Технология за оранжерийно градинарско земеделско инженерство 2022-12-02 17:30 публикувано в Пекин

Разработването на слънчеви оранжерии в некултивирани райони като пустинята, Гоби и пясъчна земя ефективно разреши противоречието между храната и зеленчуците, конкуриращи се за земя.Това е един от решаващите фактори на околната среда за растежа и развитието на температурните култури, който често определя успеха или неуспеха на производството на оранжерийни култури.Следователно, за да разработим слънчеви оранжерии в необработваеми площи, първо трябва да решим проблема с околната температура на оранжериите.В тази статия са обобщени методите за контрол на температурата, използвани в оранжерии за некултивирана земя през последните години, и са анализирани и обобщени съществуващите проблеми и посока на развитие на температурата и опазването на околната среда в слънчеви оранжерии за необработваема земя.

Китай има голямо население и по-малко налични земни ресурси.Повече от 85% от земните ресурси са некултивирани земни ресурси, които са концентрирани главно в северозападната част на Китай.Документ №1 на Централния комитет от 2022 г. посочи, че развитието на фасилити земеделие трябва да се ускори и въз основа на опазването на екологичната среда трябва да се изследват използваемите свободни земи и пустеещи земи, за да се развие фасилити земеделие.Северозападен Китай е богат на пустини, Гоби, пустеещи земи и други необработваеми земни ресурси и естествени светлинни и топлинни ресурси, които са подходящи за развитие на селско стопанство.Следователно, развитието и използването на необработваеми земни ресурси за разработване на оранжерии за некултивирана земя е от голямо стратегическо значение за гарантиране на националната продоволствена сигурност и облекчаване на конфликтите при използването на земята.

Понастоящем некултивираната слънчева оранжерия е основната форма на високоефективно земеделско развитие в необработваема земя.В северозападната част на Китай температурната разлика между деня и нощта е голяма, а нощната температура през зимата е ниска, което често води до феномена, че минималната вътрешна температура е по-ниска от температурата, необходима за нормалния растеж и развитие на култури.Температурата е един от незаменимите фактори на околната среда за растежа и развитието на културите.Твърде ниската температура ще забави физиологичната и биохимичната реакция на културите и ще забави растежа и развитието им.Когато температурата е по-ниска от границата, която културите могат да понесат, това дори ще доведе до нараняване от замръзване.Ето защо е особено важно да се осигури необходимата температура за нормалния растеж и развитие на културите.За да се поддържа правилната температура на слънчевата оранжерия, не може да се реши нито една мярка.Тя трябва да бъде гарантирана от аспектите на дизайна на оранжерията, конструкцията, избора на материали, регулирането и ежедневното управление.Ето защо тази статия ще обобщи състоянието на изследванията и напредъка на контрола на температурата на некултивирани оранжерии в Китай през последните години от аспектите на проектирането и изграждането на оранжерии, мерките за запазване на топлината и затопляне и управлението на околната среда, така че да предостави систематична справка за рационалното проектиране и управление на некултивирани оранжерии.

Конструкция и материали за оранжерия

Топлинната среда на оранжерията зависи главно от предаването, прихващането и капацитета на съхранение на оранжерията към слънчевата радиация, което е свързано с разумния дизайн на ориентацията на оранжерията, формата и материала на светлопропускащата повърхност, структурата и материала на стената и задния покрив, изолация на основата, размер на оранжерията, режим на нощна изолация и материал на предния покрив и т.н., а също така се отнася до това дали конструкцията и процесът на изграждане на оранжерия може да осигури ефективното изпълнение на проектните изисквания.

Светлопропусклив капацитет на предния покрив

Основната енергия в оранжерията идва от слънцето.Увеличаването на капацитета за предаване на светлина на предния покрив е от полза за оранжерията, за да получи повече топлина, а също така е важна основа за осигуряване на температурната среда на оранжерията през зимата.Понастоящем има три основни метода за увеличаване на капацитета за предаване на светлина и времето за получаване на светлина от предния покрив на оранжерията.

01 проектиране на разумна ориентация и азимут на оранжерията

Ориентацията на оранжерията влияе върху светлинните характеристики на оранжерията и капацитета за съхранение на топлина на оранжерията.Следователно, за да се получи повече съхранение на топлина в оранжерията, ориентацията на некултивираните оранжерии в северозападен Китай е обърната на юг.За специфичния азимут на оранжерията, когато избирате юг на изток, е полезно да „грабнете слънцето“, а вътрешната температура се повишава бързо сутрин;Когато е избран юг на запад, за оранжерията е полезно да се използва следобедната светлина.Южната посока е компромис между горните две ситуации.Според знанията на геофизиката земята се завърта на 360° за един ден, а азимутът на слънцето се движи с около 1° на всеки 4 минути.Следователно, всеки път, когато азимутът на оранжерията се различава с 1°, времето на пряка слънчева светлина ще се различава с около 4 минути, тоест азимутът на оранжерията влияе върху времето, когато оранжерията вижда светлина сутрин и вечер.

Когато сутрешните и следобедните светлинни часове са равни и изтокът или западът са под същия ъгъл, оранжерията ще получи еднакви светлинни часове.Въпреки това, за района на север от 37° северна ширина температурата е ниска сутрин и времето за разкриване на юргана е късно, докато температурата е относително висока следобед и вечер, така че е подходящо да се отложи времето за затваряне на топлоизолационния юрган.Следователно тези райони трябва да изберат юг на запад и да използват пълноценно следобедната светлина.За райони с 30°~35° северна ширина, поради по-добрите условия на осветеност сутрин, времето за запазване на топлината и разкриването на покритието също може да бъде напреднало.Следователно тези райони трябва да изберат посока юг-изток, за да се стремят към повече сутрешна слънчева радиация за оранжерията.Въпреки това, в района на 35°~37°северна ширина има малка разлика в слънчевата радиация сутрин и следобед, така че е по-добре да изберете правилната южна посока.Независимо дали е югоизток или югозапад, ъгълът на отклонение обикновено е 5° ~ 8°, а максимумът не трябва да надвишава 10°.Северозападен Китай се намира в диапазона от 37°~50°северна ширина, така че азимутният ъгъл на оранжерията обикновено е от юг на запад.С оглед на това слънчевата оранжерия, проектирана от Zhang Jingshe и т.н. в района на Тайюан, е избрала ориентация от 5° на запад от юг, слънчевата оранжерия, построена от Chang Meimei и т.н. в района Gobi на Hexi Corridor, е приела ориентацията от 5° до 10° на запад от юг, а оранжерията за слънчева светлина, построена от Ma Zhigui и др. в северен Синдзян, е приела ориентация от 8° на запад от юг.

02 Проектирайте разумна форма на предния покрив и ъгъл на наклон

Формата и наклонът на предния покрив определят ъгъла на падане на слънчевите лъчи.Колкото по-малък е ъгълът на падане, толкова по-голяма е пропускливостта.Sun Juren смята, че формата на предния покрив се определя главно от съотношението на дължината на основната осветителна повърхност и задния наклон.Дългият преден наклон и късият заден наклон са от полза за осветлението и запазването на топлината на предния покрив.Chen Wei-Qian и други смятат, че основният осветителен покрив на слънчева оранжерия, използвана в района на Гоби, възприема кръгова дъга с радиус от 4,5 м, която може ефективно да устои на студа.Zhang Jingshe и т.н. смятат, че е по-подходящо да се използва полукръгла арка на предния покрив на оранжерия в алпийски райони и райони с висока географска ширина.Що се отнася до ъгъла на наклона на предния покрив, според характеристиките на пропускане на светлина на пластмасовото фолио, когато ъгълът на падане е 0 ~ 40°, отразяващата способност на предния покрив към слънчевата светлина е малка, а когато надвишава 40°, отразяващата способност се увеличава значително.Следователно 40° се приема като максимален ъгъл на падане, за да се изчисли ъгълът на наклона на предния покрив, така че дори през зимното слънцестоене слънчевата радиация да може да навлезе в оранжерията в максимална степен.Следователно, когато проектират слънчева оранжерия, подходяща за необработваеми площи в Ухай, Вътрешна Монголия, Хе Бин и други изчислиха ъгъла на наклона на предния покрив с ъгъл на падане от 40° и смятаха, че стига да е по-голям от 30 °, може да отговори на изискванията за оранжерийно осветление и запазване на топлината.Zhang Caihong и други смятат, че когато се строят оранжерии в некултивираните райони на Синдзян, ъгълът на наклона на предния покрив на оранжериите в южен Синдзян е 31°, докато този в северен Синдзян е 32°~33,5°.

03 Изберете подходящи прозрачни покривни материали.

В допълнение към влиянието на външните условия на слънчева радиация, материалът и характеристиките на предаване на светлина на оранжерийното фолио също са важни фактори, влияещи върху светлинната и топлинната среда на оранжерията.Понастоящем светлинната пропускливост на пластмасови филми като PE, PVC, EVA и PO е различна поради различните материали и дебелини на филма.Най-общо казано, пропускливостта на светлината на филми, които са били използвани в продължение на 1-3 години, може да бъде гарантирано над 88% като цяло, което трябва да бъде избрано в съответствие с търсенето на култури за светлина и температура.Освен това, в допълнение към предаването на светлина в оранжерията, разпределението на светлинната среда в оранжерията също е фактор, на който хората обръщат все повече внимание.Ето защо през последните години покриващият материал за пропускане на светлина с подобрено разсейване на светлината беше високо признат от индустрията, особено в районите със силна слънчева радиация в северозападен Китай.Прилагането на филм с подобрено разпръскване на светлина намали ефекта на засенчване в горната и долната част на сенника на културата, увеличи светлината в средната и долната част на сенника на културата, подобри фотосинтетичните характеристики на цялата култура и показа добър ефект за насърчаване на растеж и увеличаване на производството.

Разумен дизайн на размера на оранжерията

Дължината на оранжерията е твърде дълга или твърде къса, което ще повлияе на контрола на вътрешната температура.Когато дължината на оранжерията е твърде малка, преди изгрев и залез слънце, зоната, засенчена от източните и западните фронтони, е голяма, което не е благоприятно за затопляне на оранжерията и поради малкия си обем ще засегне вътрешната почва и стените абсорбция и отделяне на топлина.Когато дължината е твърде голяма, е трудно да се контролира вътрешната температура и това ще повлияе на твърдостта на структурата на оранжерията и конфигурацията на механизма за навиване на завивката за запазване на топлината.Височината и обхватът на оранжерията пряко влияят върху дневното осветление на предния покрив, размера на оранжерийното пространство и коефициента на изолация.Когато обхватът и дължината на оранжерията са фиксирани, увеличаването на височината на оранжерията може да увеличи ъгъла на осветяване на предния покрив от гледна точка на светлинната среда, което е благоприятно за предаване на светлина;От гледна точка на топлинната среда, височината на стената се увеличава и площта за съхранение на топлина на задната стена се увеличава, което е от полза за съхранението на топлина и отделянето на топлина на задната стена.Освен това пространството е голямо, степента на топлинен капацитет също е голяма и топлинната среда на оранжерията е по-стабилна.Разбира се, увеличаването на височината на оранжерията ще увеличи цената на оранжерията, което се нуждае от цялостно разглеждане.Следователно, когато проектираме оранжерия, трябва да изберем разумна дължина, обхват и височина според местните условия.Например, Zhang Caihong и други смятат, че в северен Синдзян дължината на оранжерията е 50~80m, обхватът е 7m, а височината на оранжерията е 3,9m, докато в южната част на Синдзян дължината на оранжерията е 50~80m, обхватът е 8 м, а височината на оранжерията е 3,6 ~ 4,0 м;Също така се счита, че разстоянието на оранжерията не трябва да бъде по-малко от 7 m, а когато разстоянието е 8 m, ефектът на запазване на топлината е най-добър.В допълнение, Chen Weiqian и други смятат, че дължината, обхватът и височината на слънчевата оранжерия трябва да бъдат съответно 80 m, 8 ~ 10 m и 3,8 ~ 4,2 m, когато е построена в района на Gobi в Jiuquan, Gansu.

Подобрете топлоакумулирането и изолационния капацитет на стената

През деня стената акумулира топлина, като абсорбира слънчевата радиация и топлината на част от вътрешния въздух.През нощта, когато вътрешната температура е по-ниска от температурата на стената, стената ще отделя пасивно топлина за отопление на оранжерията.Като основно тяло за съхранение на топлина в оранжерията, стената може значително да подобри вътрешната нощна температура чрез подобряване на капацитета си за съхранение на топлина.В същото време топлоизолационната функция на стената е в основата на стабилността на топлинната среда на оранжерията.Понастоящем има няколко метода за подобряване на топлинното съхранение и изолационния капацитет на стените.

01 дизайн на разумна структура на стената

Функцията на стената включва главно съхранение на топлина и запазване на топлината, като в същото време повечето от стените на оранжерията също служат като носещи елементи за поддържане на покривната ферма.От гледна точка на получаване на добра топлинна среда, една разумна стенна конструкция трябва да има достатъчно капацитет за съхранение на топлина от вътрешната страна и достатъчно капацитет за запазване на топлината от външната страна, като същевременно намалява ненужните студени мостове.В изследването на съхранението на топлина и изолацията на стените, Bao Encai и други проектираха стената за пасивно съхранение на топлина от втвърден пясък в района на пустинята Wuhai, Вътрешна Монголия.Порестата тухла беше използвана като изолационен слой отвън, а втвърденият пясък беше използван като слой за съхранение на топлина отвътре.Тестът показа, че температурата на закрито може да достигне 13,7 ℃ в слънчеви дни.Ma Yuehong и др. проектират композитна стена от хоросан от пшенични черупки в северен Синцзян, в която негасена вар е запълнена в хоросанови блокове като слой за съхранение на топлина, а торби с шлака се подреждат на открито като изолационен слой.Стената от кухи блокове, проектирана от Джао Пенг и др. в района на Гоби в провинция Гансу, използва 100 mm дебела бензолова плоскост като изолационен слой отвън и пясък и кухи блокови тухли като слой за съхранение на топлина отвътре.Тестът показва, че средната температура през зимата е над 10 ℃ през нощта, а Chai Regeneration и др. също използват пясък и чакъл като изолационен слой и слой за съхранение на топлина на стената в района на Гоби в провинция Гансу.По отношение на намаляването на студените мостове, Yan Junyue и др. проектираха лека и опростена сглобена задна стена, която не само подобри термичната устойчивост на стената, но също така подобри уплътнителните свойства на стената чрез залепване на полистиролова плоскост от външната страна на гърба стена;Wu Letian и др. поставиха стоманобетонна пръстеновидна греда над основата на стената на оранжерията и използваха трапецовидни тухлени щамповани точно над пръстеновидната греда, за да поддържат задния покрив, което реши проблема, че пукнатините и слягането на основата са лесни за възникване в оранжерии в Hotian, Xinjiang, като по този начин засяга топлоизолацията на оранжериите.

02 Изберете подходящи топлоакумулиращи и изолационни материали.

Топлинният и изолационен ефект на стената зависят първо от избора на материали.В северозападната пустиня, Гоби, пясъчна земя и други райони, според условията на мястото, изследователите взеха местни материали и направиха смели опити да проектират много различни видове задни стени на слънчеви оранжерии.Например, когато Zhang Guosen и други построиха оранжерии в полета с пясък и чакъл в Гансу, пясъкът и чакълът бяха използвани като съхранение на топлина и изолационни слоеве на стените;Според характеристиките на Гоби и пустинята в северозападен Китай, Zhao Peng проектира вид стена от кухи блокове с пясъчник и кухи блокове като материали.Тестът показва, че средната вътрешна нощна температура е над 10 ℃.С оглед на недостига на строителни материали като тухли и глина в района на Гоби в северозападен Китай, Zhou Changji и други установиха, че местните оранжерии обикновено използват камъчета като материали за стени, когато изследват слънчеви оранжерии в района на Гоби в Kizilsu Kirgiz, Синдзян.С оглед на топлинните характеристики и механичната якост на камъчетата, оранжерията, изградена с камъчета, има добри показатели по отношение на запазване на топлината, съхранение на топлина и понасяне на натоварване.По същия начин Джан Йонг и др. също използват камъчета като основен материал на стената и проектират независима задна стена от камъчета за съхранение на топлина в Шанси и други места.Тестът показва, че ефектът на съхранение на топлина е добър.Джан и др. са проектирали стена от пясъчник според характеристиките на северозападната област Гоби, която може да повиши вътрешната температура с 2,5 ℃.В допълнение, Ma Yuehong и други тестваха капацитета за съхранение на топлина на запълнена с блокове пясъчна стена, блокова стена и тухлена стена в Hotian, Xinjiang.Резултатите показват, че запълнената с блокове пясъчна стена има най-голям капацитет за съхранение на топлина.В допълнение, за да се подобри ефективността на съхранение на топлина на стената, изследователите активно разработват нови материали и технологии за съхранение на топлина.Например, Bao Encai предложи материал за втвърдяващ агент за промяна на фазата, който може да се използва за подобряване на капацитета за съхранение на топлина на задната стена на слънчевата оранжерия в северозападните некултивирани зони.Като изследване на местни материали, купа сено, шлака, бензолен картон и слама също се използват като материали за стени, но тези материали обикновено имат само функцията за запазване на топлината и нямат капацитет за съхранение на топлина.Най-общо казано, стените, изпълнени с чакъл и блокове, имат добра топлоакумулираща и изолационна способност.

03 Увеличете по подходящ начин дебелината на стената

Обикновено термичното съпротивление е важен показател за измерване на топлоизолационните характеристики на стената, а факторът, който влияе на термичното съпротивление, е дебелината на слоя материал, освен топлопроводимостта на материала.Следователно, въз основа на избора на подходящи топлоизолационни материали, подходящото увеличаване на дебелината на стената може да увеличи общото термично съпротивление на стената и да намали топлинните загуби през стената, като по този начин увеличи топлоизолацията и капацитета за съхранение на топлина на стената и цялата оранжерия.Например, в Гансу и други райони, средната дебелина на стената с торба с пясък в град Zhangye е 2,6 m, докато тази на стената от хоросанова зидария в град Jiuquan е 3,7 m.Колкото по-дебела е стената, толкова по-голяма е нейната топлоизолация и топлоакумулираща способност.Твърде дебелите стени обаче ще увеличат заетостта на земята и разходите за изграждане на оранжерии.Следователно, от гледна точка на подобряване на топлоизолационния капацитет, ние също трябва да дадем приоритет на избора на високо топлоизолационни материали с ниска топлопроводимост, като полистирен, полиуретан и други материали, и след това да увеличим дебелината по подходящ начин.

Разумен дизайн на задния покрив

При проектирането на задния покрив основното внимание е да не се предизвиква влиянието на засенчването и да се подобри топлоизолационният капацитет.За да се намали влиянието на засенчването върху задния покрив, настройката на неговия ъгъл на наклон се основава главно на факта, че задният покрив може да получава пряка слънчева светлина през деня, когато културите се засаждат и произвеждат.Следователно, ъгълът на издигане на задния покрив обикновено се избира да бъде по-добър от местния ъгъл на слънчева надморска височина на зимното слънцестоене от 7°~8°.Например, Zhang Caihong и други смятат, че при изграждането на слънчеви оранжерии в Гоби и солени и алкални земни зони в Синдзян, предвидената дължина на задния покрив е 1,6 м, така че ъгълът на наклона на задния покрив е 40° в южен Синдзян и 45° в северен Синдзян.Chen Wei-Qian и други смятат, че задният покрив на слънчевата оранжерия в района Jiuquan Gobi трябва да бъде наклонен на 40°.За топлоизолацията на задния покрив, топлоизолационният капацитет трябва да бъде осигурен главно при избора на топлоизолационни материали, необходимата дебелина на конструкцията и разумното припокриване на топлоизолационните материали по време на строителството.

Намалете загубата на топлина от почвата

През зимната нощ, тъй като температурата на почвата на закрито е по-висока от тази на почвата на открито, топлината на почвата на закрито ще бъде прехвърлена на открито чрез топлопроводимост, причинявайки загуба на парникова топлина.Има няколко начина за намаляване на загубата на топлина от почвата.

01 почвена изолация

Земята потъва правилно, избягвайки замръзналия почвен слой и използвайки почвата за запазване на топлината.Например слънчевата оранжерия „1448 с три материала с едно тяло“, разработена от Chai Regeneration и друга необработваема земя в Hexi Corridor, е построена чрез копаене на 1 m надолу, като ефективно се избягва замръзналият почвен слой;Според факта, че дълбочината на замръзналата почва в района на Турпан е 0,8 м, Уанг Хуамин и други предложиха копаене на 0,8 м, за да се подобри топлоизолационният капацитет на оранжерията.Когато Zhang Guosen и т.н. построиха задната стена на слънчева оранжерия с двойна арка и двоен филм за копаене върху необработваема земя, дълбочината на копаене беше 1 m.Експериментът показа, че най-ниската температура през нощта е повишена с 2~3 ℃ в сравнение с традиционната слънчева оранжерия от второ поколение.

02 студена защита на основата

Основният метод е да се изкопае устойчив на студ ров по протежение на фундаментната част на предния покрив, да се запълнят с топлоизолационни материали или непрекъснато да се погребват топлоизолационни материали под земята по протежение на основната стена, като всички те имат за цел да намалят топлинните загуби, причинени от пренос на топлина през почвата в граничната част на оранжерията.Използваните топлоизолационни материали се основават главно на местните условия в северозападен Китай и могат да бъдат получени на местно ниво, като сено, шлака, каменна вата, полистиренови плоскости, царевична слама, конски тор, паднали листа, натрошена трева, дървени стърготини, плевели, слама и др.

03 мулчиращо фолио

Покривайки пластмасовото фолио, слънчевата светлина може да достигне до почвата през пластмасовия филм през деня, а почвата абсорбира топлината на слънцето и се нагрява.Освен това, пластмасовото фолио може да блокира дълговълновата радиация, отразена от почвата, като по този начин намалява загубата на радиация от почвата и увеличава съхранението на топлина в почвата.През нощта пластмасовото фолио може да възпрепятства конвективния топлообмен между почвата и вътрешния въздух, като по този начин намалява топлинните загуби на почвата.В същото време пластмасовото фолио може също така да намали латентната загуба на топлина, причинена от изпарението на почвената вода.Wei Wenxiang покри оранжерията с пластмасов филм в платото Qinghai и експериментът показа, че температурата на земята може да се повиши с около 1 ℃.

Укрепване на топлоизолационните характеристики на предния покрив

Предният покрив на оранжерията е основната повърхност за разсейване на топлината, а загубената топлина представлява повече от 75% от общите топлинни загуби в оранжерията.Следователно, укрепването на топлоизолационния капацитет на предния покрив на оранжерията може ефективно да намали загубите през предния покрив и да подобри зимната температурна среда на оранжерията.В момента има три основни мерки за подобряване на топлоизолационния капацитет на предния покрив.

01 Приема се многослойно прозрачно покритие.

Структурно, използването на двуслоен филм или трислоен филм като светлопропусклива повърхност на оранжерията може ефективно да подобри топлоизолационните характеристики на оранжерията.Например, Zhang Guosen и други проектираха слънчева оранжерия с двоен свод и двоен филм, копаещ тип, в района на Gobi в град Jiuquan.Външната страна на предния покрив на оранжерията е направена от EVA фолио, а вътрешността на оранжерията е направена от PVC фолио против стареене без капки.Експериментите показват, че в сравнение с традиционната слънчева оранжерия от второ поколение, топлоизолационният ефект е изключителен и най-ниската температура през нощта се повишава средно с 2~3 ℃.По същия начин Zhang Jingshe и т.н. също проектират слънчева оранжерия с двойно филмово покритие за климатичните характеристики на висока географска ширина и силно студени райони, което значително подобрява топлоизолацията на оранжерията.В сравнение с контролната оранжерия нощната температура се повишава с 3 ℃.В допълнение, Wu Letian и други се опитаха да използват три слоя EVA филм с дебелина 0,1 mm върху предния покрив на слънчевата оранжерия, проектирана в пустинния район Hetian, Xinjiang.Многослойното фолио може ефективно да намали топлинните загуби на предния покрив, но тъй като пропускливостта на светлината на еднослойното фолио е основно около 90%, многослойното фолио естествено ще доведе до отслабване на пропускливостта на светлината.Следователно, когато избирате многослойно покритие за пропускливост на светлина, е необходимо да се обърне необходимото внимание на условията на осветление и изискванията за осветление на оранжериите.

02 Укрепете нощната изолация на предния покрив

Пластмасово фолио се използва на предния покрив, за да се увеличи светлопропускливостта през деня, а през нощта става най-слабото място в цялата оранжерия.Следователно покриването на външната повърхност на предния покрив с дебел композитен топлоизолационен юрган е необходима мярка за топлоизолация за слънчеви оранжерии.Например, в алпийския регион Цинхай, Liu Yanjie и други са използвали сламени завеси и крафт хартия като топлоизолационни юргани за експерименти.Резултатите от теста показаха, че най-ниската вътрешна температура в оранжерията през нощта може да достигне над 7,7 ℃.Освен това Wei Wenxiang вярва, че загубата на топлина в оранжерията може да бъде намалена с повече от 90% чрез използване на двойни завеси от трева или крафт хартия извън завесите от трева за топлоизолация в тази зона.Освен това Zou Ping и др. използваха топлоизолационен юрган от рециклирани влакна с иглени филцове в слънчевата оранжерия в района на Гоби в Синдзян, а Chang Meimei и др. използваха топлоизолационен сандвич памучен топлоизолационен юрган в слънчевата оранжерия в района на Гоби на Хекси коридор.Понастоящем има много видове топлоизолационни юргани, използвани в слънчеви оранжерии, но повечето от тях са изработени от иглен филц, напръскан с лепило памук, перлен памук и др., с водоустойчиви или против стареене повърхностни слоеве от двете страни.Според топлоизолационния механизъм на топлоизолационния юрган, за да подобрим неговите топлоизолационни характеристики, трябва да започнем с подобряване на термичното му съпротивление и намаляване на коефициента на топлопреминаване, а основните мерки са да се намали топлопроводимостта на материалите, да се увеличи дебелината на материални слоеве или увеличаване на броя на материалните слоеве и т.н. Следователно в момента основният материал на топлоизолационната завивка с висока топлоизолационна производителност често се прави от многослойни композитни материали.Според теста коефициентът на топлопреминаване на топлоизолационния юрган с висока топлоизолационна производителност в момента може да достигне 0,5 W/(m2℃), което осигурява по-добра гаранция за топлоизолацията на оранжерии в студени зони през зимата.Разбира се, северозападната зона е ветровита и прашна, а ултравиолетовото лъчение е силно, така че топлоизолационният повърхностен слой трябва да има добри показатели против стареене.

03 Добавете вътрешна топлоизолационна завеса.

Въпреки че предният покрив на оранжерията за слънчева светлина е покрит с външна топлоизолационна завивка през нощта, що се отнася до другите конструкции на цялата оранжерия, предният покрив все още е слабо място за цялата оранжерия през нощта.Ето защо екипът на проекта „Структура и строителна технология на оранжерии в северозападна необработваема земя“ проектира проста вътрешна система за навиване на топлоизолация (Фигура 1), чиято структура се състои от фиксирана вътрешна топлоизолационна завеса в предния крак и подвижна вътрешна топлоизолационна завеса в горното пространство.Горната подвижна топлоизолационна завеса се отваря и прибира през деня на задната стена на оранжерията, което не влияе на осветеността на оранжерията;Фиксираната топлоизолационна завивка в долната част играе ролята на уплътнение през нощта.Дизайнът на вътрешната изолация е чист и лесен за работа и може също да играе ролята на засенчване и охлаждане през лятото.

Технология за активно затопляне

Поради ниските температури през зимата в северозападен Китай, ако разчитаме само на запазването на топлината и съхранението на топлина в оранжерии, все още не можем да отговорим на изискванията за презимуване на културите в някои студени времена, така че някои активни мерки за затопляне също обезпокоен.

Система за съхранение на слънчева енергия и освобождаване на топлина

Важна причина е стената да изпълнява функциите на запазване на топлината, съхранение на топлина и носене на натоварване, което води до високата цена на строителството и ниската степен на използване на земята на слънчевите оранжерии.Следователно, опростяването и сглобяването на слънчеви оранжерии трябва да бъде важна посока на развитие в бъдеще.Сред тях, опростяването на функцията на стената е да се освободи функцията за съхранение на топлина и освобождаване на стената, така че задната стена да носи само функцията за запазване на топлината, което е ефективен начин за опростяване на разработката.Например системата за активно съхранение и освобождаване на топлина на Fang Hui (Фигура 2) се използва широко в необработваеми райони като Gansu, Ningxia и Xinjiang.Устройството за събиране на топлина е окачено на северната стена.През деня топлината, събрана от устройството за събиране на топлина, се съхранява в тялото за съхранение на топлина чрез циркулацията на средата за съхранение на топлина, а през нощта топлината се освобождава и нагрява от циркулацията на средата за съхранение на топлина, като по този начин се реализира пренос на топлина във времето и пространството.Експериментите показват, че минималната температура в оранжерията може да се повиши с 3~5 ℃ с помощта на това устройство.Wang Zhiwei и др. представиха система за отопление с водна завеса за слънчева оранжерия в южната пустинна зона на Синдзян, която може да повиши температурата на оранжерията с 2,1 ℃ през нощта.

В допълнение, Bao Encai и др. проектират циркулационна система за активно съхранение на топлина за северната стена.През деня, чрез циркулацията на аксиалните вентилатори, вътрешният горещ въздух протича през топлопреносния канал, вграден в северната стена, а топлопреносният канал обменя топлина със слоя за съхранение на топлина вътре в стената, което значително подобрява капацитета за съхранение на топлина на стената.В допълнение, слънчевата система за съхранение на топлина с промяна на фазата, проектирана от Ян Янтао и др., съхранява топлината в материалите с промяна на фазата чрез слънчеви колектори през деня и след това разсейва топлината във въздуха на закрито чрез циркулация на въздуха през нощта, което може да увеличи средна температура с 2,0 ℃ през нощта.Горепосочените технологии и оборудване за използване на слънчева енергия имат характеристиките на икономия, енергоспестяване и ниски въглеродни емисии.След оптимизиране и подобрение, те трябва да имат добра перспектива за приложение в районите с изобилие от слънчеви енергийни ресурси в северозападен Китай.

Други спомагателни отоплителни технологии

01 Отопление с енергия от биомаса

Постелята, сламата, кравешкият, овчият и птичият тор се смесват с биологични бактерии и се заравят в почвата в оранжерията.По време на процеса на ферментация се генерира много топлина и много полезни щамове, органични вещества и CO2 се генерират по време на процеса на ферментация.Полезните щамове могат да инхибират и убиват различни микроби и могат да намалят появата на парникови болести и вредители;Органичната материя може да се превърне в тор за култури;Произведеният CO2 може да подобри фотосинтезата на културите.Например Wei Wenxiang заравя горещи органични торове като конски тор, кравешки тор и овчи тор в почвата на закрито в слънчевата оранжерия в платото Цинхай, което ефективно повишава температурата на земята.В слънчевата оранжерия в района на пустинята Гансу, Zhou Zhilong използва слама и органичен тор за ферментация между културите.Тестът показа, че температурата в оранжерията може да се повиши с 2~3 ℃.

02 отопление на въглища

Има изкуствена печка, енергоспестяващ бойлер и парно.Например, след разследване в платото Цинхай, Wei Wenxiang установи, че изкуственото отопление с пещ се използва главно на местно ниво.Този метод на нагряване има предимствата на по-бързо нагряване и очевиден ефект на нагряване.Въпреки това, вредни газове като SO2, CO и H2S ще се произвеждат в процеса на изгаряне на въглища, така че е необходимо да се свърши добра работа по изхвърлянето на вредните газове.

03 електрическо отопление

Използвайте електрически нагревателен проводник, за да загреете предния покрив на оранжерията, или използвайте електрически нагревател.Отоплителният ефект е забележителен, употребата е безопасна, в оранжерията не се генерират замърсители и отоплителното оборудване е лесно за управление.Chen Weiqian и други смятат, че проблемът с щетите от замръзване през зимата в района Jiuquan възпрепятства развитието на местното земеделие в Гоби и електрически нагревателни елементи могат да се използват за отопление на оранжерията.Въпреки това, поради използването на висококачествени електрически енергийни ресурси, консумацията на енергия е висока и цената е висока.Предлага се да се използва като временно средство за аварийно отопление при изключително студено време.

Мерки за управление на околната среда

В процеса на производство и използване на оранжерия, пълното оборудване и нормалната работа не могат ефективно да гарантират, че нейната топлинна среда отговаря на проектните изисквания.Всъщност използването и управлението на оборудване често играят ключова роля при формирането и поддържането на топлинната среда, най-важното от които е ежедневното управление на топлоизолационния юрган и вентилационния отвор.

Управление на топлоизолационен юрган

Топлоизолационният юрган е ключът към нощната топлоизолация на предния покрив, така че е изключително важно да се прецизира ежедневното му управление и поддръжка, особено на следните проблеми, на които трябва да се обърне внимание:①Изберете подходящото време за отваряне и затваряне на топлоизолационния юрган .Времето за отваряне и затваряне на топлоизолационния юрган не само влияе върху времето за осветяване на оранжерията, но също така влияе върху процеса на отопление в оранжерията.Отварянето и затварянето на топлоизолационния юрган твърде рано или твърде късно не е благоприятно за събиране на топлина.Сутрин, ако юрганът се разкрие твърде рано, вътрешната температура ще спадне твърде много поради ниската външна температура и слабата светлина.Напротив, ако времето за разкриване на юргана е твърде късно, времето за получаване на светлина в оранжерията ще бъде съкратено и времето за повишаване на температурата на закрито ще се забави.Следобед, ако топлоизолационният юрган се изключи твърде рано, времето на експозиция на закрито ще бъде съкратено и съхранението на топлина в почвата и стените на закрито ще бъде намалено.Напротив, ако запазването на топлината се изключи твърде късно, разсейването на топлината на оранжерията ще се увеличи поради ниската външна температура и слабата светлина.Следователно, най-общо казано, когато топлоизолационният юрган е включен сутрин, препоръчително е температурата да се повиши след спад от 1 ~ 2 ℃, докато когато топлоизолационният юрган е изключен, е препоръчително температурата да се повиши след 1 ~ 2 ℃ спад.② Когато затваряте топлоизолационния юрган, обърнете внимание дали топлоизолационният юрган покрива плътно всички предни покриви и ги коригирайте навреме, ако има празнина.③ След като топлоизолационният юрган е напълно свален, проверете дали долната част е уплътнена, за да предотвратите повдигането на ефекта на запазване на топлината от вятъра през нощта.④ Проверявайте и поддържайте топлоизолационния юрган навреме, особено когато топлоизолационният юрган е повреден, поправете го или го сменете навреме.⑤ Обърнете внимание на метеорологичните условия навреме.Когато има дъжд или сняг, покрийте топлоизолационния юрган навреме и отстранете снега навреме.

Управление на вентилационни отвори

Целта на вентилацията през зимата е да се регулира температурата на въздуха, за да се избегне прекомерна температура около обяд;Второто е премахване на вътрешната влага, намаляване на влажността на въздуха в оранжерията и контрол на вредителите и болестите;Третото е да се увеличи концентрацията на CO2 на закрито и да се насърчи растежа на културите.Вентилацията и запазването на топлината обаче са противоречиви.Ако вентилацията не се управлява правилно, това вероятно ще доведе до проблеми с ниските температури.Следователно кога и колко дълго да се отварят вентилационните отвори трябва да се регулира динамично според условията на околната среда в оранжерията по всяко време.В северозападните необработваеми площи управлението на вентилационните отвори за оранжерии се разделя главно на два начина: ръчно управление и проста механична вентилация.Въпреки това, времето за отваряне и времето за вентилация на вентилационните отвори се основават главно на субективната преценка на хората, така че може да се случи вентилационните отвори да бъдат отворени твърде рано или твърде късно.За да разреши горните проблеми, Yin Yilei и др. проектират покривно интелигентно вентилационно устройство, което може да определи времето за отваряне и размера на отваряне и затваряне на вентилационните отвори според промените на вътрешната среда.Със задълбочаването на изследванията върху закона за промяната на околната среда и търсенето на култури, както и популяризирането и прогреса на технологиите и оборудването като възприемане на околната среда, събиране на информация, анализ и контрол, автоматизацията на управлението на вентилацията в слънчеви оранжерии трябва да бъде важна посока на развитие в бъдеще.

Други мерки за управление

В процеса на използване на различни видове филми, способността им за предаване на светлина постепенно ще отслабва и скоростта на отслабване не е свързана само с техните собствени физически свойства, но също така е свързана със заобикалящата среда и управлението по време на употреба.В процеса на употреба най-важният фактор, който води до намаляване на пропускливостта на светлината, е замърсяването на повърхността на филма.Ето защо е изключително важно да се извършва редовно почистване и почистване, когато условията го позволяват.Освен това структурата на заграждението на оранжерията трябва да се проверява редовно.Когато има теч в стената и предния покрив, той трябва да бъде поправен навреме, за да се избегне въздействието на оранжерията от проникване на студен въздух.

Съществуващи проблеми и посока на развитие

Изследователите са изследвали и изучавали технологията за запазване и съхранение на топлината, технологията за управление и методите за затопляне на оранжериите в северозападните необработваеми площи в продължение на много години, което основно е реализирало презимуващото производство на зеленчуци, значително е подобрило способността на оранжерията да устои на нараняване от охлаждане при ниска температура , и реализира основно презимуващото производство на зеленчуци.Той има исторически принос за облекчаване на противоречието между храните и зеленчуците, конкуриращи се за земя в Китай.Все още обаче има следните проблеми в технологията за гарантиране на температурата в северозападен Китай.

Видове оранжерии, които трябва да бъдат надградени

Понастоящем видовете оранжерии все още са обичайните, построени в края на 20-ти век и началото на този век, с проста структура, неразумен дизайн, лоша способност за поддържане на парниковата топлинна среда и устойчивост на природни бедствия и липса на стандартизация.Следователно, в бъдещия дизайн на оранжерията, формата и наклонът на предния покрив, азимутният ъгъл на оранжерията, височината на задната стена, дълбочината на потъване на оранжерията и т.н. трябва да бъдат стандартизирани чрез пълно комбиниране на местната географска ширина и характеристики на климата.В същото време само една култура може да бъде засадена в оранжерия, доколкото е възможно, така че да може да се извърши стандартизирано съвпадение на оранжерия в съответствие с изискванията за светлина и температура на засадените култури.

Оранжерийният мащаб е сравнително малък.

Ако мащабът на оранжерията е твърде малък, това ще повлияе на стабилността на топлинната среда на оранжерията и развитието на механизацията.С постепенното увеличаване на разходите за труд развитието на механизацията е важна посока в бъдещето.Следователно в бъдеще трябва да се базираме на нивото на местно развитие, да вземем предвид нуждите от развитие на механизацията, да проектираме рационално вътрешното пространство и оформлението на оранжериите, да ускорим изследването и разработването на селскостопанско оборудване, подходящо за местните райони, и подобряване на степента на механизация на оранжерийното производство.В същото време, според нуждите на културите и моделите на култивиране, съответното оборудване трябва да бъде съобразено със стандартите и трябва да се насърчават интегрираните изследвания и разработки, иновациите и популяризирането на вентилация, намаляване на влажността, запазване на топлината и отоплително оборудване.

Дебелината на стени като пясък и кухи блокове все още е дебела.

Ако стената е твърде дебела, въпреки че изолационният ефект е добър, това ще намали степента на използване на почвата, ще увеличи цената и трудността на конструкцията.Следователно, в бъдещото развитие, от една страна, дебелината на стената може да бъде научно оптимизирана според местните климатични условия;От друга страна, трябва да насърчаваме лекото и опростено развитие на задната стена, така че задната стена на оранжерията да запазва само функцията за запазване на топлината, да използваме слънчеви колектори и друго оборудване, за да заменим съхранението на топлина и освобождаването на стената .Слънчевите колектори имат характеристиките на висока ефективност на събиране на топлина, силен капацитет на събиране на топлина, спестяване на енергия, ниско съдържание на въглерод и т.н. и повечето от тях могат да реализират активно регулиране и контрол и могат да извършват целево екзотермично отопление според екологичните изисквания на оранжерията през нощта, с по-висока ефективност на оползотворяване на топлината.

Необходимо е да се разработи специална топлоизолационна завивка.

Предният покрив е основното тяло за разсейване на топлината в оранжерията, а топлоизолационните характеристики на топлоизолационния юрган пряко засягат вътрешната топлинна среда.Понастоящем температурната среда в оранжерията в някои райони не е добра, отчасти защото топлоизолационният юрган е твърде тънък и топлоизолационните характеристики на материалите са недостатъчни.В същото време топлоизолационният юрган все още има някои проблеми, като лоша водоустойчивост и способност за ски, лесно стареене на повърхността и основните материали и т.н. Следователно в бъдеще подходящите топлоизолационни материали трябва да бъдат научно избрани според местните климатичните характеристики и изисквания и трябва да бъдат проектирани и разработени специални топлоизолационни продукти за юргани, подходящи за местна употреба и популяризиране.

КРАЙ

Цитирана информация

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi и др. Изследователски статус на технологията за гарантиране на температурата на околната среда на слънчева оранжерия в северозападна необработваема земя [J].Технология на селскостопанското инженерство, 2022,42(28):12-20.