Li Jianming, Sun Guotao, etc.Växthus trädgårdsodlingsteknik2022-11-21 17:42 Publicerad i Peking

Under de senaste åren har växthusindustrin utvecklats kraftfullt. Utvecklingen av växthus förbättrar inte bara markanvändningsgraden och produktionen av jordbruksprodukter, utan löser också utbudsproblemet med frukt och grönsaker under lågsäsong. Men växthuset har också stött på enastående utmaningar. De ursprungliga anläggningarna, uppvärmningsmetoderna och strukturella former har gett motstånd mot miljö och utveckling. Nya material och nya mönster behövs brådskande för att ändra växthusstrukturen, och nya energikällor behövs brådskande för att uppnå syftet med energibesparing och miljöskydd och öka produktionen och inkomsten.

Den här artikeln diskuterar temat "Ny energi, nya material, ny design för att hjälpa den nya revolutionen av växthus", inklusive forskning och innovation av solenergi, biomassaenergi, geotermisk energi och andra nya energikällor i växthus, forskning och tillämpning av nya material för täckning, termisk isolering, väggar och annan utrustning och framtidsutsikterna och tänkandet av nya energi, nya material och ny design för att hjälpa växthusreformen för att ge referens för branschen.

Att utveckla anläggningens jordbruk är det politiska kravet och det oundvikliga valet för att genomföra andan i de viktiga instruktionerna och centralregeringens beslutsfattande. År 2020 kommer det totala området för det skyddade jordbruket i Kina att vara 2,8 miljoner HM2, och utgångsvärdet kommer att överstiga 1 biljon yuan. Det är ett viktigt sätt att förbättra växthusproduktionskapaciteten för att förbättra växthusbelysning och värmeisoleringsprestanda genom ny energi, nya material och ny växthusdesign. Det finns många nackdelar i traditionell växthusproduktion, såsom kol, eldningsolja och andra energikällor som används för uppvärmning och uppvärmning i traditionella växthus, vilket resulterar i en stor mängd dioxidgas, som allvarligt förorenar miljön, medan naturgas, elektrisk energi och Andra energikällor ökar driftskostnaderna för växthus. Traditionella värmelagringsmaterial för växthusväggar är mestadels lera och tegel, som konsumerar mycket och orsakar allvarliga skador på landresurser. Landanvändningseffektiviteten för traditionellt sol växthus med jordvägg är endast 40% ~ 50%, och det vanliga växthuset har dålig värmelagringskapacitet, så det kan inte leva genom vintern att producera varma grönsaker i norra Kina. Därför ligger kärnan i att främja växthusförändring, eller grundläggande forskning i växthusdesign, forskning och utveckling av nya material och ny energi. Den här artikeln kommer att fokusera på forskning och innovation av nya energikällor i växthus, sammanfatta forskningsstatusen för nya energikällor som solenergi, biomassaenergi, geotermisk energi, vindkraft och nya transparent täckningsmaterial, termiska isoleringsmaterial och väggmaterial i växthus, analysera tillämpningen av nya energi och nya material i konstruktionen av nytt växthus och ser fram emot deras roll i den framtida utvecklingen och omvandlingen av växthus.

Forskning och innovation av nytt energi växthus

Den gröna nya energin med den största jordbruksutnyttjandepotentialen inkluderar solenergi, geotermisk energi och biomassaenergi, eller omfattande användning av en mängd nya energikällor, för att uppnå effektiv användning av energi genom att lära sig från varandras starka punkter.

Solenergi/kraft

Solenergiteknologi är ett lågkol, effektivt och hållbart energiförsörjningsläge, och det är en viktig del av Kinas strategiska tillväxtindustrier. Det kommer att bli ett oundvikligt val för omvandling och uppgradering av Kinas energistruktur i framtiden. Ur synen på energiutnyttjande är växthuset själv en anläggningsstruktur för solenergiutnyttjande. Genom växthuseffekten samlas solenergin inomhus, växthusets temperatur höjs och den nödvändiga värmen för grödtillväxt tillhandahålls. Den huvudsakliga energikällan för fotosyntes av växthusväxter är direkt solljus, vilket är direkt utnyttjande av solenergi.

01 Fotovoltaisk kraftproduktion för att generera värme

Fotovoltaisk kraftproduktion är en teknik som direkt omvandlar lätt energi till elektrisk energi baserat på fotovoltaisk effekt. Det viktigaste elementet i denna teknik är solcell. När solenergi lyser på utbudet av solpaneler i serie eller parallellt, omvandlar halvledarkomponenter direkt solstrålningsenergi till elektrisk energi. Fotovoltaisk teknik kan direkt konvertera lätt energi till elektrisk energi, lagra elektricitet genom batterier och värma växthuset på natten, men dess höga kostnad begränsar dess vidareutveckling. Forskningsgruppen utvecklade en fotovoltaisk grafenvärmeanordning, som består av flexibla fotovoltaiska paneler, en allt-i-ett-omvänd kontrollmaskin, ett lagringsbatteri och en grafenvärmestång. Enligt planteringslinjens längd begravdes grafenuppvärmningsstången under underlagspåsen. Under dagen absorberar de fotovoltaiska panelerna solstrålning för att generera el och lagra den i lagringsbatteriet, och sedan släpps elen på natten för grafenvärmestången. I den faktiska mätningen antas temperaturkontrollläget för att starta vid 17 ℃ och stänga vid 19 ℃. Kör på natten (20: 00-08: 00 Den andra dagen) i 8 timmar är energiförbrukningen av att värma en enda rad med växter 1,24 kW · h, och medeltemperaturen för substratpåsen på natten är 19,2 ℃, vilket är 3,5 ~ 5,3 ℃ högre än kontrollen. Denna uppvärmningsmetod kombinerad med fotovoltaisk kraftproduktion löser problemen med hög energiförbrukning och hög förorening i växthusvärme på vintern.

02 Fototermisk omvandling och användning

Solfototermisk omvandling avser användningen av en speciell solljusuppsamlingsyta av fototermiska omvandlingsmaterial för att samla och absorbera så mycket solenergi utstrålade på den som möjligt och omvandla den till värmeenergi. Jämfört med solcell-fotovoltaiska applikationer ökar solenergi-fototermiska applikationer absorptionen av nästan infraröd band, så det har högre energianvändningseffektivitet för solljus, lägre kostnad och mogen teknik och är det mest använda sättet för solenergiutnyttjande.

Den mest mogna tekniken för fototermisk omvandling och användning i Kina är solkollektorn, vars kärnkomponent är värmeabsorberingsplattkärnan med selektiv absorptionsbeläggning, som kan omvandla solstrålningsenergin som passerar genom täckplattan till värmeenergi och överför det till det värmeabsorberande arbetsmediet. Soluppsamlare kan delas in i två kategorier beroende på om det finns ett vakuumutrymme i samlaren eller inte: platta soluppsamlingar och vakuumrörs soluppsamlingar; Koncentrera soluppsamlingar och icke-koncentrerande soluppsamlingar beroende på om solstrålningen vid dagsljusporten ändrar riktning; och flytande soluppsamlingar och luftsolsamlare enligt typen av arbetsmedium av värmeöverföring.

Solenergiutnyttjande i växthus utförs huvudsakligen genom olika typer av solinsamlingar. Ibn Zor University i Marocko har utvecklat ett aktivt solenergisystem (ASHS) för växthusuppvärmning, vilket kan öka den totala tomatproduktionen med 55% på vintern. China Agricultural University har utformat och utvecklat en uppsättning av ytkylare-fan-samlings- och urladdningssystem, med en värmesamlingskapacitet på 390,6 ～ 693,0 MJ och lagt fram idén att separera värmeprocessen från värmelagringsprocessen med värmepumpen. University of Bari i Italien har utvecklat ett värmesystem för växthuspolygenerering, som består av ett solenergisystem och en luftvattenvärmepump och kan öka lufttemperaturen med 3,6% och jordtemperaturen med 92%. Forskningsgruppen har utvecklat en slags aktiv utrustning för insamling av solvärme med variabel lutningsvinkel för solens växthus och en stödjande värmelagringsenhet för växthusvattenkropp över vädret. Aktiv solvärmeuppsamlingsteknik med variabel lutning bryter genom begränsningarna för traditionell utrustning för växthusvärme, såsom begränsad värmeuppsamlingskapacitet, skuggning och ockupation av odlat mark. Genom att använda den speciella växthusstrukturen i solens växthus används växthusets icke-planterande utrymme fullt ut, vilket kraftigt förbättrar användningseffektiviteten för växthusutrymmet. Under typiska soliga arbetsförhållanden når det aktiva solvärmeuppsamlingssystemet med variabel lutning 1,9 MJ/(M2H), effektiviteten för energianvändning 85,1% och energibesparingsgraden är 77%. I växthusvärmelagringstekniken är multifasändringsvärmelagringsstrukturen inställd, värmelagringskapaciteten för värmelagringsenheten ökas och den långsamma frigörandet av värme från enheten realiseras för att inse effektiv användning av Värmen som samlas in av växthusets solvärmeuppsamlingsutrustning.

biomassa

En ny anläggningsstruktur byggs genom att kombinera den biomassa värmeproducerande enheten med växthuset, och biomassa råvaror som grisgödsel, svamprester och halm komposteras för att brygga värme, och den genererade värmeenergin levereras direkt till växthuset [ 5]. Jämfört med växthuset utan biomassafermenteringsvärmebehållare kan värme växthuset effektivt öka marktemperaturen i växthuset och upprätthålla rätt temperatur på rötter av grödor som odlas i jorden i det normala klimatet på vintern. Att ta ett enskikts asymmetriskt värmeisoleringsväxthus med en spännvidd på 17 m och en längd på 30 m som exempel, tillsätt 8 m jordbruksavfall (tomatstrå och grisgödsel blandad) i inomhusfermenteringstanken för naturlig jäsning utan att vända högen kan högen kan Öka den genomsnittliga dagliga temperaturen för växthuset med 4,2 ℃ på vintern, och den genomsnittliga dagliga minimitemperaturen kan nå 4,6 ℃.

Energiutnyttjande av biomassastyrd jäsning är en jäsningsmetod som använder instrument och utrustning för att kontrollera jäsningsprocessen för att snabbt få och effektivt använda biomassa värmeenergi och CO2 -gasgödselmedel, bland vilka ventilation och fukt är de viktigaste faktorerna för att reglera fermenteringsvärmen och gasproduktion av biomassa. Under ventilerade förhållanden använder aeroba mikroorganismer i jäsningshögen syre för livsaktiviteter, och en del av den genererade energin används för deras egen livsaktiviteter, och en del av energin släpps ut i miljön som värmeenergi, vilket är fördelaktigt för temperaturen miljöökning. Vatten deltar i hela jäsningsprocessen och tillhandahåller nödvändiga lösliga näringsämnen för mikrobiella aktiviteter, och samtidigt släpper värmen i högen i form av ånga genom vatten, för att minska temperaturen på högen, förlänga livslängden på livet mikroorganismer och ökar högstemperaturen på högen. Att installera halmlakanordning i jäsningstanken kan öka inomhustemperaturen med 3 ~ 5 ℃ på vintern, stärka växtfotosyntesen och öka tomatutbytet med 29,6%.

Geotermisk energi

Kina är rik på geotermiska resurser. För närvarande är det vanligaste sättet för jordbruksanläggningar att använda geotermisk energi att använda markkällvärmepump, som kan överföra från lågkvalitetsvärmeenergi till högkvalitativ värmeenergi genom att mata in en liten mängd högkvalitativ energi (till exempel elektrisk energi). Till skillnad från de traditionella växthusuppvärmningsåtgärderna kan värmepumpsvärmepumpen inte bara uppnå betydande uppvärmningseffekt, utan har också förmågan att kyla växthuset och minska fuktigheten i växthuset. Tillämpningsforskningen av markkällvärmepumpen inom bostadsbyggnaden är mogen. Kärndelen som påverkar värmepumpen för uppvärmning och kylning är den underjordiska värmemodulen, som huvudsakligen inkluderar begravda rör, underjordiska brunnar, etc. Hur man utformar ett underjordiskt värmeväxlingssystem med en balanserad kostnad och effekt har alltid har det varit forskningsfokus för denna del. Samtidigt påverkar också förändringen av temperaturen på underjordiska jordskikt vid applicering av markkällvärmepumpen användningseffekten av värmepumpsystemet. Att använda markkällvärmepumpen för att kyla växthuset på sommaren och lagra värmeenergin i det djupa jordskiktet kan lindra temperaturfallet för det underjordiska jordskiktet och förbättra värmeproduktionseffektiviteten för markkällvärmepumpen på vintern.

För närvarande, i forskning om prestanda och effektivitet hos värmepumpen för markkällan, genom de faktiska experimentella data, är en numerisk modell etablerad med programvara som Tough2 och TRNSYS, och det dras slutsatsen att värmeprestanda och koefficient för prestanda (COP (COP (COP (COP (COP ) av markkällvärmepumpen kan nå 3,0 ~ 4,5, vilket har en bra kyl- och värmeeffekt. I forskningen av driftsstrategin för värmepumpsystemet fann Fu Yunzhun och andra att jämfört med lastens sidflöde har markkällans flöde en större inverkan på enhetens prestanda och värmeöverföringsprestanda för det begravda röret . Under flödesinställningen kan enhetens maximala COP -värde nå 4,17 genom att anta driftsschemat för att fungera i 2 timmar och stanna i 2 timmar; Shi Huixian et. Antagit ett intermittent driftsläge för kylsystem för vattenlagring. På sommaren, när temperaturen är hög, kan polisen för hela energiförsörjningssystemet nå 3,80.

Djup jordvärmelagringsteknik i växthus

Djup jordvärmelagring i växthus kallas också ”Heat Storage Bank” i växthus. Kylskada på vintern och hög temperatur på sommaren är de viktigaste hindren för växthusproduktionen. Baserat på den starka värmelagringskapaciteten för djup jord designade forskningsgruppen en växthus underjordisk djupvärmelagringsanordning. Enheten är en dubbelskikts parallell värmeöverföringsledning begravd på djupet 1,5 ～ 2,5 m under jord i växthuset, med ett luftinlopp på toppen av växthuset och ett luftuttag på marken. När temperaturen i växthuset är hög, pumpas inomhusluften med kraft i marken av en fläkt för att realisera värmelagring och temperaturminskning. När växthusets temperatur är låg extraheras värmen från jorden för att värma växthuset. Produktions- och applikationsresultaten visar att enheten kan öka växthustemperaturen med 2,3 ℃ på vinternatt, minska inomhustemperaturen med 2,6 ℃ på sommardagen och öka tomatutbytet med 1500 kg i 667 m². Enheten utnyttjar egenskaperna till "varmt på vintern och sval på sommaren" och "konstant temperatur" av djup underjordisk jord, ger en "Energy Access Bank" för växthuset och kompletterar kontinuerligt hjälpfunktionerna för växthuskylning och uppvärmning .

Flerenergikoordinering

Att använda två eller flera energityper för att värma växthuset kan effektivt kompensera för nackdelarna med enstaka energityp och ge spel till superpositionseffekten av "en plus en är större än två". Det kompletterande samarbetet mellan geotermisk energi och solenergi är en forskningshotning av nytt energiutnyttjande inom jordbruksproduktionen under de senaste åren. Emmi et. studerade ett energisystem med flera källor (figur 1), som är utrustad med en fotovoltaisk-termisk hybridsolsamlare. Jämfört med det gemensamma luftvattenvärmepumpsystemet förbättras energieffektiviteten för energisystemet med flera källor med 16%~ 25%. Zheng et. Utvecklade en ny typ av kopplat värmelagringssystem för solenergi och värmepump av markkällan. Solaruppsamlingssystemet kan förverkliga högkvalitativ säsongslagring av uppvärmning, det vill säga högkvalitativ uppvärmning på vintern och högkvalitativ kylning på sommaren. Den begravda rörvärmeväxlaren och intermittent värmelagringstank kan alla löpa bra i systemet, och systemets COP -värde kan nå 6,96.

Kombinerat med solenergi syftar den till att minska konsumtionen av kommersiell kraft och förbättra stabiliteten i solenergiförsörjningen i växthuset. Wan ya et. Lägg fram ett nytt intelligent kontrollteknologischema för att kombinera solenergiproduktion med kommersiell kraft för växthusuppvärmning, som kan använda sig av fotovoltaisk kraft när det finns ljus och förvandla det till kommersiell kraft när det inte finns något ljus, vilket minskar belastningsbristen kraftigt betygsätta och minska de ekonomiska kostnaderna utan att använda batterier.

Solenergi, biomassaenergi och elektrisk energi kan gemensamt värma växthus, som också kan uppnå hög uppvärmningseffektivitet. Zhang Liangrui och andra kombinerade solvakuumrörets värmesamling med dalelagringsvattentank. Växthusvärmesystemet har god termisk komfort, och systemets genomsnittliga uppvärmningseffektivitet är 68,70%. Den elektriska värmelagringsvattentanken är en biomassa värmevattenlagringsanordning med elektrisk uppvärmning. Den lägsta temperaturen på vatteninloppet vid värmesänden ställs in, och systemets driftsstrategi bestäms enligt vattenlagringstemperaturen för solvärmeuppsamlingsdelen och den biomassa värmelagringsdelen för att uppnå stabil värmeemperatur vid Uppvärmning och spara elenergi och biomassaenergimaterial i maximal utsträckning.

Innovativ forskning och tillämpning av nya växthusmaterial

Med utvidgningen av växthusområdet avslöjas applikationens nackdelar med traditionella växthusmaterial som tegel och jord alltmer. För att ytterligare förbättra växthusets termiska prestanda och tillgodose utvecklingsbehovet i modernt växthus finns det många undersökningar och tillämpningar av nya transparenta täckningsmaterial, termiska isoleringsmaterial och väggmaterial.

Forskning och tillämpning av nya transparenta täckningsmaterial

De typer av transparenta täckningsmaterial för växthus inkluderar huvudsakligen plastfilm, glas, solpanel och fotovoltaisk panel, bland vilken plastfilm har det största appliceringsområdet. Den traditionella Greenhouse PE-filmen har bristerna i kortvarig livslängd, icke-nedbrytning och enstaka funktion. För närvarande har en mängd nya funktionella filmer utvecklats genom att lägga till funktionella reagens eller beläggningar.

Lätt konverteringsfilm:Den ljusa omvandlingsfilmen ändrar filmens optiska egenskaper genom att använda ljusa omvandlingsmedel som sällsynta jordar- och nanomaterial och kan omvandla det ultravioletta ljusområdet till rött orange ljus och blått violett ljus som krävs genom växtfotosyntes, vilket ökar grödor och reducerande Skadorna på ultraviolett ljus på grödor och växthusfilmer i plast växthus. Exempelvis kan den bredband lila till röda växthusfilmen med VTR-660 ljusomvandlingsmedel förbättra det infraröda transmissionen när det appliceras i växthus och jämförs med kontrollens växthus, tomatutbytet per hektar, vitamin C och lykopeninnehållet ökas signifikant med 25,71%, 11,11% respektive 33,04%. Men för närvarande måste livslängden, nedbrytbarheten och kostnaden för den nya ljusomvandlingsfilmen fortfarande studeras.

Glasögon: Spridat glas i växthus är ett speciellt mönster och anti-reflektionsteknologi på glasytan, som kan maximera solljuset i spridda ljus och komma in i växthuset, förbättra fotosynteseffektiviteten för grödor och öka grödan. Spridningsglas förvandlar ljuset in i växthuset till spridda ljus genom speciella mönster, och det spridda ljuset kan bestrålas mer jämnt i växthuset, vilket eliminerar skelettets skuggpåverkan på växthuset. Jämfört med vanligt flottörglas och ultra-vitt flottörglas är standarden för ljusöverföring för spridningsglas 91,5%, och det för vanligt flottörglas är 88%. För varje 1% ökning av ljusöverföringen i växthuset kan utbytet ökas med cirka 3% och det lösliga sockret och C -vitaminet i frukt och grönsaker har ökat. Spridningsglas i växthus är belagt först och sedan härdas, och självexplosionshastigheten är högre än den nationella standarden och når 2 ‰.

Forskning och tillämpning av nya termiska isoleringsmaterial

De traditionella termiska isoleringsmaterialet i växthuset inkluderar huvudsakligen halmmatta, pappers täcke, nålad filt termisk isolerings täcke etc. som huvudsakligen används för inre och yttre termisk isolering av tak, väggisolering och termisk isolering av viss värmelagring och värmeuppsamlingsanordningar . De flesta av dem har defekten att förlora värmeisoleringsprestanda på grund av intern fukt efter långvarig användning. Därför finns det många tillämpningar av nya högtermiska isoleringsmaterial, bland vilka den nya termiska isolerings täcken, värmelagring och värmesamlingsapparater är forskningsfokus.

Nya termiska isoleringsmaterial tillverkas vanligtvis genom bearbetning och sammansättning av vattentäta ytor och åldrande material som vävd film och belagd filt med fluffiga termiska isoleringsmaterial såsom spraybelagd bomull, diverse kashmir och pärlbomull. En vävd filmspraybelagd termisk isolerings täcke av bomull testades i nordöstra Kina. Det konstaterades att tillsats av 500 g spraybelagd bomull motsvarade den termiska isoleringsprestanda för 4500 g svart filt termisk isolerings täcke på marknaden. Under samma förhållanden förbättrades den termiska isoleringsprestanda för 700 g spraybelagd bomull med 1 ~ 2 ℃ jämfört med den för 500 g spraybelagd bomulls termisk isolerings täcke. Samtidigt fann andra studier också att jämfört med de vanligt använda termiska isolerings täcken på marknaden är den termiska isoleringseffekten av spraybelagd bomull och diverse kashmir termiska isolerings täcken bättre, med den termiska isoleringshastigheten på 84,0% och 83,3 %respektive. När den kallaste utomhustemperaturen är -24,4 ℃ kan inomhustemperaturen nå 5,4 respektive 4,2 ℃. Jämfört med den enskilda halmfiltisolerings täcken har den nya sammansatta insolerings täcken fördelarna med lätt vikt, hög isoleringshastighet, stark vattentät och åldrande motstånd och kan användas som en ny typ av högeffektivt isoleringsmaterial för solens växthus.

Samtidigt, enligt forskningen av termiska isoleringsmaterial för växthusvärmeuppsamling och lagringsenheter, har det också visat att när tjockleken är densamma har flerskikts sammansatta termiska isoleringsmaterial bättre termisk isoleringsprestanda än enstaka material. Professor Li Jianmings team från Northwest A&F University designade och screenade 22 typer av termiska isoleringsmaterial för växthusvattenslagringsenheter, såsom vakuumkort, luftgel och gummivull och mätte deras termiska egenskaper. Resultaten visade att 80 mm termisk isoleringsbeläggning+airgel+gummipiplast värmeisolering Bomullkompositisoleringsmaterial kunde minska värmeavledningen med 0,367 mj per enhetstid jämfört med 80 mm gummiplast bomull, och dess värmeöverföringskoefficient var 0,283W/(m2 · K) När tjockleken på isoleringskombinationen var 100 mm.

Fasändringsmaterial är en av de heta platserna inom forskning om växthusmaterial. Northwest A&F University har utvecklat två typer av lagringsenheter för fasbyte material: en är en lagringslåda gjord av svart polyeten, som har en storlek på 50 cm × 30 cm × 14 cm (längd × höjd × tjocklek) och är fylld med fasförändringsmaterial, så att den kan lagra värme och frigöra värme; För det andra utvecklas en ny typ av fasändringsvägg. Fasändringsväggskivan består av fasförändringsmaterial, aluminiumplatta, aluminiumplastplatta och aluminiumlegering. Fasändringsmaterialet är beläget i Wallboardens mest centrala läge, och dess specifikation är 200 mm × 200 mm × 50 mm. Det är ett pulverformigt fast vid och efter fasförändring, och det finns inget fenomen med smältning eller flödande. De fyra väggarna i fasförändringsmaterialet är aluminiumplatta respektive aluminiumplastplatta. Den här enheten kan inse funktionerna för att huvudsakligen lagra värme under dagen och främst släppa värme på natten.

Därför finns det några problem i appliceringen av enstaka termiskt isoleringsmaterial, såsom låg värmeisoleringseffektivitet, stor värmeförlust, kort värmelagringstid etc. Att täcka lager av värmelagringsanordning kan effektivt förbättra den värmeisoleringsprestanda för växthus, minska värmeförlusten av växthus och därmed uppnå effekten av att spara energi.

Forskning och tillämpning av ny vägg

Som en slags inneslutningsstruktur är väggen en viktig barriär för växthusets kalla skydd och värmebevarande. Enligt väggmaterial och strukturer kan utvecklingen av den norra väggen i växthuset delas in i tre typer: enskiktsväggen gjord av jord, tegel etc., och den skiktade norra väggen gjord av lera tegelstenar, block tegelstenar, polystyrenbrädor, etc., med inre värmelagring och yttre värmesolering, och de flesta av dessa väggar är tidskrävande och arbetsintensiva; Därför har många nya typer av väggar dykt upp, som är lätta att bygga och lämpliga för snabb montering.

Framväxten av monterade väggar av ny typ främjar den snabba utvecklingen av monterade växthus, inklusive kompositväggar av ny typ med yttre vattentäta och anti-aging ytmaterial och material som filt, pärlbomull, rymdbomull, glas bomull eller återvunnet bomull som värme Isoleringsskikt, såsom flexibla monterade väggar av spraybunden bomull i Xinjiang. Dessutom har andra studier också rapporterat den norra väggen i monterat växthus med värmelagringsskikt, såsom tegelfylld vete skalmortelblock i Xinjiang. Under samma yttre miljö, när den lägsta utomhustemperaturen är -20,8 ℃, är temperaturen i solens växthus med vete skalmurbrukskompositvägg 7,5 ℃, medan temperaturen i solens växthus med tegel -betongvägg är 3,2 ℃. Skördetiden för tomat i tegelstenen kan avanceras med 16 dagar, och utbytet av ett enda växthus kan ökas med 18,4%.

Anläggningsteamet vid Northwest A&F University lade fram designidén att göra halm, jord, vatten, sten- och fasförändringsmaterial till termisk isolering och värmelagringsmoduler från ljusvinkeln och förenklad väggdesign, som främjade applikationsforskningen av modulmonterade monterade vägg. Till exempel, jämfört med vanligt vägg växthus, är medeltemperaturen i växthuset 4,0 ℃ högre på en typisk solig dag. Tre typer av oorganiska fasförändringscementmoduler, som är gjorda av fasförändringsmaterial (PCM) och cement, har ackumulerat värme på 74,5, 88,0 och 95,1 MJ/m³och släppt värme på 59,8, 67,8 och 84,2 mj/m³respektive. De har funktionerna med "toppskärning" på dagtid, "dalfyllning" på natten, absorberar värme på sommaren och släpper värmen på vintern.

Dessa nya väggar är monterade på plats, med kort byggperiod och lång livslängd, som skapar förutsättningar för konstruktion av ljus, förenklad och snabbt monterad prefabricerade växthus, och kan starkt främja den strukturella reformen av växthus. Det finns emellertid vissa defekter i denna typ av vägg, såsom den spraybundna bomulls termiska isolerings täckväggen har utmärkt värmeisoleringsprestanda, men saknar värmelagringskapacitet, och fasbytesbyggnadsmaterialet har problemet med hög användningskostnad. I framtiden bör applikationsforskningen av monterad vägg stärkas.

Ny energi, nya material och nya mönster hjälper växthusstrukturen att förändras.

Forskningen och innovationen av ny energi och nya material ger grunden för designinnovationen för växthus. Energibesparande solens växthus och bågskjul är de största skjulstrukturerna i Kinas jordbruksproduktion, och de spelar en viktig roll i jordbruksproduktionen. Men med utvecklingen av Kinas sociala ekonomi presenteras bristerna i de två typerna av anläggningsstrukturer. För det första är utrymmet för anläggningsstrukturer litet och graden av mekanisering är låg; För det andra har det energibesparande solens växthus god termisk isolering, men markanvändningen är låg, vilket motsvarar att ersätta växthusenergin med mark. Vanligt bågskjul har inte bara litet utrymme, utan har också dålig värmeisolering. Även om det multi-span-växthuset har stort utrymme har det dålig värmeisolering och hög energiförbrukning. Därför är det absolut nödvändigt att undersöka och utveckla växthusstrukturen som är lämplig för Kinas nuvarande sociala och ekonomiska nivå, och forskning och utveckling av nya energi och nya material kommer att hjälpa växthusstrukturen att förändras och producera en mängd innovativa växthusmodeller eller strukturer.

Innovativ forskning om asymmetriska vattenkontrollerade bryggning av växthus

Det stora överspänningen asymmetriska vattenkontrollerade bryggning av växthus (patentnummer: ZL 201220391214.2) är baserad på solljusets princip, förändrade den symmetriska strukturen för vanligt plast växthus, vilket ökar det södra spännvidden, vilket ökar belysningsområdet för det södra taket och minskar den symmetriska strukturen för vanligt plast växthus, vilket ökar det södra spännvidden, vilket ökar belysningsområdet för det södra taket och minskar den symmetriska strukturen för vanligt plast växthus, vilket ökar det södra spännvidden, vilket ökar belysningsområdet för det södra taket och minskar den symmetriska strukturen för vanligt plast växthus, vilket ökar det södra spännvidden, vilket ökar belysningsområdet för det södra taket och minskar den symmetriska strukturen för vanligt plast växthus, vilket ökar det södra spännvidden, vilket ökar belysningsområdet för det södra taket och minskar symmetriska struktur Det norra spännvidden och minskar värmespridningsområdet, med en spännvidd på 18 ~ 24 m och en åshöjd på 6 ~ 7 m. Genom designinnovation har den rumsliga strukturen ökats avsevärt. Samtidigt löses problemen med otillräcklig värme i växthus på vintern och dålig termisk isolering av vanliga termiska isoleringsmaterial genom att använda ny teknik för biomassbryggningsvärme och termiska isoleringsmaterial. Produktions- och forskningsresultaten visar att den stora överspänningen asymmetriska vattenstyrda bryggning av växthus, med en medeltemperatur på 11,7 ℃ på soliga dagar och 10,8 ℃ på molniga dagar, kan möta efterfrågan på grödor på vintern, och byggkostnaden för Växthuset reduceras med 39,6% och markanvändningsgraden ökas med mer än 30% jämfört med den för den polystyren tegelväggens växthus, som är lämpligt för ytterligare popularisering och tillämpning i Gul Huaihe River Basin of China.

Monterat solljus växthus

Monterat solljus växthus tar kolumner och takskelett som bärande struktur, och dess väggmaterial är huvudsakligen värmeisoleringshölje, istället för att bära och passiv värmelagring och frisättning. Huvudsakligen: (1) En ny typ av monterad vägg bildas genom att kombinera olika material såsom belagd film eller färgstålplatta, halmblock, flexibel termisk isolerings täcke, murbruk, etc. (2) Kompositväggskiva gjord av prefabricerad cementbräda -polystyren styrelseboard; (3) Lätt och enkel monteringstyp av termiska isoleringsmaterial med aktivt värmelagring och frisättningssystem och avfuktningssystem, såsom plastfyrkantig hinkvärmelagring och rörledningsvärmelagring. Att använda olika nya värmeisoleringsmaterial och värmelagringsmaterial istället för traditionell jordvägg för att bygga solens växthus har stort utrymme och liten civilingenjör. De experimentella resultaten visar att temperaturen på växthuset på natten på vintern är 4,5 ℃ högre än för det traditionella tegelväggens växthus, och tjockleken på bakväggen är 166 mm. Jämfört med det 600 mm tjocka växthuset för tegelväggen reduceras det ockuperade området på väggen med 72%, och kostnaden per kvadratmeter är 334,5 yuan, vilket är 157,2 yuan lägre än den för tegelväggens växthus, och byggkostnaden har sjunkit avsevärt. Därför har det monterade växthuset fördelarna med mindre odlad markförstörelse, markbesparing, snabb bygghastighet och lång livslängd, och det är en nyckelriktning för innovation och utveckling av solens växthus för närvarande och i framtiden.

Glidande solljus växthus

Det skateboardmonterade energibesparande sol växthuset utvecklat av Shenyang Agricultural University använder bakväggen i solens växthus för att bilda ett vattencirkulerande väggvärmelagringssystem för att lagra värme och höja temperaturen, vilket huvudsakligen består av en pool (32 m³), en lätt uppsamlingsplatta (360 m²), en vattenpump, ett vattenrör och en styrenhet. Det flexibla termiska isolerings täcket ersätts av ett nytt lättrockfärgat stålplattmaterial överst. Forskningen visar att denna design effektivt löser problemet med att gavlar som blockerar ljus och ökar växthusets ljusa ingångsområde. Växthusets belysningsvinkel är 41,5 °, vilket är nästan 16 ° högre än för kontrollens växthus, vilket förbättrar belysningshastigheten. Inomhustemperaturfördelningen är enhetlig och växterna växer snyggt. Växthuset har fördelarna med att förbättra markanvändningseffektiviteten, flexibel utformning av växthusstorlek och förkortning av byggperioden, vilket är av stor betydelse för att skydda odlade markresurser och miljö.

Fotovoltaisk växthus

Jordbruks växthus är ett växthus som integrerar solenergi-fotovoltaisk kraftproduktion, intelligent temperaturkontroll och modern högteknologisk plantering. Den antar en stålbenram och är täckt med solcellfotovoltaiska moduler för att säkerställa belysningskraven för fotovoltaiska kraftproduktionsmoduler och belysningskraven för hela växthuset. Den aktuella strömmen som genereras av solenergi kompletterar direkt jordbruksvägarnas ljus, stöder direkt den normala driften av växthusutrustning, driver bevattning av vattenresurser, ökar växthustemperaturen och främjar den snabba tillväxten av grödor. Fotovoltaiska moduler på detta sätt kommer att påverka belysningseffektiviteten hos växthustak och sedan påverka den normala tillväxten av växthusgrönsaker. Därför blir den rationella layouten för fotovoltaiska paneler på taket på växthuset nyckelpunkten för tillämpningen. Jordbruksväxthus är produkten av den organiska kombinationen av sightseeing jordbruk och trädgårdsskötsel i anläggningen, och det är en innovativ jordbruksindustri som integrerar fotovoltaisk kraftproduktion, jordbruks sightseeing, jordbruksgrödor, jordbruksteknik, landskap och kulturell utveckling.

Innovativ design av växthusgruppen med energiinteraktion mellan olika typer av växthus

Guo Wenzhong, forskare vid Peking Academy of Agricultural and Forestry Sciences, använder värmemetoden för energiöverföring mellan växthus för att samla den återstående värmeenergin i ett eller flera växthus för att värma en annan eller fler växthus. Denna uppvärmningsmetod inser överföring av växthusenergi i tid och rum, förbättrar energianvändningseffektiviteten för den återstående växthusvärmeenergin och minskar den totala uppvärmningsenergikonsumtionen. De två typerna av växthus kan vara olika växthustyper eller samma växthustyp för att plantera olika grödor, såsom sallad och tomat växthus. Värmeuppsamlingsmetoder inkluderar främst extrahering av luftvärme inomhus och direkt avlyssning av infallande strålning. Genom solenergiuppsamling, tvingad konvektion med värmeväxlare och tvingad extraktion med värmepump, extraherades överskottsvärmen i högenergi växthus för värme växthus.

sammanfatta

Dessa nya solens växthus har fördelarna med snabb montering, förkortad byggperiod och förbättrad markanvändningsgrad. Därför är det nödvändigt att ytterligare utforska prestanda för dessa nya växthus i olika områden och ge möjligheten för storskalig popularisering och tillämpning av nya växthus. Samtidigt är det nödvändigt att kontinuerligt stärka tillämpningen av nya energi och nya material i växthus för att ge makten för strukturreformen av växthus.

Framtida möjligheter och tänkande

Traditionella växthus har ofta vissa nackdelar, såsom hög energiförbrukning, låg markanvändningsgrad, tidskrävande och arbetskrävande, dålig prestanda etc., som inte längre kan tillgodose produktionsbehovet för modernt jordbruk och kommer säkert att vara gradvis att vara gradvis utslagen. Därför är det en utvecklingstrend att använda nya energikällor som solenergi, biomassaenergi, geotermisk energi och vindkraft, nya växthusapplikationsmaterial och nya mönster för att främja den strukturella förändringen av växthus. Först och främst bör det nya växthuset som drivs av ny energi och nya material inte bara tillgodose behoven hos mekaniserad drift, utan också spara energi, mark och kostnad. För det andra är det nödvändigt att ständigt utforska prestandan hos nya växthus i olika områden, så som toprovide-förhållanden för storskalig popularisering av växthus. I framtiden bör vi ytterligare söka efter nya energi och nya material som är lämpliga för växthusapplikation och hitta den bästa kombinationen av nya energi, nya material och växthus för att göra det möjligt att bygga ett nytt växthus med låg kostnad, kort konstruktion Period, låg energiförbrukning och utmärkt prestanda, hjälper växthusstrukturen att förändra och främja moderniseringsutvecklingen av växthus i Kina.

Även om tillämpningen av ny energi, nya material och nya mönster i växthuskonstruktion är en oundviklig trend, finns det fortfarande många problem att studera och övervinna: (1) Byggkostnaden ökar. Jämfört med den traditionella uppvärmningen med kol, naturgas eller olja är appliceringen av ny energi och nya material miljövänliga och föroreningsfria, men byggkostnaden ökas avsevärt, vilket har en viss inverkan på investeringsåtervinningen av produktion och drift . Jämfört med energianvändning kommer kostnaden för nya material att ökas avsevärt. (2) Instabil användning av värmeenergi. Den största fördelen med nytt energiutnyttjande är låga driftskostnader och utsläpp av låg koldioxid, men utbudet av energi och värme är instabil, och molniga dagar blir den största begränsande faktorn i solenergiutnyttjande. I processen med biomassa värmeproduktion genom jäsning begränsas det effektiva användningen av denna energi av problemen med låg jäsningsvärmeenergi, svår hantering och kontroll och stort lagringsutrymme för råmaterialtransport. (3) Teknikmognad. Dessa tekniker som används av nya energi och nya material är avancerade forskning och tekniska prestationer, och deras applikationsområde och omfattning är fortfarande ganska begränsade. De har inte gått många gånger, många webbplatser och storskalig praktikverifiering, och det finns oundvikligen vissa brister och tekniska innehåll som måste förbättras i tillämpningen. Användare förnekar ofta tekniken på grund av de mindre bristerna. (4) Teknikpenetrationshastigheten är låg. Den breda tillämpningen av en vetenskaplig och teknisk prestation kräver en viss popularitet. För närvarande finns ny energi, ny teknik och ny växthusdesignteknologi i teamet av vetenskapliga forskningscentra i universitet med viss innovationsförmåga, och de flesta tekniska efterfrågare eller designers vet fortfarande inte; Samtidigt är populariseringen och tillämpningen av ny teknik fortfarande ganska begränsad eftersom kärnutrustningen för ny teknik patenteras. (5) Integrationen av nya energi, nya material och design av växthusstruktur måste stärkas ytterligare. Eftersom energi, material och design av växthusstruktur tillhör tre olika discipliner, saknar talanger med växthusdesignupplevelse ofta forskning om växthusrelaterad energi och material, och vice versa; Därför måste forskare relaterade till energi- och materialforskning för att stärka utredningen och förståelsen av de faktiska behoven i utvecklingen av växthusindustrin, och strukturella designers bör också studera nya material och ny energi för att främja den djupa integrationen av de tre relationerna, för att uppnå att uppnå Målet med praktisk växthusforskningsteknik, låg konstruktionskostnad och god användningseffekt. Baserat på ovanstående problem föreslås att staten, lokala myndigheter och vetenskapliga forskningscentra bör intensifiera teknisk forskning, genomföra gemensam forskning i djupet, stärka publiciteten för vetenskapliga och tekniska prestationer, förbättra populariseringen av prestationer och snabbt inse den Mål med nya energi och nya material för att hjälpa den nya utvecklingen av växthusindustrin.

Citerad information

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Ny energi, nya material och ny design hjälper den nya revolutionen av växthus [J]. Grönsaker, 2022, (10): 1-8.