym výstavbou a dlhou životnosťou, ktoré vytvárajú podmienky na konštrukciu svetla, zjednodušené a rýchlo zostavené prefabrikované skleníky a môžu výrazne podporovať štrukturálnu reformu skleníkov. V tomto druhu steny sú však určité defekty, ako je napríklad stena tepelnej izolácie viazanej na sprejovú viazanú na tepelnú izoláciu má vynikajúci výkon tepelnej izolácie, ale chýba mu kapacita tepla a materiál na zmenu fázy má problém s vysokými využitiami nákladov. V budúcnosti by sa mal posilniť výskum aplikácie zostavenej steny.

Nová energia, nové materiály a nové návrhy pomáhajú zmeniť skleníkovú štruktúru.

Výskum a inovácie nových energetických a nových materiálov poskytujú základ pre dizajnovú inováciu skleníka. Solárny skleník a oblúk úsporu energie sú najväčšími štruktúrami prístreškov v čínskej poľnohospodárskej výrobe a zohrávajú dôležitú úlohu v poľnohospodárskej výrobe. S rozvojom sociálnej ekonomiky Číny sa však stále viac prezentujú nedostatky týchto dvoch druhov štruktúr zariadení. Po prvé, priestor štruktúr zariadenia je malý a stupeň mechanizácie je nízky; Po druhé, energeticky úsporný solárny skleník má dobrú tepelnú izoláciu, ale využívanie pôdy je nízke, čo je ekvivalentné nahradeniu skleníkovej energie za pôdu. Obyčajný oblúkový prístrešok má nielen malý priestor, ale má tiež zlú tepelnú izoláciu. Aj keď viacstranný skleník má veľký priestor, má zlú tepelnú izoláciu a vysokú spotrebu energie. Preto je nevyhnutné skúmať a rozvíjať skleníkovú štruktúru vhodnú pre súčasnú sociálnu a ekonomickú úroveň Číny a výskum a vývoj nových energetických a nových materiálov pomôže skleníkovej štruktúre zmeniť a vytvoriť rôzne inovatívne skleníkové modely alebo štruktúry.

Inovatívny výskum v oblasti veľkého spánku

Veľká rozpätie asymetrických vodotesných pivovarníckych skleníkov (patentového čísla: ZL 201220391214.2) je založená na princípe slnečného skleníka, ktorý mení symetrickú štruktúru bežného plastového skleníka, čím sa zvyšuje južné rozpätie, čím sa zvyšuje osvetľovacia plocha južnej strechy, čím sa znižuje symetrická štruktúra bežného plastového Severné rozpätie a znižovanie oblasti rozptylu tepla, so rozpätím 18 ~ 24 m a výškou hrebeňa 6 až 7 m. Prostredníctvom inovácií v oblasti dizajnu sa priestorová štruktúra výrazne zvýšila. Zároveň sa problémy s nedostatkom tepla v skleníku v zime a zlá tepelná izolácia bežných tepelných izolačných materiálov riešia pomocou novej technológie tepelného tepla biomasy a tepelných izolačných materiálov. Výsledky výroby a výskumu ukazujú, že veľkolepá asymetrická vodoterná pivovarnícka skleník s priemernou teplotou 11,7 ℃ v slnečných dňoch a 10,8 ℃ v oblačnoch môže uspokojiť dopyt po raste plodín v zime a náklady Skleník sa zníži o 39,6% a miera využitia pôdy sa zvyšuje o viac ako 30% v porovnaní s skleníkom polystyrénu tehál, ktorý je vhodný na ďalšiu popularizáciu a aplikáciu v žltej povodí rieky Huaihe v Číne.

Zhromaždený skleník slnečného žiarenia

Zhromaždené slnečné svetlo skleník berie stĺpy a strešnú kostru ako štruktúru nosenia a jeho nástenný materiál je hlavne tepelný izolačný kryt namiesto ložiska a pasívneho skladovania a uvoľňovania tepla. Hlavne: (1) Nový typ zostavenej steny sa tvorí kombináciou rôznych materiálov, ako je napríklad potiahnutý film alebo farebná oceľová doska, blok slamy, flexibilná tepelná izolácia prikrývky, maltarový blok atď. (2) Kompozitná nástenná doska vyrobená z prefabrikovanej cementovej dosky -Polystyrénové predstavenstvo pre cement; (3) Ľahký a jednoduchý montážny typ tepelných izolačných materiálov s aktívnym systémom ukladania a uvoľňovaním tepla a odvlhčovacím systémom, ako je plastový štvorcový skladovací náskok a skladovanie tepla potrubia. Používanie rôznych nových tepelných izolačných materiálov a materiálov na ukladanie tepla namiesto tradičnej zemskej steny na stavbu solárneho skleníka má veľký priestor a malé stavebné inžinierstvo. Experimentálne výsledky ukazujú, že teplota skleníka v noci v zime je o 4,5 ℃ vyššia ako v prípade tradičného skleníka tehlovej steny a hrúbka zadnej steny je 166 mm. V porovnaní s skleníkom s tehlami s hrúbkou 600 mm sa okupovaná plocha steny zníži o 72%a náklady na meter štvorcový sú 334,5 juanov, čo je o 157,2 juanov nižšie ako v skleníku tehlovej steny a náklady na výstavbu nákladov na výstavbu a výstavné náklady výrazne klesol. Zhromaždený skleník má preto výhody menej kultivovaného ničenia pôdy, šetrenia pôdy, rýchlej výstavby a dlhej životnosti služieb a je kľúčovým smerom pre inovácie a rozvoj solárnych skleníkov v súčasnosti a v budúcnosti.

Skleník slnečného žiarenia

Solárny skleník zachraňujúci energiu na skateboarde vyvinutý poľnohospodárskou univerzitou Shenyang používa zadnú stenu solárneho skleníka na vytvorenie systému ukladania tepla na ukladanie tepla a zvýšenie teploty tepla, ktorý sa skladá hlavne z bazénu (32 m (32 m.³), doska na zhromažďovanie svetla (360 m²), vodné čerpadlo, vodné potrubie a ovládač. Flexibilná prikrývka na tepelnú izoláciu je nahradená novým materiálom s farebným oceľovým doskovým materiálom s farebnou vlnou v hornej časti. Výskum ukazuje, že tento dizajn efektívne rieši problém blokovania štítov a zvyšuje oblasť vstupu svetla v skleníku. Uhol osvetlenia skleníka je o 41,5 °, čo je takmer o 16 ° vyšší ako v kontrolnom skleníku, čím sa zlepšuje rýchlosť osvetlenia. Rozdelenie teploty v interiéri je rovnomerné a rastliny rastú úhľadne. Skleník má výhody z zlepšenia efektívnosti využívania pôdy, flexibilného navrhovania veľkosti skleníkových plynov a skrátenia výstavby, čo má veľký význam pre ochranu pestovaných zdrojov a životného prostredia.

Fotovoltaický skleník

Poľnohospodársky skleník je skleník, ktorý integruje výrobu solárnej fotovoltaickej energie, inteligentnú reguláciu teploty a modernú výsadbu špičkových technológií. Prijíma oceľový kosť a je pokrytý solárnymi fotovoltaickými modulmi, aby sa zabezpečilo požiadavky na osvetlenie modulov výroby fotovoltaickej energie a požiadavky na osvetlenie celého skleníka. Jedný prúd generovaný slnečnou energiou priamo dopĺňa svetlo poľnohospodárskych skleníkov, priamo podporuje normálnu prevádzku skleníkových zariadení, poháňa zavlažovanie vodných zdrojov, zvyšuje teplotu skleníka a podporuje rýchly rast plodín. Fotovoltaické moduly týmto spôsobom ovplyvnia účinnosť osvetlenia skleníkovej strechy a potom ovplyvnia normálny rast skleníkovej zeleniny. Preto sa kľúčovým bodom aplikácie stáva racionálne usporiadanie fotovoltaických panelov na streche skleníka. Poľnohospodársky skleník je produktom ekologickej kombinácie pamiatkových poľnohospodárstiev a záhradníckych zariadení a je to inovatívny poľnohospodársky priemysel integrujúci výrobu fotovoltaickej energie, poľnohospodárske prehliadky, poľnohospodárske plodiny, poľnohospodárske technológie, krajina a kultúrny rozvoj.

Inovatívny dizajn skleníkovej skupiny s energetickou interakciou medzi rôznymi typmi skleníkov

Guo Wenzhong, výskumný pracovník v Pekinskej akadémii poľnohospodárskych a lesníckych vied, používa metódu vykurovania prenosu energie medzi skleníkmi na zhromažďovanie zostávajúcej tepelnej energie v jednom alebo viacerých skleníkoch na zahriatie ďalšie alebo viac skleníkov. Táto metóda vykurovania realizuje prenos skleníkovej energie v čase a priestore, zlepšuje účinnosť využitia energie zostávajúcej energie skleníkovej tepla a znižuje celkovú spotrebu energie vykurovania. Tieto dva typy skleníkov môžu byť rôzne typy skleníkových hier alebo rovnaký typ skleníka na výsadbu rôznych plodín, ako sú šalát a paradajkové skleníky. Metódy zberu tepla zahŕňajú hlavne extrahovanie vnútorného vzduchového tepla a priamo zachytávajúce dopadajúce žiarenie. Prostredníctvom zberu slnečnej energie, nútenej konvekcie pomocou výmenníka tepla a nútenej extrakcie tepelným čerpadlom sa prebytočné teplo vo vysokoenergetickom skleníku extrahovalo na vykurovanie skleníka.

zhrnúť

Tieto nové solárne skleníky majú výhody rýchleho montáže, skráteného obdobia výstavby a zlepšenej miery využívania pôdy. Preto je potrebné ďalej skúmať výkonnosť týchto nových skleníkov v rôznych oblastiach a poskytnúť možnosť rozsiahlej popularizácie a uplatňovania nových skleníkov. Zároveň je potrebné neustále posilňovať uplatňovanie nových energie a nových materiálov v skleníkoch, aby sa poskytla moc pre štrukturálnu reformu skleníkov.

Budúce vyhliadky a myslenie

Tradičné skleníky majú často určité nevýhody, ako napríklad vysoká spotreba energie, nízka miera využívania pôdy, časovo náročné a náročné na prácu, zlý výkon atď., Ktoré už nemôžu uspokojiť výrobné potreby moderného poľnohospodárstva a musia byť postupne postupne eliminované. Preto je vývojovým trendom používať nové zdroje energie, ako je slnečná energia, energia biomasy, geotermálna energia a veterná energia, nové materiály na aplikáciu skleníkových plynov a nové návrhy na podporu štrukturálnej zmeny skleníka. Po prvé, nový skleník poháňaný novými energetickými a novými materiálmi by mal nielen uspokojiť potreby mechanizovanej prevádzky, ale tiež ušetriť energiu, pôdu a náklady. Po druhé, je potrebné neustále skúmať výkon nových skleníkov v rôznych oblastiach, takže podmienky toprovidu pre rozsiahlu popularizáciu skleníkov. V budúcnosti by sme mali ďalej hľadať nové energie a nové materiály vhodné pre aplikáciu skleníkových plynov a nájsť najlepšiu kombináciu nových energie, nových materiálov a skleníkov, aby sme mohli vybudovať nový skleník s nízkymi nákladmi a krátkym výstavbou Obdobie, nízka spotreba energie a vynikajúci výkon, pomáhajú skleníkovej štruktúre zmeniť a podporovať rozvoj modernizácie skleníkov v Číne.

Aj keď aplikácia nových energie, nových materiálov a nových návrhov v výstavbe skleníkových plynov je nevyhnutným trendom, stále existuje veľa problémov, ktoré je potrebné študovať a prekonať: (1) zvýšenie výstavby. V porovnaní s tradičným vykurovaním s uhlím, zemným plynom alebo ropou je aplikácia nových energie a nových materiálov šetrných k životnému prostrediu a bez znečistenia, ale náklady na výstavbu sa výrazne zvyšujú, čo má určitý vplyv na obnovenie investícií výroby a prevádzky . V porovnaní s využitím energie sa náklady na nové materiály výrazne zvýšia. (2) Nestabilné využitie tepelnej energie. Najväčšou výhodou nového využitia energie sú nízke prevádzkové náklady a emisie oxidu s nízkym obsahom uhličitého, ale dodávka energie a tepla je nestabilná a zamračené dni sa stávajú najväčším obmedzujúcim faktorom využívania slnečnej energie. V procese výroby tepla biomasy fermentáciou je efektívne využitie tejto energie obmedzené problémami s nízkou fermentačnou tepelnou energiou, zložitým riadením a riadením a veľkým skladovacím priestorom pre prepravu surovín. (3) Technologická zrelosť. Tieto technológie používané novými energetickými a novými materiálmi sú pokročilé výskumné a technologické úspechy a ich oblasť a rozsah aplikácií sú stále dosť obmedzené. Mnohokrát neprešli, veľa lokalít a rozsiahle overenie praxe a nevyhnutne existujú určité nedostatky a technický obsah, ktoré je potrebné v aplikácii vylepšiť. Používatelia často odmietajú rozvoj technológie z dôvodu menších nedostatkov. (4) Miera prieniku technológie je nízka. Široká aplikácia vedeckého a technologického úspechu si vyžaduje určitú popularitu. V súčasnosti sú nové technológie Energy, New Technology a New Greenhouse Design Technology v tíme vedeckých výskumných centier na univerzitách s určitými inovačnými schopnosťami a väčšina technických požiadaviek alebo dizajnérov stále nevie; Zároveň je popularizácia a uplatňovanie nových technológií stále dosť obmedzené, pretože základné vybavenie nových technológií je patentované. (5) Je potrebné ďalej posilniť integráciu nových energetických, nových materiálov a konštrukcie skleníkovej štruktúry. Pretože dizajn energie, materiálov a štruktúry skleníkových plynov patria do troch rôznych disciplín, talenty so zážitkom z dizajnu skleníkových plynov často chýba výskum energie a materiálov súvisiacich s skleníkmi a naopak; Preto vedci týkajúce sa výskumu v oblasti energetiky a materiálov musia posilniť skúmanie a porozumenie skutočným potrebám rozvoja skleníkového priemyslu a štrukturálni dizajnéri by mali študovať aj nové materiály a novú energiu na podporu hlbokej integrácie týchto troch vzťahov, aby sa dosiahli Cieľ praktickej technológie výskumu skleníkových plynov, nízkych nákladov na výstavbu a efektu dobrého využívania. Na základe vyššie uvedených problémov sa navrhuje, aby štátne, miestne samosprávy a vedecké výskumné strediská zintenzívnili technický výskum, vykonali hĺbku spoločného výskumu, posilnili publicitu vedeckých a technologických úspechov, zlepšili popularizáciu úspechov a rýchlo si uvedomili Cieľ nových energetických a nových materiálov na pomoc novým rozvojom skleníkového priemyslu.

Citované informácie

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Nová energia, nové materiály a nový dizajn pomáhajú novej revolúcii v skleníku [J]. Zelenina, 2022, (10): 1-8.