Li Jianming, Sun Guotao и др.Технология за селскостопанска инженерия на оранжерия2022-11-21 17:42 Публикувано в Пекин

През последните години парниковата индустрия е разработена енергично.Развитието на оранжерии не само подобрява степента на използване на земята и скоростта на производство на селскостопански продукти, но също така решава проблема с доставките на плодове и зеленчуци извън сезона.Оранжерията обаче също се сблъска с безпрецедентни предизвикателства.Оригиналните съоръжения, методи за отопление и структурни форми са предизвикали устойчивост на околната среда и развитието.Спешно са необходими нови материали и нови дизайни, за да се промени структурата на оранжерията, както и нови енергийни източници са спешно необходими за постигане на целите за пестене на енергия и опазване на околната среда и увеличаване на производството и доходите.

Тази статия обсъжда темата „Нова енергия, нови материали, нов дизайн, за да помогне на новата революция на оранжерията“, включително изследванията и иновациите на слънчевата енергия, енергията на биомаса, геотермалната енергия и други нови енергийни източници в оранжерията, изследванията и приложението на нови материали за покритие, топлоизолация, стени и друго оборудване и бъдещата перспектива и мислене на нова енергия, нови материали и нов дизайн, за да се помогне на реформата на оранжерията, така че да осигури справка за индустрията.

Развитието на фасилитивно земеделие е политическо изискване и неизбежен избор за прилагане на духа на важните инструкции и вземането на решения от централното правителство.През 2020 г. общата площ на защитеното земеделие в Китай ще бъде 2,8 милиона HM2, а изходната стойност ще надхвърли 1 трилион юана.Това е важен начин за подобряване на производствения капацитет на оранжерията за подобряване на осветлението на оранжерията и топлоизолацията чрез нова енергия, нови материали и нов дизайн на оранжерия.Има много недостатъци в традиционното оранжерийно производство, като въглища, мазут и други източници на енергия, използвани за отопление и отопление в традиционните оранжерии, което води до голямо количество диоксиден газ, който сериозно замърсява околната среда, докато природният газ, електрическата енергия и Други енергийни източници увеличават оперативните разходи за оранжерии.Традиционните материали за съхранение на топлина за стени на оранжерии са предимно глина и тухли, които консумират много и причиняват сериозни щети на земните ресурси.Ефективността на използването на земята на традиционната слънчева оранжерия със земна стена е само 40% ~ 50%, а обикновената оранжерия има слаб капацитет за съхранение на топлина, така че не може да преживее зимата, за да произвежда топли зеленчуци в северен Китай.Следователно сърцевината на насърчаването на промените в оранжерията или основните изследвания се крие в проектирането на оранжерии, изследванията и разработването на нови материали и нова енергия.Тази статия ще се съсредоточи върху изследванията и иновациите на нови енергийни източници в оранжерии, ще обобщи изследователския статус на нови енергийни източници като слънчева енергия, енергия от биомаса, геотермална енергия, вятърна енергия и нови прозрачни покривни материали, топлоизолационни материали и стенни материали в оранжерия, анализирайте приложението на нова енергия и нови материали при изграждането на нова оранжерия и очаквайте с нетърпение тяхната роля в бъдещото развитие и трансформация на оранжерията.

Изследвания и иновации на нова енергийна оранжерия

Зелената нова енергия с най -голям потенциал за използване на селското стопанство включва слънчева енергия, геотермална енергия и енергия на биомаса или цялостно използване на различни нови енергийни източници, така че да се постигне ефективно използване на енергията чрез учене от силните точки на другия.

слънчева енергия/мощност

Технологиите за слънчева енергия са нисковъглероден, ефективен и устойчив режим на доставка на енергия и е важен компонент на стратегическите възникващи индустрии в Китай.Той ще се превърне в неизбежен избор за трансформация и надграждане на енергийната структура на Китай в бъдеще.От гледна точка на използването на енергия, самата оранжерия е структура на съоръжението за използване на слънчева енергия.Чрез парниковия ефект слънчевата енергия се събира на закрито, температурата на оранжерията се повишава и се осигурява необходимата топлина за растеж на културите.Основният енергиен източник на фотосинтеза на парниковите растения е директната слънчева светлина, която е прякото използване на слънчевата енергия.

01 Фотоволтаично генериране на енергия за генериране на топлина

Фотоволтаичното производство на електроенергия е технология, която директно преобразува светлинната енергия в електрическа енергия на базата на фотоволтаичен ефект.Ключовият елемент на тази технология е слънчевата клетка.Когато слънчевата енергия свети върху масива от слънчеви панели последователно или паралелно, полупроводниковите компоненти директно преобразуват енергията на слънчевата радиация в електрическа енергия.Фотоволтаичната технология може директно да преобразува светлинната енергия в електрическа, да съхранява електричество чрез батерии и да отоплява оранжерията през нощта, но високата й цена ограничава по-нататъшното й развитие.Изследователската група разработи фотоволтаично нагревателно устройство с графен, което се състои от гъвкави фотоволтаични панели, машина за обратно управление "всичко в едно", акумулаторна батерия и нагревателен прът с графен.Според дължината на линията за засаждане, графеновият топлинен прът е погребан под торбата на субстрата.През деня фотоволтаичните панели абсорбират слънчева радиация, за да генерират електричество и да я съхраняват в батерията за съхранение, а след това електричеството се пуска през нощта за графеновия отоплителен прът.При действителното измерване е приет режимът на контрол на температурата да се започне от 17 ℃ и затваряне при 19 ℃.Работейки през нощта (20: 00-08: 00 На втория ден) в продължение на 8 часа консумацията на енергия за нагряване на един ред растения е 1,24 kW · h, а средната температура на чантата на субстрата през нощта е 19,2 ℃, което е 3,5 ~ 5,3 ℃ по -високо от това на контрола.Този метод на отопление комбинира сфотоволтаичното производство на електроенергия решава проблемите на високото потребление на енергия и високото замърсяване при отопление на отопление през зимата.

02 Фототермално преобразуване и използване

Слънчевото фототермично преобразуване се отнася до използването на специална повърхност за събиране на слънчева светлина, направена от материали за фототермично преобразуване, за събиране и абсорбиране на възможно най-много слънчева енергия, излъчена върху нея, и превръщането й в топлинна енергия.В сравнение със слънчевите фотоволтаични приложения, слънчевите фототермични приложения увеличават абсорбцията на близката инфрачервена лента, така че имат по-висока ефективност на оползотворяване на слънчевата светлина, по-ниска цена и зряла технология и са най-широко използваният начин за използване на слънчевата енергия.

Най-зрялата технология за фототермално преобразуване и използване в Китай е слънчевият колектор, чийто основен компонент е сърцевината на топлопоглъщащата плоча със селективно абсорбиращо покритие, което може да преобразува енергията на слънчевата радиация, преминаваща през покриващата плоча, в топлинна енергия и да предава то към работната среда, абсорбираща топлина.Слънчевите колектори могат да бъдат разделени на две категории според това дали има вакуумно пространство в колектора или не: плоски слънчеви колектори и вакуумно-тръбни слънчеви колектори;концентриращи слънчеви колектори и неконцентриращи слънчеви колектори в зависимост от това дали слънчевата радиация в порта за дневна светлина променя посоката си;и течни слънчеви колекционери и слънчеви колекционери на въздуха според вида на работната среда за пренос на топлина.

Използването на слънчева енергия в оранжерията се извършва главно чрез различни видове слънчеви колекционери.Университетът Ибн Зор в Мароко е разработил система за отопление с активна слънчева енергия (ASHS) за затопляне на оранжерии, която може да увеличи общото производство на домати с 55% през зимата.Китайският селскостопански университет е проектирал и разработил набор от система за събиране и разреждане на повърхностен охладител-вентилатор с капацитет за събиране на топлина от 390,6～693,0 MJ и е представил идеята за разделяне на процеса на събиране на топлина от процеса на съхранение на топлина чрез термопомпа.Университетът в Бари в Италия е разработил система за парниково полигенерационно отопление, която се състои от слънчева енергийна система и термопомпа въздух-вода и може да повиши температурата на въздуха с 3,6% и температурата на почвата с 92%.Изследователската група е разработила вид активно оборудване за събиране на слънчева топлина с променлив ъгъл на наклон за слънчева оранжерия и поддържащо устройство за съхранение на топлина за оранжерийно водно тяло през времето.Технологията за активно събиране на слънчева топлина с променлив наклон преодолява ограниченията на традиционното оборудване за събиране на топлина в оранжерии, като ограничен капацитет за събиране на топлина, засенчване и заемане на обработваема земя.Чрез използването на специалната оранжерийна структура на слънчева оранжерия, пространството без засаждане на оранжерията се използва напълно, което значително подобрява ефективността на използване на парниковото пространство.При типични слънчеви работни условия, активната система за събиране на слънчева топлина с променлив наклон достига 1,9 MJ/(m2h), ефективността на използване на енергията достига 85,1%, а степента на пестене на енергия е 77%.В технологията за съхранение на топлина в оранжерии е зададена структурата за съхранение на топлина с многофазна промяна, капацитетът за съхранение на топлина на устройството за съхранение на топлина се увеличава и се реализира бавно освобождаване на топлина от устройството, така че да се реализира ефективното използване на Топлината, събрана от оборудването за събиране на слънчева топлина на оранжерията.

Енергия на биомаса

Нова структура на съоръжението се изгражда чрез комбиниране на устройството за производство на топлина от биомаса с оранжерията, а суровините от биомаса, като свински тор, остатъци от гъби и слама, се компостират, за да се загрее топлината, а генерираната топлинна енергия се доставя директно в оранжерията [ 5].В сравнение с оранжерията без отоплителен резервоар за ферментация на биомаса, отоплителната оранжерия може ефективно да повиши температурата на земята в оранжерията и да поддържа правилната температура на корените на културите, отглеждани в почвата при нормален климат през зимата.Вземайки за пример еднослойна асиметрична топлоизолационна оранжерия с обхват 17 m и дължина 30 m, добавяйки 8 m селскостопански отпадъци (доматена слама и смес от свински тор) във вътрешния ферментационен резервоар за естествена ферментация, без да обръщате купчината увеличете средната дневна температура на оранжерията с 4,2 ℃ през зимата, а средната дневна минимална температура може да достигне 4,6 ℃.

Енергийното използване на контролирана ферментация на биомаса е метод на ферментация, който използва инструменти и оборудване за контролиране на процеса на ферментация, за да се получи бързо и ефективно да се използва топлинна енергия от биомаса и CO2 газов тор, сред които вентилацията и влагата са ключовите фактори за регулиране на ферментационната топлина и производство на газ на биомаса.При вентилирани условия аеробните микроорганизми във ферментационната купчина използват кислород за жизнени дейности и част от генерираната енергия се използва за собствената им жизнена дейност, а част от енергията се освобождава в околната среда като топлинна енергия, което е от полза за температурата възход на околната среда.Водата участва в целия процес на ферментация, като осигурява необходимите разтворими хранителни вещества за микробните дейности и в същото време освобождава топлината на купчината под формата на пара през водата, така че да намали температурата на купчината, да удължи живота на Микроорганизми и повишават обемната температура на купчината.Инсталирането на устройство за излугване на слама във ферментационния резервоар може да повиши вътрешната температура с 3 ~ 5 ℃ през зимата, да засили фотосинтезата на растенията и да увеличи добива на домати с 29,6%.

Геотермална енергия

Китай е богат на геотермални ресурси.Понастоящем най-разпространеният начин за селскостопански съоръжения да използват геотермална енергия е използването на термична помпа от земен източник, която може да прехвърля от нискокачествена топлинна енергия към висококачествена топлинна енергия чрез въвеждане на малко количество висококачествена енергия (като напр. електрическа енергия).За разлика от традиционните мерки за отопление на оранжерия, отоплението със земна термопомпа може не само да постигне значителен отоплителен ефект, но също така има способността да охлажда оранжерията и да намалява влажността в оранжерията.Изследванията за приложение на термична помпа от земен източник в областта на жилищното строителство са зрели.Основната част, която влияе на отоплителния и охлаждащия капацитет на термопомпата със земен източник, е подземният топлообменен модул, който включва главно вкопани тръби, подземни кладенци и т.н. Как да проектираме подземна топлообменна система с балансирани разходи и ефект винаги беше изследователският фокус на тази част.В същото време промяната на температурата на подземния слой на почвата при прилагането на термопомпа със земен източник също влияе върху ефекта на използване на термопомпената система.Използването на термопомпата на източника на земята за охлаждане на оранжерията през лятото и съхраняване на топлинната енергия в дълбокия почвен слой може да облекчи температурния спад на подземния почвен слой и да подобри ефективността на производството на топлина на термопомпата на източника на земята през зимата.

Понастоящем, при изследването на производителността и ефективността на термична помпа от земен източник, чрез действителните експериментални данни, е създаден числен модел със софтуер като TOUGH2 и TRNSYS и се прави заключението, че производителността на отоплението и коефициентът на производителност (COP ) на земната термопомпа може да достигне 3,0 ~ 4,5, което има добър охлаждащ и отоплителен ефект.В изследването на стратегията за работа на термопомпената система, Fu Yunzhun и други откриха, че в сравнение с потока от страната на товара, потокът от страната на земния източник има по-голямо въздействие върху производителността на уреда и ефективността на топлопреноса на заровената тръба .При условие на настройка на потока максималната стойност на COP на уреда може да достигне 4,17 чрез приемане на работна схема на работа за 2 часа и спиране за 2 часа;Shi Huixian et.прие периодичен режим на работа на охладителната система за съхранение на вода.През лятото, когато температурата е висока, COP на цялата енергийна система може да достигне 3,80.

Технология за съхранение на дълбока почвена топлина в оранжерията

Дълбоката почвена топлина за съхранение в оранжерия също се нарича „банка за съхранение на топлина“ в оранжерията.Увреждането от студ през зимата и високата температура през лятото са основните пречки пред оранжерийното производство.Въз основа на силния капацитет за съхранение на топлина на дълбоката почва, изследователската група проектира подземно устройство за съхранение на топлина в оранжерия.Устройството представлява двуслоен паралелен тръбопровод за пренос на топлина, заровен на дълбочина от 1,5～2,5m под земята в оранжерията, с вход за въздух в горната част на оранжерията и изход за въздух на земята.Когато температурата в оранжерията е висока, вътрешният въздух се изпомпва принудително в земята от вентилатор, за да се реализира съхранение на топлина и намаляване на температурата.Когато температурата в оранжерията е ниска, топлината се извлича от почвата, за да се затопли оранжерията.Резултатите от производството и приложението показват, че устройството може да повиши температурата в оранжерията с 2,3 ℃ през зимната нощ, да намали вътрешната температура с 2,6 ℃ през летния ден и да увеличи добива от домати с 1500 kg за 667 m².Устройството използва пълноценно характеристиките на „топло през зимата и прохладно през лятото“ и „постоянна температура“ на дълбока подземна почва, осигурява „банка за достъп до енергия“ за оранжерията и непрекъснато изпълнява спомагателните функции на охлаждането и отоплението на отоплението .

Координация с мултиенергия

Използването на два или повече типа енергия за загряване на оранжерията може ефективно да компенсира недостатъците на единичния тип енергия и да даде игра на ефекта на суперпозицията на „Един плюс един е по -голям от два“.Допълнителното сътрудничество между геотермалната енергия и слънчевата енергия е изследователска гореща точка за ново използване на енергията в селскостопанското производство през последните години.Еми и др.изследва енергийна система с много източници (Фигура 1), която е оборудвана с фотоволтаично-термичен хибриден слънчев колектор.В сравнение с общата система за термопомпи за въздушна вода, енергийната ефективност на енергийната система с много източници се подобрява с 16%~ 25%.Zheng et.разработи нов тип свързана система за съхранение на топлина на слънчева енергия и термопомпа за източник на земя.Соларната колекторна система може да реализира висококачествено сезонно съхранение на отопление, тоест висококачествено отопление през зимата и висококачествено охлаждане през лятото.Погребаният топлообменник на тръбата и периодичният резервоар за съхранение на топлина могат да работят добре в системата, а стойността на COP на системата може да достигне 6,96.

В комбинация със слънчевата енергия има за цел да намали потреблението на търговска енергия и да подобри стабилността на слънчевото захранване в оранжерията.Уан Я и др.Представете нова схема на технологията за интелигентна контрола за комбиниране на производството на слънчева енергия с търговска енергия за отопление на отопление, което може да използва фотоволтаичната енергия, когато има светлина, и да го превърнете в търговска мощност, когато няма светлина, което значително намалява недостига на натоварване оценка и намаляване на икономическите разходи, без да се използват батерии.

Слънчевата енергия, енергията на биомасата и електрическата енергия могат съвместно да отопляват оранжерии, което също може да постигне висока ефективност на отопление.Zhang Liangrui и други комбинирани слънчеви вакуумни тръби топлинно събиране с топлинен резервоар Valley Electricity Teigh Storage.Системата за отопление на парникови храни има добър топлинен комфорт, а средната ефективност на отопление на системата е 68,70%.Електрическият резервоар за съхранение на топлина е устройство за съхранение на отоплителна вода за биомаса с електрическо отопление.Зададена е най -ниската температура на входа на водата в отоплителния край, а стратегията за работа на системата се определя според температурата на съхранение на водата на частта за събиране на слънчева топлина и частта за съхранение на топлина, така че да се постигне стабилна температура на нагряване в The Край на отоплението и спестете електрическата енергия и енергийните материали за биомаса в максимална степен.

Иновативни изследвания и приложение на нови оранжерийни материали

С разширяването на парниковата зона се разкриват недостатъците на традиционните парникови материали като тухли и почва.Следователно, за да се подобри допълнително топлинните характеристики на оранжерията и да се отговори на нуждите на развитието на съвременната оранжерия, има много изследвания и приложения на нови прозрачни покриващи материали, термични изолационни материали и стени.

Проучване и прилагане на нови прозрачни покривни материали

Видовете прозрачни материали за покриване на оранжерии включват главно пластмасов филм, стъкло, слънчев панел и фотоволтаичен панел, сред който пластмасов филм има най -голямата зона на приложение.Традиционният филм за парникови PE има дефектите на краткия експлоатационен живот, неразграждане и единична функция.Понастоящем са разработени различни нови функционални филми чрез добавяне на функционални реагенти или покрития.

Филм за преобразуване на светлина:Филмът за преобразуване на светлината променя оптичните свойства на филма, като използва агенти за преобразуване на светлина като рядкоземни и нано материали и може да преобразува ултравиолетова светлинна област в червена оранжева светлина и синя виолетова светлина, изисквана от фотосинтезата на растенията, като по този начин увеличава добива на културите и намаляваща редуциране увреждането на ултравиолетовата светлина върху културите и парниковите филми в пластмасови оранжерии.Например, широколентовият лилаво-червен оранжериен филм с VTR-660 агент за преобразуване на светлина може значително да подобри инфрачервеното предаване, когато се прилага в оранжерия, и в сравнение с контролната оранжерия, добивът на домат на хектар, витамин С и ликопен съдържание са значително увеличени съответно с 25.71%, 11.11% и 33.04%.Понастоящем обаче експлоатационният живот, разградимостта и цената на новия филм за преобразуване на светлина все още трябва да бъдат проучени.

Разпръснато стъкло: Разпръснатото стъкло в оранжерията е специален модел и технология за антиофене на повърхността на стъклото, което може да увеличи максимално слънчевата светлина в разпръсната светлина и да влезе в оранжерията, да подобри ефективността на фотосинтезата на културите и да увеличи добива на културите.Стъклото за разсейване превръща светлината, влизаща в оранжерията в разпръсната светлина чрез специални шарки, а разпръснатата светлина може да бъде по -равномерно облъчена в оранжерията, като елиминира влиянието на сенките на скелета върху оранжерията.В сравнение с обикновеното флоат стъкло и ултрабялото флоат стъкло, стандартът за пропускливост на светлината на разсейващото стъкло е 91,5%, а този на обикновеното флоат стъкло е 88%.За всеки 1% увеличение на светлинната пропускливост вътре в оранжерията, добивът може да се увеличи с около 3%, а разтворимата захар и витамин С в плодовете и зеленчуците се увеличават.Разпръскващото стъкло в оранжерията първо се покрива и след това се закалява, а скоростта на самовзривяване е по-висока от националния стандарт, достигайки 2 ‰.

Проучване и приложение на нови топлоизолационни материали

Традиционните топлоизолационни материали в оранжерията включват главно сламени рогозки, хартиени юргани, иглени филцови топлоизолационни юргани и др., които се използват главно за вътрешна и външна топлоизолация на покриви, изолация на стени и топлоизолация на някои устройства за съхранение и събиране на топлина .Повечето от тях имат дефекта да загубят топлоизолационните характеристики поради вътрешна влага след продължителна употреба.Следователно, има много приложения на нови материали с висока топлоизолация, сред които новата юрган с топлинна изолация, устройството за съхранение на топлина и топлинното събиране са изследователският фокус.

Новите топлоизолационни материали обикновено се произвеждат чрез обработка и смесване на повърхностни водоустойчиви и устойчиви на стареене материали, като тъкан филм и филц с покритие, с пухкави топлоизолационни материали, като памук, покрит със спрей, различен кашмир и перлен памук.Памучен топлоизолационен юрган с тъкано фолио, покрит със спрей, беше тестван в Североизточен Китай.Установено е, че добавянето на 500 g напръскан памук е еквивалентно на топлоизолационните характеристики на 4500 g черен филцов топлоизолационен юрган на пазара.При същите условия топлоизолационните показатели на 700g напръскан памук се подобряват с 1~2 ℃ в сравнение с този на 500g напръскано памучно топлоизолиращо юрганче.В същото време други проучвания установиха също, че в сравнение с често използваните топлоизолационни юргани на пазара, топлоизолационният ефект на топлоизолационните юргани от памук и различни видове кашмир е по-добър, със степен на топлоизолация от 84,0% и 83,3 %съответно.Когато най-ниската външна температура е -24,4 ℃, вътрешната температура може да достигне съответно 5,4 и 4,2 ℃.В сравнение с юргана с изолация на един сламен одеяло, новата композитна изолационна юргана има предимствата на лекото тегло, високата скорост на изолация, силната водоустойчива и стареещата устойчивост и може да се използва като нов тип изолационен материал с висока ефективност за слънчеви оранжерии.

В същото време, според изследванията на топлоизолационните материали за устройства за събиране и съхранение на топлина в оранжерии, също така е установено, че когато дебелината е една и съща, многослойните композитни топлоизолационни материали имат по-добри топлоизолационни характеристики от единичните материали.Екипът на професор Li Jianming от Northwest A&F University проектира и провери 22 вида топлоизолационни материали на устройства за съхранение на парникови води, като вакуумна дъска, аерогел и гумен памук, и измери техните топлинни свойства.Резултатите показват, че 80 mm топлоизолационно покритие + аерогел + гумено-пластмасов топлоизолационен памучен композитен изолационен материал може да намали разсейването на топлината с 0,367 MJ за единица време в сравнение с 80 mm гумено-пластмасов памук и неговият коефициент на топлопреминаване е 0,283 W/(m2 ·k) когато дебелината на изолационната комбинация е 100 mm.

Материалът с фазова промяна е една от горещите точки в изследванията на парникови материали.Northwest A&F University е разработил два вида устройства за съхранение на материали с промяна на фазата: едната е кутия за съхранение, изработена от черен полиетилен, която е с размери 50cm×30cm×14cm (дължина×височина×дебелина) и е пълна с материали с промяна на фазата, така че че може да съхранява топлина и да освободи топлина;Второ, разработен е нов тип стенни плоскости с фазова промяна.Стенната плоскост с фазова смяна се състои от материал с фазова смяна, алуминиева плоча, алуминиево-пластмасова плоча и алуминиева сплав.Материалът с фазова промяна е разположен в най-централната позиция на стенната плоскост и неговата спецификация е 200 mm × 200 mm × 50 mm.Това е прахообразно твърдо вещество преди и след фазовата промяна и няма феномен на топене или изтичане.Четирите стени на материала с фазова промяна са съответно алуминиева плоча и алуминиево-пластмасова плоча.Това устройство може да реализира функциите на основно съхранение на топлина през деня и основно освобождаване на топлина през нощта.

Следователно има някои проблеми при прилагането на един топлоизолационен материал, като ниска топлоизолационна ефективност, големи топлинни загуби, кратко време за съхранение на топлина и т.н. Следователно използването на композитен топлоизолационен материал като топлоизолационен слой и вътрешна и външна топлоизолация покриващият слой на устройството за съхранение на топлина може ефективно да подобри топлоизолационните характеристики на оранжерията, да намали топлинните загуби на оранжерията и по този начин да постигне ефекта на спестяване на енергия.

Изследване и прилагане на нова стена

Като вид ограждаща конструкция, стената е важна бариера за студената защита и запазването на топлината в оранжерията.Според материалите и конструкциите на стените, развитието на северната стена на оранжерията може да бъде разделено на три вида: еднослойната стена, изработена от почва, тухли и др., И слоената северна стена, изработена от глинени тухли, блокирани тухли, полистиренови плочи и др., с вътрешна топлоакумулация и външна топлоизолация, като повечето от тези стени отнемат много време и труд;Затова през последните години се появиха много нови видове стени, които са лесни за изграждане и подходящи за бързо сглобяване.

Появата на сглобени стени от нов тип насърчава бързото развитие на сглобени оранжерии, включително композитни стени от нов тип с външни водоустойчиви и анти-стареещи повърхностни материали и материали като филц, перлен памук, памук от стъкло, памук от стъкло или рециклиран памук като топлина изолационни слоеве, като гъвкави сглобени стени от памук, свързан със спрей в Синдзян.В допълнение, други проучвания съобщават и за северната стена на сглобената оранжерия с топлинен слой за съхранение, като напълнен с тухлени пшенични черупки в минохвъргачка в Синдзян.При същата външна среда, когато най -ниската температура на открито е -20,8 ℃, температурата в слънчевата оранжерия с композитната стена на пшеничната обвивка е 7,5 ℃, докато температурата в слънчевата оранжерия с тухлена стена е 3,2 ℃.Времето за прибиране на реколтата от домати в тухлена оранжерия може да се удължи с 16 дни, а добивът от единична оранжерия може да се увеличи с 18,4%.

Екипът на съоръжението на Northwest A&F University изложи идеята за проектиране за създаване на слама, почва, вода, камък и материали за промяна на фазата в модули за топлоизолация и съхранение на топлина от ъгъл на светлина и опростен дизайн на стени, което насърчи изследването на приложението на модулно сглобени стена.Например, в сравнение с обикновена оранжерия с тухлени стени, средната температура в оранжерията е с 4,0 ℃ по-висока в типичен слънчев ден.Три вида неорганични фазови модули за промяна на циментовите модули, които са направени от фазов материал за промяна (PCM) и цимент, са натрупали топлина от 74,5, 88,0 и 95,1 mJ/m³и освободена топлина от 59,8, 67,8 и 84,2 mJ/m³, съответно.Те имат функциите на „пиково рязане“ през деня, „запълване на долината“ през нощта, абсорбиране на топлина през лятото и освобождаване на топлина през зимата.

Тези нови стени се сглобяват на място, с кратък период на строителство и дълъг експлоатационен живот, което създава условия за изграждане на леки, опростени и бързо сглобени сглобяеми оранжерии и може значително да насърчи структурната реформа на оранжериите.Има обаче някои дефекти в този вид стени, като например напръсканата памучна топлоизолационна стена с юрган има отлична топлоизолационна производителност, но няма капацитет за съхранение на топлина, а строителният материал с промяна на фазата има проблема с високите разходи за употреба.В бъдеще изследването на приложението на сглобената стена трябва да бъде засилено.

Новата енергия, новите материали и новият дизайн помагат на структурата на оранжерията да се промени.

Изследванията и иновациите на нова енергия и нови материали осигуряват основата за иновациите в дизайна на оранжериите.Енергоспестяващата слънчева оранжерия и сводест навес са най-големите структури на навес в селскостопанското производство на Китай и играят важна роля в селскостопанското производство.Въпреки това, с развитието на социалната икономика на Китай, недостатъците на двата вида структури на съоръженията се представят все повече.Първо, пространството на структурите на съоръженията е малко и степента на механизация е ниска;Второ, енергоспестяващата слънчева оранжерия има добра топлоизолация, но използването на земята е ниско, което е еквивалентно на замяна на парниковата енергия със земя.Обикновеният навес с арка не само има малко пространство, но и има лоша топлоизолация.Въпреки че многопролетната оранжерия има голямо пространство, тя има лоша топлоизолация и висока консумация на енергия.Ето защо е наложително да се изследва и разработи оранжерийната структура, подходяща за текущото социално и икономическо ниво на Китай, а изследванията и разработката на нова енергия и нови материали ще помогнат на оранжерийната структура да се промени и да произведе разнообразие от иновативни оранжерийни модели или структури.

Иновативно изследване на асиметрична оранжерия за варене с голям обхват, контролирана от вода

Асиметричната оранжерия за варене с голям обхват, контролирана от водата (номер на патент: ZL 201220391214.2) се основава на принципа на оранжерията на слънчевата светлина, променяйки симетричната структура на обикновената пластмасова оранжерия, увеличавайки южния обхват, увеличавайки осветителната площ на южния покрив, намалявайки северния участък и намаляване на площта на разсейване на топлината, с обхват от 18~24m и височина на билото от 6~7m.Чрез иновация в дизайна, пространствената структура е значително увеличена.В същото време проблемите с недостатъчната топлина в оранжерията през зимата и лошата топлоизолация на обичайните топлоизолационни материали се решават чрез използване на нова технология за топлина за производство на биомаса и топлоизолационни материали.Производството и резултатите от изследванията показват, че асиметричната оранжерия за варене с голям обхват, контролирана от водата, със средна температура от 11,7 ℃ в слънчеви дни и 10,8 ℃ в облачни дни, може да отговори на търсенето на растеж на култури през зимата и разходите за изграждане на оранжерията е намалена с 39,6%, а степента на използване на земята е увеличена с повече от 30% в сравнение с тази на оранжерията от полистиренови тухли, която е подходяща за по-нататъшно популяризиране и приложение в басейна на река Жълт Хуайхе в Китай.

Сглобена оранжерия за слънчева светлина

Сглобената слънчева оранжерия приема колони и покривен скелет като носеща конструкция, а материалът на стените й е основно топлоизолационен корпус, вместо лагер и пасивно съхранение и освобождаване на топлина.Основно: (1) нов тип сглобена стена се формира чрез комбиниране на различни материали като филм с покритие или цветна стоманена плоча, блок от слама, гъвкава топлоизолационна завивка, хоросан блок и т.н. (2) композитна стенна плоскост, изработена от сглобяема циментова плоскост -Полистирен борд-циментен съвет;(3) Лек и прост тип сглобяване на топлоизолационни материали с активна система за съхранение и освобождаване на топлина и система за изсушаване, като пластмасова квадратна кофа за съхранение на топлина и съхранение на топлина от тръбопроводи.Използването на различни нови топлоизолационни материали и материали за съхранение на топлина вместо традиционната земна стена за изграждане на слънчева оранжерия има голямо пространство и малко гражданско строителство.Експерименталните резултати показват, че температурата на оранжерията през нощта през зимата е с 4,5 ℃ по-висока от тази на традиционната оранжерия с тухлени стени, а дебелината на задната стена е 166 mm.В сравнение с оранжерията с тухлена стена с дебелина 600 мм, заетата площ на стената е намалена със 72%, а цената на квадратен метър е 334,5 юана, което е със 157,2 юана по-ниска от тази на оранжерията с тухлена стена и разходите за строителство е спаднал значително.Следователно сглобената оранжерия има предимствата на по-малко унищожаване на обработваема земя, спестяване на земя, бърза скорост на строителство и дълъг експлоатационен живот и това е ключова посока за иновациите и развитието на слънчеви оранжерии в момента и в бъдеще.

Плъзгаща се оранжерия за слънчева светлина

Сглобената на скейтборд енергоспестяваща слънчева оранжерия, разработена от Аграрния университет в Шенянг, използва задната стена на слънчевата оранжерия, за да образува система за съхранение на топлина с циркулираща вода, за да съхранява топлина и да повишава температурата, която се състои основно от басейн (32 м³), светлинна събирателна плоча (360м²), водна помпа, водна тръба и контролер.Гъвкавата топлоизолационна завивка е заменена от нов лек материал от стоманена плоча с цвят на каменна вата в горната част.Изследването показва, че този дизайн ефективно решава проблема с фронтоните, блокиращи светлината, и увеличава площта на влизане на светлина в оранжерията.Ъгълът на осветяване на оранжерията е 41,5°, което е с близо 16° по-висок от този на контролната оранжерия, като по този начин се подобрява степента на осветяване.Разпределението на вътрешната температура е равномерно и растенията растат спретнато.Оранжерията има предимствата на подобряване на ефективността на използването на земята, гъвкаво проектиране на размера на оранжерията и съкращаване на строителния период, което е от голямо значение за защитата на обработваемите земни ресурси и околната среда.

Фотоволтаична оранжерия

Земеделската оранжерия е оранжерия, която интегрира производството на слънчева фотоволтаична енергия, интелигентен контрол на температурата и модерно високотехнологично засаждане.Той приема стоманена костна рамка и е покрита със слънчеви фотоволтаични модули, за да гарантира изискванията за осветление на фотоволтаичните модули за производство на енергия и изискванията за осветление на цялата оранжерия.Правият ток, генериран от слънчевата енергия, директно допълва светлината на селскостопанските оранжерии, директно поддържа нормалната работа на оранжерийното оборудване, задвижва напояването на водните ресурси, повишава температурата на оранжерията и насърчава бързия растеж на културите.Фотоволтаичните модули по този начин ще повлияят на ефективността на осветлението на покрива на оранжерията и след това ще повлияят на нормалния растеж на оранжерийните зеленчуци.Следователно рационалното разположение на фотоволтаичните панели на покрива на оранжерията се превръща в ключова точка на приложение.Селскостопанската оранжерия е продукт на органичната комбинация от земеделие за разглеждане на забележителности и градинарство на съоръжения и е иновативна селскостопанска индустрия, интегрираща производство на фотоволтаична енергия, разглеждане на селскостопански забележителности, селскостопански култури, селскостопанска технология, ландшафт и културно развитие.

Иновативен дизайн на оранжерийна група с енергийно взаимодействие между различните видове оранжерии

Guo Wenzhong, изследовател в Пекинската академия за селскостопански и горски науки, използва метода за отопление на енергиен трансфер между оранжерии, за да събере останалата топлинна енергия в една или повече оранжерии, за да затопли друга или повече оранжерии.Този метод на отопление осъществява преноса на парниковата енергия във времето и пространството, подобрява ефективността на енергийното използване на останалата парникова топлинна енергия и намалява общата консумация на енергия за отопление.Двата вида оранжерии могат да бъдат различни типове оранжерии или един и същ тип оранжерии за засаждане на различни култури, като оранжерии за марули и домати.Методите за събиране на топлина включват главно извличане на топлина от въздуха в помещенията и директно прихващане на падащо лъчение.Чрез събиране на слънчева енергия, принудителна конвекция чрез топлообменник и принудително извличане чрез термопомпа, излишната топлина във високоенергийна оранжерия беше извлечена за отопление на оранжерия.

обобщавайте

Тези нови слънчеви оранжерии имат предимствата на бързо сглобяване, съкратен период на строителство и подобрена степен на използване на земята.Следователно е необходимо да се проучи допълнително ефективността на тези нови оранжерии в различни области и да се осигури възможност за широкомащабно популяризиране и приложение на нови оранжерии.В същото време е необходимо непрекъснато да се засилва прилагането на нова енергия и нови материали в оранжериите, така че да се осигури мощност за структурната реформа на оранжериите.

Бъдеща перспектива и мислене

Традиционните оранжерии често имат някои недостатъци, като например висока консумация на енергия, ниска степен на използване на земята, отнемащи време и труд, ниска производителност и т.н., които вече не могат да отговорят на производствените нужди на съвременното земеделие и са длъжни да бъдат постепенно елиминиран.Поради това е тенденция на развитие да се използват нови енергийни източници като слънчева енергия, енергия от биомаса, геотермална енергия и вятърна енергия, нови материали за приложение на оранжерии и нови проекти за насърчаване на структурната промяна на оранжерията.На първо място, новата оранжерия, задвижвана от нова енергия и нови материали, не само трябва да отговаря на нуждите от механизирана работа, но и да пести енергия, земя и разходи.Второ, необходимо е непрекъснато да се проучват производителността на нови оранжерии в различни области, за да се осигурят условия за широкомащабно популяризиране на оранжериите.В бъдеще трябва да продължим да търсим нова енергия и нови материали, подходящи за приложение в оранжерии, и да намерим най-добрата комбинация от нова енергия, нови материали и оранжерия, така че да направим възможно изграждането на нова оранжерия с ниска цена, кратка конструкция Период, ниско потребление на енергия и отлична ефективност, помагат на парниковата структура да се промени и насърчава развитието на модернизацията на оранжерии в Китай.

Въпреки че прилагането на нови енергийни, нови материали и нови дизайни в оранжерийната конструкция е неизбежна тенденция, все още има много проблеми, които трябва да бъдат проучени и преодолени: (1) разходите за строителство се увеличават.В сравнение с традиционното отопление с въглища, природен газ или петрол, прилагането на нови енергийни и нови материали е екологично чисто и без замърсяване, но разходите за строителство са значително увеличени, което има определено влияние върху инвестиционното възстановяване на производството и експлоатацията .В сравнение с използването на енергия, разходите за нови материали ще бъдат значително увеличени.(2) Нестабилно използване на топлинната енергия.Най -голямото предимство на новото използване на енергията е ниската работна цена и емисиите на ниско съдържание на въглероден диоксид, но предлагането на енергия и топлина е нестабилно, а облачните дни се превръщат в най -големият ограничаващ фактор за използването на слънчевата енергия.В процеса на производство на топлина на биомаса чрез ферментация, ефективното използване на тази енергия е ограничено от проблемите на ниската ферментационна топлинна енергия, трудното управление и контрол и голямото пространство за съхранение на транспортиране на суровини.(3) Технологична зрялост.Тези технологии, използвани от новите енергийни и нови материали, са напреднали изследвания и технологични постижения, а тяхната област и обхват все още са доста ограничени.Те не са преминали много пъти, много сайтове и мащабна проверка на практиката и неизбежно има някои недостатъци и техническо съдържание, които трябва да бъдат подобрени в приложението.Потребителите често отричат ​​напредъка на технологиите поради незначителни недостатъци.(4) Скоростта на проникване на технологията е ниска.Широкото приложение на едно научно и технологично постижение изисква определена популярност.Понастоящем новите енергийни, новите технологии и новите технологии за проектиране на парникови продукти са в екипа от научни изследователски центрове в университети с определена способност за иновации и повечето технически търсачи или дизайнери все още не знаят;В същото време популяризирането и прилагането на нови технологии все още са доста ограничени, тъй като основното оборудване на новите технологии е патентовано.(5) Интегрирането на нова енергия, нови материали и проектиране на оранжерийни конструкции трябва да бъдат допълнително засилени.Тъй като енергията, материалите и дизайна на парниковата структура принадлежат на три различни дисциплини, таланти с опит в дизайна на парникови продукти често липсват изследвания на свързаната с парникови енергия и материали и обратно;Следователно изследователите, свързани с изследванията на енергията и материалите, трябва да засилят разследването и разбирането на действителните нужди на развитието на парниковата индустрия, а структурните дизайнери също трябва да изучават нови материали и нова енергия за насърчаване на дълбоката интеграция на трите взаимоотношения, за да постигнат постигане целта на практическата технология за изследване на оранжерии, ниска цена на строителството и добър ефект на използване.Based on the above problems, it is suggested that the state, local governments and scientific research centers should intensify technical research, carry out joint research in depth, strengthen the publicity of scientific and technological achievements, improve the popularization of achievements, and quickly realize the цел за нова енергия и нови материали за подпомагане на новото развитие на оранжерийната индустрия.

Цитирана информация

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.Нова енергия, нови материали и нов дизайн помагат за новата революция на оранжерията [J].Зеленчуци, 2022, (10): 1-8.