Li Jianming, Sun Guotao, etc.Drivhus hagebruk jordbruksingeniørteknologi2022-11-21 17:42 Publisert i Beijing

De siste årene har drivhusindustrien blitt kraftig utviklet. Utviklingen av drivhus forbedrer ikke bare landutnyttelsesgraden og produksjonshastigheten til landbruksprodukter, men løser også forsyningsproblemet med frukt og grønnsaker i off-season. Drivhuset har imidlertid også møtt enestående utfordringer. De opprinnelige fasilitetene, oppvarmingsmetodene og strukturelle former har gitt motstand mot miljø og utvikling. Nye materialer og nye design er presserende nødvendig for å endre drivhusstrukturen, og nye energikilder er presserende nødvendig for å oppnå formålene med energibesparing og miljøvern, og øke produksjonen og inntekten.

Denne artikkelen diskuterer temaet "ny energi, nye materialer, ny design for å hjelpe den nye revolusjonen av drivhus", inkludert forskning og innovasjon av solenergi, biomasse energi, geotermisk energi og andre nye energikilder i drivhus, forskning og anvendelse av nye materialer for dekking, termisk isolasjon, vegger og annet utstyr, og fremtidsutsiktene og tenkningen på ny energi, nye materialer og ny design for å hjelpe drivhusreformen, for å gi referanse til industrien.

Å utvikle anleggslandbruk er det politiske kravet og det uunngåelige valget for å implementere ånden i de viktige instruksjonene og sentralregjeringens beslutninger. I 2020 vil det totale arealet av beskyttet landbruk i Kina være 2,8 millioner HM2, og produksjonsverdien vil overstige 1 billion yuan. Det er en viktig måte å forbedre drivhusproduksjonskapasiteten for å forbedre drivhusbelysningen og termisk isolasjonsytelse gjennom ny energi, nye materialer og ny drivhusdesign. Det er mange ulemper i tradisjonell drivhusproduksjon, som kull, drivstoffolje og andre energikilder som brukes til oppvarming og oppvarming i tradisjonelle drivhus, noe som resulterer i en stor mengde dioksidgass, som alvorlig forurenser miljøet, mens naturgass, elektrisk energi og Andre energikilder øker driftskostnadene for drivhus. Tradisjonelle varmelagringsmaterialer for drivhusvegger er for det meste leire og murstein, som bruker mye og forårsaker alvorlig skade på landressursene. Effektiviteten til landbruk av tradisjonelt solenergi med jordveggen er bare 40% ~ 50%, og det vanlige drivhuset har dårlig varmelagringskapasitet, så det kan ikke leve gjennom vinteren for å produsere varme grønnsaker i Nord -Kina. Derfor ligger kjernen i å fremme drivhusendring, eller grunnleggende forskning i drivhusdesign, forskning og utvikling av nye materialer og ny energi. Denne artikkelen vil fokusere på forskning og innovasjon av nye energikilder i drivhuset, oppsummere forskningsstatusen til nye energikilder som solenergi, biomasse energi, geotermisk energi, vindenergi og ny gjennomsiktig dekkmaterialer, termiske isolasjonsmaterialer og veggmaterialer i drivhus, analyser anvendelsen av ny energi og nye materialer i konstruksjonen av nytt drivhus, og ser frem til deres rolle i fremtidig utvikling og transformasjon av drivhus.

Forskning og innovasjon av nytt energi drivhus

Den grønne nye energien med det største landbruksutnyttelsespotensialet inkluderer solenergi, geotermisk energi og biomasse energi, eller omfattende utnyttelse av en rekke nye energikilder, for å oppnå effektiv bruk av energi ved å lære av hverandres sterke punkter.

Solenergi/kraft

Solenergiteknologi er en lavkarbon, effektiv og bærekraftig energiforsyningsmodus, og det er en viktig komponent i Kinas strategiske fremvoksende næringer. Det vil bli et uunngåelig valg for transformasjon og oppgradering av Kinas energistruktur i fremtiden. Fra bruk av energiutnyttelse er drivhuset i seg selv en anleggsstruktur for utnyttelse av solenergi. Gjennom drivhuseffekten samles solenergien innendørs, drivstoffhusets temperatur heves, og den nødvendige varmen for avlingsvekst blir gitt. Den viktigste energikilden til fotosyntesen av drivhusplanter er direkte sollys, som er den direkte utnyttelsen av solenergi.

01 Fotovoltaisk kraftproduksjon for å generere varme

Fotovoltaisk kraftproduksjon er en teknologi som direkte konverterer lysenergi til elektrisk energi basert på fotovoltaisk effekt. Det viktigste elementet i denne teknologien er solcelle. Når solenergi skinner på en rekke solcellepaneler i serie eller i parallelle, konverterer halvlederkomponenter direkte solstrålingsenergi til elektrisk energi. Fotovoltaisk teknologi kan direkte konvertere lysenergi til elektrisk energi, lagre strøm gjennom batterier og varme opp drivhuset om natten, men den høye kostnaden begrenser videre utvikling. Forskningsgruppen utviklet en fotovoltaisk grafenvarmeapparat, som består av fleksible fotovoltaiske paneler, en alt-i-ett omvendt kontrollmaskin, et lagringsbatteri og en grafenoppvarmingsstang. I henhold til lengden på plantelinjen blir grafenoppvarmingsstangen begravet under underlagsposen. I løpet av dagen absorberer fotovoltaiske panelene solstråling for å generere strøm og lagre det i lagringsbatteriet, og deretter frigjøres strømmen om natten for grafenoppvarmingstangen. I den faktiske målingen blir temperaturkontrollmodusen for å starte ved 17 ℃ og lukke ved 19 ℃ vedtatt. Kjører om natten (20: 00-08: 00 den andre dagen) i 8 timer, er energiforbruket for å varme opp en enkelt rad med planter 1,24 kW · t, og gjennomsnittstemperaturen til underlagsposen om natten er 19,2 ℃, som er 3,5 ~ 5,3 ℃ høyere enn kontrollen. Denne oppvarmingsmetoden kombinert med fotovoltaisk kraftproduksjon løser problemene med høyt energiforbruk og høy forurensning i drivhusoppvarming om vinteren.

02 Fototermisk konvertering og utnyttelse

Solarotermisk konvertering refererer til bruk av en spesiell sollysinnsamlingsoverflate laget av fototermiske konverteringsmaterialer for å samle og absorbere så mye solenergi som er strålt ut på den som mulig og konvertere den til varmeenergi. Sammenlignet med solcellefotovoltaiske applikasjoner, øker solcellefototermiske applikasjoner absorpsjonen av nesten-infrarødt bånd, så det har høyere energiutnyttelseseffektivitet av sollys, lavere kostnader og moden teknologi, og er den mest brukte måten å utnytte solenergi på solenergi på.

Den mest modne teknologien for fototermisk konvertering og utnyttelse i Kina er solsamleren, hvis kjernekomponent er den varmeabsorberende platekjernen med selektiv absorpsjonsbelegg, som kan konvertere solstrålingsenergien som går gjennom dekkplaten til varmeenergi og overføring Det til det varmeopptakende arbeidsmediet. Solsamlere kan deles inn i to kategorier i henhold til om det er et vakuumrom i samleren eller ikke: flate solsamlere og vakuumrør solsamlere; Konsentrerer solsamlere og ikke-konsentrerende solsamlere i henhold til om solstrålingen ved dagslyshavnen endrer retning; og flytende solsamlere og luftsolsamlere i henhold til typen varmeoverføringsmedium.

Utnyttelse av solenergi i drivhus utføres hovedsakelig gjennom forskjellige typer solsamlere. Ibn Zor University i Marokko har utviklet et aktivt solenergivarmesystem (ASHS) for drivhusoppvarming, noe som kan øke den totale tomatproduksjonen med 55% om vinteren. China Agricultural University har designet og utviklet et sett med overflatekjøler-fan-innsamlings- og utladingssystem, med en varmesamlingskapasitet på 390,6 ～ 693,0 MJ, og lagt frem ideen om å skille varmesamlingsprosessen fra varmelagringsprosessen med varmepumpe. University of Bari i Italia har utviklet et drivhus polygenerasjons varmesystem, som består av et solenergisystem og en luftvanns varmepumpe, og kan øke lufttemperaturen med 3,6% og jordtemperaturen med 92%. Forskningsgruppen har utviklet et slags aktivt solvarmeinnsamlingsutstyr med variabel hellingsvinkel for solenergi, og en støttende varmelagringsenhet for drivhusvannskropp over været. Aktiv solvarmeinnsamlingsteknologi med variabel helling bryter gjennom begrensningene i tradisjonelt drivhusvarmeinnsamlingsutstyr, for eksempel begrenset varmekontrollkapasitet, skyggelegging og okkupasjon av dyrket land. Ved å bruke den spesielle drivhusstrukturen til solenergi, brukes det ikke-plantende rommet til drivhuset fullstendig, noe som forbedrer utnyttelseseffektiviteten til drivhusplassen. Under typiske solfylte arbeidsforhold, det aktive solvarmeinnsamlingssystemet med variabel tilbøyelighet når 1,9 MJ/(M2H), når energiutnyttelseseffektiviteten når 85,1% og energisparingshastigheten er 77%. I drivhusets varvarelagringsteknologi er den flerfasede endringsvarlagringsstrukturen satt, varmelagringskapasiteten til varmelagringsenheten økes, og den langsomme frigjøringen av varmen fra enheten realiseres, for å realisere effektiv bruk av Varmen samlet inn av drivhusets solvarmeinnsamlingsutstyr.

Biomasse energi

En ny anleggsstruktur er bygget ved å kombinere den biomasse varmeproduserende enheten med drivhuset, og biomasse råvarer som svinegjødsel, sopprester og halm er kompostert for å brygge varme, og den genererte varmeenergien leveres direkte til drivhuset [ 5]. Sammenlignet med drivhuset uten fermentering av biomasse, kan oppvarming av drivhuset effektivt øke bakketemperaturen i drivhuset og opprettholde riktig temperatur på røttene til avlinger som er dyrket i jorden i det normale klimaet om vinteren. Tar et enkeltlags asymmetrisk termisk isolasjonsdrivhus med et spenn på 17 meter og en lengde på 30 m Øk den gjennomsnittlige daglige temperaturen på drivhuset med 4,2 ℃ om vinteren, og den gjennomsnittlige daglige minimumstemperaturen kan nå 4,6 ℃.

Energiutnyttelse av biomasse -kontrollert gjæring er en gjæringens metode som bruker instrumenter og utstyr for å kontrollere gjæringsprosessen for raskt å oppnå og effektivt bruke biomasse varmeenergi og CO2 -gassgjødsel, blant dem ventilasjon og fuktighet er nøkkelfaktorene for å regulere fermenteringsvarmen og gassproduksjon av biomasse. Under ventilerte forhold bruker aerobe mikroorganismer i gjæringshaugen oksygen for livsaktiviteter, og en del av den genererte energien brukes til deres egen livsaktiviteter, og en del av energien frigjøres i miljøet som varmeenergi, noe som er gunstig for temperaturen miljøets oppgang. Vann deltar i hele gjæringsprosessen, og gir nødvendige oppløselige næringsstoffer for mikrobielle aktiviteter, og samtidig frigjør varmen på haugen i form av damp gjennom vann, for å redusere temperaturen på haugen, forlenge levetiden til livet til Mikroorganismer og øker bulk temperaturen på haugen. Installere halmvaskingsanordning i gjæringstank kan øke innetemperaturen med 3 ~ 5 ℃ om vinteren, styrke plantefotosyntesen og øke tomatutbyttet med 29,6%.

Geotermisk energi

Kina er rik på geotermiske ressurser. For tiden er den vanligste måten for landbruksanlegg til å utnytte geotermisk energi å bruke bakkekildevarmepumpe, som kan overføres fra lavkvalitets varmeenergi til høykvalitets varmeenergi ved å legge inn en liten mengde høykvalitets energi (for eksempel for eksempel elektrisk energi). Forskjellig fra de tradisjonelle drivhusoppvarmingstiltakene, kan varmepumpeoppvarming av bakkekilde ikke bare oppnå betydelig varmeeffekt, men har også muligheten til å avkjøle drivhuset og redusere fuktigheten i drivhuset. Bruksområdet for bakkekilde varmepumpe innen boligkonstruksjon er moden. Kjernedelen som påvirker varme- og kjølekapasiteten til bakkekildens varmepumpe er den underjordiske varmeutvekslingsmodulen, som hovedsakelig inkluderer nedgravde rør, underjordiske brønner, etc. Hvordan designe et underjordisk varmeutvekslingssystem med en balansert kostnad og effekt har alltid vært forskningsfokus for denne delen. Samtidig påvirker endringen av temperaturen på underjordisk jordlag i påføring av bakkekildevarmepumpe også brukseffekten av varmepumpesystemet. Ved å bruke den bakkekilde varmepumpen for å avkjøle drivhuset om sommeren og lagre varmeenergien i det dype jordlaget, kan du lindre temperaturfallet til det underjordiske jordlaget og forbedre varmeproduksjonseffektiviteten til bakkekildevarmepumpen om vinteren.

For tiden, i forskningen på ytelsen og effektiviteten til bakkekildevarmepumpe, gjennom de faktiske eksperimentelle dataene, er en numerisk modell etablert med programvare som Tough2 og TRNSYS, og det konkluderes med at varmeytelsen og ytelseskoeffisienten (COP ) av bakkekildevarmepumpe kan nå 3,0 ~ 4,5, som har en god kjøle- og varmeeffekt. I forskningen av operasjonsstrategien til varmepumpesystemet, fant Fu Yunzhun og andre at sammenlignet med lastesidestrømmen, har bakkekildens sidestrøm større innvirkning på ytelsen til enheten og varmeoverføringsytelsen til den nedgravde røret . Under tilstanden med strømningsinnstilling kan den maksimale COP -verdien til enheten nå 4,17 ved å ta i bruk driftsordningen for å operere i 2 timer og stoppe i 2 timer; Shi Huixian et. Vedtatt en intermitterende driftsmodus for vannlagringskjølingssystem. Om sommeren, når temperaturen er høy, kan politimannen for hele energiforsyningssystemet nå 3,80.

Dyp jordvardelagringsteknologi i drivhus

Dyp jordvarsel i drivhus kalles også "Heat Storage Bank" i drivhus. Kald skade om vinteren og høy temperatur om sommeren er de viktigste hindringene for drivhusproduksjon. Basert på den sterke varvarelagringskapasiteten til dyp jord, designet forskningsgruppen et drivhus underjordisk dyp varme lagringsenhet. Enheten er en dobbeltlags parallell varmeoverføringsledning begravet i dybden på 1,5 ～ 2,5 m under jorden i drivhuset, med et luftinnløp på toppen av drivhuset og et luftuttak på bakken. Når temperaturen i drivhuset er høy, pumpes inneluften med tvang i bakken av en vifte for å realisere varmelagring og temperaturreduksjon. Når temperaturen på drivhuset er lav, trekkes varmen ut fra jorda for å varme drivhuset. Produksjons- og applikasjonsresultatene viser at enheten kan øke drivhusstemperaturen med 2,3 ℃ vinterkvelden, redusere innetemperaturen med 2,6 ℃ om sommerdagen og øke tomatutbyttet med 1500 kg i 667 m². Enheten benytter seg av egenskapene til "varm om vinteren og kjølig om sommeren" og "konstant temperatur" av dyp underjord .

Multi-energikoordinering

Å bruke to eller flere energityper for å varme opp drivhuset kan effektivt gjøre opp for ulempene med enkelt energitype, og gi spill til superposisjonseffekten av “one pluss one er større enn to”. Det komplementære samarbeidet mellom geotermisk energi og solenergi er en forskningshotspot for ny energiutnyttelse i landbruksproduksjon de siste årene. Emmi et. studerte et energisystem med flere kilder (figur 1), som er utstyrt med en fotovoltaisk-termisk hybrid solsamler. Sammenlignet med det vanlige luftvannsvarmepumpesystemet, forbedres energieffektiviteten til energisystemet med flere kilder med 16%~ 25%. Zheng et. utviklet en ny type koblet varmelagringssystem med solenergi og bakkekildevarmepumpe. Solsamlersystemet kan realisere sesongens lagring av oppvarming av høy kvalitet, det vil si oppvarming av høy kvalitet om vinter- og avkjøling av høy kvalitet om sommeren. Den nedgravde rørvarmeveksleren og intermitterende varmelagringstanken kan alle gå bra i systemet, og COP -verdien til systemet kan nå 6,96.

Kombinert med solenergi tar den sikte på å redusere forbruket av kommersiell kraft og forbedre stabiliteten i solenergiforsyning i drivhuset. Wan ya et. Legg frem et nytt intelligent kontrollteknologiske ordning med å kombinere solenergiproduksjon med kommersiell kraft for drivhusoppvarming, som kan benytte seg av fotovoltaisk kraft når det er lys, og gjør den til kommersiell kraft når det ikke er lys, noe som reduserer lastekraften i kraftig strømkraft Rate, og redusere de økonomiske kostnadene uten å bruke batterier.

Solenergi, biomasse energi og elektrisk energi kan i fellesskap varme opp drivhus, noe som også kan oppnå høy oppvarmingseffektivitet. Zhang Liangrui og andre kombinerte solvakuumrørets varmeinnsamling med Valley Electricity Heat Storage Water Tank. Drivhusets oppvarmingssystem har god termisk komfort, og den gjennomsnittlige oppvarmningseffektiviteten til systemet er 68,70%. Den elektriske varmeoppbevaringsvannstanken er en biomasse oppvarming av vannlagringsenhet med elektrisk oppvarming. Den laveste temperaturen på vanninnløpet ved oppvarmingsenden er satt, og driftsstrategien til systemet bestemmes i henhold til vannlagringstemperaturen til solvarmeinnsamlingsdelen og biomasse varmetilagringsdel, for å oppnå stabil oppvarmingstemperatur ved den Oppvarming og sparer elektrisk energi og energimaterialer i biomasse i maksimal grad.

Innovativ forskning og anvendelse av nye drivhusmaterialer

Med utvidelsen av drivhusområdet blir applikasjonsulemper med tradisjonelle klimaanlegg som murstein og jord i økende grad avslørt. Derfor, for å forbedre den termiske ytelsen til drivhuset og dekke utviklingsbehovene til moderne drivhus, er det mange undersøkelser og anvendelser av nye gjennomsiktige dekkmaterialer, termiske isolasjonsmaterialer og veggmaterialer.

Forskning og anvendelse av nytt gjennomsiktig dekkmateriell

Typene gjennomsiktige dekkmaterialer for drivhus inkluderer hovedsakelig plastfilm, glass, solcellepanel og solcellepanel, hvor plastfilmen har det største påføringsområdet. Den tradisjonelle drivhuset PE-filmen har manglene med kort levetid, ikke-nedbrytning og enkeltfunksjon. For tiden er det utviklet en rekke nye funksjonelle filmer ved å legge til funksjonelle reagenser eller belegg.

Lys konverteringsfilm:Lyskonverteringsfilmen endrer filmenens optiske egenskap Skaden av ultrafiolett lys på avlinger og drivhusfilmer i plastdrivhus. For eksempel kan bredbåndet lilla til rød drivhusfilm med VTR-660 lyskonverteringsmiddel betydelig forbedre den infrarøde overføringen når den brukes i drivhus, og sammenlignet med kontroll drivhuset, tomatutbyttet per hektar, vitamin C og lykopeninnhold økes betydelig med 25,71%, henholdsvis 11,11% og 33,04%. For tiden må imidlertid levetid, nedbrytbarhet og kostnader for den nye lyskonverteringsfilmen fortsatt studeres.

Spredt glass: Spredt glass i drivhus er et spesielt mønster og antirefleksjonsteknologi på overflaten av glass, noe som kan maksimere sollyset i spredt lys og komme inn i drivhuset, forbedre fotosynteseffektiviteten til avlinger og øke avlingsutbyttet. Spredningsglass gjør lyset som kommer inn i drivhuset i spredt lys gjennom spesielle mønstre, og det spredte lyset kan bli mer jevnt bestrålet til drivhuset, og eliminerer skyggepåvirkningen fra skjelettet på drivhuset. Sammenlignet med vanlig floatglass og ultrahvit floatglass, er standarden for lysoverføring av spredningsglass 91,5%, og det av vanlig flytglass er 88%. For hver 1% økning i lysoverføring inne i drivhuset, kan utbyttet økes med omtrent 3%, og det oppløselige sukker og C -vitamin i frukt og grønnsaker har økt. Spredningsglass i drivhuset er belagt først og deretter temperert, og selveksplosjonshastigheten er høyere enn den nasjonale standarden, og når 2 ‰.

Forskning og anvendelse av nye termiske isolasjonsmaterialer

De tradisjonelle termiske isolasjonsmaterialene i drivhuset inkluderer hovedsakelig halm matte, papireteppe, nålet filt termisk isolasjonsdyr, etc., som hovedsakelig brukes til intern og ekstern termisk isolasjon av tak, veggisolering og termisk isolasjon av litt varmelagring og varmesamlingsenheter . De fleste av dem har mangelen ved å miste termisk isolasjonsytelse på grunn av indre fuktighet etter langvarig bruk. Derfor er det mange anvendelser av nye høye termiske isolasjonsmaterialer, blant dem det nye termiske isolasjonsdyren, varmelagring og varmeinnsamlingsenheter er forskningsfokuset.

Nye termiske isolasjonsmaterialer lages vanligvis ved prosessering og sammensatt overflate vanntette og aldringsresistente materialer som vevd film og belagt filt med fluffy termisk isolasjonsmaterialer som spraybelagt bomull, diverse kashmir og perlebomull. En vevd film spraybelagt bomulls termisk isolasjonsdyr ble testet i Nordøst-Kina. Det ble funnet at tilsetning av 500g spraybelagt bomull tilsvarte den termiske isolasjonsytelsen til 4500g svart filt termisk isolasjonsdyr i markedet. Under de samme forhold ble den termiske isolasjonsytelsen til 700g spraybelagt bomull forbedret med 1 ~ 2 ℃ sammenlignet med den på 500g spraybelagt bomulls termisk isolasjonsdyr. Samtidig fant andre studier også at sammenlignet med de ofte brukte termiske isolasjonsdukene i markedet, er den termiske isolasjonseffekten av spraybelagt bomull og diverse kashmir termiske isolasjonsdyrer bedre, med den termiske isolasjonshastigheten på 84,0% og 83,3 %henholdsvis. Når den kaldeste utetemperaturen er -24,4 ℃, kan innetemperaturen nå 5,4 og 4,2 ℃. Sammenlignet med det enkelt halmete teppetisolasjonsdyren, har den nye komposittisolasjonsduken fordelene med lett vekt, høy isolasjonshastighet, sterk vanntett og aldringsmotstand, og kan brukes som en ny type høyeffektivisolasjonsmateriale for solenergi.

Samtidig, i henhold til forskning av termiske isolasjonsmaterialer for drivhusvarmeinnsamling og lagringsenheter, er det også funnet at når tykkelsen er den samme, har flerlags sammensatte termiske isolasjonsmaterialer bedre termisk isolasjonsytelse enn enkeltmaterialer. Professor Li Jianmings team fra Northwest A&F University designet og vist 22 typer termiske isolasjonsmaterialer fra drivhusvannlagringsenheter, for eksempel vakuumbrett, luftgel og gummibomull, og målte deres termiske egenskaper. Resultatene viste at 80 mm termisk isolasjonsbelegg+luftgel+gummi-plast termisk isolasjon Bomullkomposittisolasjonsmateriale kan redusere varmedissipasjonen med 0,367 mj per tidsenhet sammenlignet med 80 mm gummi-plast bomull, og dens varmeoverføringskoeffisient var 0,283w/(m2 · K) Når tykkelsen på isolasjonskombinasjonen var 100 mm.

Faseendringsmateriale er et av hot spots innen drivhusmateriellforskning. Northwest A&F University har utviklet to typer lagringsenheter for faseendringer: Den ene er en oppbevaringsboks laget av svart polyetylen, som har en størrelse på 50 cm × 30 cm × 14 cm (lengde × høyde × tykkelse) og er fylt med faseendringsmaterialer, så så at den kan lagre varme og frigjøre varme; For det andre utvikles en ny type faseendringstavle. Faseendringsveggbrettet består av faseendringsmateriale, aluminiumsplate, aluminiumsplastisk plate og aluminiumslegering. Faseendringsmaterialet er lokalisert i den mest sentrale plasseringen av veggplaten, og spesifikasjonen er 200 mm × 200mm × 50mm. Det er et pulveraktig fast stoff før og etter faseendring, og det er ikke noe fenomen med å smelte eller flyte. De fire veggene i faseendringsmaterialet er henholdsvis aluminiumsplate og aluminiumsplastisk plate. Denne enheten kan realisere funksjonene til hovedsakelig lagring av varme i løpet av dagen og hovedsakelig frigjøre varme om natten.

Derfor er det noen problemer i anvendelsen av enkelt termisk isolasjonsmateriale, for eksempel lav termisk isolasjonseffektivitet, stort varmetap, kort varmelagringstid, etc. Ved bruk av sammensatt termisk isolasjonsmateriale som termisk isolasjonslag og innendørs og utendørs termisk isolasjon Å dekke lag med varme lagringsenhet kan effektivt forbedre den termiske isolasjonsytelsen til drivhuset, redusere varmetapet av drivhus og dermed oppnå effekten av sparing av energi.

Forskning og anvendelse av ny vegg

Som en slags kabinettstruktur er veggen en viktig barriere for drivhusets kalde beskyttelse og varmebevaring. I følge veggmaterialer og strukturer kan utviklingen av den nordlige veggen av drivhuset deles inn i tre typer: enkeltlagsveggen laget av jord, murstein osv Polystyrenbrett osv., Med indre varmelagring og ytre varmeisolasjon, og de fleste av disse veggene er tidkrevende og arbeidskrevende; De siste årene har mange nye typer vegger dukket opp, som er enkle å bygge og egnet for rask montering.

Fremveksten av monterte vegger av ny type fremmer den raske utviklingen av samlede drivhus, inkludert komposittvegger av ny type med ytre vanntette og anti-aging overflatematerialer og materialer som filt, perlebomull, rom bomull, glass bomull eller resirkulert bomull som varme Isolasjonslag, for eksempel fleksible samlede vegger av spray-bundet bomull i Xinjiang. I tillegg har andre studier også rapportert den nordlige veggen av samlet drivhus med varmelagringslag, for eksempel murfylte hveteskallmørtelblokk i Xinjiang. Under det samme ytre miljøet, når den laveste utetemperaturen er -20,8 ℃, er temperaturen i solenergi drivhuset med hveteskallmørtelblokk komposittvegg 7,5 ℃, mens temperaturen i solenergi drivhuset med murstein -betongvegg er 3,2 ℃. Høstingstiden for tomat i mursteinskrenshus kan avanserer med 16 dager, og utbyttet av enkelt drivhus kan økes med 18,4%.

Anleggsteamet ved Northwest A&F University la frem designideen om å lage halm, jord, vann, stein og faseendringsmaterialer til termisk isolasjon og varmelagringsmoduler fra lysvinkelen og forenklet veggdesign, som fremmet applikasjonsforskningen av modulær samlet vegg. For eksempel, sammenlignet med vanlig murveggsdrivhus, er gjennomsnittstemperaturen i drivhuset 4,0 ℃ høyere på en typisk solskinnsdag. Tre typer uorganiske faseendringssementmoduler, som er laget av faseendringsmateriale (PCM) og sement, har akkumulert varme på 74,5, 88,0 og 95,1 MJ/m³, og frigjorde varme på 59,8, 67,8 og 84,2 mj/m³, henholdsvis. De har funksjonene til "toppskjæring" på dagtid, "dalfylling" om natten, absorberer varme om sommeren og slipper varme om vinteren.

Disse nye veggene er samlet på stedet, med kort byggeperiode og lang levetid, som skaper forhold for konstruksjon av lys, forenklet og raskt samlet prefabrikkerte drivhus, og kan i stor grad fremme strukturelle reformer av drivhus. Imidlertid er det noen defekter i denne typen vegg, for eksempel den spraybundne bomulls termiske isolasjonsveggen har utmerket termisk isolasjonsytelse, men mangler varmelagringskapasitet, og faseendringsbyggematerialet har problemet med kostnadene med høy bruk. I fremtiden bør applikasjonsforskningen av samlet vegg styrkes.

Ny energi, nye materialer og nye design hjelper drivhusstrukturen med å endre seg.

Forskning og innovasjon av ny energi og nye materialer gir grunnlaget for designinnovasjon av drivhus. Energisparende solenergi og bueskur er de største skurstrukturene i Kinas landbruksproduksjon, og de spiller en viktig rolle i landbruksproduksjonen. Imidlertid, med utviklingen av Kinas sosiale økonomi, blir manglene ved de to typer anleggsstrukturer stadig mer presentert. For det første er plassen til anleggsstrukturer liten, og mekaniseringsgraden er lav; For det andre har det energisparende solenergi drivhuset god termisk isolasjon, men arealbruken er lav, noe som tilsvarer å erstatte drivhusenergien med land. Vanlig bue -skur har ikke bare liten plass, men har også dårlig termisk isolasjon. Selv om multispan-drivhuset har stor plass, har det dårlig termisk isolasjon og høyt energiforbruk. Derfor er det viktig å forske og utvikle drivhusstrukturen som er egnet for Kinas nåværende sosiale og økonomiske nivå, og forskning og utvikling av ny energi og nye materialer vil hjelpe drivhusstrukturen med å endre og produsere en rekke innovative drivhusmodeller eller strukturer.

Innovativ forskning på asymmetrisk vannkontrollert bryggeriets drivhus

Det asymmetriske vannkontrollerte bryggedrivhuset (patentnummer: ZL 201220391214.2) er basert på prinsippet om sollys, og endrer den symmetriske strukturen til vanlig plastdrivhus, og øker det sørlige spennet, og øker det sørlige taket, og øker det sørlige taket. Det nordlige spennet og reduserer varmedissipasjonsområdet, med et spenn på 18 ~ 24m og en ås høyde på 6 ~ 7m. Gjennom designinnovasjon har den romlige strukturen blitt betydelig økt. Samtidig løses problemene med utilstrekkelig varme i drivhus om vinteren og dårlig termisk isolasjon av vanlige termiske isolasjonsmaterialer ved å bruke ny teknologi for biomasse bryggevarme og termiske isolasjonsmaterialer. Produksjons- og forskningsresultatene viser at det asymmetriske vannkontrollerte bryggedrivhuset med stor spann Drivhuset reduseres med 39,6% og utnyttelsesgraden Popularisering og anvendelse i det gule Huaihe -bassenget i Kina.

Samlet sollys drivhus

Montert sollys drivhus tar søyler og takskjelett som bærende struktur, og veggmaterialet er hovedsakelig varmeisolasjonskabinett, i stedet for lager og passiv varmetilagring og frigjøring. Hovedsakelig: (1) En ny type samlet vegg dannes ved å kombinere forskjellige materialer som belagt film eller fargestålplate, halmblokk, fleksibel termisk isolasjonsdyr, mørtelblokk, etc. (2) Komposittveggbrett laget av prefabrikkerte sementkort -Polystyren styret-sementstyret; (3) Lys og enkel monteringstype av termiske isolasjonsmaterialer med aktivt varmelagrings- og frigjøringssystem og avfukingssystem, for eksempel plastfartsopplagring og rørledning av rørledninger. Å bruke forskjellige nye varmeisolasjonsmaterialer og varmelagringsmaterialer i stedet for tradisjonell jordvegg for å bygge solenergi har stor plass og liten sivilingeniør. De eksperimentelle resultatene viser at temperaturen på drivhuset om natten om vinteren er 4,5 ℃ høyere enn for det tradisjonelle murvegg-drivhuset, og tykkelsen på bakveggen er 166mm. Sammenlignet med det 600 mm tykke murveggede drivhuset, reduseres det okkuperte området med 72%, og kostnadene per kvadratmeter er 334,5 yuan, som er 157,2 yuan lavere enn det for murvegg-drivhuset, og byggekostnaden har falt betydelig. Derfor har det samlede drivhuset fordelene med mindre dyrket landødeleggelse, landbesparende, rask konstruksjonshastighet og lang levetid, og det er en nøkkelretning for innovasjon og utvikling av solenergi -drivhus for tiden og i fremtiden.

Skyve sollys drivhus

Det skateboardmonterte energisparende solenergiutviklingen utviklet av Shenyang Agricultural University bruker bakveggen til solenergi til å danne et vannsirkulerende veggvarmetilagringssystem for å lagre varme og heve temperaturen, som hovedsakelig er sammensatt av et basseng (32m³), en lett samleplate (360m²), en vannpumpe, et vannrør og en kontroller. Den fleksible termiske isolasjonsdyren erstattes av et nytt lett rock ullfarget stålplate -materiale øverst. Forskningen viser at denne designen effektivt løser problemet med gavler som blokkerer lys, og øker lysinngangsområdet til drivhuset. Belysningsvinkelen på drivhuset er 41,5 °, som er nesten 16 ° høyere enn for kontroll drivhuset, og forbedrer dermed lyshastigheten. Innendørs temperaturfordeling er ensartet, og plantene vokser pent. Drivhuset har fordelene med å forbedre effektiviteten til arealbruk, fleksibelt designe drivhusstørrelse og forkorte byggeperioden, noe som er av stor betydning for å beskytte dyrket landressurser og miljø.

Fotovoltaisk drivhus

Agricultural Greenhouse er et drivhus som integrerer solcellefotovoltaisk kraftproduksjon, intelligent temperaturkontroll og moderne høyteknologisk planting. Den vedtar en beinramme av stål og er dekket med solcelleanlegg for solcelleanlegg for å sikre lysskravene til solcelleanleggsmoduler og lysskravene til hele drivhuset. Likestrømmen som genereres av solenergi supplerer direkte lyset fra jordbruks drivhus, støtter direkte normal drift av drivhusutstyr, driver vanning av vannressurser, øker drivhusetemperaturen og fremmer den raske veksten av avlinger. Fotovoltaiske moduler på denne måten vil påvirke belysningseffektiviteten til drivhustak, og deretter påvirke den normale veksten av drivhusgrønnsaker. Derfor blir den rasjonelle utformingen av fotovoltaiske paneler på taket av drivhuset nøkkelpunktet for anvendelse. Agricultural Greenhouse er et produkt av den organiske kombinasjonen av sightseeing jordbruk og hagearbeid, og det er en nyskapende landbruksnæringsindustri som integrerer solcelleproduksjon, landbrukssyn, landbruksavlinger, landbruksteknologi, landskap og kulturell utvikling.

Innovativ design av drivhusgruppe med energiinteraksjon mellom forskjellige typer drivhus

Guo Wenzhong, forsker ved Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, bruker oppvarmingsmetoden for energioverføring mellom drivhus for å samle den gjenværende varmeenergien i ett eller flere drivhus for å varme opp et annet eller flere drivhus. Denne oppvarmingsmetoden realiserer overføring av drivhusenergi i tid og rom, forbedrer energiutnyttelseseffektiviteten til den gjenværende drivhusets varmeenergi og reduserer det totale oppvarmingsenergiforbruket. De to typene drivhus kan være forskjellige drivhustyper eller den samme drivhustypen for å plante forskjellige avlinger, for eksempel salat og tomatdrivhus. Varmeinnsamlingsmetoder inkluderer hovedsakelig å trekke ut innendørs luftvarme og direkte avskjære hendelsesstråling. Gjennom solenergiinnsamling, tvangskonveksjon med varmeveksler og tvangsutvinning med varmepumpe, ble overskuddsvarmen i høyenergi drivhus trukket ut for oppvarming av drivhus.

oppsummere

Disse nye solenergiene har fordelene med rask montering, forkortet byggeperiode og forbedret landutnyttelsesgrad. Derfor er det nødvendig å utforske ytelsen til disse nye drivhusene i forskjellige områder ytterligere, og gi muligheten for storstilt popularisering og anvendelse av nye drivhus. Samtidig er det nødvendig å kontinuerlig styrke anvendelsen av ny energi og nye materialer i drivhus, for å gi makt til strukturreformen av drivhus.

Fremtidsutsikt og tenkning

Tradisjonelle drivhus har ofte noen ulemper, for eksempel høyt energiforbruk, lavt landutnyttelsesgrad, tidkrevende og arbeidskrevende, dårlig ytelse, etc., som ikke lenger kan dekke produksjonsbehovene til moderne landbruk, og vil være gradvis eliminert. Derfor er det en utviklingstrend å bruke nye energikilder som solenergi, biomasseenergi, geotermisk energi og vindenergi, nye drivhuspåføringsmaterialer og nye design for å fremme den strukturelle endringen av drivhuset. For det første skal det nye drivhuset som er drevet av ny energi og nye materialer ikke bare imøtekomme behovene for mekanisert drift, men også spare energi, land og kostnader. For det andre er det nødvendig å stadig utforske ytelsen til nye drivhus i forskjellige områder, så som toppforhold for storstilt popularisering av drivhus. I fremtiden bør vi videre søke etter ny energi og nye materialer som er egnet for drivhuspåføring, og finne den beste kombinasjonen av ny energi, nye materialer og drivhus, for å gjøre det mulig å bygge et nytt drivhus med lave kostnader, kort konstruksjon Periode, lavt energiforbruk og utmerket ytelse, hjelper drivhusstrukturen med å endre og fremme moderniseringsutviklingen av drivhus i Kina.

Selv om anvendelsen av ny energi, nye materialer og nye design innen drivhuskonstruksjon er en uunngåelig trend, er det fortsatt mange problemer som må studeres og overvinne: (1) byggekostnadene øker. Sammenlignet med tradisjonell oppvarming med kull, naturgass eller olje, er anvendelsen av ny energi og nye materialer miljøvennlig og forurensningsfri, men byggekostnadene er betydelig økt, noe som har en viss innvirkning på investeringsgjenoppretting av produksjon og drift . Sammenlignet med energiutnyttelse vil kostnadene for nye materialer bli betydelig økt. (2) Ustabil utnyttelse av varmeenergi. Den største fordelen med ny energiutnyttelse er lave driftskostnader og utslipp av lav karbondioksid, men tilførselen av energi og varme er ustabil, og skyet dager blir den største begrensende faktoren i solenergiutnyttelse. I prosessen med biomassevarmeproduksjon ved gjæring, er den effektive utnyttelsen av denne energien begrenset av problemene med lav gjæring varmeenergi, vanskelig styring og kontroll, og stor lagringsplass for transport av råvarer. (3) Teknologimodenhet. Disse teknologiene som brukes av ny energi og nye materialer er avansert forskning og teknologiske prestasjoner, og deres applikasjonsområde og omfang er fremdeles ganske begrenset. De har ikke gått mange ganger, mange nettsteder og storskala praksisverifisering, og det er uunngåelig noen mangler og teknisk innhold som må forbedres i anvendelsen. Brukere benekter ofte fremme av teknologi på grunn av mindre mangler. (4) Teknologiens penetrasjonshastighet er lav. Den brede anvendelsen av en vitenskapelig og teknologisk prestasjon krever en viss popularitet. For tiden er ny energi, ny teknologi og ny drivhusdesignteknologi alle i teamet av vitenskapelige forskningssentre i universiteter med viss innovasjonsevne, og de fleste tekniske etterspørsel eller designere vet fortsatt ikke; Samtidig er popularisering og anvendelse av nye teknologier fremdeles ganske begrenset fordi kjerneutstyret til nye teknologier er patentert. (5) Integrering av ny energi, nye materialer og drivhusstrukturdesign må styrkes ytterligere. Fordi energi, materialer og drivhusstrukturdesign tilhører tre forskjellige fagområder, mangler talenter med drivhusdesignopplevelse ofte forskning på drivhusrelatert energi og materialer, og omvendt; Derfor må forskere relatert til energi og materialforskning styrke undersøkelsen og forståelsen av de faktiske behovene til utvikling av drivhusindustrien, og strukturelle designere bør også studere nye materialer og ny energi for å fremme den dype integrasjonen av de tre forholdene, for å oppnå Målet med praktisk drivhusforskningsteknologi, lav byggekostnad og god brukseffekt. Basert på de ovennevnte problemene antydes det at staten, lokale myndigheter og vitenskapelige forskningssentre bør intensivere teknisk forskning, utføre felles forskning i dybden, styrke publisiteten til vitenskapelige og teknologiske prestasjoner, forbedre populariseringen av prestasjoner og raskt realisere de Målet med ny energi og nye materialer for å hjelpe den nye utviklingen av drivhusindustrien.

Sitert informasjon

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Ny energi, nye materialer og ny design hjelper den nye revolusjonen av drivhus [J]. Grønnsaker, 2022, (10): 1-8.