Teknologi rekayasa pertanian hortikultura rumah kaca 02-12-2022 17:30 diterbitkan di Beijing

Mengembangkan rumah kaca surya di daerah yang tidak dibudidayakan seperti gurun, Gobi, dan lahan berpasir telah secara efektif menyelesaikan kontradiksi antara makanan dan sayuran yang bersaing memperebutkan lahan.Ini adalah salah satu faktor lingkungan yang menentukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman suhu, yang seringkali menentukan keberhasilan atau kegagalan produksi tanaman rumah kaca.Oleh karena itu, untuk mengembangkan rumah kaca surya di area yang tidak ditanami, pertama-tama kita harus menyelesaikan masalah suhu lingkungan rumah kaca.Dalam artikel ini, metode kontrol suhu yang digunakan di rumah kaca lahan non-budidaya dalam beberapa tahun terakhir dirangkum, dan masalah yang ada serta arah pengembangan suhu dan perlindungan lingkungan di rumah kaca surya lahan non-budidaya dianalisis dan dirangkum.

Cina memiliki populasi yang besar dan sumber daya lahan yang kurang tersedia.Lebih dari 85% sumber daya lahan adalah sumber daya lahan yang tidak diolah, yang sebagian besar terkonsentrasi di barat laut Cina.Dokumen No.1 Komite Pusat pada tahun 2022 menunjukkan bahwa pengembangan pertanian fasilitasi harus dipercepat, dan atas dasar melindungi lingkungan ekologis, tanah kosong dan tanah terlantar yang dapat dieksploitasi harus dieksplorasi untuk mengembangkan pertanian fasilitasi.Cina Barat Laut kaya akan gurun, Gobi, gurun, dan sumber daya lahan non-budidaya lainnya serta sumber cahaya dan panas alami, yang cocok untuk pengembangan pertanian fasilitas.Oleh karena itu, pengembangan dan pemanfaatan sumber daya lahan non-budidaya untuk mengembangkan rumah kaca lahan non-budidaya memiliki arti strategis yang besar untuk memastikan ketahanan pangan nasional dan mengurangi konflik penggunaan lahan.

Saat ini, rumah kaca surya yang tidak dibudidayakan adalah bentuk utama dari pengembangan pertanian efisiensi tinggi di lahan yang tidak dibudidayakan.Di barat laut Cina, perbedaan suhu antara siang dan malam besar, dan suhu pada malam hari di musim dingin rendah, yang sering mengarah pada fenomena bahwa suhu minimum dalam ruangan lebih rendah dari suhu yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan normal. tanaman-tanaman.Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman.Suhu yang terlalu rendah akan memperlambat reaksi fisiologis dan biokimia tanaman serta memperlambat pertumbuhan dan perkembangannya.Ketika suhu lebih rendah dari batas yang dapat ditanggung oleh tanaman, bahkan akan menyebabkan cedera beku.Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan suhu yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang normal.Untuk menjaga suhu rumah kaca surya yang tepat, bukan satu ukuran yang bisa dipecahkan.Perlu dijamin dari aspek desain rumah kaca, konstruksi, pemilihan material, pengaturan dan pengelolaan sehari-hari.Oleh karena itu, artikel ini akan merangkum status penelitian dan kemajuan pengendalian suhu rumah kaca yang tidak dibudidayakan di Cina dalam beberapa tahun terakhir dari aspek desain dan konstruksi rumah kaca, tindakan pelestarian dan pemanasan panas dan pengelolaan lingkungan, sehingga dapat memberikan referensi sistematis untuk desain rasional dan pengelolaan rumah kaca yang tidak dibudidayakan.

Struktur dan bahan rumah kaca

Lingkungan termal rumah kaca terutama tergantung pada transmisi, intersepsi dan kapasitas penyimpanan rumah kaca terhadap radiasi matahari, yang terkait dengan desain yang masuk akal dari orientasi rumah kaca, bentuk dan bahan permukaan transmisi cahaya, struktur dan bahan dinding dan atap belakang, insulasi pondasi, ukuran rumah kaca, mode insulasi malam dan bahan atap depan, dll., dan juga berkaitan dengan apakah proses konstruksi dan konstruksi rumah kaca dapat memastikan realisasi persyaratan desain yang efektif.

Kapasitas transmisi cahaya atap depan

Energi utama dalam rumah kaca berasal dari matahari.Meningkatkan kapasitas transmisi cahaya dari atap depan bermanfaat bagi rumah kaca untuk mendapatkan lebih banyak panas, dan juga merupakan landasan penting untuk memastikan suhu lingkungan rumah kaca di musim dingin.Saat ini, ada tiga metode utama untuk meningkatkan kapasitas transmisi cahaya dan waktu penerimaan cahaya atap depan rumah kaca.

01 merancang orientasi dan azimuth rumah kaca yang masuk akal

Orientasi rumah kaca mempengaruhi kinerja pencahayaan rumah kaca dan kapasitas penyimpanan panas rumah kaca.Oleh karena itu, untuk mendapatkan lebih banyak penyimpanan panas di rumah kaca, orientasi rumah kaca yang tidak dibudidayakan di Cina barat laut menghadap ke selatan.Untuk azimuth spesifik rumah kaca, saat memilih selatan ke timur, bermanfaat untuk "mengambil matahari", dan suhu dalam ruangan naik dengan cepat di pagi hari;Ketika selatan ke barat dipilih, akan bermanfaat bagi rumah kaca untuk memanfaatkan cahaya sore.Arah selatan adalah kompromi antara dua situasi di atas.Menurut ilmu geofisika, bumi berputar 360° dalam sehari, dan azimuth matahari bergerak sekitar 1° setiap 4 menit.Oleh karena itu, setiap kali azimuth rumah kaca berbeda 1°, waktu sinar matahari langsung akan berbeda sekitar 4 menit, yaitu azimuth rumah kaca mempengaruhi waktu saat rumah kaca melihat cahaya di pagi dan sore hari.

Ketika jam cahaya pagi dan sore sama, dan timur atau barat berada pada sudut yang sama, rumah kaca akan mendapatkan jam cahaya yang sama.Namun untuk wilayah utara 37° LU, suhunya rendah pada pagi hari, dan waktu pengungkapan quilt terlambat, sedangkan suhu relatif tinggi pada sore dan malam hari, sehingga tepat untuk menunda waktu pematangan. menutup selimut isolasi termal.Oleh karena itu, area ini harus memilih dari selatan ke barat dan memanfaatkan cahaya siang hari sepenuhnya.Untuk daerah dengan 30°~35° lintang utara, karena kondisi pencahayaan yang lebih baik di pagi hari, waktu penyimpanan panas dan pembukaan penutup juga dapat dimajukan.Oleh karena itu, area ini harus memilih arah selatan-timur untuk mengusahakan lebih banyak radiasi matahari pagi untuk rumah kaca.Namun, di daerah 35°~37°lintang utara, terdapat sedikit perbedaan penyinaran matahari pada pagi dan sore hari, sehingga lebih baik memilih arah selatan.Apakah itu tenggara atau barat daya, sudut deviasi umumnya 5° ~ 8°, dan maksimum tidak boleh melebihi 10°.Cina Barat Laut terletak pada kisaran 37°~50°lintang utara, sehingga sudut azimuth rumah kaca umumnya dari selatan ke barat.Mengingat hal ini, rumah kaca sinar matahari yang dirancang oleh Zhang Jingshe dll. di daerah Taiyuan telah memilih orientasi 5° ke barat dari selatan, rumah kaca sinar matahari yang dibangun oleh Chang Meimei dll. di daerah Gobi Koridor Hexi telah mengadopsi orientasi tersebut dari 5° hingga 10° ke barat selatan, dan rumah kaca sinar matahari yang dibangun oleh Ma Zhigui dll. di Xinjiang utara telah mengadopsi orientasi 8° ke barat selatan.

02 Rancang bentuk atap depan dan sudut kemiringan yang wajar

Bentuk dan kemiringan atap depan menentukan sudut datang sinar matahari.Semakin kecil sudut insiden, semakin besar transmisinya.Sun Juren berpendapat bahwa bentuk atap depan terutama ditentukan oleh perbandingan panjang permukaan penerangan utama dan kemiringan belakang.Kemiringan depan yang panjang dan kemiringan belakang yang pendek bermanfaat untuk penerangan dan pelestarian panas atap depan.Chen Wei-Qian dan lainnya berpikir bahwa atap penerangan utama rumah kaca surya yang digunakan di daerah Gobi mengadopsi busur melingkar dengan radius 4,5m, yang secara efektif dapat menahan dingin.Zhang Jingshe, dll. berpikir bahwa lebih tepat menggunakan lengkungan setengah lingkaran di atap depan rumah kaca di daerah pegunungan dan dataran tinggi.Adapun sudut kemiringan atap depan, sesuai dengan karakteristik transmisi cahaya dari film plastik, ketika sudut datang adalah 0 ~ 40°, reflektifitas atap depan terhadap sinar matahari kecil, dan bila melebihi 40°, reflektifitas meningkat secara signifikan.Oleh karena itu, 40° diambil sebagai sudut datang maksimum untuk menghitung sudut kemiringan atap depan, sehingga bahkan di titik balik matahari musim dingin, radiasi matahari dapat memasuki rumah kaca secara maksimal.Oleh karena itu, ketika merancang rumah kaca surya yang cocok untuk area yang tidak ditanami di Wuhai, Mongolia Dalam, He Bin dan lainnya menghitung sudut kemiringan atap depan dengan sudut datang 40°, dan berpikir bahwa selama lebih besar dari 30 °, dapat memenuhi persyaratan pencahayaan rumah kaca dan pelestarian panas.Zhang Caihong dan yang lainnya berpikir bahwa ketika membangun rumah kaca di area non-budidaya Xinjiang, sudut kemiringan atap depan rumah kaca di Xinjiang selatan adalah 31°, sedangkan di Xinjiang utara adalah 32°~33,5°.

03 Pilih bahan penutup transparan yang cocok.

Selain pengaruh kondisi radiasi matahari di luar ruangan, karakteristik material dan transmisi cahaya film rumah kaca juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi cahaya dan panas lingkungan rumah kaca.Saat ini, transmisi cahaya film plastik seperti PE, PVC, EVA, dan PO berbeda karena bahan dan ketebalan film yang berbeda.Secara umum, transmisi cahaya film yang telah digunakan selama 1-3 tahun dapat dijamin di atas 88% secara keseluruhan, yang harus dipilih sesuai dengan kebutuhan cahaya dan suhu tanaman.Selain itu, selain transmisi cahaya di rumah kaca, distribusi lingkungan cahaya di rumah kaca juga menjadi faktor yang semakin diperhatikan orang.Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, bahan penutup transmisi cahaya dengan cahaya hamburan yang ditingkatkan telah sangat dikenal oleh industri, terutama di daerah dengan radiasi matahari yang kuat di Cina barat laut.Penerapan film cahaya hamburan yang ditingkatkan telah mengurangi efek naungan pada bagian atas dan bawah kanopi tanaman, meningkatkan cahaya di bagian tengah dan bawah kanopi tanaman, meningkatkan karakteristik fotosintesis seluruh tanaman, dan menunjukkan efek promosi yang baik. pertumbuhan dan peningkatan produksi.

Desain ukuran rumah kaca yang masuk akal

Panjang rumah kaca terlalu panjang atau terlalu pendek akan mempengaruhi kontrol suhu dalam ruangan.Ketika panjang rumah kaca terlalu pendek, sebelum matahari terbit dan terbenam, area yang dinaungi oleh atap pelana timur dan barat besar, yang tidak kondusif untuk pemanasan rumah kaca, dan karena volumenya yang kecil, akan mempengaruhi tanah dan dinding dalam ruangan. penyerapan dan pelepasan panas.Ketika panjangnya terlalu besar, sulit untuk mengontrol suhu dalam ruangan, dan itu akan mempengaruhi keteguhan struktur rumah kaca dan konfigurasi mekanisme penggulungan selimut pelestarian panas.Ketinggian dan rentang rumah kaca secara langsung mempengaruhi pencahayaan atap depan, ukuran ruang rumah kaca dan rasio insulasi.Ketika bentang dan panjang rumah kaca ditetapkan, menambah ketinggian rumah kaca dapat meningkatkan sudut pencahayaan atap depan dari perspektif lingkungan cahaya, yang kondusif untuk transmisi cahaya;Dari sudut pandang lingkungan termal, ketinggian dinding bertambah, dan area penyimpanan panas dinding belakang bertambah, yang bermanfaat untuk penyimpanan panas dan pelepasan panas dinding belakang.Selain itu, ruangnya besar, tingkat kapasitas panasnya juga besar, dan lingkungan termal rumah kaca lebih stabil.Tentu saja, menambah ketinggian rumah kaca akan meningkatkan biaya rumah kaca, yang membutuhkan pertimbangan yang komprehensif.Oleh karena itu, saat mendesain rumah kaca, kita harus memilih panjang, bentang, dan tinggi yang wajar sesuai dengan kondisi setempat.Misalnya, Zhang Caihong dan yang lainnya berpikir bahwa di Xinjiang utara, panjang rumah kaca adalah 50 ~ 80m, rentangnya 7m dan tinggi rumah kaca adalah 3,9m, sedangkan di Xinjiang selatan, panjang rumah kaca adalah 50 ~ 80m, rentang 8m dan tinggi rumah kaca 3,6 ~ 4,0m;Juga dianggap bahwa rentang rumah kaca tidak boleh kurang dari 7m, dan bila rentangnya 8m, efek pelestarian panas adalah yang terbaik.Selain itu, Chen Weiqian dan yang lainnya berpendapat bahwa panjang, bentang, dan tinggi rumah kaca surya harus masing-masing 80m, 8~10m, dan 3,8~4,2m saat dibangun di area Gobi di Jiuquan, Gansu.

Tingkatkan kapasitas penyimpanan panas dan isolasi dinding

Pada siang hari, dinding mengakumulasi panas dengan menyerap radiasi matahari dan panas dari udara dalam ruangan.Pada malam hari, ketika suhu dalam ruangan lebih rendah dari suhu dinding, dinding secara pasif akan melepaskan panas untuk memanaskan rumah kaca.Sebagai badan penyimpan panas utama rumah kaca, dinding dapat secara signifikan meningkatkan lingkungan suhu malam dalam ruangan dengan meningkatkan kapasitas penyimpanan panasnya.Pada saat yang sama, fungsi isolasi termal dinding adalah dasar stabilitas lingkungan termal rumah kaca.Saat ini, ada beberapa metode untuk meningkatkan penyimpanan panas dan kapasitas insulasi dinding.

01 desain struktur dinding yang masuk akal

Fungsi dinding terutama mencakup penyimpanan panas dan pelestarian panas, dan pada saat yang sama, sebagian besar dinding rumah kaca juga berfungsi sebagai elemen penahan beban untuk menopang rangka atap.Dari sudut pandang mendapatkan lingkungan termal yang baik, struktur dinding yang wajar harus memiliki kapasitas penyimpanan panas yang cukup di sisi dalam dan kapasitas penyimpanan panas yang cukup di sisi luar, sekaligus mengurangi jembatan dingin yang tidak perlu.Dalam penelitian penyimpanan dan isolasi dinding panas, Bao Encai dan lainnya merancang dinding penyimpanan panas pasif pasir yang dipadatkan di daerah gurun Wuhai, Mongolia Dalam.Batu bata berpori digunakan sebagai lapisan insulasi di bagian luar dan pasir yang dipadatkan digunakan sebagai lapisan penyimpan panas di bagian dalam.Tes menunjukkan bahwa suhu dalam ruangan bisa mencapai 13,7 ℃ di hari yang cerah.Ma Yuehong dll. merancang dinding komposit blok mortar kulit gandum di Xinjiang utara, di mana kapur tohor diisi dalam blok mortar sebagai lapisan penyimpan panas dan kantong terak ditumpuk di luar ruangan sebagai lapisan insulasi.Dinding blok berongga yang dirancang oleh Zhao Peng, dll. di daerah Gobi di provinsi Gansu, menggunakan papan benzena setebal 100mm sebagai lapisan insulasi di bagian luar dan pasir dan bata blok berongga sebagai lapisan penyimpan panas di bagian dalam.Pengujian menunjukkan bahwa suhu rata-rata di musim dingin di atas 10 ℃ di malam hari, dan Regenerasi Chai, dll. juga menggunakan pasir dan kerikil sebagai lapisan insulasi dan lapisan penyimpan panas dinding di area Gobi di provinsi Gansu.Dalam hal mengurangi jembatan dingin, Yan Junyue dll. merancang dinding belakang rakitan yang ringan dan disederhanakan, yang tidak hanya meningkatkan ketahanan termal dinding, tetapi juga meningkatkan sifat penyegelan dinding dengan menempelkan papan polistiren di bagian luar belakang. dinding;Wu Letian dll. memasang balok cincin beton bertulang di atas fondasi dinding rumah kaca, dan menggunakan stempel bata trapesium tepat di atas balok cincin untuk menopang atap belakang, yang memecahkan masalah bahwa retakan dan penurunan fondasi mudah terjadi di rumah kaca di Hotian, Xinjiang, sehingga mempengaruhi isolasi termal rumah kaca.

02 Pilih penyimpanan panas dan bahan insulasi yang sesuai.

Penyimpanan panas dan efek insulasi dinding pertama-tama bergantung pada pilihan material.Di gurun barat laut, Gobi, tanah berpasir, dan area lain, menurut kondisi lokasi, para peneliti mengambil bahan lokal dan melakukan upaya berani untuk merancang berbagai jenis dinding belakang rumah kaca surya.Misalnya, ketika Zhang Guosen dan lainnya membangun rumah kaca di ladang pasir dan kerikil di Gansu, pasir dan kerikil digunakan sebagai penyimpan panas dan lapisan isolasi dinding;Sesuai dengan karakteristik Gobi dan gurun di Cina barat laut, Zhao Peng merancang semacam dinding balok berongga dengan bahan batu pasir dan balok berongga.Pengujian menunjukkan bahwa suhu malam dalam ruangan rata-rata di atas 10℃.Mengingat kelangkaan bahan bangunan seperti batu bata dan tanah liat di wilayah Gobi barat laut China, Zhou Changji dan lainnya menemukan bahwa rumah kaca lokal biasanya menggunakan kerikil sebagai bahan dinding saat menyelidiki rumah kaca surya di wilayah Gobi di Kizilsu Kirgiz, Xinjiang.Mengingat kinerja termal dan kekuatan mekanik kerikil, rumah kaca yang dibangun dengan kerikil memiliki kinerja yang baik dalam hal pelestarian panas, penyimpanan panas, dan bantalan beban.Demikian pula, Zhang Yong, dll. juga menggunakan kerikil sebagai bahan utama dinding, dan merancang dinding belakang kerikil penyimpanan panas independen di Shanxi dan tempat lain.Pengujian menunjukkan bahwa efek penyimpanan panasnya bagus.Zhang dll. merancang semacam dinding batu pasir sesuai dengan karakteristik wilayah Gobi barat laut, yang dapat menaikkan suhu dalam ruangan sebesar 2,5 ℃.Selain itu, Ma Yuehong dan yang lainnya menguji kapasitas penyimpanan panas dari dinding pasir, dinding balok, dan dinding bata yang diisi balok di Hotian, Xinjiang.Hasil penelitian menunjukkan bahwa dinding pasir isi blok memiliki kapasitas penyimpanan panas terbesar.Selain itu, untuk meningkatkan kinerja penyimpanan panas dinding, para peneliti secara aktif mengembangkan bahan dan teknologi penyimpanan panas baru.Misalnya, Bao Encai mengusulkan bahan bahan pengawet perubahan fase, yang dapat digunakan untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan panas dinding belakang rumah kaca surya di daerah barat laut yang tidak ditanami.Sebagai bahan eksplorasi bahan lokal, tumpukan jerami, terak, papan benzena dan jerami juga digunakan sebagai bahan dinding, namun bahan tersebut biasanya hanya berfungsi sebagai pengawet panas dan tidak memiliki kapasitas penyimpanan panas.Secara umum, dinding yang diisi dengan kerikil dan balok memiliki kapasitas penyimpanan dan insulasi panas yang baik.

03 Meningkatkan ketebalan dinding dengan tepat

Biasanya, ketahanan termal merupakan indeks penting untuk mengukur kinerja isolasi termal dinding, dan faktor yang mempengaruhi ketahanan termal adalah ketebalan lapisan material selain konduktivitas termal material.Oleh karena itu, berdasarkan pemilihan bahan insulasi termal yang tepat, peningkatan ketebalan dinding yang tepat dapat meningkatkan ketahanan termal dinding secara keseluruhan dan mengurangi kehilangan panas melalui dinding, sehingga meningkatkan insulasi termal dan kapasitas penyimpanan panas dinding dan seluruh rumah kaca.Misalnya, di Gansu dan daerah lain, rata-rata ketebalan dinding karung pasir di Kota Zhangye adalah 2,6m, sedangkan dinding pasangan bata di Kota Jiuquan adalah 3,7m.Semakin tebal dinding, semakin besar isolasi termal dan kapasitas penyimpanan panasnya.Namun, tembok yang terlalu tebal akan meningkatkan pendudukan lahan dan biaya pembangunan rumah kaca.Oleh karena itu, dari sudut pandang peningkatan kapasitas insulasi termal, kita juga harus memprioritaskan pemilihan bahan insulasi termal tinggi dengan konduktivitas termal rendah, seperti polistiren, poliuretan, dan bahan lainnya, lalu tingkatkan ketebalannya dengan tepat.

Desain atap belakang yang wajar

Untuk desain atap belakang, pertimbangan utamanya adalah tidak menimbulkan pengaruh naungan dan meningkatkan kapasitas insulasi termal.Untuk mengurangi pengaruh naungan pada atap belakang, pengaturan sudut kemiringannya terutama didasarkan pada fakta bahwa atap belakang dapat menerima sinar matahari langsung pada siang hari saat tanaman ditanam dan diproduksi.Oleh karena itu, sudut elevasi atap belakang umumnya dipilih lebih baik daripada sudut ketinggian matahari lokal pada titik balik matahari musim dingin 7°~8°.Misalnya, Zhang Caihong dan yang lainnya berpikir bahwa ketika membangun rumah kaca surya di Gobi dan area tanah salin-alkali di Xinjiang, panjang atap belakang yang diproyeksikan adalah 1,6m, sehingga sudut kemiringan atap belakang adalah 40°di Xinjiang selatan dan 45° di Xinjiang utara.Chen Wei-Qian dan yang lainnya berpikir bahwa atap belakang rumah kaca surya di daerah Jiuquan Gobi harus miring 40°.Untuk insulasi termal atap belakang, kapasitas insulasi termal harus dipastikan terutama dalam pemilihan bahan insulasi termal, desain ketebalan yang diperlukan dan sambungan pangkuan yang wajar dari bahan insulasi termal selama konstruksi.

Mengurangi kehilangan panas tanah

Pada malam musim dingin, karena suhu tanah di dalam ruangan lebih tinggi daripada tanah di luar ruangan, panas tanah di dalam ruangan akan dipindahkan ke luar ruangan melalui konduksi panas, menyebabkan hilangnya panas rumah kaca.Ada beberapa cara untuk mengurangi kehilangan panas tanah.

01 insulasi tanah

Tanah tenggelam dengan baik, menghindari lapisan tanah yang membeku, dan menggunakan tanah untuk pengawetan panas.Misalnya, rumah kaca surya “1448 tiga bahan-satu-tubuh” yang dikembangkan oleh Regenerasi Chai dan lahan non-budidaya lainnya di Koridor Hexi dibangun dengan menggali 1m ke bawah, secara efektif menghindari lapisan tanah beku;Berdasarkan fakta bahwa kedalaman tanah beku di daerah Turpan adalah 0,8m, Wang Huamin dan lainnya menyarankan untuk menggali 0,8m untuk meningkatkan kapasitas isolasi termal rumah kaca.Ketika Zhang Guosen, dll. membangun dinding belakang rumah kaca penggali film ganda lengkung ganda di tanah yang tidak subur, kedalaman penggalian adalah 1m.Eksperimen menunjukkan bahwa suhu terendah di malam hari meningkat 2~3℃ dibandingkan dengan rumah kaca surya generasi kedua tradisional.

02 perlindungan dingin fondasi

Metode utamanya adalah menggali selokan tahan dingin di sepanjang bagian pondasi atap depan, mengisi bahan isolasi termal, atau terus menerus mengubur bahan isolasi termal di bawah tanah di sepanjang bagian dinding pondasi, yang semuanya bertujuan untuk mengurangi kehilangan panas yang disebabkan oleh perpindahan panas melalui tanah di bagian batas rumah kaca.Bahan isolasi termal yang digunakan terutama didasarkan pada kondisi lokal di Cina barat laut, dan dapat diperoleh secara lokal, seperti jerami, terak, wol batu, papan polistiren, jerami jagung, kotoran kuda, daun-daun berguguran, rumput patah, serbuk gergaji, gulma, jerami, dll.

03 film mulsa

Dengan menutupi film plastik, sinar matahari dapat mencapai tanah melalui film plastik pada siang hari, dan tanah menyerap panas matahari dan memanas.Selain itu, film plastik dapat menghalangi radiasi gelombang panjang yang dipantulkan oleh tanah, sehingga mengurangi kehilangan radiasi tanah dan meningkatkan penyimpanan panas tanah.Pada malam hari, lapisan plastik dapat menghambat pertukaran panas konvektif antara tanah dan udara dalam ruangan, sehingga mengurangi kehilangan panas tanah.Pada saat yang sama, lapisan plastik juga dapat mengurangi kehilangan panas laten yang disebabkan oleh penguapan air tanah.Wei Wenxiang menutupi rumah kaca dengan film plastik di Qinghai Plateau, dan percobaan menunjukkan bahwa suhu tanah dapat dinaikkan sekitar 1℃.

Memperkuat kinerja isolasi termal atap depan

Atap depan rumah kaca adalah permukaan pembuangan panas utama, dan kehilangan panas menyumbang lebih dari 75% dari total kehilangan panas di rumah kaca.Oleh karena itu, memperkuat kapasitas insulasi panas dari atap depan rumah kaca dapat secara efektif mengurangi kehilangan melalui atap depan dan meningkatkan lingkungan suhu musim dingin dari rumah kaca.Saat ini, ada tiga langkah utama untuk meningkatkan kapasitas isolasi termal atap depan.

01 Penutup transparan multi-lapisan diadopsi.

Secara struktural, menggunakan film dua lapis atau film tiga lapis sebagai permukaan rumah kaca yang memancarkan cahaya dapat secara efektif meningkatkan kinerja isolasi termal rumah kaca.Misalnya, Zhang Guosen dan yang lainnya merancang rumah kaca surya jenis penggali film ganda lengkung ganda di daerah Gobi Kota Jiuquan.Bagian luar atap depan rumah kaca terbuat dari film EVA, dan bagian dalam rumah kaca terbuat dari film anti-penuaan bebas tetesan PVC.Eksperimen menunjukkan bahwa dibandingkan dengan rumah kaca surya generasi kedua tradisional, efek insulasi termalnya luar biasa, dan suhu terendah di malam hari naik rata-rata 2~3℃.Demikian pula, Zhang Jingshe, dll. juga merancang rumah kaca surya dengan penutup film ganda untuk karakteristik iklim di dataran tinggi dan daerah dingin yang parah, yang secara signifikan meningkatkan isolasi termal rumah kaca.Dibandingkan dengan rumah kaca kontrol, suhu malam meningkat 3℃.Selain itu, Wu Letian dan lainnya mencoba menggunakan tiga lapis film EVA setebal 0,1 mm di atap depan rumah kaca surya yang dirancang di daerah gurun Hetian, Xinjiang.Film multi-layer dapat secara efektif mengurangi kehilangan panas dari atap depan, tetapi karena transmisi cahaya dari film single-layer pada dasarnya sekitar 90%, film multi-layer secara alami akan menyebabkan pelemahan transmisi cahaya.Oleh karena itu, ketika memilih penutup transmisi cahaya multi-lapisan, perlu mempertimbangkan kondisi pencahayaan dan persyaratan pencahayaan rumah kaca.

02 Perkuat insulasi malam atap depan

Film plastik digunakan di atap depan untuk meningkatkan transmisi cahaya di siang hari, dan menjadi tempat terlemah di seluruh rumah kaca di malam hari.Oleh karena itu, menutupi permukaan luar atap depan dengan selimut insulasi termal komposit tebal merupakan langkah insulasi termal yang diperlukan untuk rumah kaca surya.Misalnya, di wilayah pegunungan Qinghai, Liu Yanjie dan lainnya menggunakan tirai jerami dan kertas kraft sebagai selimut isolasi termal untuk percobaan.Hasil pengujian menunjukkan bahwa suhu ruangan terendah di rumah kaca pada malam hari bisa mencapai di atas 7,7℃.Selain itu, Wei Wenxiang percaya bahwa kehilangan panas rumah kaca dapat dikurangi hingga lebih dari 90% dengan menggunakan tirai rumput ganda atau kertas kraft di luar tirai rumput untuk insulasi termal di area ini.Selain itu, Zou Ping, dll. menggunakan selimut insulasi termal serat jarum daur ulang di rumah kaca surya di wilayah Gobi Xinjiang, dan Chang Meimei, dll. menggunakan selimut insulasi panas kapas sandwich insulasi termal di rumah kaca surya di wilayah Gobi di Koridor Hexi.Saat ini, ada banyak jenis selimut isolasi termal yang digunakan di rumah kaca surya, tetapi kebanyakan terbuat dari kain kempa jarum, kapas yang disemprot lem, kapas mutiara, dll., Dengan lapisan permukaan tahan air atau anti penuaan di kedua sisi.Menurut mekanisme isolasi termal dari selimut isolasi termal, untuk meningkatkan kinerja isolasi termalnya, kita harus mulai dengan meningkatkan ketahanan termalnya dan mengurangi koefisien perpindahan panasnya, dan langkah utamanya adalah mengurangi konduktivitas termal bahan, meningkatkan ketebalan bahan. lapisan material atau menambah jumlah lapisan material, dll. Oleh karena itu, saat ini, bahan inti dari selimut insulasi termal dengan kinerja insulasi termal yang tinggi sering dibuat dari bahan komposit berlapis-lapis.Menurut pengujian, koefisien perpindahan panas dari selimut isolasi termal dengan kinerja isolasi termal tinggi saat ini dapat mencapai 0,5W/(m2℃), yang memberikan jaminan yang lebih baik untuk isolasi termal rumah kaca di daerah dingin di musim dingin.Tentu saja, wilayah barat laut berangin dan berdebu, dan radiasi ultravioletnya kuat, sehingga lapisan permukaan insulasi termal harus memiliki kinerja anti-penuaan yang baik.

03 Tambahkan tirai insulasi termal internal.

Meskipun atap depan rumah kaca sinar matahari ditutupi dengan selimut isolasi termal eksternal di malam hari, sejauh menyangkut struktur lain dari seluruh rumah kaca, atap depan masih merupakan tempat yang lemah untuk seluruh rumah kaca di malam hari.Oleh karena itu, tim proyek "Teknologi Struktur dan Konstruksi Rumah Kaca di Lahan Non-Arable Barat Laut" merancang sistem roll-up insulasi termal internal yang sederhana (Gambar 1), yang strukturnya terdiri dari tirai insulasi termal internal tetap di kaki depan dan tirai insulasi termal internal yang dapat dipindahkan di ruang atas.Tirai insulasi panas bergerak bagian atas dibuka dan dilipat di dinding belakang rumah kaca pada siang hari, yang tidak mempengaruhi pencahayaan rumah kaca;Selimut isolasi termal tetap di bagian bawah memainkan peran penyegelan di malam hari.Desain insulasi internal rapi dan mudah dioperasikan, dan juga dapat berperan sebagai naungan dan pendinginan di musim panas.

Teknologi pemanasan aktif

Karena suhu rendah di musim dingin di Cina barat laut, jika kita hanya mengandalkan pelestarian panas dan penyimpanan panas di rumah kaca, kita masih tidak dapat memenuhi persyaratan produksi musim dingin tanaman di beberapa cuaca dingin, jadi beberapa tindakan pemanasan aktif juga dilakukan. khawatir.

Penyimpanan energi surya dan sistem pelepasan panas

Ini adalah alasan penting bahwa dinding memiliki fungsi pelestarian panas, penyimpanan panas, dan bantalan beban, yang mengarah pada biaya konstruksi yang tinggi dan tingkat pemanfaatan lahan yang rendah dari rumah kaca surya.Oleh karena itu, penyederhanaan dan perakitan rumah kaca surya pasti akan menjadi arah pengembangan yang penting di masa depan.Diantaranya, penyederhanaan fungsi dinding untuk melepaskan fungsi penyimpan dan pelepasan panas dinding, sehingga dinding belakang hanya menyandang fungsi penahan panas, yang merupakan cara efektif untuk menyederhanakan pembangunan.Misalnya, sistem penyimpanan dan pelepasan panas aktif Fang Hui (Gambar 2) banyak digunakan di area non-budidaya seperti Gansu, Ningxia, dan Xinjiang.Perangkat pengumpul panasnya digantung di dinding utara.Pada siang hari, panas yang dikumpulkan oleh alat pengumpul panas disimpan dalam badan penyimpan panas melalui sirkulasi media penyimpan panas, dan pada malam hari, panas dilepaskan dan dipanaskan oleh sirkulasi media penyimpan panas, sehingga mewujudkan perpindahan panas dalam ruang dan waktu.Eksperimen menunjukkan bahwa suhu minimum di rumah kaca dapat dinaikkan sebesar 3~5℃ dengan menggunakan perangkat ini.Wang Zhiwei dll. mengajukan sistem pemanas tirai air untuk rumah kaca surya di daerah gurun Xinjiang selatan, yang dapat meningkatkan suhu rumah kaca sebesar 2,1℃ di malam hari.

Selain itu, Bao Encai dll. merancang sistem sirkulasi penyimpanan panas aktif untuk dinding utara.Pada siang hari, melalui sirkulasi kipas aksial, udara panas dalam ruangan mengalir melalui saluran perpindahan panas yang tertanam di dinding utara, dan saluran perpindahan panas bertukar panas dengan lapisan penyimpan panas di dalam dinding, yang secara signifikan meningkatkan kapasitas penyimpanan panas dari dinding.Selain itu, sistem penyimpanan panas perubahan fasa surya yang dirancang oleh Yan Yantao dll. menyimpan panas dalam bahan pengubah fasa melalui kolektor surya pada siang hari, dan kemudian membuang panas ke udara dalam ruangan melalui sirkulasi udara di malam hari, yang dapat meningkatkan suhu rata-rata sebesar 2,0℃ di malam hari.Teknologi dan peralatan pemanfaatan energi surya di atas memiliki karakteristik ekonomis, hemat energi, dan rendah karbon.Setelah pengoptimalan dan peningkatan, mereka harus memiliki prospek aplikasi yang baik di daerah dengan sumber daya energi matahari yang melimpah di Cina barat laut.

Teknologi pemanas tambahan lainnya

01 pemanasan energi biomassa

Tempat tidur, jerami, kotoran sapi, kotoran domba dan kotoran unggas dicampur dengan bakteri biologis dan dikubur di dalam tanah di rumah kaca.Banyak panas dihasilkan selama proses fermentasi, dan banyak strain bermanfaat, bahan organik, dan CO2 dihasilkan selama proses fermentasi.Strain yang bermanfaat dapat menghambat dan membunuh berbagai kuman, dan dapat mengurangi terjadinya penyakit dan hama rumah kaca;Bahan organik bisa menjadi pupuk bagi tanaman;CO2 yang dihasilkan dapat meningkatkan fotosintesis tanaman.Misalnya, Wei Wenxiang mengubur pupuk organik panas seperti kotoran kuda, kotoran sapi, dan kotoran domba di tanah dalam ruangan di rumah kaca surya di Dataran Tinggi Qinghai, yang secara efektif menaikkan suhu tanah.Di rumah kaca surya di daerah gurun Gansu，Zhou Zhilong menggunakan jerami dan pupuk organik untuk memfermentasi di antara tanaman.Pengujian menunjukkan bahwa suhu rumah kaca dapat dinaikkan sebesar 2~3℃.

02 pemanasan batubara

Ada kompor buatan, pemanas air dan pemanas hemat energi.Misalnya, setelah penyelidikan di Dataran Tinggi Qinghai, Wei Wenxiang menemukan bahwa pemanasan tungku buatan sebagian besar digunakan secara lokal.Metode pemanasan ini memiliki keunggulan pemanasan yang lebih cepat dan efek pemanasan yang nyata.Namun, gas berbahaya seperti SO2, CO dan H2S akan dihasilkan dalam proses pembakaran batu bara, sehingga perlu dilakukan pembuangan gas berbahaya dengan baik.

03 pemanas listrik

Gunakan kabel pemanas listrik untuk memanaskan atap depan rumah kaca, atau gunakan pemanas listrik.Efek pemanasannya luar biasa, penggunaannya aman, tidak ada polutan yang dihasilkan di rumah kaca, dan peralatan pemanasnya mudah dikendalikan.Chen Weiqian dan yang lainnya berpendapat bahwa masalah kerusakan akibat pembekuan pada musim dingin di daerah Jiuquan menghambat perkembangan pertanian lokal Gobi, dan elemen pemanas listrik dapat digunakan untuk memanaskan rumah kaca.Namun, karena penggunaan sumber energi listrik berkualitas tinggi, konsumsi energinya tinggi dan biayanya tinggi.Disarankan agar digunakan sebagai sarana pemanasan darurat sementara dalam cuaca dingin yang ekstrim.

Langkah-langkah pengelolaan lingkungan

Dalam proses produksi dan penggunaan rumah kaca, peralatan lengkap dan operasi normal tidak dapat secara efektif memastikan lingkungan termal memenuhi persyaratan desain.Faktanya, penggunaan dan pengelolaan peralatan sering memainkan peran kunci dalam pembentukan dan pemeliharaan lingkungan termal, yang paling penting adalah pengelolaan harian selimut dan ventilasi isolasi termal.

Manajemen selimut isolasi termal

Selimut isolasi termal adalah kunci untuk isolasi termal malam dari atap depan, jadi sangat penting untuk menyempurnakan manajemen dan pemeliharaan hariannya, terutama masalah berikut yang harus diperhatikan:①Pilih waktu pembukaan dan penutupan yang tepat dari selimut isolasi termal .Waktu pembukaan dan penutupan selimut isolasi termal tidak hanya mempengaruhi waktu pencahayaan rumah kaca, tetapi juga mempengaruhi proses pemanasan di rumah kaca.Membuka dan menutup selimut isolasi termal terlalu dini atau terlalu lambat tidak kondusif untuk pengumpulan panas.Di pagi hari, jika selimut dibuka terlalu dini, suhu dalam ruangan akan turun terlalu banyak karena suhu luar ruangan yang rendah dan cahaya yang redup.Sebaliknya, jika waktu pembukaan selimut terlambat, waktu penerimaan cahaya di rumah kaca akan dipersingkat, dan waktu kenaikan suhu dalam ruangan akan tertunda.Pada sore hari, jika selimut isolasi termal dimatikan terlalu dini, waktu pemaparan dalam ruangan akan dipersingkat, dan penyimpanan panas tanah dan dinding dalam ruangan akan berkurang.Sebaliknya, jika pelestarian panas terlambat dimatikan, pembuangan panas rumah kaca akan meningkat karena suhu luar ruangan yang rendah dan cahaya yang lemah.Oleh karena itu, secara umum, saat selimut insulasi panas dinyalakan di pagi hari, disarankan suhu naik setelah turun 1~2℃, sedangkan saat selimut insulasi panas dimatikan, disarankan suhu naik. setelah 1 ~ 2 ℃ turun.② Saat menutup selimut isolasi termal, perhatikan apakah selimut isolasi termal menutupi semua atap depan dengan rapat, dan sesuaikan waktunya jika ada celah.③ Setelah selimut insulasi termal benar-benar diletakkan, periksa apakah bagian bawah telah dipadatkan, untuk mencegah efek pelestarian panas terangkat oleh angin di malam hari.④ Periksa dan rawat selimut isolasi termal tepat waktu, terutama jika selimut isolasi termal rusak, perbaiki atau ganti tepat waktu.⑤ Perhatikan kondisi cuaca pada waktunya.Saat ada hujan atau salju, tutupi selimut isolasi termal tepat waktu dan singkirkan salju tepat waktu.

Manajemen ventilasi

Tujuan ventilasi di musim dingin adalah untuk mengatur suhu udara agar tidak terjadi suhu yang berlebihan di sekitar tengah hari;Yang kedua adalah menghilangkan kelembapan dalam ruangan, mengurangi kelembapan udara di dalam rumah kaca, dan mengendalikan hama dan penyakit;Yang ketiga adalah meningkatkan konsentrasi CO2 dalam ruangan dan mendorong pertumbuhan tanaman.Namun, ventilasi dan pelestarian panas saling bertentangan.Jika ventilasi tidak dikelola dengan baik, mungkin akan menyebabkan masalah suhu rendah.Oleh karena itu, kapan dan berapa lama membuka ventilasi perlu disesuaikan secara dinamis dengan kondisi lingkungan rumah kaca setiap saat.Di daerah non-budidaya barat laut, pengelolaan ventilasi rumah kaca terutama dibagi menjadi dua cara: pengoperasian manual dan ventilasi mekanis sederhana.Namun, waktu pembukaan dan waktu ventilasi ventilasi sebagian besar didasarkan pada penilaian subjektif masyarakat, sehingga mungkin saja ventilasi dibuka terlalu dini atau terlambat.Untuk mengatasi masalah di atas, Yin Yilei dll. merancang perangkat ventilasi cerdas di atap, yang dapat menentukan waktu pembukaan dan ukuran pembukaan dan penutupan lubang ventilasi sesuai dengan perubahan lingkungan dalam ruangan.Dengan pendalaman penelitian tentang hukum perubahan lingkungan dan permintaan tanaman, serta mempopulerkan dan kemajuan teknologi dan peralatan seperti persepsi lingkungan, pengumpulan informasi, analisis dan kontrol, otomatisasi manajemen ventilasi di rumah kaca surya harus menjadi sebuah arah pembangunan yang penting di masa depan.

Tindakan manajemen lainnya

Dalam proses penggunaan berbagai jenis film gudang, kapasitas transmisi cahayanya secara bertahap akan melemah, dan kecepatan pelemahan tidak hanya terkait dengan sifat fisiknya sendiri, tetapi juga terkait dengan lingkungan sekitar dan pengelolaan selama penggunaan.Dalam proses penggunaan, faktor terpenting yang menyebabkan penurunan kinerja transmisi cahaya adalah polusi permukaan film.Oleh karena itu, sangat penting untuk melakukan pembersihan dan pembersihan secara teratur jika kondisinya memungkinkan.Selain itu, struktur penutup rumah kaca harus diperiksa secara teratur.Ketika ada kebocoran di dinding dan atap depan, harus diperbaiki tepat waktu untuk menghindari rumah kaca terkena infiltrasi udara dingin.

Permasalahan yang ada dan arah pengembangan

Para peneliti telah menjelajahi dan mempelajari teknologi pelestarian dan penyimpanan panas, teknologi manajemen dan metode pemanasan rumah kaca di daerah non-budidaya barat laut selama bertahun-tahun, yang pada dasarnya menyadari produksi sayuran yang melewati musim dingin, sangat meningkatkan kemampuan rumah kaca untuk menahan cedera dingin suhu rendah , dan pada dasarnya menyadari produksi sayuran yang melewati musim dingin.Itu telah memberikan kontribusi bersejarah untuk mengurangi kontradiksi antara makanan dan sayuran yang bersaing memperebutkan tanah di Cina.Namun, masih ada masalah berikut dalam teknologi jaminan suhu di China barat laut.

Jenis rumah kaca untuk ditingkatkan

Saat ini, jenis rumah kaca masih umum dibangun pada akhir abad ke-20 dan awal abad ini, dengan struktur sederhana, desain yang tidak masuk akal, kemampuan yang buruk untuk mempertahankan lingkungan termal rumah kaca dan tahan terhadap bencana alam, serta kurangnya standarisasi.Oleh karena itu, dalam desain rumah kaca di masa depan, bentuk dan kemiringan atap depan, sudut azimuth rumah kaca, ketinggian dinding belakang, kedalaman rumah kaca yang tenggelam, dll. Harus distandarisasi dengan menggabungkan sepenuhnya garis lintang geografis setempat. dan karakteristik iklim.Pada saat yang sama, hanya satu tanaman yang dapat ditanam di rumah kaca sejauh mungkin, sehingga pencocokan rumah kaca standar dapat dilakukan sesuai dengan kebutuhan cahaya dan suhu tanaman yang ditanam.

Skala rumah kaca relatif kecil.

Jika skala rumah kaca terlalu kecil, akan mempengaruhi kestabilan lingkungan termal rumah kaca dan perkembangan mekanisasi.Dengan kenaikan biaya tenaga kerja secara bertahap, pengembangan mekanisasi merupakan arah penting di masa depan.Oleh karena itu, di masa mendatang, kita harus mendasarkan diri pada tingkat pengembangan lokal, mempertimbangkan kebutuhan pengembangan mekanisasi, merancang ruang interior dan tata letak rumah kaca secara rasional, mempercepat penelitian dan pengembangan peralatan pertanian yang sesuai untuk area lokal, dan meningkatkan tingkat mekanisasi produksi rumah kaca.Pada saat yang sama, sesuai dengan kebutuhan tanaman dan pola budidaya, peralatan yang relevan harus disesuaikan dengan standar, dan penelitian dan pengembangan terpadu, inovasi dan mempopulerkan ventilasi, pengurangan kelembaban, pelestarian panas, dan peralatan pemanas harus dipromosikan.

Ketebalan dinding seperti pasir dan balok berlubang masih tebal.

Jika dinding terlalu tebal, meskipun efek insulasinya bagus, akan mengurangi tingkat pemanfaatan tanah, menambah biaya dan kesulitan konstruksi.Oleh karena itu, dalam pengembangan ke depan, di satu sisi ketebalan dinding dapat dioptimalkan secara ilmiah sesuai dengan kondisi iklim setempat;Di sisi lain, kita harus mempromosikan pengembangan dinding belakang yang ringan dan disederhanakan, sehingga dinding belakang rumah kaca hanya mempertahankan fungsi pelestarian panas, menggunakan kolektor surya dan peralatan lain untuk menggantikan penyimpanan dan pelepasan panas dari dinding. .Kolektor surya memiliki karakteristik efisiensi pengumpulan panas yang tinggi, kapasitas pengumpulan panas yang kuat, hemat energi, karbon rendah dan sebagainya, dan kebanyakan dari mereka dapat mewujudkan pengaturan dan kontrol aktif, dan dapat melakukan pemanasan eksotermik yang ditargetkan sesuai dengan persyaratan lingkungan rumah kaca. di malam hari, dengan efisiensi pemanfaatan panas yang lebih tinggi.

Selimut isolasi termal khusus perlu dikembangkan.

Atap depan adalah badan utama pembuangan panas di rumah kaca, dan kinerja insulasi termal dari selimut insulasi termal secara langsung mempengaruhi lingkungan termal dalam ruangan.Saat ini, lingkungan suhu rumah kaca di beberapa daerah tidak baik, sebagian karena selimut insulasi termal terlalu tipis, dan kinerja insulasi termal bahan tidak mencukupi.Pada saat yang sama, selimut insulasi termal masih memiliki beberapa masalah, seperti kemampuan tahan air dan ski yang buruk, bahan permukaan dan inti yang mudah menua, dll. Oleh karena itu, di masa mendatang, bahan insulasi termal yang sesuai harus dipilih secara ilmiah sesuai dengan lokal karakteristik dan persyaratan iklim, dan produk selimut insulasi termal khusus yang sesuai untuk penggunaan lokal dan dipopulerkan harus dirancang dan dikembangkan.

AKHIR

Informasi yang dikutip

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, dll. Status penelitian teknologi jaminan suhu lingkungan rumah kaca surya di lahan non-budidaya barat laut [J].Teknologi Rekayasa Pertanian, 2022,42(28):12-20.