Li Jianming, Sun Guotao, dll.Teknologi Teknik Pertanian Hortikultura Rumah Kaca2022-11-21 17:42 Diterbitkan di Beijing

Dalam beberapa tahun terakhir, industri rumah kaca telah dikembangkan dengan penuh semangat. Pengembangan rumah kaca tidak hanya meningkatkan tingkat pemanfaatan lahan dan tingkat output produk pertanian, tetapi juga memecahkan masalah pasokan buah dan sayuran di luar musim. Namun, rumah kaca juga menghadapi tantangan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Fasilitas asli, metode pemanasan dan bentuk struktural telah menghasilkan resistensi terhadap lingkungan dan pengembangan. Bahan -bahan baru dan desain baru sangat dibutuhkan untuk mengubah struktur rumah kaca, dan sumber energi baru sangat dibutuhkan untuk mencapai tujuan konservasi energi dan perlindungan lingkungan, dan meningkatkan produksi dan pendapatan.

Artikel ini membahas tema "energi baru, bahan baru, desain baru untuk membantu revolusi baru rumah kaca", termasuk penelitian dan inovasi energi matahari, energi biomassa, energi panas bumi dan sumber energi baru lainnya di rumah kaca, penelitian dan aplikasi bahan baru untuk menutupi, isolasi termal, dinding dan peralatan lainnya, dan prospek masa depan dan pemikiran energi baru, bahan baru dan desain baru untuk membantu reformasi rumah kaca, sehingga memberikan referensi untuk industri.

Mengembangkan pertanian fasilitas adalah persyaratan politik dan pilihan yang tak terhindarkan untuk menerapkan semangat instruksi penting dan pengambilan keputusan pemerintah pusat. Pada tahun 2020, total area pertanian yang dilindungi di Cina adalah 2,8 juta HM2, dan nilai output akan melebihi 1 triliun yuan. Ini adalah cara penting untuk meningkatkan kapasitas produksi rumah kaca untuk meningkatkan pencahayaan rumah kaca dan kinerja isolasi termal melalui energi baru, bahan baru dan desain rumah kaca baru. Ada banyak kelemahan dalam produksi rumah kaca tradisional, seperti batubara, bahan bakar minyak dan sumber energi lainnya yang digunakan untuk pemanasan dan pemanasan di rumah kaca tradisional, menghasilkan sejumlah besar gas dioksida, yang secara serius mencemari lingkungan, sementara gas alam, energi listrik dan Sumber energi lainnya meningkatkan biaya operasi rumah kaca. Bahan penyimpanan panas tradisional untuk dinding rumah kaca sebagian besar adalah tanah liat dan batu bata, yang banyak mengkonsumsi dan menyebabkan kerusakan serius pada sumber daya lahan. Efisiensi penggunaan lahan rumah kaca matahari tradisional dengan dinding tanah hanya 40% ~ 50%, dan rumah kaca biasa memiliki kapasitas penyimpanan panas yang buruk, sehingga tidak dapat hidup selama musim dingin untuk menghasilkan sayuran hangat di Cina utara. Oleh karena itu, inti dari mempromosikan perubahan rumah kaca, atau penelitian dasar terletak pada desain rumah kaca, penelitian dan pengembangan bahan baru dan energi baru. Artikel ini akan fokus pada penelitian dan inovasi sumber energi baru di rumah kaca, merangkum status penelitian sumber energi baru seperti energi matahari, energi biomassa, energi panas bumi, energi angin dan bahan penutup transparan baru, bahan isolasi termal dan bahan dinding di dalam Rumah kaca, menganalisis penerapan energi baru dan bahan -bahan baru dalam pembangunan rumah kaca baru, dan menantikan peran mereka dalam pengembangan dan transformasi rumah kaca di masa depan.

Penelitian dan Inovasi Rumah Kaca Energi Baru

Energi baru hijau dengan potensi pemanfaatan pertanian terbesar termasuk energi matahari, energi panas bumi dan energi biomassa, atau pemanfaatan komprehensif berbagai sumber energi baru, untuk mencapai penggunaan energi yang efisien dengan belajar dari titik kuat masing -masing.

energi/tenaga surya

Teknologi energi surya adalah mode pasokan energi rendah karbon, efisien dan berkelanjutan, dan merupakan komponen penting dari industri yang muncul strategis China. Ini akan menjadi pilihan yang tak terhindarkan untuk transformasi dan peningkatan struktur energi Tiongkok di masa depan. Dari sudut pandang pemanfaatan energi, rumah kaca itu sendiri adalah struktur fasilitas untuk pemanfaatan energi matahari. Melalui efek rumah kaca, energi matahari dikumpulkan di dalam ruangan, suhu rumah kaca dinaikkan, dan panas yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman disediakan. Sumber energi utama fotosintesis tanaman rumah kaca adalah sinar matahari langsung, yang merupakan pemanfaatan langsung energi matahari.

01 pembangkit listrik fotovoltaik untuk menghasilkan panas

Pembangkit listrik fotovoltaik adalah teknologi yang secara langsung mengubah energi cahaya menjadi energi listrik berdasarkan efek fotovoltaik. Elemen kunci dari teknologi ini adalah sel surya. Ketika energi matahari bersinar pada array panel surya secara seri atau paralel, komponen semikonduktor secara langsung mengubah energi radiasi matahari menjadi energi listrik. Teknologi fotovoltaik dapat secara langsung mengubah energi cahaya menjadi energi listrik, menyimpan listrik melalui baterai, dan memanaskan rumah kaca di malam hari, tetapi biaya tinggi membatasi pengembangan lebih lanjut. Kelompok penelitian mengembangkan perangkat pemanas graphene fotovoltaik, yang terdiri dari panel fotovoltaik fleksibel, mesin kontrol terbalik all-in-one, baterai penyimpanan dan batang pemanas graphene. Menurut panjang garis penanaman, batang pemanas graphene terkubur di bawah kantong substrat. Pada siang hari, panel fotovoltaik menyerap radiasi matahari untuk menghasilkan listrik dan menyimpannya di baterai penyimpanan, dan kemudian listrik dilepaskan pada malam hari untuk batang pemanas graphene. Dalam pengukuran aktual, mode kontrol suhu mulai dari 17 ℃ dan penutupan pada 19 ℃ diadopsi. Berlari di malam hari (20: 00-08: 00 pada hari kedua) selama 8 jam, konsumsi energi pemanasan satu baris tanaman adalah 1,24 kW · h, dan suhu rata-rata kantong substrat di malam hari adalah 19,2 ℃, yaitu 3,5 ~ 5,3 ℃ lebih tinggi dari kontrol. Metode pemanasan ini dikombinasikan dengan pembangkit listrik fotovoltaik memecahkan masalah konsumsi energi tinggi dan polusi tinggi dalam pemanasan rumah kaca di musim dingin.

02 Konversi dan pemanfaatan fototermal

Konversi fototermal surya mengacu pada penggunaan permukaan pengumpulan sinar matahari khusus yang terbuat dari bahan konversi fototermal untuk mengumpulkan dan menyerap sebanyak mungkin energi matahari yang dipancarkan ke atasnya dan mengubahnya menjadi energi panas. Dibandingkan dengan aplikasi fotovoltaik surya, aplikasi fototermal surya meningkatkan penyerapan pita inframerah dekat, sehingga memiliki efisiensi pemanfaatan energi sinar matahari yang lebih tinggi, biaya yang lebih rendah dan teknologi matang, dan merupakan cara pemanfaatan energi surya yang paling banyak digunakan.

Teknologi konversi dan pemanfaatan fototermal yang paling matang di Cina adalah kolektor surya, komponen inti yang merupakan inti pelat penyerap panas dengan lapisan penyerapan selektif, yang dapat mengubah energi radiasi matahari yang melewati pelat penutup menjadi energi panas dan transmisi itu ke media kerja yang menyerap panas. Kolektor surya dapat dibagi menjadi dua kategori sesuai dengan apakah ada ruang vakum di kolektor atau tidak: kolektor surya datar dan pengumpul tabung vakum; memusatkan kolektor surya dan kolektor surya non-konsentrasi sesuai dengan apakah radiasi matahari di port pencahayaan mengubah arah; dan kolektor surya cair dan kolektor surya udara sesuai dengan jenis media kerja perpindahan panas.

Pemanfaatan energi matahari di rumah kaca terutama dilakukan melalui berbagai jenis kolektor surya. IBN Zor University di Maroko telah mengembangkan sistem pemanas energi matahari aktif (ASHS) untuk pemanasan rumah kaca, yang dapat meningkatkan total produksi tomat sebesar 55% di musim dingin. China Agricultural University telah merancang dan mengembangkan serangkaian sistem pengumpulan dan pelepasan penggemar pendingin permukaan, dengan kapasitas pengumpulan panas 390,6 ～ 693,0 mJ, dan mengemukakan gagasan untuk memisahkan proses pengumpulan panas dari proses penyimpanan panas dengan pompa panas. University of Bari di Italia telah mengembangkan sistem pemanas poligenerasi rumah kaca, yang terdiri dari sistem energi matahari dan pompa panas air udara, dan dapat meningkatkan suhu udara sebesar 3,6% dan suhu tanah sebesar 92%. Kelompok penelitian telah mengembangkan semacam peralatan pengumpulan panas matahari aktif dengan sudut kemiringan variabel untuk rumah kaca surya, dan alat penyimpanan panas pendukung untuk badan air rumah kaca di seluruh cuaca. Teknologi Pengumpulan Panas Surya Aktif dengan pemecahan kecenderungan variabel melalui keterbatasan peralatan pengumpulan panas rumah kaca tradisional, seperti kapasitas pengumpulan panas yang terbatas, naungan dan pekerjaan tanah yang dibudidayakan. Dengan menggunakan struktur rumah kaca khusus rumah kaca surya, ruang non-menanam rumah kaca sepenuhnya digunakan, yang sangat meningkatkan efisiensi pemanfaatan ruang rumah kaca. Di bawah kondisi kerja yang cerah khas, sistem pengumpulan panas matahari aktif dengan kecenderungan variabel mencapai 1,9 mJ/(M2H), efisiensi pemanfaatan energi mencapai 85,1% dan laju penghematan energi adalah 77%. Dalam teknologi penyimpanan panas rumah kaca, struktur penyimpanan panas perubahan multi-fase diatur, kapasitas penyimpanan panas perangkat penyimpanan panas meningkat, dan pelepasan panas yang lambat dari perangkat diwujudkan, sehingga dapat menyadari penggunaan yang efisien dari Panas yang dikumpulkan oleh peralatan pengumpulan panas surya rumah kaca.

energi biomassa

Struktur fasilitas baru dibangun dengan menggabungkan perangkat penghasil panas biomassa dengan rumah kaca, dan bahan baku biomassa seperti kotoran babi, residu jamur dan jerami dikomposkan untuk menyeduh panas, dan energi panas yang dihasilkan secara langsung dipasok ke rumah kaca [ 5]. Dibandingkan dengan rumah kaca tanpa tangki pemanas fermentasi biomassa, rumah kaca pemanas dapat secara efektif meningkatkan suhu tanah di rumah kaca dan mempertahankan suhu yang tepat dari akar tanaman yang dibudidayakan di tanah di iklim normal di musim dingin. Mengambil rumah kaca insulasi termal asimetris tunggal dengan rentang 17m dan panjang 30m sebagai contoh, menambahkan 8m limbah pertanian (jerami tomat dan pupuk babi dicampur) ke dalam tangki fermentasi dalam ruangan untuk fermentasi alami tanpa membalik tiang tiang Tingkatkan suhu harian rata -rata rumah kaca sebesar 4,2 ℃ di musim dingin, dan suhu minimum harian rata -rata dapat mencapai 4,6 ℃.

Pemanfaatan energi fermentasi yang dikendalikan biomassa adalah metode fermentasi yang menggunakan instrumen dan peralatan untuk mengontrol proses fermentasi agar dapat dengan cepat mendapatkan dan secara efisien memanfaatkan energi panas biomassa dan pupuk gas CO2, di antaranya ventilasi dan kelembaban adalah faktor utama untuk mengatur panas fermentasi panas fermentasi, panas panas fermentasi, panasnya panas fermentasi, di mana ventilasi dan kelembaban adalah faktor utama untuk mengatur panas fermentasi panas fermentasi, dan produksi gas biomassa. Dalam kondisi berventilasi, mikroorganisme aerobik dalam fermentasi menggunakan oksigen untuk kegiatan kehidupan, dan bagian dari energi yang dihasilkan digunakan untuk kegiatan hidup mereka sendiri, dan bagian dari energi dilepaskan ke lingkungan sebagai energi panas, yang bermanfaat bagi suhu kebangkitan lingkungan. Air mengambil bagian dalam seluruh proses fermentasi, memberikan nutrisi larut yang diperlukan untuk aktivitas mikroba, dan pada saat yang sama melepaskan panasnya tumpukan dalam bentuk uap melalui air, sehingga dapat mengurangi suhu tumpukan, memperpanjang umur kehidupan Mikroorganisme dan meningkatkan suhu curah tumpukan. Memasang perangkat pencucian jerami di tangki fermentasi dapat meningkatkan suhu dalam ruangan sebesar 3 ~ 5 ℃ di musim dingin, memperkuat fotosintesis tanaman dan meningkatkan hasil tomat sebesar 29,6%.

Energi panas bumi

Cina kaya akan sumber daya panas bumi. Saat ini, cara yang paling umum bagi fasilitas pertanian untuk memanfaatkan energi panas bumi adalah dengan menggunakan pompa panas sumber tanah, yang dapat ditransfer dari energi panas bermutu rendah ke energi panas bermutu tinggi dengan memasukkan sejumlah kecil energi bermutu tinggi (seperti energi listrik). Berbeda dari langkah -langkah pemanasan rumah kaca tradisional, pemanasan pompa panas sumber tanah tidak hanya dapat mencapai efek pemanasan yang signifikan, tetapi juga memiliki kemampuan untuk mendinginkan rumah kaca dan mengurangi kelembaban di rumah kaca. Penelitian aplikasi pompa panas sumber tanah di bidang konstruksi perumahan sudah matang. Bagian inti yang mempengaruhi kapasitas pemanasan dan pendinginan pompa panas sumber tanah adalah modul pertukaran panas bawah tanah, yang terutama mencakup pipa yang terkubur, sumur bawah tanah, dll. Cara merancang sistem pertukaran panas bawah tanah dengan biaya dan efek yang seimbang selalu ada menjadi fokus penelitian dari bagian ini. Pada saat yang sama, perubahan suhu lapisan tanah bawah tanah dalam penerapan pompa panas sumber tanah juga mempengaruhi efek penggunaan sistem pompa panas. Menggunakan pompa panas sumber tanah untuk mendinginkan rumah kaca di musim panas dan menyimpan energi panas di lapisan tanah yang dalam dapat mengurangi penurunan suhu lapisan tanah bawah tanah dan meningkatkan efisiensi produksi panas dari pompa panas sumber tanah di musim dingin.

Saat ini, dalam penelitian kinerja dan efisiensi pompa panas sumber tanah, melalui data eksperimental yang sebenarnya, model numerik dibuat dengan perangkat lunak seperti Tough2 dan TRNSys, dan disimpulkan bahwa kinerja pemanasan dan koefisien kinerja (COP ) Pompa panas sumber tanah dapat mencapai 3.0 ~ 4.5, yang memiliki efek pendinginan dan pemanasan yang baik. Dalam penelitian strategi operasi sistem pompa panas, Fu Yunzhun dan yang lainnya menemukan bahwa dibandingkan dengan aliran sisi beban, aliran sisi sumber tanah memiliki dampak yang lebih besar pada kinerja unit dan kinerja perpindahan panas dari pipa yang terkubur . Di bawah kondisi pengaturan aliran, nilai COP maksimum unit dapat mencapai 4.17 dengan mengadopsi skema operasi operasi selama 2 jam dan berhenti selama 2 jam; Shi Huixian ET. mengadopsi mode operasi intermiten dari sistem pendingin penyimpanan air. Di musim panas, ketika suhunya tinggi, polisi seluruh sistem pasokan energi dapat mencapai 3,80.

Teknologi penyimpanan panas tanah yang dalam di rumah kaca

Penyimpanan panas tanah dalam di rumah kaca juga disebut "bank penyimpanan panas" di rumah kaca. Kerusakan dingin di musim dingin dan suhu tinggi di musim panas adalah hambatan utama untuk produksi rumah kaca. Berdasarkan kapasitas penyimpanan panas yang kuat dari tanah dalam, kelompok penelitian merancang perangkat penyimpanan panas dalam rumah kaca. Perangkat ini adalah pipa transfer panas paralel-lapis yang terkubur di kedalaman 1,5 ～ 2,5m di bawah tanah di rumah kaca, dengan saluran masuk udara di bagian atas rumah kaca dan outlet udara di tanah. Ketika suhu di rumah kaca tinggi, udara dalam ruangan secara paksa dipompa ke tanah oleh kipas untuk mewujudkan penyimpanan panas dan pengurangan suhu. Ketika suhu rumah kaca rendah, panas diekstraksi dari tanah untuk menghangatkan rumah kaca. Hasil produksi dan aplikasi menunjukkan bahwa perangkat dapat meningkatkan suhu rumah kaca sebesar 2,3 ℃ di malam musim dingin, mengurangi suhu dalam ruangan sebesar 2,6 ℃ di hari musim panas, dan meningkatkan hasil tomat sebesar 1500kg dalam 667 m². Perangkat ini memanfaatkan sepenuhnya karakteristik "hangat di musim dingin dan sejuk di musim panas" dan "suhu konstan" tanah bawah tanah yang dalam, menyediakan "bank akses energi" untuk rumah kaca, dan terus melengkapi fungsi tambahan dari pendinginan dan pemanasan rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca rumah kaca .

Koordinasi multi-energi

Menggunakan dua atau lebih tipe energi untuk memanaskan rumah kaca secara efektif dapat menebus kerugian jenis energi tunggal, dan memberikan permainan pada efek superposisi "satu plus satu lebih besar dari dua". Kerja sama komplementer antara energi panas bumi dan energi matahari adalah hotspot penelitian dari pemanfaatan energi baru dalam produksi pertanian dalam beberapa tahun terakhir. Emmi et. mempelajari sistem energi multi-sumber (Gambar 1), yang dilengkapi dengan kolektor surya hibrida fotovoltaik-termal. Dibandingkan dengan sistem pompa panas air-air yang umum, efisiensi energi sistem energi multi-sumber ditingkatkan sebesar 16%~ 25%. Zheng ET. Mengembangkan jenis baru sistem penyimpanan panas berpasangan dari energi surya dan pompa panas sumber tanah. Sistem kolektor surya dapat mewujudkan penyimpanan pemanasan musiman berkualitas tinggi, yaitu pemanasan berkualitas tinggi di musim dingin dan pendinginan berkualitas tinggi di musim panas. Penukar panas tabung yang terkubur dan tangki penyimpanan panas intermiten semuanya dapat berjalan dengan baik dalam sistem, dan nilai COP sistem dapat mencapai 6.96.

Dikombinasikan dengan energi matahari, ini bertujuan untuk mengurangi konsumsi daya komersial dan meningkatkan stabilitas catu daya surya di rumah kaca. Wan ya et. Kecilkan skema teknologi kontrol cerdas baru dalam menggabungkan pembangkit listrik tenaga surya dengan tenaga komersial untuk pemanasan rumah kaca, yang dapat memanfaatkan daya fotovoltaik ketika ada cahaya, dan mengubahnya menjadi daya komersial ketika tidak ada cahaya, sangat mengurangi kekurangan daya beban beban beban beban beban beban beban beban beban menilai, dan mengurangi biaya ekonomi tanpa menggunakan baterai.

Energi matahari, energi biomassa dan energi listrik dapat bersama -sama memanaskan rumah kaca, yang juga dapat mencapai efisiensi pemanasan tinggi. Zhang Liangrui dan yang lainnya menggabungkan pengumpulan panas tabung vakum surya dengan lembah listrik penyimpanan air panas. Sistem pemanas rumah kaca memiliki kenyamanan termal yang baik, dan efisiensi pemanasan rata -rata sistem adalah 68,70%. Tangki air penyimpanan panas listrik adalah perangkat penyimpanan air pemanas biomassa dengan pemanasan listrik. Suhu terendah dari saluran masuk air di ujung pemanasan diatur, dan strategi operasi sistem ditentukan sesuai dengan suhu penyimpanan air dari bagian pengumpulan panas matahari dan bagian penyimpanan panas biomassa, untuk mencapai suhu pemanasan yang stabil di akhir pemanasan dan hemat energi listrik dan bahan energi biomassa hingga tingkat maksimum.

Penelitian Inovatif dan Penerapan Bahan Rumah Kaca Baru

Dengan perluasan area rumah kaca, aplikasi kelemahan bahan rumah kaca tradisional seperti batu bata dan tanah semakin terungkap. Oleh karena itu, untuk lebih meningkatkan kinerja termal rumah kaca dan memenuhi kebutuhan pengembangan rumah kaca modern, ada banyak penelitian dan aplikasi bahan penutup transparan baru, bahan isolasi termal dan bahan dinding.

Penelitian dan Penerapan Bahan Penutup Transparan Baru

Jenis -jenis bahan penutup transparan untuk rumah kaca terutama termasuk film plastik, kaca, panel surya dan panel fotovoltaik, di antaranya film plastik memiliki area aplikasi terbesar. Film PE rumah kaca tradisional memiliki cacat kehidupan layanan pendek, non-degradasi dan fungsi tunggal. Saat ini, berbagai film fungsional baru telah dikembangkan dengan menambahkan reagen atau pelapis fungsional.

Film Konversi Cahaya:Film konversi cahaya mengubah sifat optik film dengan menggunakan agen konversi cahaya seperti bahan tanah jarang dan nano, dan dapat mengubah daerah cahaya ultraviolet menjadi cahaya oranye merah dan cahaya violet biru yang diperlukan oleh fotosintesis tanaman, sehingga meningkatkan hasil panen dan mengurangi Kerusakan cahaya ultraviolet terhadap tanaman dan film rumah kaca di rumah kaca plastik. Misalnya, film rumah kaca ungu-ke-merah lebar dengan agen konversi cahaya VTR-660 dapat secara signifikan meningkatkan transmitansi inframerah ketika diterapkan di rumah kaca, dan dibandingkan dengan rumah kaca kontrol, hasil tomat per hektar, vitamin C dan kandungan lycopene meningkat secara signifikan masing -masing sebesar 25,71%, 11,11% dan 33,04%. Namun, saat ini, masa pakai, penurunan kemampuan dan biaya film konversi cahaya baru masih perlu dipelajari.

Kaca yang tersebar: Kaca yang tersebar di rumah kaca adalah pola khusus dan teknologi anti-refleksi pada permukaan kaca, yang dapat memaksimalkan sinar matahari menjadi cahaya yang tersebar dan memasuki rumah kaca, meningkatkan efisiensi fotosintesis tanaman dan meningkatkan hasil panen. Kaca hamburan mengubah cahaya yang memasuki rumah kaca menjadi cahaya yang tersebar melalui pola -pola khusus, dan cahaya yang tersebar dapat lebih merata di rumah kaca, menghilangkan pengaruh bayangan kerangka di rumah kaca. Dibandingkan dengan kaca pelampung biasa dan kaca pelampung ultra-putih, standar transmisi cahaya kaca hamburan adalah 91,5%, dan kaca float biasa adalah 88%. Untuk setiap peningkatan 1% dalam transmitansi cahaya di dalam rumah kaca, hasil dapat ditingkatkan sekitar 3%, dan gula dan vitamin C yang larut dalam buah -buahan dan sayuran telah meningkat. Kaca hamburan di rumah kaca dilapisi terlebih dahulu dan kemudian marah, dan laju eksplosion diri lebih tinggi dari standar nasional, mencapai 2 ‰.

Penelitian dan Penerapan Bahan Insulasi Termal Baru

Bahan isolasi termal tradisional dalam rumah kaca terutama termasuk tikar jerami, selimut kertas, selimut isolasi termal yang dihiamkan, dll., Yang terutama digunakan untuk isolasi termal internal dan eksternal atap, isolasi dinding dan isolasi termal dari beberapa penyimpanan panas dan perangkat pengumpulan panas panas . Sebagian besar dari mereka memiliki cacat kehilangan kinerja isolasi termal karena kelembaban internal setelah penggunaan jangka panjang. Oleh karena itu, ada banyak aplikasi bahan isolasi termal tinggi baru, di antaranya selimut isolasi termal baru, penyimpanan panas dan perangkat pengumpulan panas adalah fokus penelitian.

Bahan isolasi termal baru biasanya dibuat dengan memproses dan memperparah permukaan air dan bahan tahan penuaan seperti film tenunan dan terasa dilapisi dengan bahan isolasi termal yang lembut seperti kapas berlapis semprot, kasmir lain-lain dan kapas mutiara. Sebuah film isolasi termal kapas yang dilapisi semprotan film tenunan diuji di timur laut Cina. Ditemukan bahwa menambahkan 500g kapas berlapis semprotan setara dengan kinerja isolasi termal dari selimut isolasi termal hitam 4500g di pasaran. Dalam kondisi yang sama, kinerja isolasi termal dari kapas 700g yang dilapisi semprotan ditingkatkan sebesar 1 ~ 2 ℃ dibandingkan dengan selimut insulasi termal kapas 500g yang dilapisi semprotan. Pada saat yang sama, penelitian lain juga menemukan bahwa dibandingkan dengan selimut isolasi termal yang umum digunakan di pasar, efek isolasi termal dari kapas yang dilapisi semprotan dan selimut insulasi termal termal lebih baik, dengan tingkat isolasi termal 84,0% dan 83,3 %masing -masing. Ketika suhu luar terdingin adalah -24,4 ℃, suhu dalam ruangan masing -masing dapat mencapai 5,4 dan 4.2 ℃. Dibandingkan dengan selimut selimut jerami tunggal, selimut isolasi komposit baru memiliki keunggulan bobot ringan, laju isolasi tinggi, tahan air dan penuaan yang kuat, dan dapat digunakan sebagai jenis baru bahan isolasi efisiensi tinggi untuk rumah kaca matahari.

Pada saat yang sama, menurut penelitian bahan isolasi termal untuk pengumpulan panas rumah kaca dan perangkat penyimpanan, juga ditemukan bahwa ketika ketebalannya sama, bahan insulasi termal multi-lapisan komposit memiliki kinerja isolasi termal yang lebih baik daripada bahan tunggal. Tim Profesor Li Jianming dari Northwest A&F University merancang dan menyaring 22 jenis bahan isolasi termal dari perangkat penyimpanan air rumah kaca, seperti papan vakum, kapas dan kapas karet, dan mengukur sifat termal mereka. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapisan isolasi termal 80mm+aergel+karet-plastik insulasi insulasi katun komposit isolasi bahan insulasi dapat mengurangi disipasi panas sebesar 0,367MJ per satuan waktu dibandingkan dengan kapas plastik karet 80mm, dan koefisien perpindahan panasnya adalah 0,283W/(M2 · K) Ketika ketebalan kombinasi isolasi adalah 100mm.

Bahan Perubahan Fase adalah salah satu titik panas dalam penelitian bahan rumah kaca. Northwest A&F University telah mengembangkan dua jenis perangkat penyimpanan bahan perubahan fase: satu adalah kotak penyimpanan yang terbuat dari polietilen hitam, yang memiliki ukuran 50cm × 30cm × 14cm (panjang × tinggi × ketebalan) dan diisi dengan bahan perubahan fase, bahwa ia dapat menyimpan panas dan melepaskan panas; Kedua, jenis baru papan dinding perubahan fase dikembangkan. Papan dinding perubahan fase terdiri dari bahan perubahan fase, pelat aluminium, pelat aluminium-plastik dan paduan aluminium. Bahan fase-perubahan terletak di posisi paling sentral dari papan dinding, dan spesifikasinya adalah 200mm × 200mm × 50mm. Ini adalah padatan bubuk sebelum dan sesudah perubahan fase, dan tidak ada fenomena pencairan atau aliran. Keempat dinding bahan perubahan fase adalah pelat aluminium dan pelat aluminium-plastik. Perangkat ini dapat mewujudkan fungsi terutama menyimpan panas di siang hari dan terutama melepaskan panas di malam hari.

Oleh karena itu, ada beberapa masalah dalam penerapan bahan isolasi termal tunggal, seperti efisiensi isolasi termal yang rendah, kehilangan panas yang besar, waktu penyimpanan panas yang pendek, dll. Oleh karena itu, menggunakan bahan isolasi termal komposit sebagai lapisan isolasi termal dan insulasi termal dalam dan dalam ruangan dan outdoor Menutupi lapisan perangkat penyimpanan panas dapat secara efektif meningkatkan kinerja isolasi termal rumah kaca, mengurangi kehilangan panas rumah kaca, dan dengan demikian mencapai efek hemat energi.

Penelitian dan Penerapan Dinding Baru

Sebagai semacam struktur selungkup, dinding tersebut merupakan penghalang penting untuk perlindungan dingin dan pelestarian panas rumah kaca. Menurut bahan dan struktur dinding, pengembangan dinding utara rumah kaca dapat dibagi menjadi tiga jenis: dinding lapis tunggal yang terbuat dari tanah, batu bata, dll., Dan dinding utara berlapis yang terbuat dari batu bata tanah liat, batu bata blok, Papan polystyrene, dll., Dengan penyimpanan panas dalam dan isolasi panas luar, dan sebagian besar dinding ini memakan waktu dan padat karya; Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, banyak jenis dinding baru telah muncul, yang mudah dibangun dan cocok untuk perakitan cepat.

Munculnya dinding rakitan tipe baru mempromosikan perkembangan cepat rumah kaca yang dirakit, termasuk dinding komposit tipe baru dengan bahan dan bahan permukaan anti-penuaan eksternal dan material seperti perasaan, kapas mutiara, kapas ruang, kapas kaca atau kapas daur ulang sebagai panas Lapisan isolasi, seperti dinding berkumpul fleksibel dari kapas yang terikat semprot di Xinjiang. Selain itu, penelitian lain juga melaporkan dinding utara rumah kaca yang dirakit dengan lapisan penyimpanan panas, seperti blok mortir cangkang gandum yang diisi bata di Xinjiang. Di bawah lingkungan eksternal yang sama, ketika suhu outdoor terendah adalah -20,8 ℃, suhu di rumah kaca matahari dengan dinding gandum blok mortir gandum adalah 7,5 ℃, sedangkan suhu di rumah kaca matahari dengan dinding selata bata adalah 3,2 ℃. Waktu panen tomat di rumah kaca bata dapat diajukan 16 hari, dan hasil rumah kaca tunggal dapat ditingkatkan sebesar 18,4%.

Tim fasilitas Universitas A&F Northwest mengedepankan gagasan desain untuk membuat bahan jerami, tanah, air, batu dan fase perubahan menjadi insulasi termal dan modul penyimpanan panas dari sudut desain dinding cahaya dan disederhanakan, yang mempromosikan penelitian aplikasi rakitan modular modular dinding. Misalnya, dibandingkan dengan rumah kaca dinding bata biasa, suhu rata -rata di rumah kaca adalah 4,0 ℃ lebih tinggi pada hari yang cerah. Tiga jenis modul semen perubahan fase anorganik, yang terbuat dari bahan perubahan fase (PCM) dan semen, telah mengakumulasi panas 74,5, 88,0 dan 95,1 mJ/m³, dan melepaskan panas 59,8, 67,8 dan 84,2 mj/m³, masing -masing. Mereka memiliki fungsi "pemotongan puncak" di siang hari, "pengisian lembah" di malam hari, menyerap panas di musim panas dan melepaskan panas di musim dingin.

Dinding -dinding baru ini dirakit di lokasi, dengan periode konstruksi yang singkat dan umur layanan yang panjang, yang menciptakan kondisi untuk pembangunan rumah kaca yang disederhanakan dan disederhanakan dengan cepat, dan dapat sangat mempromosikan reformasi struktural rumah kaca. Namun, ada beberapa cacat di dinding jenis ini, seperti dinding selimut insulasi termal yang terikat semprot memiliki kinerja isolasi termal yang sangat baik, tetapi tidak memiliki kapasitas penyimpanan panas, dan bahan pembangunan perubahan fase memiliki masalah biaya penggunaan tinggi. Di masa depan, penelitian aplikasi dinding yang berkumpul harus diperkuat.

Energi baru, bahan baru dan desain baru membantu perubahan struktur rumah kaca.

Penelitian dan inovasi energi baru dan bahan baru memberikan dasar untuk inovasi desain rumah kaca. Rumah kaca dan lengkungan matahari hemat energi adalah struktur gudang terbesar dalam produksi pertanian Tiongkok, dan mereka memainkan peran penting dalam produksi pertanian. Namun, dengan perkembangan ekonomi sosial Tiongkok, kekurangan dari dua jenis struktur fasilitas semakin disajikan. Pertama, ruang struktur fasilitas kecil dan tingkat mekanisasi rendah; Kedua, rumah kaca surya hemat energi memiliki isolasi termal yang baik, tetapi penggunaan lahannya rendah, yang setara dengan mengganti energi rumah kaca dengan lahan. Gudang lengkung biasa tidak hanya memiliki ruang kecil, tetapi juga memiliki isolasi termal yang buruk. Meskipun rumah kaca multi-bentang memiliki ruang yang besar, ia memiliki isolasi termal yang buruk dan konsumsi energi yang tinggi. Oleh karena itu, sangat penting untuk meneliti dan mengembangkan struktur rumah kaca yang cocok untuk tingkat sosial dan ekonomi China saat ini, dan penelitian dan pengembangan energi baru dan bahan -bahan baru akan membantu struktur rumah kaca berubah dan menghasilkan berbagai model atau struktur rumah kaca yang inovatif.

Penelitian inovatif tentang pembuatan bir yang dikendalikan air asimetris besar

Rumah kaca yang dikontrol air asimetris rentang besar (nomor paten: ZL 201220391214.2) didasarkan pada prinsip rumah kaca sinar matahari, mengubah struktur simetris rumah kaca plastik biasa, meningkatkan rentang selatan, meningkatkan area pencahayaan atap selatan, mengurangi, mengurangi rentang selatan, mengurangi atap selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan selatan, mengurangi selatan, mengurangi selatan selatan, mengurangi selatan, rentang utara dan mengurangi area disipasi panas, dengan rentang 18 ~ 24m dan ketinggian punggung bukit 6 ~ 7m. Melalui inovasi desain, struktur spasial telah meningkat secara signifikan. Pada saat yang sama, masalah panas yang tidak mencukupi di rumah kaca di musim dingin dan isolasi termal yang buruk dari bahan isolasi termal umum diselesaikan dengan menggunakan teknologi baru pembuatan bir panas dan bahan isolasi termal. Hasil produksi dan penelitian menunjukkan bahwa pembuatan bir yang dikendalikan air asimetris besar, dengan suhu rata-rata 11,7 ℃ pada hari-hari yang cerah dan 10,8 ℃ pada hari-hari berawan, dapat memenuhi permintaan pertumbuhan tanaman di musim dingin, dan biaya konstruksi dari Rumah kaca berkurang sebesar 39,6% dan tingkat pemanfaatan lahan meningkat lebih dari 30% dibandingkan dengan rumah kaca dinding bata polystyrene, yang cocok untuk mempopulerkan dan aplikasi lebih lanjut dalam DAS Huaiihe Kuning di Cina.

Rumah kaca sinar matahari yang dirakit

Rumah kaca sinar matahari yang dirakit mengambil kolom dan kerangka atap sebagai struktur bantalan beban, dan bahan dindingnya terutama kandang isolasi panas, alih-alih bantalan dan penyimpanan panas pasif. Terutama: (1) Jenis baru dinding yang dirakit dibentuk dengan menggabungkan berbagai bahan seperti film yang dilapisi atau pelat baja warna, blok jerami, selimut isolasi termal fleksibel, blok mortir, dll. (2) Papan dinding komposit yang terbuat dari papan semen prefabrikasi prefabrikasi prefabrikasi -Polystyrene Board-Cement Board; (3) Jenis perakitan ringan dan sederhana dari bahan isolasi termal dengan penyimpanan panas aktif dan sistem pelepasan dan sistem dehumidifikasi, seperti penyimpanan panas bucket persegi plastik dan penyimpanan panas pipa. Menggunakan berbagai bahan isolasi panas baru dan bahan penyimpanan panas alih -alih dinding tanah tradisional untuk membangun rumah kaca surya memiliki ruang besar dan teknik sipil kecil. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa suhu rumah kaca di malam hari di musim dingin adalah 4,5 ℃ lebih tinggi dari rumah kaca dinding bata tradisional, dan ketebalan dinding belakang adalah 166mm. Dibandingkan dengan rumah kaca tembok bata tebal 600mm, area dinding yang ditempati berkurang sebesar 72%, dan biaya per meter persegi adalah 334,5 yuan, yang 157,2 yuan lebih rendah dari rumah kaca dinding bata, dan biaya konstruksi telah turun secara signifikan. Oleh karena itu, rumah kaca yang berkumpul memiliki keunggulan penghancuran lahan yang kurang dibudidayakan, penghematan lahan, kecepatan konstruksi yang cepat dan umur layanan yang panjang, dan itu adalah arah utama untuk inovasi dan pengembangan rumah kaca surya saat ini dan di masa depan.

Geser Sunlight Greenhouse

Rumah kaca surya hemat energi skateboard yang dikembangkan oleh Universitas Pertanian Shenyang menggunakan dinding belakang rumah kaca matahari untuk membentuk sistem penyimpanan panas dinding yang bersirkulasi air untuk menyimpan panas dan menaikkan suhu, yang sebagian besar terdiri dari kolam (32mm³), pelat pengumpul lampu (360m²), pompa air, pipa air dan pengontrol. Selimut isolasi termal fleksibel digantikan oleh bahan pelat baja berwarna wol ringan baru di bagian atas. Penelitian ini menunjukkan bahwa desain ini secara efektif memecahkan masalah lampu gables yang menghalangi cahaya, dan meningkatkan area masuk cahaya rumah kaca. Sudut pencahayaan rumah kaca adalah 41,5 °, yang hampir 16 ° lebih tinggi dari pada rumah kaca kontrol, sehingga meningkatkan laju pencahayaan. Distribusi suhu dalam ruangan seragam, dan tanaman tumbuh rapi. Rumah kaca memiliki keunggulan meningkatkan efisiensi penggunaan lahan, merancang ukuran rumah kaca secara fleksibel dan memperpendek periode konstruksi, yang sangat penting untuk melindungi sumber daya lahan dan lingkungan yang dibudidayakan.

Rumah kaca fotovoltaik

Rumah kaca pertanian adalah rumah kaca yang mengintegrasikan pembangkit listrik tenaga fotovoltaik surya, kontrol suhu cerdas dan penanaman teknologi tinggi modern. Ini mengadopsi bingkai tulang baja dan ditutupi dengan modul fotovoltaik surya untuk memastikan persyaratan pencahayaan modul pembangkit listrik fotovoltaik dan persyaratan pencahayaan seluruh rumah kaca. Arus searah yang dihasilkan oleh energi matahari secara langsung melengkapi cahaya rumah kaca pertanian, secara langsung mendukung operasi normal peralatan rumah kaca, mendorong irigasi sumber daya air, meningkatkan suhu rumah kaca dan mempromosikan pertumbuhan tanaman yang cepat. Modul fotovoltaik dengan cara ini akan mempengaruhi efisiensi pencahayaan atap rumah kaca, dan kemudian mempengaruhi pertumbuhan normal sayuran rumah kaca. Oleh karena itu, tata letak rasional panel fotovoltaik di atap rumah kaca menjadi titik utama aplikasi. Rumah kaca pertanian adalah produk dari kombinasi organik dari pertanian tamasya dan berkebun fasilitas, dan merupakan industri pertanian yang inovatif yang mengintegrasikan pembangkit listrik fotovoltaik, pemandangan pertanian, tanaman pertanian, teknologi pertanian, lanskap dan pengembangan budaya.

Desain Inovatif Grup Rumah Kaca dengan Interaksi Energi di antara berbagai jenis rumah kaca

Guo Wenzhong, seorang peneliti di Akademi Ilmu Pertanian dan Kehutanan Beijing, menggunakan metode pemanasan transfer energi antara rumah kaca untuk mengumpulkan energi panas yang tersisa di satu atau lebih rumah kaca untuk memanaskan rumah kaca lainnya. Metode pemanasan ini mewujudkan transfer energi rumah kaca dalam waktu dan ruang, meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi dari energi panas rumah kaca yang tersisa, dan mengurangi total konsumsi energi pemanasan. Dua jenis rumah kaca dapat berupa jenis rumah kaca yang berbeda atau jenis rumah kaca yang sama untuk menanam berbagai tanaman, seperti selada dan rumah kaca tomat. Metode pengumpulan panas terutama termasuk mengekstraksi panas udara dalam ruangan dan secara langsung mencegat radiasi insiden. Melalui pengumpulan energi matahari, konveksi paksa oleh penukar panas dan ekstraksi paksa oleh pompa panas, kelebihan panas di rumah kaca berenergi tinggi diekstraksi untuk memanaskan rumah kaca.

meringkaskan

Rumah kaca matahari baru ini memiliki keunggulan perakitan cepat, periode konstruksi yang dipersingkat dan tingkat pemanfaatan lahan yang lebih baik. Oleh karena itu, perlu untuk mengeksplorasi lebih lanjut kinerja rumah kaca baru ini di berbagai bidang, dan memberikan kemungkinan untuk mempopulerkan skala besar dan penerapan rumah kaca baru. Pada saat yang sama, perlu untuk terus memperkuat penerapan energi baru dan bahan baru di rumah kaca, sehingga dapat memberikan kekuatan untuk reformasi struktural rumah kaca.

Prospek dan pemikiran masa depan

Rumah kaca tradisional sering memiliki beberapa kelemahan, seperti konsumsi energi yang tinggi, tingkat pemanfaatan lahan yang rendah, memakan waktu dan memakan tenaga kerja, kinerja yang buruk, dll., Yang tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan produksi pertanian modern, dan pasti akan secara bertahap secara bertahap dihilangkan. Oleh karena itu, ini adalah tren pengembangan untuk menggunakan sumber energi baru seperti energi matahari, energi biomassa, energi panas bumi dan energi angin, bahan aplikasi rumah kaca baru dan desain baru untuk mempromosikan perubahan struktural rumah kaca. Pertama -tama, rumah kaca baru yang didorong oleh energi baru dan bahan baru tidak hanya memenuhi kebutuhan operasi mekanis, tetapi juga menghemat energi, tanah dan biaya. Kedua, perlu untuk terus mengeksplorasi kinerja rumah kaca baru di berbagai daerah, sehingga sebagai kondisi toprovide untuk mempopulerkan rumah kaca berskala besar. Di masa depan, kita harus mencari energi baru dan bahan baru yang cocok untuk aplikasi rumah kaca, dan menemukan kombinasi terbaik dari energi baru, bahan baru dan rumah kaca, sehingga memungkinkan untuk membangun rumah kaca baru dengan biaya rendah, konstruksi pendek pendek Periode, konsumsi energi rendah dan kinerja yang sangat baik, membantu struktur rumah kaca berubah dan mempromosikan pengembangan modernisasi rumah kaca di Cina.

Meskipun penerapan energi baru, bahan baru dan desain baru dalam konstruksi rumah kaca adalah tren yang tak terhindarkan, masih ada banyak masalah yang harus dipelajari dan diatasi: (1) kenaikan biaya konstruksi. Dibandingkan dengan pemanasan tradisional dengan batubara, gas alam atau minyak, penerapan energi baru dan bahan baru ramah lingkungan dan bebas polusi, tetapi biaya konstruksi meningkat secara signifikan, yang memiliki dampak tertentu pada pemulihan investasi produksi dan operasi . Dibandingkan dengan pemanfaatan energi, biaya bahan baru akan meningkat secara signifikan. (2) Pemanfaatan energi panas yang tidak stabil. Keuntungan terbesar dari pemanfaatan energi baru adalah biaya operasi yang rendah dan emisi karbon dioksida rendah, tetapi pasokan energi dan panas tidak stabil, dan hari -hari berawan menjadi faktor pembatas terbesar dalam pemanfaatan energi matahari. Dalam proses produksi panas biomassa dengan fermentasi, pemanfaatan energi ini secara efektif dibatasi oleh masalah energi panas fermentasi rendah, manajemen dan kontrol yang sulit, dan ruang penyimpanan yang besar untuk transportasi bahan baku. (3) Kematangan Teknologi. Teknologi ini yang digunakan oleh energi baru dan bahan baru adalah penelitian canggih dan pencapaian teknologi, dan area aplikasi serta ruang lingkupnya masih sangat terbatas. Mereka belum melewati berkali-kali, banyak situs dan verifikasi praktik skala besar, dan pasti ada beberapa kekurangan dan konten teknis yang perlu ditingkatkan dalam aplikasi. Pengguna sering menyangkal kemajuan teknologi karena kekurangan kecil. (4) Tingkat penetrasi teknologi rendah. Aplikasi luas pencapaian ilmiah dan teknologi membutuhkan popularitas tertentu. Saat ini, energi baru, teknologi baru, dan teknologi desain rumah kaca baru semuanya ada di tim pusat penelitian ilmiah di universitas dengan kemampuan inovasi tertentu, dan sebagian besar penuntut atau desainer teknis masih belum tahu; Pada saat yang sama, mempopulerkan dan penerapan teknologi baru masih sangat terbatas karena peralatan inti dari teknologi baru dipatenkan. (5) Integrasi energi baru, bahan baru dan desain struktur rumah kaca perlu diperkuat lebih lanjut. Karena energi, bahan, dan desain struktur rumah kaca milik tiga disiplin ilmu yang berbeda, bakat dengan pengalaman desain rumah kaca sering tidak memiliki penelitian tentang energi dan bahan terkait rumah kaca, dan sebaliknya; Oleh karena itu, para peneliti yang berkaitan dengan penelitian energi dan bahan perlu memperkuat penyelidikan dan pemahaman tentang kebutuhan aktual pengembangan industri rumah kaca, dan perancang struktural juga harus mempelajari bahan -bahan baru dan energi baru untuk mempromosikan integrasi yang mendalam dari ketiga hubungan tersebut, sehingga dapat mencapai pencapaian Tujuan teknologi penelitian rumah kaca praktis, biaya konstruksi rendah dan efek penggunaan yang baik. Berdasarkan masalah di atas, disarankan agar negara, pemerintah daerah dan pusat penelitian ilmiah harus mengintensifkan penelitian teknis, melakukan penelitian bersama secara mendalam, memperkuat publisitas pencapaian ilmiah dan teknologi, meningkatkan mempopulerkan pencapaian, dan dengan cepat mewujudkannya Tujuan energi baru dan bahan baru untuk membantu pengembangan baru industri rumah kaca.

Informasi yang dikutip

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Energi baru, bahan baru dan desain baru membantu revolusi baru rumah kaca [J]. Sayuran, 2022, (10): 1-8.