Växthus trädgårdsodling jordbruksteknik teknik 2022-12-02 17:30 publicerad i Peking

Att utveckla solcellsväxthus i icke-odlade områden som öken, Gobi och sandig mark har effektivt löst motsättningen mellan mat och grönsaker som konkurrerar om mark.Det är en av de avgörande miljöfaktorerna för tillväxt och utveckling av temperaturgrödor, vilket ofta avgör framgången eller misslyckandet för växthusproduktionen.För att utveckla solcellsväxthus i icke-odlade områden måste vi därför först lösa växthusens miljötemperaturproblem.I denna artikel sammanfattas de temperaturkontrollmetoder som använts i icke-odlade markväxthus under de senaste åren, och de befintliga problemen och utvecklingsriktningen för temperatur och miljöskydd i icke-odlade solcellsväxthus analyseras och sammanfattas.

Kina har en stor befolkning och mindre tillgängliga markresurser.Mer än 85 % av markresurserna är icke-odlade markresurser, som huvudsakligen är koncentrerade till nordvästra Kina.I dokument nr 1 från centralkommittén 2022 påpekades att utvecklingen av anläggningsjordbruk bör påskyndas, och utifrån att skydda den ekologiska miljön bör den exploaterbara vakanta marken och ödemarken utforskas för att utveckla anläggningsjordbruket.Nordvästra Kina är rikt på öken, Gobi, ödemark och andra icke-odlade markresurser och naturliga ljus- och värmeresurser, som är lämpliga för utveckling av anläggningsjordbruk.Därför är utveckling och utnyttjande av icke-odlad markresurser för att utveckla icke-odlade markväxthus av stor strategisk betydelse för att säkerställa nationell livsmedelsförsörjning och lindra markanvändningskonflikter.

För närvarande är icke-odlat solcellsväxthus den huvudsakliga formen av högeffektiv jordbruksutveckling på icke-odlad mark.I nordvästra Kina är temperaturskillnaden mellan dag och natt stor, och temperaturen på natten på vintern är låg, vilket ofta leder till fenomenet att den lägsta inomhustemperaturen är lägre än den temperatur som krävs för normal tillväxt och utveckling av gröda.Temperaturen är en av de oumbärliga miljöfaktorerna för tillväxt och utveckling av grödor.För låg temperatur kommer att sakta ner den fysiologiska och biokemiska reaktionen hos grödor och sakta ner deras tillväxt och utveckling.När temperaturen är lägre än den gräns som grödor tål, leder det till och med till frysskador.Därför är det särskilt viktigt att säkerställa den temperatur som krävs för normal tillväxt och utveckling av grödor.För att upprätthålla den rätta temperaturen i solcellsväxthuset är det inte en enda åtgärd som kan lösas.Det måste garanteras från aspekterna av växthusdesign, konstruktion, materialval, reglering och daglig förvaltning.Därför kommer denna artikel att sammanfatta forskningsstatusen och framstegen för temperaturkontroll av icke-odlade växthus i Kina under de senaste åren från aspekterna av växthusdesign och konstruktion, värmebevarande och uppvärmningsåtgärder och miljöledning, för att ge en systematisk referens för rationell utformning och förvaltning av icke-odlade växthus.

Växthusstruktur och material

Växthusets termiska miljö beror huvudsakligen på överförings-, avlyssnings- och lagringskapaciteten hos växthus till solstrålning, vilket är relaterat till den rimliga utformningen av växthusorientering, form och material för ljustransmitterande yta, struktur och material på vägg och baktak, grundisolering, växthusstorlek, nattisoleringsläge och material på främre tak, etc., och relaterar också till huruvida bygg- och byggprocessen av växthus kan säkerställa ett effektivt förverkligande av designkrav.

Ljusöverföringskapacitet för främre tak

Huvudenergin i växthuset kommer från solen.Att öka fronttakets ljusgenomsläpplighet är fördelaktigt för att växthuset ska få mer värme, och det är också en viktig grund för att säkerställa temperaturmiljön i växthuset på vintern.För närvarande finns det tre huvudsakliga metoder för att öka ljusöverföringskapaciteten och ljusmottagningstiden för växthusets främre tak.

01 designa rimlig växthusorientering och azimut

Växthusets orientering påverkar växthusets ljusprestanda och växthusets värmelagringskapacitet.Därför, för att få mer värmelagring i växthus, är orienteringen av icke-odlade växthus i nordvästra Kina vänd mot söder.För växthusets specifika azimut, när du väljer söder till öst, är det fördelaktigt att "ta tag i solen", och inomhustemperaturen stiger snabbt på morgonen;När syd till väst väljs är det fördelaktigt för växthuset att använda sig av eftermiddagsljus.Sydlig riktning är en kompromiss mellan ovanstående två situationer.Enligt kunskapen om geofysik roterar jorden 360° på en dag, och solens azimut rör sig ca 1° var 4:e minut.Därför, varje gång växthusets azimut skiljer sig med 1°, kommer tiden för direkt solljus att skilja sig med cirka 4 minuter, det vill säga att växthusets azimut påverkar tiden när växthuset ser ljus på morgonen och kvällen.

När morgon- och eftermiddagsljuset är lika, och öst eller väst är i samma vinkel, kommer växthuset att få samma ljustimmar.Men för området norr om 37° nordlig latitud är temperaturen låg på morgonen, och tiden för täckeavtäckning är sen, medan temperaturen är relativt hög på eftermiddagen och kvällen, så det är lämpligt att skjuta upp tiden för stängning av värmeisoleringstäcket.Därför bör dessa områden välja söder till väster och utnyttja eftermiddagsljuset fullt ut.För områden med 30°~35° nordlig latitud, på grund av de bättre ljusförhållandena på morgonen, kan tidpunkten för värmebevarande och täckningsavtäckning också flyttas fram.Därför bör dessa områden välja syd-till-östlig riktning för att sträva efter mer morgonsolstrålning för växthuset.Men i området 35°~37°nordlig latitud är det liten skillnad i solstrålning på morgonen och eftermiddagen, så det är bättre att välja rätt sydlig riktning.Oavsett om det är sydost eller sydväst är avvikelsevinkeln i allmänhet 5° ~8°, och den maximala ska inte överstiga 10°.Nordvästra Kina ligger i intervallet 37 ° ~ 50 ° nordlig latitud, så azimutvinkeln för växthuset är vanligtvis från söder till väster.Med tanke på detta har solljusväxthuset designat av Zhang Jingshe etc. i Taiyuan-området valt orienteringen 5° väster om söder, solljusväxthuset byggt av Chang Meimei etc. i Gobi-området i Hexi Corridor har antagit orienteringen på 5° till 10° väster om söder, och solljusväxthuset byggt av Ma Zhigui etc. i norra Xinjiang har antagit orienteringen 8° väster om söder.

02 Design rimlig fronttaksform och lutningsvinkel

Formen och lutningen på det främre taket bestämmer solstrålarnas infallsvinkel.Ju mindre infallsvinkeln är, desto större transmittans.Sun Juren menar att formen på det främre taket främst bestäms av förhållandet mellan längden på huvudbelysningsytan och den bakre lutningen.Lång främre lutning och kort lutning bak är fördelaktiga för belysningen och värmebevarandet av det främre taket.Chen Wei-Qian och andra tror att det huvudsakliga belysningstaket på solcellsväxthus som används i Gobi-området antar en cirkelbåge med en radie på 4,5 m, vilket effektivt kan motstå kylan.Zhang Jingshe, etc. tycker att det är mer lämpligt att använda halvcirkelformad båge på växthusets främre tak i alpina och höga latitudområden.När det gäller lutningsvinkeln för det främre taket, enligt plastfilmens ljustransmissionsegenskaper, när infallsvinkeln är 0 ~ 40°, är reflektionsförmågan hos det främre taket till solljuset liten, och när den överstiger 40°, reflektionsförmågan ökar avsevärt.Därför tas 40° som maximal infallsvinkel för att beräkna lutningsvinkeln för det främre taket, så att även vid vintersolståndet kan solinstrålningen komma in i växthuset i maximal utsträckning.Därför, när han designade ett solcellsväxthus lämpligt för icke-odlade områden i Wuhai, Inre Mongoliet, beräknade He Bin och andra lutningsvinkeln för det främre taket med en infallsvinkel på 40° och trodde att så länge den var större än 30 °, kan det uppfylla kraven för växthusbelysning och värmebevarande.Zhang Caihong och andra tror att när man bygger växthus i Xinjiangs icke-odlade områden, är lutningsvinkeln på växthusens främre tak i södra Xinjiang 31°, medan den i norra Xinjiang är 32°~33,5°.

03 Välj lämpligt transparent täckmaterial.

Förutom påverkan av utomhussolstrålningsförhållanden är växthusfilmens material och ljustransmissionsegenskaper också viktiga faktorer som påverkar ljus- och värmemiljön i växthuset.För närvarande är ljustransmittansen för plastfilmer som PE, PVC, EVA och PO annorlunda på grund av olika material och filmtjocklekar.Generellt sett kan ljusgenomsläppligheten för filmer som har använts i 1-3 år garanteras vara över 88% totalt sett, vilket bör väljas efter behovet av grödor för ljus och temperatur.Dessutom, förutom ljustransmissionen i växthus, är fördelningen av ljusmiljön i växthus också en faktor som människor uppmärksammar mer och mer.Därför har ljustransmissionstäckande material med förbättrat spridningsljus under de senaste åren blivit mycket erkänt av industrin, särskilt i områden med stark solstrålning i nordvästra Kina.Appliceringen av förbättrad spridningsljusfilm har minskat skuggningseffekten på toppen och botten av grödan, ökat ljuset i mitten och nedre delarna av grödan, förbättrat de fotosyntetiska egenskaperna för hela grödan och visat en god effekt för att främja tillväxt och ökad produktion.

Rimlig utformning av växthusstorlek

Längden på växthuset är för lång eller för kort, vilket kommer att påverka inomhustemperaturkontrollen.När växthusets längd är för kort, före soluppgång och solnedgång, är området som skuggas av öst- och västgaveln stort, vilket inte bidrar till växthusets uppvärmning, och på grund av dess lilla volym kommer det att påverka inomhusjorden och väggarnas absorption och frigöring av värme.När längden är för stor är det svårt att kontrollera inomhustemperaturen, och det kommer att påverka växthusstrukturens fasthet och konfigurationen av den värmebevarande täckets rullmekanism.Växthusets höjd och spännvidd påverkar direkt framtakets dagsljus, storleken på växthusutrymmet och isoleringsförhållandet.När växthusets spännvidd och längd är fixerade kan en ökning av växthusets höjd öka belysningsvinkeln på det främre taket ur ljusmiljöns perspektiv, vilket bidrar till ljustransmission;Ur termisk miljösynpunkt ökar väggens höjd, och bakväggens värmelagringsarea ökar, vilket är fördelaktigt för värmelagringen och värmeavgivningen av den bakre väggen.Dessutom är utrymmet stort, värmekapaciteten är också stor och den termiska miljön i växthuset är mer stabil.Naturligtvis kommer en ökning av växthusets höjd att öka kostnaderna för växthus, vilket kräver omfattande övervägande.När vi utformar ett växthus bör vi därför välja en rimlig längd, spännvidd och höjd enligt lokala förhållanden.Till exempel tror Zhang Caihong och andra att i norra Xinjiang är växthusets längd 50~80m, spännvidden är 7m och växthusets höjd är 3,9m, medan växthusets längd i södra Xinjiang är 50~80m, Spännvidden är 8m och växthusets höjd är 3,6~4,0m;Det anses också att växthusets spännvidd inte bör vara mindre än 7m, och när spännvidden är 8m är värmebevarande effekten bäst.Dessutom tycker Chen Weiqian och andra att solväxthusets längd, spännvidd och höjd bör vara 80m, 8~10m respektive 3,8~4,2m när det byggs i Gobi-området i Jiuquan, Gansu.

Förbättra väggens värmelagring och isoleringsförmåga

Under dagtid samlar väggen värme genom att absorbera solstrålningen och värmen från en del inomhusluft.På natten, när inomhustemperaturen är lägre än väggtemperaturen, kommer väggen passivt att avge värme för att värma upp växthuset.Som den huvudsakliga värmelagringskroppen i växthuset kan väggen avsevärt förbättra natttemperaturmiljön inomhus genom att förbättra dess värmelagringskapacitet.Samtidigt är väggens värmeisoleringsfunktion grunden för stabiliteten i den termiska miljön i växthuset.För närvarande finns det flera metoder för att förbättra väggarnas värmelagring och isoleringsförmåga.

01 design rimlig väggstruktur

I väggens funktion ingår i huvudsak värmelagring och värmekonservering och samtidigt fungerar de flesta av växthusväggarna även som bärande element för att bära upp takstolen.Med tanke på att erhålla en bra termisk miljö bör en rimlig väggkonstruktion ha tillräcklig värmelagringskapacitet på insidan och tillräcklig värmekonserveringskapacitet på utsidan, samtidigt som onödiga köldbryggor reduceras.I forskningen om väggvärmelagring och isolering designade Bao Encai och andra den stelnade sanden passiva värmelagringsväggen i Wuhais ökenområde, Inre Mongoliet.Poröst tegel användes som isoleringsskikt på utsidan och stelnad sand användes som värmelagringsskikt på insidan.Testet visade att inomhustemperaturen kunde nå 13,7℃ under soliga dagar.Ma Yuehong etc. designade en kompositvägg för murbruksblock av veteskal i norra Xinjiang, där bränd kalk fylls i murbruksblock som värmelagringsskikt och slaggsäckar staplas utomhus som ett isoleringsskikt.Den ihåliga blockväggen designad av Zhao Peng, etc. i Gobi-området i Gansu-provinsen, använder 100 mm tjock bensenskiva som isoleringsskikt på utsidan och sand och ihåligt tegel som värmelagringsskikt på insidan.Testet visar att medeltemperaturen på vintern är över 10℃ på natten, och Chai Regeneration, etc. använder också sand och grus som isoleringsskikt och värmelagringsskikt av väggen i Gobi-området i Gansu-provinsen.När det gäller att reducera köldbryggor designade Yan Junyue etc. en lätt och förenklat monterad bakvägg, som inte bara förbättrade väggens termiska motstånd, utan också förbättrade väggens tätningsegenskaper genom att klämma fast polystyrenskiva på utsidan av baksidan vägg;Wu Letian etc. satte ringbalk av armerad betong ovanför grunden av växthusväggen, och använde trapetsformad tegelstämpling precis ovanför ringbalken för att stödja baktaket, vilket löste problemet att sprickor och grundsättningar är lätta att uppstå i växthus i Hotian, Xinjiang, vilket påverkar värmeisoleringen av växthus.

02 Välj lämpliga värmelagrings- och isoleringsmaterial.

Väggens värmelagring och isoleringseffekt beror först på materialvalet.I den nordvästra öknen, Gobi, sandig mark och andra områden, enligt platsförhållandena, tog forskare lokala material och gjorde djärva försök att designa många olika typer av bakväggar i solcellsväxthus.Till exempel, när Zhang Guosen och andra byggde växthus i sand- och grusfält i Gansu, användes sand och grus som värmelagring och isoleringsskikt av väggar;Enligt egenskaperna hos Gobi och öknen i nordvästra Kina designade Zhao Peng en sorts ihålig blockvägg med sandsten och ihåliga block som material.Testet visar att den genomsnittliga natttemperaturen inomhus är över 10℃.Med tanke på bristen på byggmaterial som tegel och lera i Gobi-regionen i nordvästra Kina, fann Zhou Changji och andra att de lokala växthusen vanligtvis använder småsten som väggmaterial när de undersöker solcellsväxthus i Gobi-regionen i Kizilsu Kirgiz, Xinjiang.Med tanke på stenens termiska prestanda och mekaniska styrka har växthuset byggt med sten goda prestanda när det gäller värmebevarande, värmelagring och lastbärande.På samma sätt använder Zhang Yong, etc. också småsten som väggens huvudmaterial, och designade en oberoende värmelagringsstens bakvägg i Shanxi och andra platser.Testet visar att värmelagringseffekten är god.Zhang etc. designade en sorts sandstensvägg enligt egenskaperna i nordvästra Gobi-området, vilket kan höja inomhustemperaturen med 2,5 ℃.Dessutom testade Ma Yuehong och andra värmelagringskapaciteten hos blockfyllda sandväggar, blockväggar och tegelväggar i Hotian, Xinjiang.Resultaten visade att den blockfyllda sandväggen hade den största värmelagringskapaciteten.Dessutom, för att förbättra väggens värmelagringsprestanda, utvecklar forskare aktivt nya värmelagringsmaterial och -tekniker.Till exempel föreslog Bao Encai ett material för fasförändringshärdare, som kan användas för att förbättra värmelagringskapaciteten hos den bakre väggen av solcellsväxthus i nordvästra icke-odlade områden.Som utforskning av lokala material används även höstack, slagg, bensenskiva och halm som väggmaterial, men dessa material har vanligtvis endast funktionen av värmebevarande och ingen värmelagringskapacitet.Generellt sett har väggarna fyllda med grus och block god värmelagring och isoleringsförmåga.

03 Öka väggtjockleken på lämpligt sätt

Vanligtvis är värmemotstånd ett viktigt index för att mäta väggens värmeisoleringsprestanda, och den faktor som påverkar värmemotståndet är tjockleken på materialskiktet förutom materialets värmeledningsförmåga.Därför, på basis av val av lämpliga värmeisoleringsmaterial, kan en lämplig ökning av väggens tjocklek öka väggens totala termiska motstånd och minska värmeförlusten genom väggen, vilket ökar värmeisoleringen och värmelagringskapaciteten hos väggen och hela växthuset.Till exempel, i Gansu och andra områden är den genomsnittliga tjockleken på sandsäcksväggen i Zhangye City 2,6 m, medan murbruksväggen i Jiuquan City är 3,7 m.Ju tjockare vägg, desto bättre värmeisolering och värmelagringskapacitet.För tjocka väggar kommer dock att öka markockupationen och kostnaderna för växthusbyggandet.Därför, ur perspektivet att förbättra värmeisoleringskapaciteten, bör vi också prioritera att välja hög värmeisoleringsmaterial med låg värmeledningsförmåga, såsom polystyren, polyuretan och andra material, och sedan öka tjockleken på lämpligt sätt.

Rimlig utformning av baktak

För utformningen av det bakre taket är det främsta övervägandet att inte orsaka påverkan av skuggning och förbättra värmeisoleringsförmågan.För att minska påverkan av skuggning på det bakre taket är inställningen av dess lutningsvinkel huvudsakligen baserad på det faktum att det bakre taket kan ta emot direkt solljus under dagtid när grödor planteras och produceras.Därför är höjdvinkeln på det bakre taket generellt vald att vara bättre än den lokala solhöjdsvinkeln för vintersolståndet på 7°~8°.Till exempel tror Zhang Caihong och andra att när man bygger solcellsväxthus i Gobi och saltvatten-alkali-landområden i Xinjiang är baktakets projicerade längd 1,6 m, så baktakets lutningsvinkel är 40° i södra Xinjiang och 45° i norra Xinjiang.Chen Wei-Qian och andra tycker att det bakre taket på solcellsväxthuset i Jiuquan Gobi-området bör lutas 40°.För värmeisoleringen av det bakre taket bör värmeisoleringskapaciteten säkerställas huvudsakligen vid val av värmeisoleringsmaterial, den nödvändiga tjockleksdesignen och den rimliga överlappsfogen av värmeisoleringsmaterial under konstruktionen.

Minska jordvärmeförlusten

Under vinternatten, eftersom temperaturen på inomhusjorden är högre än den för utomhusjorden, kommer värmen från inomhusjorden att överföras till utomhus genom värmeledning, vilket orsakar förlust av växthusvärme.Det finns flera sätt att minska markvärmeförlusten.

01 jordisolering

Marken sjunker ordentligt, undviker det frusna jordlagret och använder jorden för värmebevarande.Till exempel, "1448 tre-material-en-kropp" solcellsväxthus som utvecklats av Chai Regeneration och annan icke-odlad mark i Hexi Corridor byggdes genom att gräva 1 m ner, vilket effektivt undvek det frusna jordlagret;Enligt det faktum att djupet på frusen jord i Turpan-området är 0,8 m, föreslog Wang Huamin och andra att man skulle gräva 0,8 m för att förbättra växthusets värmeisoleringsförmåga.När Zhang Guosen, etc. byggde den bakre väggen till det dubbelbågade dubbelfilmsgrävande solcellsväxthuset på icke åkermark, var grävdjupet 1m.Experimentet visade att den lägsta temperaturen på natten höjdes med 2~3℃ jämfört med det traditionella andra generationens solcellsväxthus.

02 foundation köldskydd

Huvudmetoden är att gräva ett köldsäkert dike längs grunddelen av det främre taket, fylla i värmeisoleringsmaterial eller kontinuerligt gräva ner värmeisoleringsmaterial under jord längs grundväggsdelen, allt som syftar till att minska värmeförlusten som orsakas av värmeöverföring genom jorden vid gränsdelen av växthuset.De värmeisoleringsmaterial som används är huvudsakligen baserade på de lokala förhållandena i nordvästra Kina, och kan erhållas lokalt, såsom hö, slagg, stenull, polystyrenskiva, majshalm, hästgödsel, nedfallna löv, trasigt gräs, sågspån, ogräs, halm osv.

03 kompostfilm

Genom att täcka plastfilmen kan solljus nå marken genom plastfilmen under dagen, och jorden absorberar solens värme och värms upp.Dessutom kan plastfilmen blockera den långvågiga strålningen som reflekteras av jorden, vilket minskar strålningsförlusten i jorden och ökar jordens värmelagring.På natten kan plastfilm hindra det konvektiva värmeväxlingen mellan jord och inomhusluft och på så sätt minska jordens värmeförlust.Samtidigt kan plastfilm också minska den latenta värmeförlusten som orsakas av jordvattenavdunstning.Wei Wenxiang täckte växthuset med plastfilm på Qinghai-platån, och experimentet visade att marktemperaturen kunde höjas med cirka 1 ℃.

Stärk värmeisoleringsförmågan hos det främre taket

Växthusets främre tak är den huvudsakliga värmeavledningsytan och den förlorade värmen står för mer än 75 % av den totala värmeförlusten i växthuset.Därför kan en förstärkning av värmeisoleringskapaciteten hos växthusets främre tak effektivt minska förlusten genom det främre taket och förbättra växthusets vintertemperaturmiljö.För närvarande finns det tre huvudsakliga åtgärder för att förbättra värmeisoleringsförmågan hos det främre taket.

01 Genomskinlig beläggning i flera lager används.

Strukturellt kan användning av dubbelskiktsfilm eller treskiktsfilm som ljustransmitterande yta i växthuset effektivt förbättra växthusets värmeisoleringsprestanda.Till exempel designade Zhang Guosen och andra ett solcellsväxthus med dubbelbåg och dubbelfilm i området Gobi i Jiuquan City.Utsidan av växthusets främre tak är gjord av EVA-film, och insidan av växthuset är gjord av PVC-droppfri anti-aging-film.Experiment visar att jämfört med det traditionella andra generationens solcellsväxthus är värmeisoleringseffekten enastående och den lägsta temperaturen på natten stiger med 2~3 ℃ i genomsnitt.På samma sätt designade Zhang Jingshe, etc. också ett solcellsväxthus med dubbel filmtäckning för de klimatiska egenskaperna hos hög latitud och svåra kalla områden, vilket avsevärt förbättrade växthusets värmeisolering.Jämfört med kontrollväxthuset ökade natttemperaturen med 3℃.Dessutom försökte Wu Letian och andra använda tre lager av 0,1 mm tjock EVA-film på framtaket av solcellsväxthuset designat i Hetian-ökenområdet, Xinjiang.Flerskiktsfilm kan effektivt minska värmeförlusten på det främre taket, men eftersom ljustransmittansen för enkelskiktsfilm i princip är cirka 90%, kommer flerskiktsfilm naturligt att leda till att ljustransmittansen dämpas.Därför är det nödvändigt att ta vederbörlig hänsyn till ljusförhållandena och belysningskraven för växthus när man väljer flerskikts ljustransmittanstäckning.

02 Förstärk nattisoleringen av det främre taket

Plastfilm används på framtaket för att öka ljusgenomsläppligheten under dagen, och det blir den svagaste platsen i hela växthuset på natten.Att täcka den yttre ytan av det främre taket med ett tjockt komposittäcke för värmeisolering är därför en nödvändig värmeisoleringsåtgärd för solcellsväxthus.Till exempel, i Qinghais alpina region använde Liu Yanjie och andra halmgardiner och kraftpapper som värmeisolerande täcken för experiment.Testresultaten visade att den lägsta inomhustemperaturen i växthuset på natten kunde nå över 7,7℃.Dessutom tror Wei Wenxiang att värmeförlusten i växthus kan minskas med mer än 90 % genom att använda dubbla gräsgardiner eller kraftpapper utanför gräsgardiner för värmeisolering i detta område.Dessutom använde Zou Ping, etc. återvunnet fibernålt värmeisoleringstäcke av filt i solväxthuset i Gobi-regionen i Xinjiang, och Chang Meimei, etc. använde värmeisolerande smörgås-värmeisoleringstäcke av bomull i solväxthuset i Gobi-regionen. Hexi korridor.För närvarande finns det många typer av värmeisolerande täcken som används i solcellsväxthus, men de flesta av dem är gjorda av nålfilt, limsprutad bomull, pärlbomull etc. med vattentäta eller anti-åldrande ytskikt på båda sidor.Enligt värmeisoleringsmekanismen för värmeisolering täcke, för att förbättra dess värmeisoleringsprestanda, bör vi börja med att förbättra dess värmemotstånd och minska dess värmeöverföringskoefficient, och de viktigaste åtgärderna är att minska värmeledningsförmågan hos material, öka tjockleken på materiallager eller öka antalet materiallager etc. Därför är för närvarande kärnmaterialet i värmeisoleringstäcke med hög värmeisoleringsprestanda ofta tillverkat av flerskiktskompositmaterial.Enligt testet kan värmeöverföringskoefficienten för värmeisoleringstäcket med hög värmeisoleringsprestanda för närvarande nå 0,5W/(m2℃), vilket ger en bättre garanti för värmeisolering av växthus i kalla områden på vintern.Naturligtvis är det nordvästra området blåsigt och dammigt, och den ultravioletta strålningen är stark, så det värmeisolerande ytskiktet bör ha bra anti-aging-prestanda.

03 Lägg till en invändig värmeisoleringsgardin.

Även om det främre taket på solljusväxthuset är täckt med ett externt värmeisolerande täcke på natten, när det gäller andra strukturer i hela växthuset, är fronttaket fortfarande en svag plats för hela växthuset på natten.Därför designade projektgruppen för "Structure and Construction Technology of Greenhouse in Northwest Non-arable Land" ett enkelt inre värmeisolering upprullningssystem (Figur 1), vars struktur består av en fast inre värmeisoleringsgardin vid den främre foten och en rörlig invändig värmeisoleringsgardin i det övre utrymmet.Den övre rörliga värmeisoleringsgardinen öppnas och viks vid växthusets bakvägg under dagen, vilket inte påverkar belysningen av växthuset;Det fasta värmeisoleringstäcket i botten spelar rollen som tätning på natten.Den interna isoleringsdesignen är snygg och lätt att använda och kan även spela rollen som skuggning och kylning på sommaren.

Aktiv uppvärmningsteknik

På grund av den låga vintertemperaturen i nordvästra Kina, om vi bara förlitar oss på värmebevarande och värmelagring i växthus, kan vi fortfarande inte uppfylla kraven för grödors övervintringsproduktion i vissa kalla väder, så vissa aktiva uppvärmningsåtgärder är också bekymrad.

Solenergilagring och värmeavgivningssystem

Det är en viktig anledning att väggen bär funktionerna värmebevarande, värmelagring och lastbärande, vilket leder till den höga byggkostnaden och låga markutnyttjandet av solcellsväxthus.Därför kommer förenkling och montering av solcellsväxthus att bli en viktig utvecklingsriktning i framtiden.Bland dem är att förenkla väggens funktion att frigöra väggens värmelagrande och frigörande funktion, så att bakväggen endast bär värmekonserveringsfunktionen, vilket är ett effektivt sätt att förenkla utvecklingen.Till exempel, Fang Huis aktiva värmelagring och frigöringssystem (Figur 2) används i stor utsträckning i icke-odlade områden som Gansu, Ningxia och Xinjiang.Dess värmeuppsamlingsanordning är upphängd på norra väggen.Under dagen lagras värmen som samlas upp av värmeuppsamlingsanordningen i värmelagringskroppen genom cirkulationen av värmelagringsmediet, och på natten frigörs och värms värmen genom cirkulationen av värmelagringsmediet, vilket förverkligar värmeöverföring i tid och rum.Experiment visar att den lägsta temperaturen i växthuset kan höjas med 3~5℃ genom att använda denna enhet.Wang Zhiwei etc. lade fram ett vattenridåuppvärmningssystem för solcellsväxthus i södra Xinjiangs ökenområde, vilket kan öka temperaturen i växthuset med 2,1 ℃ på natten.

Dessutom designade Bao Encai etc. ett aktivt värmelagringscirkulationssystem för den norra väggen.Under dagtid, genom cirkulationen av axialfläktar, strömmar inomhus varmluft genom värmeöverföringskanalen inbäddad i den norra väggen, och värmeöverföringskanalen utbyter värme med värmelagringsskiktet inuti väggen, vilket avsevärt förbättrar värmelagringskapaciteten av väggen.Dessutom lagrar solfasväxlingsvärmelagringssystemet designat av Yan Yantao etc. värme i fasförändringsmaterialen genom solfångare under dagtid och avleder sedan värmen till inomhusluften genom luftcirkulation på natten, vilket kan öka medeltemperatur med 2,0 ℃ på natten.Ovanstående teknologier och utrustning för solenergianvändning har egenskaperna ekonomi, energibesparing och lågt koldioxidutsläpp.Efter optimering och förbättring bör de ha goda tillämpningsmöjligheter i områden med rikliga solenergiresurser i nordvästra Kina.

Andra hjälpvärmetekniker

01 biomassa energiuppvärmning

Ströet, halm, kogödsel, fårdynga och fjäderfädynga blandas med biologiska bakterier och grävs ner i jorden i växthuset.Mycket värme genereras under jäsningsprocessen, och många nyttiga stammar, organiskt material och CO2 genereras under jäsningsprocessen.Nyttiga stammar kan hämma och döda en mängd olika bakterier och kan minska förekomsten av växthussjukdomar och skadedjur;Organiskt material kan bli gödningsmedel för grödor;CO2 som produceras kan förbättra fotosyntesen av grödor.Till exempel begravde Wei Wenxiang heta organiska gödselmedel som hästgödsel, kogödsel och fårgödsel i inomhusjord i solväxthuset på Qinghaiplatån, vilket effektivt höjde marktemperaturen.I solväxthuset i Gansus ökenområde använde Zhou Zhilong halm och organiskt gödningsmedel för att jäsa mellan grödor.Testet visade att temperaturen i växthuset kunde höjas med 2~3℃.

02 koluppvärmning

Det finns konstgjord spis, energisnål varmvattenberedare och värme.Till exempel, efter undersökningar på Qinghai-platån, fann Wei Wenxiang att konstgjord ugnsuppvärmning huvudsakligen användes lokalt.Denna uppvärmningsmetod har fördelarna med snabbare uppvärmning och uppenbar uppvärmningseffekt.Skadliga gaser som SO2, CO och H2S kommer dock att produceras vid förbränning av kol, så det är nödvändigt att göra ett bra jobb med att släppa ut skadliga gaser.

03 elvärme

Använd elektrisk värmetråd för att värma växthusets främre tak, eller använd elektrisk värmare.Värmeeffekten är anmärkningsvärd, användningen är säker, inga föroreningar genereras i växthuset och värmeutrustningen är lätt att kontrollera.Chen Weiqian och andra tror att problemet med frysskador på vintern i Jiuquan-området hindrar utvecklingen av det lokala Gobi-jordbruket, och elektriska värmeelement kan användas för att värma upp växthuset.Men på grund av användningen av högkvalitativa elektriska energiresurser är energiförbrukningen hög och kostnaden hög.Det föreslås att det ska användas som ett tillfälligt medel för nöduppvärmning i extrem kall väderlek.

Miljöledningsåtgärder

I processen för produktion och användning av växthus kan den kompletta utrustningen och normal drift inte effektivt säkerställa att dess termiska miljö uppfyller designkraven.Faktum är att användningen och hanteringen av utrustning ofta spelar en nyckelroll i bildandet och underhållet av den termiska miljön, varav den viktigaste är den dagliga hanteringen av värmeisolering täcke och ventil.

Hantering av värmeisolering täcke

Värmeisolering täcke är nyckeln till nattvärmeisolering av det främre taket, så det är extremt viktigt att förfina dess dagliga hantering och underhåll, särskilt följande problem bör uppmärksammas:①Välj lämplig öppning och stängningstid för värmeisolering täcke .Öppnings- och stängningstiden för värmeisoleringstäcket påverkar inte bara växthusets belysningstid, utan påverkar också uppvärmningsprocessen i växthuset.Att öppna och stänga värmeisoleringstäcket för tidigt eller för sent bidrar inte till värmeuppsamlingen.På morgonen, om täcket avslöjas för tidigt, kommer inomhustemperaturen att sjunka för mycket på grund av den låga utomhustemperaturen och svagt ljus.Tvärtom, om tiden för att avslöja täcket är för sent, kommer tiden för att ta emot ljus i växthuset att förkortas och inomhustemperaturens höjningstid försenas.På eftermiddagen, om värmeisoleringstäcket stängs av för tidigt, kommer exponeringstiden inomhus att förkortas och värmelagringen av inomhusjord och väggar minskas.Tvärtom, om värmekonserveringen stängs av för sent kommer växthusets värmeavledning att öka på grund av den låga utomhustemperaturen och svagt ljus.Därför, generellt sett, när värmeisoleringstäcket slås på på morgonen, är det lämpligt att temperaturen stiger efter 1~2℃ fall, medan när värmeisoleringstäcket är avstängt är det lämpligt att temperaturen stiger efter 1~2℃ fall.② När du stänger värmeisoleringstäcket, var uppmärksamt att observera om värmeisoleringstäcket täcker alla främre tak tätt, och justera dem i tid om det finns ett gap.③ Efter att värmeisoleringstäcket är helt nedlagt, kontrollera om den nedre delen har packats för att förhindra att värmebevarande effekten lyfts av vinden på natten.④ Kontrollera och underhåll värmeisoleringstäcket i tid, särskilt när det värmeisolerande täcket är skadat, reparera eller byt ut det i tid.⑤ Var uppmärksam på väderförhållandena i tid.När det regnar eller snöar, täck värmeisoleringstäcket i tid och ta bort snö i tid.

Hantering av ventiler

Syftet med ventilation på vintern är att justera lufttemperaturen för att undvika för hög temperatur runt middagstid;Det andra är att eliminera inomhusfuktighet, minska luftfuktigheten i växthuset och kontrollera skadedjur och sjukdomar;Det tredje är att öka CO2-koncentrationen inomhus och främja tillväxten av grödor.Ventilation och värmekonservering är dock motsägelsefulla.Om ventilationen inte sköts på rätt sätt kommer det troligen att leda till lågtemperaturproblem.Därför måste när och hur länge ventilationsöppningarna ska öppnas dynamiskt justeras enligt växthusets miljöförhållanden när som helst.I de nordvästra oodlade områdena är hanteringen av växthusventiler huvudsakligen uppdelad på två sätt: manuell drift och enkel mekanisk ventilation.Ventilernas öppningstid och ventilationstid baseras dock främst på människors subjektiva bedömning, så det kan hända att ventilationsöppningarna öppnas för tidigt eller för sent.För att lösa ovanstående problem designade Yin Yilei etc. en intelligent takventilationsanordning, som kan bestämma öppningstiden och öppnings- och stängningsstorleken för ventilationshål enligt förändringarna i inomhusmiljön.Med fördjupningen av forskningen om lagen om miljöförändringar och efterfrågan på grödor, såväl som populariseringen och framstegen av teknologier och utrustning såsom miljöuppfattning, informationsinsamling, analys och kontroll, bör automatiseringen av ventilationshantering i solcellsväxthus vara en viktig utvecklingsriktning i framtiden.

Andra förvaltningsåtgärder

I processen att använda olika typer av utgjutna filmer kommer deras ljusöverföringskapacitet gradvis att försvagas, och försvagningshastigheten är inte bara relaterad till deras egna fysiska egenskaper, utan också relaterad till den omgivande miljön och hanteringen under användning.I användningsprocessen är den viktigaste faktorn som leder till minskningen av ljustransmissionsprestanda föroreningen av filmytan.Därför är det oerhört viktigt att genomföra regelbunden rengöring och rengöring när förhållandena tillåter.Dessutom bör växthusets inneslutningsstruktur kontrolleras regelbundet.När det är läckage i vägg och framtak bör det repareras i tid för att undvika att växthuset påverkas av kallluftsinfiltration.

Befintliga problem och utvecklingsriktning

Forskare har under många år utforskat och studerat värmekonserverings- och lagringstekniken, förvaltningstekniken och uppvärmningsmetoderna för växthus i nordvästra icke-odlade områden, vilket i grunden realiserade övervintringsproduktionen av grönsaker, avsevärt förbättrat växthusets förmåga att motstå kylskador vid låga temperaturer , och insåg i princip övervintringsproduktionen av grönsaker.Den har gjort ett historiskt bidrag till att lindra motsättningen mellan mat och grönsaker som konkurrerar om mark i Kina.Det finns dock fortfarande följande problem i temperaturgarantitekniken i nordvästra Kina.

Växthustyper som ska uppgraderas

För närvarande är växthustyperna fortfarande de vanliga som byggdes i slutet av 1900-talet och början av detta århundrade, med enkel struktur, orimlig design, dålig förmåga att upprätthålla växthusvärmemiljö och stå emot naturkatastrofer och bristande standardisering.Därför bör i framtida växthusdesign, formen och lutningen av det främre taket, växthusets azimutvinkel, höjden på bakväggen, växthusets sjunkdjup etc. standardiseras genom att helt kombinera den lokala geografiska latituden och klimategenskaper.Samtidigt kan endast en gröda planteras i ett växthus så långt det är möjligt, så att standardiserad växthusmatchning kan utföras efter ljus- och temperaturkraven för de planterade grödorna.

Växthusskalan är relativt liten.

Om växthusskalan är för liten kommer det att påverka stabiliteten i den termiska miljön i växthuset och utvecklingen av mekanisering.Med den gradvisa ökningen av arbetskostnaden är mekaniseringsutvecklingen en viktig riktning i framtiden.Därför bör vi i framtiden basera oss på den lokala utvecklingsnivån, ta hänsyn till behoven av mekaniseringsutveckling, rationellt utforma det inre utrymmet och layouten av växthus, påskynda forskning och utveckling av jordbruksutrustning lämplig för lokala områden, och förbättra mekaniseringstakten för växthusproduktionen.Samtidigt, i enlighet med behoven hos grödor och odlingsmönster, bör relevant utrustning matchas med standarder, och integrerad forskning och utveckling, innovation och popularisering av ventilation, luftfuktighetsminskning, värmebevarande och uppvärmningsutrustning bör främjas.

Tjockleken på väggar som sand och ihåliga block är fortfarande tjocka.

Om väggen är för tjock, även om isoleringseffekten är god, kommer det att minska utnyttjandegraden av jord, öka kostnaden och svårigheten att bygga.Därför kan i den framtida utvecklingen å ena sidan väggtjockleken optimeras vetenskapligt enligt de lokala klimatförhållandena;Å andra sidan bör vi främja den lätta och förenklade utvecklingen av bakväggen, så att växthusets bakvägg endast behåller funktionen av värmekonservering, använda solfångare och annan utrustning för att ersätta värmelagringen och frisläppandet av väggen .Solfångare har egenskaperna för hög värmeuppsamlingseffektivitet, stark värmeuppsamlingskapacitet, energibesparing, lågt kol och så vidare, och de flesta av dem kan realisera aktiv reglering och kontroll och kan utföra riktad exoterm uppvärmning enligt växthusets miljökrav på natten, med högre effektivitet i värmeutnyttjandet.

Speciellt värmeisolerande täcke behöver utvecklas.

Det främre taket är huvuddelen av värmeavledning i växthus, och värmeisoleringsprestandan hos värmeisolerande täcke påverkar direkt den termiska inomhusmiljön.För närvarande är växthustemperaturen i vissa områden inte bra, delvis på grund av att värmeisoleringstäcket är för tunt och värmeisoleringsprestandan hos materialen är otillräcklig.Samtidigt har värmeisoleringstäcket fortfarande vissa problem, såsom dålig vattentäthet och skidförmåga, lätt åldring av yt- och kärnmaterial etc. Därför bör lämpliga värmeisoleringsmaterial i framtiden väljas vetenskapligt enligt lokala klimategenskaper och krav, och speciella värmeisolerande täckeprodukter lämpliga för lokal användning och popularisering bör utformas och utvecklas.

SLUTET

Citerad information

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, etc. Forskningsstatus för miljötemperaturgaranti teknik för solenergi växthus i nordvästra icke-odlad mark [J].Lantbruksteknik, 2022,42(28):12-20.