Tehnologija hortikulturnog poljoprivrednog inženjeringa staklenika 2022-12-02 17:30 objavljeno u Pekingu

Razvoj solarnih staklenika u neobrađenim područjima kao što su pustinja, Gobi i pješčano zemljište efikasno je riješio kontradikciju između hrane i povrća koji se takmiče za zemlju.To je jedan od odlučujućih faktora životne sredine za rast i razvoj temperaturnih usjeva, koji često određuje uspjeh ili neuspjeh proizvodnje plasteničkih kultura.Stoga, da bismo razvili solarne staklenike u neobrađenim područjima, prvo moramo riješiti problem temperature okoliša staklenika.U ovom članku sumirane su metode kontrole temperature koje se koriste u staklenicima na neobrađenom zemljištu posljednjih godina, a analizirani su i sumirani postojeći problemi i pravci razvoja zaštite temperature i okoliša u staklenicima neobrađenog zemljišta.

Kina ima veliku populaciju i manje raspoloživih zemljišnih resursa.Više od 85% zemljišnih resursa su neobrađeni zemljišni resursi, koji su uglavnom koncentrisani na sjeverozapadu Kine.Dokumentom br.1 CK 2022. godine istaknuto je da treba ubrzati razvoj objektne poljoprivrede, te na osnovu zaštite ekološke sredine istražiti iskorištava prazna zemljišta i pustare za razvoj objektne poljoprivrede.Sjeverozapadna Kina je bogata pustinjom, Gobijem, pustošom i drugim neobrađenim zemljišnim resursima i prirodnim svjetlosnim i toplinskim resursima, koji su pogodni za razvoj objektne poljoprivrede.Stoga je razvoj i korištenje neobrađenih zemljišnih resursa za razvoj staklenika neobrađenog zemljišta od velikog strateškog značaja za osiguranje nacionalne prehrambene sigurnosti i ublažavanje sukoba u korištenju zemljišta.

Trenutno je neobrađeni solarni staklenik glavni oblik visokoefikasnog razvoja poljoprivrede na neobrađenom zemljištu.Na sjeverozapadu Kine temperaturna razlika između dana i noći je velika, a noćna temperatura zimi niska, što često dovodi do pojave da je minimalna unutarnja temperatura niža od temperature potrebne za normalan rast i razvoj usevi.Temperatura je jedan od nezamjenjivih faktora okoliša za rast i razvoj usjeva.Preniska temperatura će usporiti fiziološku i biohemijsku reakciju usjeva i usporiti njihov rast i razvoj.Kada je temperatura niža od granice koju usjevi mogu podnijeti, to će čak dovesti do ozljeda od smrzavanja.Stoga je posebno važno osigurati temperaturu potrebnu za normalan rast i razvoj usjeva.Da bi se održala odgovarajuća temperatura solarnog staklenika, to nije jedina mjera koja se može riješiti.To mora biti zagarantovano sa aspekta projektovanja staklenika, izgradnje, odabira materijala, regulacije i svakodnevnog upravljanja.Stoga će ovaj članak sumirati status istraživanja i napredak kontrole temperature nekultiviranih staklenika u Kini posljednjih godina sa aspekta projektovanja i izgradnje staklenika, mjera očuvanja topline i zagrijavanja i upravljanja okolišem, kako bi se pružila sistematska referenca za racionalno projektovanje i upravljanje nekultivisanim staklenicima.

Struktura staklenika i materijali

Toplotno okruženje staklenika uglavnom zavisi od prenosnog, presretnog i skladišnog kapaciteta staklenika na sunčevo zračenje, što je povezano sa razumnim dizajnom orijentacije staklenika, oblikom i materijalom površine koja propušta svetlost, strukturom i materijalom zida i zadnjeg krova, izolaciju temelja, veličinu staklenika, način noćne izolacije i materijal prednjeg krova itd., a odnosi se i na to da li proces izgradnje i izgradnje staklenika može osigurati efektivnu realizaciju projektnih zahtjeva.

Kapacitet prijenosa svjetlosti prednjeg krova

Glavna energija u stakleniku dolazi od sunca.Povećanje kapaciteta propuštanja svjetlosti prednjeg krova je korisno za staklenik da dobije više topline, a također je važan temelj za osiguravanje temperaturnog okruženja staklenika zimi.Trenutno postoje tri glavne metode za povećanje kapaciteta prijenosa svjetlosti i vremena prijema svjetlosti prednjeg krova staklenika.

01 dizajn razumne orijentacije staklenika i azimuta

Orijentacija staklenika utiče na performanse osvetljenja staklenika i kapacitet skladištenja toplote staklenika.Zbog toga, kako bi se dobilo više skladištenja topline u stakleniku, orijentacija nekultiviranih staklenika u sjeverozapadnoj Kini je okrenuta prema jugu.Za specifični azimut staklenika, pri odabiru juga prema istoku, korisno je „zgrabiti sunce“, a sobna temperatura ujutro brzo raste;Kada je odabran jug prema zapadu, korisno je za staklenik da iskoristi popodnevno svjetlo.Južni pravac je kompromis između gornje dvije situacije.Prema znanju geofizike, Zemlja se okrene za 360° u toku dana, a azimut Sunca se pomera za oko 1° svaka 4 minuta.Dakle, svaki put kada se azimut staklenika razlikuje za 1°, vrijeme direktne sunčeve svjetlosti će se razlikovati za oko 4 minute, odnosno azimut staklenika utiče na vrijeme kada staklenik vidi svjetlost ujutro i uveče.

Kada su jutarnji i popodnevni svjetlosni sati jednaki, a istok ili zapad pod istim uglom, staklenik će dobiti iste svjetlosne sate.Međutim, za područje sjeverno od 37° sjeverne geografske širine, temperatura je niska ujutro, a vrijeme otkrivanja jorgana kasno, dok je temperatura relativno visoka popodne i uveče, pa je prikladno odgoditi vrijeme zatvaranje termoizolacionog jorgana.Stoga bi ova područja trebala izabrati jug prema zapadu i u potpunosti iskoristiti popodnevnu svjetlost.Za područja sa 30°~35° sjeverne geografske širine, zbog boljih jutarnjih uvjeta osvjetljenja, vrijeme očuvanja topline i otkrivanja pokrivača može se također pomaknuti.Stoga bi ova područja trebala izabrati pravac jug-istok kako bi težili više jutarnjeg sunčevog zračenja za staklenik.Međutim, na području od 35°~37°sjeverne geografske širine mala je razlika u sunčevom zračenju u jutarnjim i popodnevnim satima, pa je bolje izabrati pravi južni smjer.Bilo da se radi o jugoistoku ili jugozapadu, ugao odstupanja je općenito 5° ~8°, a maksimum ne smije prelaziti 10°.Sjeverozapadna Kina se nalazi u rasponu od 37°~50°sjeverne geografske širine, tako da je azimutni ugao staklenika općenito od juga prema zapadu.S obzirom na to, staklenik na sunčevoj svjetlosti koji je dizajnirao Zhang Jingshe itd. u području Taiyuan izabrao je orijentaciju od 5° prema zapadu od juga, staklenik na sunčevoj svjetlosti koji je izgradio Chang Meimei itd. u Gobi području Hexi koridora je usvojio orijentaciju od 5° do 10° zapadno od juga, a staklenik koji je sagradio Ma Zhigui itd. u sjevernom Xinjiangu je usvojio orijentaciju od 8° zapadno od juga.

02 Dizajnirajte razuman oblik prednjeg krova i ugao nagiba

Oblik i nagib prednjeg krova određuju ugao upada sunčevih zraka.Što je manji upadni ugao, veća je transmitantnost.Sun Juren smatra da je oblik prednjeg krova uglavnom određen omjerom dužine glavne rasvjetne površine i stražnje kosine.Dugi prednji nagib i kratak stražnji nagib su korisni za osvjetljenje i očuvanje topline prednjeg krova.Chen Wei-Qian i drugi smatraju da glavni rasvjetni krov solarnog staklenika koji se koristi u oblasti Gobi ima kružni luk radijusa od 4,5 m, koji može efikasno odoljeti hladnoći.Zhang Jingshe, itd. smatraju da je prikladnije koristiti polukružni luk na prednjem krovu staklenika u alpskim i visokim geografskim širinama.Što se tiče ugla nagiba prednjeg krova, prema karakteristikama prijenosa svjetlosti plastične folije, kada je upadni ugao 0 ~ 40°, refleksivnost prednjeg krova na sunčevu svjetlost je mala, a kada prelazi 40°, reflektivnost se značajno povećava.Stoga se 40° uzima kao maksimalni upadni ugao za izračunavanje ugla nagiba prednjeg krova, tako da čak iu zimskom solsticiju sunčevo zračenje može ući u staklenik u maksimalnoj mjeri.Stoga su pri projektovanju solarnog staklenika pogodnog za neobrađena područja u Wuhaiju, Unutrašnjoj Mongoliji, He Bin i drugi izračunali ugao nagiba prednjeg krova sa upadnim uglom od 40°, i smatrali da sve dok je veći od 30 °, mogao bi ispuniti zahtjeve za osvjetljenje staklenika i očuvanje topline.Zhang Caihong i drugi smatraju da kada se grade staklenici u nekultivisanim područjima Xinjianga, ugao nagiba prednjeg krova staklenika u južnom Xinjiangu iznosi 31°, dok je u sjevernom Xinjiangu 32°~33,5°.

03 Odaberite odgovarajuće prozirne materijale za pokrivanje.

Pored uticaja spoljašnjih uslova sunčevog zračenja, materijal i karakteristike prenosa svetlosti stakleničke folije su takođe važni faktori koji utiču na svetlosno i toplotno okruženje staklenika.Trenutno je propusnost svjetlosti plastičnih folija kao što su PE, PVC, EVA i PO različita zbog različitih materijala i debljina filma.Uopšteno govoreći, propusnost svetlosti folija koje su korišćene 1-3 godine može se garantovati da bude iznad 88% u celini, koje treba birati prema zahtevima useva za svetlošću i temperaturom.Osim toga, pored propustljivosti svjetlosti u stakleniku, distribucija svjetlosnog okruženja u stakleniku je također faktor na koji ljudi obraćaju sve više pažnje.Zbog toga je posljednjih godina, materijal za pokrivanje svjetlosti s pojačanim raspršivanjem svjetlosti visoko prepoznat od strane industrije, posebno u područjima sa jakim sunčevim zračenjem u sjeverozapadnoj Kini.Primjena pojačanog raspršivača svjetlosnog filma smanjila je učinak sjenčanja na vrhu i dnu krošnje usjeva, povećala svjetlost u srednjim i donjim dijelovima krošnje usjeva, poboljšala fotosintetičke karakteristike cijelog usjeva i pokazala dobar učinak promicanja rast i povećanje proizvodnje.

Razuman dizajn veličine staklenika

Dužina staklenika je predugačka ili prekratka, što će uticati na kontrolu unutrašnje temperature.Kada je dužina staklenika prekratka, prije izlaska i zalaska sunca, površina zasjenjena istočnim i zapadnim zabatom je velika, što ne pogoduje zagrijavanju staklenika, a zbog male zapremine će utjecati na tlo i zidove u zatvorenom prostoru. apsorpcija i oslobađanje toplote.Kada je dužina prevelika, teško je kontrolisati unutrašnju temperaturu, a to će uticati na čvrstoću strukture staklenika i konfiguraciju mehanizma za motanje jorgana za očuvanje toplote.Visina i raspon staklenika direktno utiču na dnevnu rasvjetu prednjeg krova, veličinu stakleničkog prostora i omjer izolacije.Kada su raspon i dužina staklenika fiksni, povećanje visine staklenika može povećati ugao osvjetljenja prednjeg krova iz perspektive svjetlosnog okruženja, što je pogodno za prijenos svjetlosti;Sa stanovišta termičkog okruženja, visina zida se povećava, a prostor za skladištenje toplote zadnjeg zida, što je korisno za skladištenje toplote i oslobađanje toplote zadnjeg zida.Štaviše, prostor je veliki, stopa toplotnog kapaciteta je takođe velika, a toplotno okruženje staklenika je stabilnije.Naravno, povećanje visine staklenika će povećati cijenu staklenika, što treba sveobuhvatno razmotriti.Stoga, prilikom projektiranja staklenika, treba odabrati razumnu dužinu, raspon i visinu prema lokalnim uvjetima.Na primjer, Zhang Caihong i drugi misle da je u sjevernom Xinjiangu dužina staklenika 50~80m, raspon 7m i visina staklenika 3,9m, dok je u južnom Xinjiangu dužina staklenika 50~80m. raspon je 8m, a visina staklenika 3,6~4,0m;Također se smatra da raspon staklenika ne smije biti manji od 7m, a kada je raspon 8m, učinak očuvanja topline je najbolji.Osim toga, Chen Weiqian i drugi smatraju da bi dužina, raspon i visina solarnog staklenika trebali biti 80 m, 8 ~ 10 m i 3,8 ~ 4,2 m respektivno kada se gradi u oblasti Gobi u Jiuquan, Gansu.

Poboljšajte skladištenje topline i izolacijski kapacitet zida

Tokom dana, zid akumulira toplinu apsorbirajući sunčevo zračenje i toplinu zraka u zatvorenom prostoru.Noću, kada je unutrašnja temperatura niža od temperature zida, zid će pasivno otpuštati toplinu za zagrijavanje staklenika.Kao glavno tijelo za pohranu topline staklenika, zid može značajno poboljšati unutarnju noćnu temperaturu poboljšavajući svoj kapacitet skladištenja topline.Istovremeno, funkcija toplotne izolacije zida je osnova za stabilnost toplotne sredine staklenika.Trenutno postoji nekoliko metoda za poboljšanje kapaciteta skladištenja topline i izolacije zidova.

01 dizajn razumne zidne strukture

Funkcija zida uglavnom uključuje skladištenje topline i očuvanje topline, a istovremeno većina zidova staklenika služi i kao nosivi elementi za potporu krovne rešetke.Sa stanovišta postizanja dobrog toplotnog okruženja, razumna zidna konstrukcija treba da ima dovoljan kapacitet skladištenja toplote na unutrašnjoj strani i dovoljan kapacitet očuvanja toplote na spoljnoj strani, uz smanjenje nepotrebnih mostova hladnoće.U istraživanju akumulacije toplote i izolacije zidova, Bao Encai i drugi su projektovali pasivni zid za skladištenje toplote od čvrstog peska u pustinjskom području Wuhai, Unutrašnja Mongolija.Porozna cigla je korištena kao izolacijski sloj s vanjske strane, a očvrsnuti pijesak je korišten kao sloj za skladištenje topline iznutra.Test je pokazao da unutrašnja temperatura može dostići 13,7℃ tokom sunčanih dana.Ma Yuehong itd. dizajnirao je kompozitni zid od žbuke od ljuske pšenice u sjevernom Xinjiangu, u kojem se živo vapno puni u blokove maltera kao sloj za skladištenje topline, a vreće za šljaku su naslagane na otvorenom kao izolacijski sloj.Šuplji zid od blokova koji je dizajnirao Zhao Peng, itd. u oblasti Gobi u provinciji Gansu, koristi benzensku ploču debljine 100 mm kao izolacijski sloj na vanjskoj strani i pijesak i šuplju blok ciglu kao sloj za skladištenje topline iznutra.Test pokazuje da je prosečna temperatura zimi iznad 10℃ noću, a Chai Regeneration, itd. takođe koristi pesak i šljunak kao izolacioni sloj i sloj za skladištenje toplote zida u oblasti Gobi u provinciji Gansu.U smislu smanjenja hladnih mostova, Yan Junyue itd. je dizajnirao lagani i pojednostavljeni sklopljeni zadnji zid, koji ne samo da je poboljšao termičku otpornost zida, već je poboljšao i svojstva brtvljenja zida lijepljenjem polistirenske ploče sa vanjske strane stražnje strane. zid;Wu Letian itd. postavio je armirano-betonsku prstenastu gredu iznad temelja zida staklenika, a koristio je trapezoidnu ciglu neposredno iznad prstenaste grede za podupiranje zadnjeg krova, što je riješilo problem da se pukotine i slijeganje temelja lako javljaju u staklenicima u Hotianu, Xinjiang, što utiče na toplotnu izolaciju staklenika.

02 Odaberite odgovarajuće materijale za skladištenje topline i izolaciju.

Akumulacija topline i izolacijski učinak zida ovisi prije svega o izboru materijala.U sjeverozapadnoj pustinji, Gobiju, pješčanom zemljištu i drugim područjima, prema uvjetima lokacije, istraživači su uzimali lokalne materijale i hrabro pokušavali dizajnirati mnogo različitih vrsta stražnjih zidova solarnih staklenika.Na primjer, kada su Zhang Guosen i drugi izgradili staklenike na poljima pijeska i šljunka u Gansuu, pijesak i šljunak su korišteni kao skladište topline i izolacijski slojevi zidova;Prema karakteristikama Gobija i pustinje na sjeverozapadu Kine, Zhao Peng je dizajnirao neku vrstu šupljeg zida od pješčanika i šupljeg bloka kao materijala.Test pokazuje da je prosječna noćna temperatura u zatvorenom prostoru iznad 10℃.S obzirom na nedostatak građevinskog materijala poput cigle i gline u regiji Gobi na sjeverozapadu Kine, Zhou Changji i drugi su otkrili da lokalni staklenici obično koriste šljunak kao zidni materijal kada istražuju solarne staklenike u regiji Gobi u Kizilsu Kirgiz, Xinjiang.S obzirom na termičke karakteristike i mehaničku čvrstoću šljunka, staklenik izgrađen od šljunka ima dobre performanse u smislu očuvanja topline, skladištenja topline i nosivosti.Slično, Zhang Yong, itd. također koristi šljunak kao glavni materijal za zid, te je dizajnirao nezavisan stražnji zid od šljunka za skladištenje topline u Shanxi-u i drugim mjestima.Test pokazuje da je efekat skladištenja toplote dobar.Zhang itd. dizajnirao je neku vrstu zida od pješčenjaka prema karakteristikama sjeverozapadnog područja Gobija, koji može podići unutrašnju temperaturu za 2,5 ℃.Osim toga, Ma Yuehong i drugi testirali su kapacitet skladištenja topline zida od pijeska, zida od blokova i zida od opeke u Hotianu, Xinjiang.Rezultati su pokazali da pješčani zid ispunjen blokovima ima najveći kapacitet skladištenja topline.Osim toga, kako bi poboljšali performanse skladištenja topline zida, istraživači aktivno razvijaju nove materijale i tehnologije za pohranu topline.Na primjer, Bao Encai je predložio materijal za očvršćavanje s promjenom faze, koji se može koristiti za poboljšanje kapaciteta skladištenja topline stražnjeg zida solarnog staklenika u sjeverozapadnim neobrađenim područjima.Za istraživanje lokalnih materijala, kao zidni materijali koriste se i plast sijena, šljaka, benzonska ploča i slama, ali ti materijali obično imaju samo funkciju očuvanja topline i nemaju kapacitet skladištenja topline.Uopšteno govoreći, zidovi ispunjeni šljunkom i blokovima imaju dobar akumulacijski i izolacijski kapacitet.

03 Odgovarajuće povećajte debljinu zida

Obično je toplinska otpornost važan indeks za mjerenje performansi toplotne izolacije zida, a faktor koji utiče na toplotnu otpornost je debljina sloja materijala pored toplotne provodljivosti materijala.Stoga, na osnovu odabira odgovarajućih termoizolacionih materijala, odgovarajućim povećanjem debljine zida može se povećati ukupni toplotni otpor zida i smanjiti gubitak toplote kroz zid, čime se povećava toplotna izolacija i kapacitet skladištenja toplote zida i ceo staklenik.Na primjer, u Gansuu i drugim područjima, prosječna debljina zida od vreća s pijeskom u gradu Zhangye je 2,6 m, dok je zid od maltera u gradu Jiuquan 3,7 m.Što je zid deblji, veća je njegova toplinska izolacija i kapacitet skladištenja topline.Međutim, predebeli zidovi će povećati zauzetost zemljišta i troškove izgradnje staklenika.Stoga, iz perspektive poboljšanja termoizolacijskog kapaciteta, također treba dati prednost odabiru visoko toplinskih izolacijskih materijala niske toplinske provodljivosti, kao što su polistiren, poliuretan i drugi materijali, a zatim na odgovarajući način povećati debljinu.

Razuman dizajn zadnjeg krova

Za dizajn stražnjeg krova, glavna pažnja je da se ne izazove utjecaj zasjenjenja i poboljša termoizolacijski kapacitet.Kako bi se smanjio utjecaj zasjenjenja na stražnjem krovu, podešavanje njegovog ugla nagiba se uglavnom zasniva na činjenici da stražnji krov može primati direktnu sunčevu svjetlost tokom dana kada se sade i proizvode usjevi.Stoga se ugao elevacije stražnjeg krova općenito bira da bude bolji od lokalnog ugla solarne visine zimskog solsticija od 7°~8°.Na primjer, Zhang Caihong i drugi misle da je prilikom izgradnje solarnih staklenika u Gobiju i slano-alkalnim područjima u Xinjiangu predviđena dužina zadnjeg krova 1,6 m, tako da je ugao nagiba zadnjeg krova 40° u južnom Xinjiangu i 45° u sjevernom Xinjiangu.Chen Wei-Qian i drugi smatraju da bi zadnji krov solarnog staklenika u području Jiuquan Gobi trebao biti nagnut pod uglom od 40°.Za toplinsku izolaciju stražnjeg krova, toplinskoizolacijski kapacitet treba osigurati uglavnom u odabiru termoizolacijskih materijala, potrebnoj debljini i razumnom preklopu termoizolacijskih materijala tokom izgradnje.

Smanjite gubitak toplote tla

Tokom zimske noći, budući da je temperatura unutrašnjeg tla viša od temperature vanjskog tla, toplina unutrašnjeg tla će se prenijeti na vanjsko vođenjem topline, uzrokujući gubitak topline staklenika.Postoji nekoliko načina da se smanji gubitak topline tla.

01 izolacija tla

Zemlja pravilno tone, izbjegavajući smrznuti sloj tla, i koristeći tlo za očuvanje topline.Na primjer, solarni staklenik „1448 od tri materijala-jedno tijelo“ koji je razvio Chai Regeneration i drugo neobrađeno zemljište u Hexi koridoru izgrađen je kopanjem 1m dolje, efektivno izbjegavajući sloj smrznutog tla;S obzirom na činjenicu da je dubina smrznutog tla u oblasti Turpan 0,8 m, Wang Huamin i drugi su predložili kopanje 0,8 m kako bi se poboljšao kapacitet toplotne izolacije staklenika.Kada je Zhang Guosen, itd. izgradio zadnji zid solarnog staklenika za kopanje sa dvostrukim lukom i dvostrukom folijom na neobradivom zemljištu, dubina kopanja bila je 1 m.Eksperiment je pokazao da je najniža temperatura noću povećana za 2~3℃ u poređenju sa tradicionalnim solarnim staklenikom druge generacije.

02 zaštita od hladnoće temelja

Glavna metoda je kopanje hladno-otpornog jarka duž temeljnog dijela prednjeg krova, popunjavanje termoizolacijskih materijala ili kontinuirano zakopavanje termoizolacijskih materijala pod zemljom duž dijela temeljnog zida, a sve to ima za cilj smanjenje toplinskih gubitaka uzrokovanih prijenos topline kroz tlo na graničnom dijelu staklenika.Toplotnoizolacioni materijali koji se koriste uglavnom se baziraju na lokalnim uslovima u severozapadnoj Kini, a mogu se nabaviti lokalno, kao što su sijeno, šljaka, kamena vuna, polistirenske ploče, kukuruzna slama, konjski gnoj, opalo lišće, polomljena trava, piljevina, korov, slama itd.

03 malč folija

Pokrivajući plastičnu foliju, sunčeva svjetlost može doprijeti do tla kroz plastičnu foliju tokom dana, a tlo apsorbira sunčevu toplinu i zagrijava se.Osim toga, plastična folija može blokirati dugovalno zračenje koje se reflektira od tla, čime se smanjuje gubitak radijacije tla i povećava skladištenje topline u tlu.Noću, plastična folija može ometati konvektivnu izmjenu topline između tla i zraka u zatvorenom prostoru, čime se smanjuje gubitak topline tla.U isto vrijeme, plastična folija također može smanjiti gubitak latentne topline uzrokovan isparavanjem vode iz tla.Wei Wenxiang je pokrio staklenik plastičnom folijom na visoravni Qinghai, a eksperiment je pokazao da se temperatura tla može povećati za oko 1℃.

Ojačati performanse toplotne izolacije prednjeg krova

Prednji krov staklenika je glavna površina za disipaciju toplote, a izgubljena toplota čini više od 75% ukupnih gubitaka toplote u stakleniku.Stoga, jačanje toplotne izolacije prednjeg krova staklenika može efikasno smanjiti gubitke kroz prednji krov i poboljšati zimsko temperaturno okruženje staklenika.Trenutno postoje tri glavne mjere za poboljšanje toplotne izolacije prednjeg krova.

01 Usvojena je višeslojna prozirna obloga.

Strukturno, korištenje dvoslojnog filma ili troslojnog filma kao površine staklenika koja propušta svjetlost može efikasno poboljšati performanse toplotne izolacije staklenika.Na primjer, Zhang Guosen i drugi dizajnirali su solarni staklenik s dvostrukim lukom i dvostrukom folijom u oblasti Gobi u gradu Jiuquan.Vanjska strana prednjeg krova staklenika je izrađena od EVA filma, a unutrašnjost staklenika je izrađena od PVC folije protiv starenja bez kapanja.Eksperimenti pokazuju da u poređenju sa tradicionalnim solarnim staklenikom druge generacije, efekat toplotne izolacije je izvanredan, a najniža temperatura noću raste u proseku za 2~3℃.Slično, Zhang Jingshe, itd. je takođe projektovao solarni staklenik sa dvostrukim filmskim pokrivačem za klimatske karakteristike velikih geografskih širina i jakih hladnih područja, što je značajno poboljšalo toplotnu izolaciju staklenika.U poređenju sa kontrolnim staklenikom, noćna temperatura je porasla za 3℃.Osim toga, Wu Letian i drugi pokušali su koristiti tri sloja EVA filma debljine 0,1 mm na prednjem krovu solarnog staklenika dizajniranog u pustinjskom području Hetian, Xinjiang.Višeslojni film može efikasno smanjiti gubitak toplote prednjeg krova, ali pošto je propusnost svetlosti jednoslojnog filma u osnovi oko 90%, višeslojni film će prirodno dovesti do slabljenja propusnosti svetlosti.Zbog toga je pri odabiru višeslojnog pokrivača za propusnost svjetlosti potrebno voditi računa o uvjetima osvjetljenja i svjetlosnim zahtjevima staklenika.

02 Ojačati noćnu izolaciju prednjeg krova

Na prednjem krovu se koristi plastična folija za povećanje propusnosti svjetlosti tokom dana, a noću postaje najslabije mjesto u cijelom stakleniku.Stoga je oblaganje vanjske površine prednjeg krova debelim kompozitnim termoizolacijskim jorganom neophodna mjera toplinske izolacije za solarne staklenike.Na primjer, u alpskom području Qinghai, Liu Yanjie i drugi su koristili slamnate zavjese i kraft papir kao termoizolacijske jorgane za eksperimente.Rezultati testiranja su pokazali da bi najniža temperatura u staklenicima noću mogla dostići i iznad 7,7 ℃.Nadalje, Wei Wenxiang vjeruje da se gubitak topline staklenika može smanjiti za više od 90% korištenjem dvostrukih travnatih zavjesa ili kraft papira izvan travnatih zavjesa za toplinsku izolaciju u ovoj oblasti.Osim toga, Zou Ping, itd. koristio je termoizolacijski jorgan od filca od recikliranog vlakna u solarnom stakleniku u regiji Gobi u Xinjiangu, a Chang Meimei, itd. koristio je termoizolacijski pokrivač od sendviča od pamuka u solarnom stakleniku u regiji Gobi u regiji Hexi Corridor.Trenutno postoji mnogo vrsta termoizolacionih jorgana koji se koriste u solarnim staklenicima, ali većina njih je napravljena od iglanog filca, pamuka prskanog lepkom, bisernog pamuka, itd., sa vodootpornim površinskim slojevima ili slojevima protiv starenja sa obe strane.Prema termoizolacionom mehanizmu termoizolacionog jorgana, da bi se poboljšala njegova toplotna izolacija, trebalo bi početi sa poboljšanjem njegovog toplotnog otpora i smanjenjem koeficijenta prenosa toplote, a glavne mere su smanjenje toplotne provodljivosti materijala, povećanje debljine materijala. slojeva materijala ili povećati broj slojeva materijala, itd. Stoga je trenutno osnovni materijal termoizolacionog jorgana sa visokim performansama toplotne izolacije često napravljen od višeslojnih kompozitnih materijala.Prema testu, koeficijent prolaza toplote termoizolacionog jorgana sa visokim performansama toplotne izolacije trenutno može da dostigne 0,5W/(m2℃), što daje bolju garanciju za toplotnu izolaciju staklenika u hladnim područjima zimi.Naravno, sjeverozapadno područje je vjetrovito i prašnjavo, a ultraljubičasto zračenje jako, tako da površinski sloj toplinske izolacije treba da ima dobre performanse protiv starenja.

03 Dodajte unutrašnju termoizolacionu zavesu.

Iako je prednji krov staklenika noću prekriven vanjskim termoizolacionim jorganom, što se ostalih konstrukcija cijelog staklenika tiče, prednji krov je i dalje slabo mjesto za cijeli staklenik noću.Stoga je projektni tim „Tehnologija konstrukcije i konstrukcije staklenika u sjeverozapadnom neobradivom zemljištu“ dizajnirao jednostavan unutrašnji termoizolacioni rolo sistem (slika 1), čija se struktura sastoji od fiksne unutrašnje termoizolacione zavjese na prednjoj nozi i pokretna unutrašnja termoizolaciona zavesa u gornjem prostoru.Gornja pokretna termoizolaciona zavesa se tokom dana otvara i savija na zadnjem zidu staklenika, što ne utiče na osvetljenje staklenika;Fiksni termoizolacioni jorgan na dnu igra ulogu zaptivanja noću.Dizajn unutrašnje izolacije je uredan i lak za rukovanje, a može imati i ulogu zasjenjivanja i hlađenja ljeti.

Tehnologija aktivnog zagrijavanja

Zbog niske temperature zimi u sjeverozapadnoj Kini, ako se oslanjamo samo na očuvanje topline i skladištenje topline u staklenicima, još uvijek ne možemo ispuniti zahtjeve proizvodnje prezimljavanja usjeva po hladnom vremenu, pa su i neke mjere aktivnog zagrijavanja zabrinuti.

Sistem skladištenja solarne energije i oslobađanja toplote

Važan je razlog što zid ima funkciju očuvanja topline, skladištenja topline i nosivosti, što dovodi do visoke cijene izgradnje i niske iskorištenosti zemljišta solarnih staklenika.Stoga će pojednostavljenje i montaža solarnih staklenika biti važan smjer razvoja u budućnosti.Među njima, pojednostavljivanje funkcije zida je oslobađanje funkcije skladištenja i oslobađanja toplote zida, tako da zadnji zid ima samo funkciju očuvanja toplote, što je efikasan način da se pojednostavi razvoj.Na primjer, Fang Hui-jev sistem aktivnog skladištenja i oslobađanja topline (slika 2) se široko koristi u nekultivisanim područjima kao što su Gansu, Ningxia i Xinjiang.Njegov uređaj za prikupljanje toplote je okačen na severni zid.Tokom dana, toplota prikupljena uređajem za prikupljanje toplote pohranjuje se u telo za skladištenje toplote kroz cirkulaciju medijuma za skladištenje toplote, a noću se toplota oslobađa i zagreva cirkulacijom medijuma za skladištenje toplote, čime se ostvaruje prenos toplote u vremenu i prostoru.Eksperimenti pokazuju da se pomoću ovog uređaja minimalna temperatura u stakleniku može podići za 3~5℃.Wang Zhiwei itd. je predložio sistem grijanja vodene zavjese za solarni staklenik u južnom pustinjskom području Xinjianga, koji može povećati temperaturu staklenika za 2,1 ℃ noću.

Pored toga, Bao Encai itd. dizajnirao je aktivni cirkulacijski sistem za skladištenje toplote za severni zid.Tokom dana, kroz cirkulaciju aksijalnih ventilatora, unutrašnji topli vazduh struji kroz kanal za prenos toplote ugrađen u severni zid, a kanal za prenos toplote razmenjuje toplotu sa akumulacionim slojem unutar zida, što značajno poboljšava kapacitet skladištenja toplote zid.Pored toga, solarni sistem za skladištenje toplote sa promenom faze koji je dizajnirao Yan Yantao itd. skladišti toplotu u materijalima za promenu faze preko solarnih kolektora tokom dana, a zatim raspršuje toplotu u unutrašnji vazduh kroz cirkulaciju vazduha noću, što može povećati prosečna temperatura za 2,0℃ noću.Gore navedene tehnologije i oprema za korištenje solarne energije imaju karakteristike ekonomičnosti, uštede energije i niske razine ugljika.Nakon optimizacije i poboljšanja, trebali bi imati dobru perspektivu primjene u područjima s bogatim izvorima solarne energije u sjeverozapadnoj Kini.

Druge tehnologije pomoćnog grijanja

01 grijanje na energiju na biomasu

Posteljina, slama, kravlji, ovčji i živinski izmet se miješaju sa biološkim bakterijama i zakopavaju u tlo u stakleniku.Tokom procesa fermentacije stvara se mnogo topline, a tokom procesa fermentacije stvara se mnogo korisnih sojeva, organske tvari i CO2.Korisni sojevi mogu inhibirati i ubiti razne klice, te mogu smanjiti pojavu stakleničkih bolesti i štetočina;Organska materija može postati đubrivo za useve;Proizvedeni CO2 može poboljšati fotosintezu usjeva.Na primjer, Wei Wenxiang je zakopao vruća organska gnojiva poput konjskog, kravljeg i ovčjeg gnojiva u zatvorenom tlu u solarnom stakleniku na visoravni Qinghai, što je efektivno podiglo temperaturu tla.U solarnom stakleniku u pustinjskom području Gansu, Zhou Zhilong je koristio slamu i organsko gnojivo za fermentaciju između usjeva.Test je pokazao da se temperatura staklenika može povećati za 2~3℃.

02 grijanje na ugalj

Tu su vještačka peć, štedljivi bojler i grijanje.Na primjer, nakon istraživanja na visoravni Qinghai, Wei Wenxiang je otkrio da se grijanje na umjetnu peć uglavnom koristi lokalno.Ova metoda grijanja ima prednosti bržeg zagrijavanja i očitog efekta grijanja.Međutim, štetni gasovi kao što su SO2, CO i H2S će se proizvoditi u procesu sagorevanja uglja, pa je potrebno dobro obaviti posao ispuštanja štetnih gasova.

03 grijanje na struju

Koristite električnu žicu za grijanje za grijanje prednjeg krova staklenika ili koristite električni grijač.Efekat grijanja je izvanredan, korištenje je bezbedno, u stakleniku se ne stvaraju zagađivači, a opremu za grijanje je lako kontrolisati.Chen Weiqian i drugi smatraju da problem štete od smrzavanja zimi u oblasti Jiuquan ometa razvoj lokalne poljoprivrede Gobija, a električni grijači mogu se koristiti za grijanje staklenika.Međutim, zbog korištenja visokokvalitetnih izvora električne energije, potrošnja energije je velika, a troškovi visoki.Predlaže se da se koristi kao privremeno sredstvo za hitno grijanje u ekstremno hladnom vremenu.

Mjere upravljanja okolišem

U procesu proizvodnje i korišćenja staklenika, kompletna oprema i normalan rad ne mogu efikasno da obezbede da njegovo toplotno okruženje zadovoljava projektovane zahteve.U stvari, upotreba i upravljanje opremom često igraju ključnu ulogu u formiranju i održavanju toplotnog okruženja, od kojih je najvažnije svakodnevno upravljanje termoizolacionim jorganom i ventilacijom.

Upravljanje termoizolacionim jorganom

Termoizolacioni jorgan je ključ za noćnu toplotnu izolaciju prednjeg krova, stoga je izuzetno važno unaprediti njegovo svakodnevno upravljanje i održavanje, a posebno treba obratiti pažnju na sledeće probleme: ①Odaberite odgovarajuće vreme otvaranja i zatvaranja termoizolacionog jorgana .Vrijeme otvaranja i zatvaranja termoizolacionog jorgana ne utiče samo na vrijeme osvjetljenja staklenika, već utiče i na proces grijanja u stakleniku.Prerano ili prekasno otvaranje i zatvaranje termoizolacionog jorgana ne doprinosi prikupljanju toplote.Ujutro, ako se jorgan otkrije prerano, unutrašnja temperatura će previše pasti zbog niske vanjske temperature i slabog svjetla.Naprotiv, ako je vrijeme otkrivanja jorgana prekasno, vrijeme prijema svjetlosti u stakleniku će se skratiti, a vrijeme porasta unutrašnje temperature odgoditi.U poslijepodnevnim satima, ako se termoizolacijski jorgan prerano isključi, vrijeme izlaganja u zatvorenom prostoru će se skratiti, a skladištenje topline unutarnjeg tla i zidova će se smanjiti.Naprotiv, ako se očuvanje topline isključi prekasno, rasipanje topline staklenika će se povećati zbog niske vanjske temperature i slabog svjetla.Stoga, generalno govoreći, kada se termoizolacioni jorgan upali ujutru, preporučljivo je da temperatura poraste nakon pada od 1~2℃, dok kada je termoizolacioni jorgan isključen, poželjno je da temperatura poraste. nakon pada od 1~2℃.② Prilikom zatvaranja termoizolacionog jorgana, obratite pažnju da pazite da li termoizolacioni jorgan dobro pokriva sve prednje krovove i na vreme ih prilagodite ako postoji zazor.③ Nakon što je termoizolacioni jorgan potpuno spušten, proverite da li je donji deo sabijen, kako ne bi došlo do podizanja efekta očuvanja toplote od strane vetra noću.④ Provjerite i održavajte termoizolacijski jorgan na vrijeme, posebno kada je termoizolacijski jorgan oštećen, popravite ga ili zamijenite na vrijeme.⑤ Na vrijeme obratite pažnju na vremenske prilike.Kada pada kiša ili snijeg, na vrijeme prekrijte termoizolacijski jorgan i na vrijeme uklonite snijeg.

Upravljanje ventilacionim otvorima

Svrha ventilacije zimi je podešavanje temperature zraka kako bi se izbjegla previsoka temperatura oko podneva;Drugi je eliminacija vlage u zatvorenom prostoru, smanjenje vlažnosti zraka u stakleniku i kontrola štetočina i bolesti;Treći je povećanje koncentracije CO2 u zatvorenom prostoru i promicanje rasta usjeva.Međutim, ventilacija i očuvanje topline su kontradiktorni.Ako se ventilacijom ne upravlja pravilno, to će vjerovatno dovesti do problema s niskom temperaturom.Stoga, kada i koliko dugo otvarati otvore za ventilaciju, potrebno je dinamički prilagoditi uvjetima okoline staklenika u bilo kojem trenutku.U sjeverozapadnim neobrađenim područjima upravljanje otvorima staklenika uglavnom se dijeli na dva načina: ručni rad i jednostavnu mehaničku ventilaciju.Međutim, vrijeme otvaranja i vrijeme ventilacije ventilacijskih otvora uglavnom se zasnivaju na subjektivnoj procjeni ljudi, pa se može dogoditi da se otvori otvore prerano ili prekasno.Da bi riješio gore navedene probleme, Yin Yilei itd. dizajnirao je krovni inteligentni ventilacijski uređaj, koji može odrediti vrijeme otvaranja i veličinu otvaranja i zatvaranja ventilacijskih otvora prema promjenama unutarnjeg okruženja.Produbljivanjem istraživanja zakona promjene okoliša i potražnje usjeva, kao i popularizacijom i napretkom tehnologija i opreme kao što su percepcija okoliša, prikupljanje informacija, analiza i kontrola, automatizacija upravljanja ventilacijom u solarnim staklenicima trebala bi biti značajna. važan pravac razvoja u budućnosti.

Ostale mjere upravljanja

U procesu korištenja raznih vrsta prolivenih filmova, njihov kapacitet prijenosa svjetlosti će postupno slabiti, a brzina slabljenja nije povezana samo s njihovim vlastitim fizičkim svojstvima, već i s okolnim okruženjem i upravljanjem tokom upotrebe.U procesu upotrebe, najvažniji faktor koji dovodi do pada performansi prijenosa svjetlosti je zagađenje površine filma.Stoga je izuzetno važno provoditi redovno čišćenje i čišćenje kada to uslovi dozvoljavaju.Osim toga, treba redovno provjeravati konstrukciju ograde staklenika.Kada dođe do curenja u zidu i prednjem krovu, treba ga popraviti na vrijeme kako bi se izbjeglo uticaj hladnog zraka na staklenik.

Postojeći problemi i pravac razvoja

Istraživači su dugi niz godina istraživali i proučavali tehnologiju očuvanja i skladištenja topline, tehnologiju upravljanja i metode zagrijavanja staklenika u sjeverozapadnim neobrađenim područjima, što je u osnovi ostvarilo prezimljavanje proizvodnje povrća, uvelike poboljšalo sposobnost staklenika da se odupre ozljedama pri niskim temperaturama. , a u osnovi realizovali prezimljavanje proizvodnje povrća.Dao je istorijski doprinos ublažavanju kontradiktornosti između hrane i povrća koji se takmiče za zemlju u Kini.Međutim, još uvijek postoje sljedeći problemi u tehnologiji garancije temperature u sjeverozapadnoj Kini.

Vrste staklenika koje treba nadograditi

Trenutno su tipovi staklenika i dalje uobičajeni koji su izgrađeni krajem 20. i početkom ovog veka, jednostavne strukture, nerazumnog dizajna, loše sposobnosti održavanja toplotne sredine staklenika i otpornosti na prirodne katastrofe i nedostatka standardizacije.Stoga, u budućem dizajnu staklenika, oblik i nagib prednjeg krova, azimutni ugao staklenika, visinu zadnjeg zida, dubinu potonuća staklenika itd. treba standardizirati potpunim kombinovanjem lokalne geografske širine i klimatskim karakteristikama.Istovremeno, samo jedan usev se može saditi u stakleniku koliko god je to moguće, tako da se standardizovano usklađivanje plastenika može izvršiti u skladu sa svetlosnim i temperaturnim zahtevima zasađenih useva.

Razmjer staklenika je relativno mali.

Ako je razmjer staklenika premali, to će uticati na stabilnost termičke sredine staklenika i razvoj mehanizacije.Uz postepeno povećanje cijene rada, razvoj mehanizacije je važan smjer u budućnosti.Stoga se u budućnosti trebamo bazirati na nivou lokalnog razvoja, voditi računa o potrebama razvoja mehanizacije, racionalno dizajnirati unutrašnji prostor i raspored plastenika, ubrzati istraživanje i razvoj poljoprivredne opreme pogodne za lokalna područja, te poboljšati stopu mehanizacije proizvodnje u staklenicima.Istovremeno, u skladu sa potrebama useva i obrascima uzgoja, odgovarajuća oprema treba da bude usklađena sa standardima, i treba promovisati integrisano istraživanje i razvoj, inovacije i popularizaciju ventilacije, smanjenja vlažnosti, očuvanja toplote i opreme za grejanje.

Debljina zidova poput pijeska i šupljih blokova je još uvijek debela.

Ako je zid predebeo, iako je učinak izolacije dobar, smanjit će se iskorištenost tla, povećati trošak i poteškoća izgradnje.Stoga, u budućem razvoju, s jedne strane, debljina zida može se znanstveno optimizirati prema lokalnim klimatskim uvjetima;S druge strane, treba promovirati lagani i pojednostavljeni razvoj stražnjeg zida, tako da stražnji zid staklenika zadrži samo funkciju očuvanja topline, koristiti solarne kolektore i drugu opremu za zamjenu akumulacije topline i oslobađanja zida. .Solarni kolektori imaju karakteristike visoke efikasnosti prikupljanja topline, snažnog kapaciteta sakupljanja topline, uštede energije, niske razine ugljika i tako dalje, a većina njih može ostvariti aktivnu regulaciju i kontrolu, te može izvršiti ciljano egzotermno grijanje u skladu s ekološkim zahtjevima staklenika. noću, sa većom efikasnošću iskorišćenja toplote.

Potrebno je razviti poseban termoizolacijski jorgan.

Prednji krov je glavno tijelo za rasipanje topline u stakleniku, a učinak toplinske izolacije termoizolacionog jorgana direktno utječe na unutarnju toplinsku sredinu.Trenutno, temperaturno okruženje staklenika u nekim područjima nije dobro, dijelom zbog toga što je termoizolacijski jorgan pretanak, a učinak toplinske izolacije materijala nije dovoljan.Istovremeno, termoizolacioni jorgan i dalje ima problema, kao što su loša vodootpornost i sposobnost skijanja, lako starenje podloge i materijala jezgre itd. Stoga bi u budućnosti trebalo naučno birati odgovarajuće termoizolacione materijale prema lokalnim klimatskim karakteristikama i zahtjevima, te treba osmisliti i razviti posebne termoizolacione jorganske proizvode pogodne za lokalnu upotrebu i popularizaciju.

KRAJ

Citirane informacije

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, itd. Istraživački status temperature okoline garantuje tehnologiju solarnog staklenika na sjeverozapadnom neobrađenom zemljištu [J].Tehnologija poljoprivrede, 2022,42(28):12-20.