Li Jianming, Sun Guotao, ens.Kweekhuistuinbou-landbou-ingenieurstegnologie2022-11-21 17:42 Gepubliseer in Beijing

In onlangse jare is die kweekhuisbedryf kragtig ontwikkel. Die ontwikkeling van kweekhuise verbeter nie net die grondbenuttingstempo en die produksietempo van landbouprodukte nie, maar los ook die voorsieningsprobleem van vrugte en groente in die buiteseisoen op. Die kweekhuis het egter ook ongekende uitdagings teëgekom. Die oorspronklike fasiliteite, verhittingsmetodes en strukturele vorms het weerstand teen die omgewing en ontwikkeling opgelewer. Nuwe materiale en nuwe ontwerpe is dringend nodig om die kweekhuisstruktuur te verander, en nuwe energiebronne is dringend nodig om die doelwitte van energiebesparing en omgewingsbeskerming te bereik, en produksie en inkomste te verhoog.

Hierdie artikel bespreek die tema van "nuwe energie, nuwe materiale, nuwe ontwerp om die nuwe rewolusie van kweekhuise te help", insluitend die navorsing en innovasie van sonenergie, biomassa-energie, geotermiese energie en ander nuwe energiebronne in kweekhuise, die navorsing en toepassing van nuwe materiale vir bedekking, termiese isolasie, mure en ander toerusting, en die toekomsvooruitsigte en denke van nuwe energie, nuwe materiale en nuwe ontwerp om die kweekhuishervorming te help, om sodoende verwysing vir die bedryf te bied.

Die ontwikkeling van fasiliteitslandbou is die politieke vereiste en onvermydelike keuse om die gees van die belangrike instruksies en die sentrale regering se besluitneming te implementeer. In 2020 sal die totale oppervlakte van beskermde landbou in China 2,8 miljoen hm2 wees, en die produksiewaarde sal 1 triljoen yuan oorskry. Dit is 'n belangrike manier om kweekhuisproduksiekapasiteit te verbeter om kweekhuisbeligting en termiese isolasieprestasie te verbeter deur nuwe energie, nuwe materiale en nuwe kweekhuisontwerp. Daar is baie nadele in tradisionele kweekhuisproduksie, soos steenkool, stookolie en ander energiebronne wat vir verhitting en verhitting in tradisionele kweekhuise gebruik word, wat 'n groot hoeveelheid dioksiedgas tot gevolg het, wat die omgewing ernstig besoedel, terwyl natuurlike gas, elektriese energie en ander energiebronne die bedryfskoste van kweekhuise verhoog. Tradisionele hittebergingsmateriale vir kweekhuismure is meestal klei en bakstene, wat baie verbruik en ernstige skade aan grondbronne veroorsaak. Die grondgebruiksdoeltreffendheid van tradisionele sonkweekhuise met grondwal is slegs 40% ~ 50%, en die gewone kweekhuis het swak hittebergingskapasiteit, so dit kan nie deur die winter leef om warm groente in Noord-China te produseer nie. Daarom lê die kern van die bevordering van kweekhuisverandering, of basiese navorsing, in die kweekhuisontwerp, navorsing en ontwikkeling van nuwe materiale en nuwe energie. Hierdie artikel sal fokus op die navorsing en innovasie van nuwe energiebronne in kweekhuise, die navorsingstatus van nuwe energiebronne soos sonenergie, biomassa-energie, geotermiese energie, windenergie en nuwe deursigtige bedekkingsmateriale, termiese isolasiemateriale en muurmateriale in kweekhuise opsom, die toepassing van nuwe energie en nuwe materiale in die konstruksie van nuwe kweekhuise analiseer, en uitsien na hul rol in die toekomstige ontwikkeling en transformasie van kweekhuise.

Navorsing en Innovasie van Nuwe Energiekweekhuise

Die groen nuwe energie met die grootste landboubenuttingspotensiaal sluit in sonenergie, geotermiese energie en biomassa-energie, of omvattende benutting van 'n verskeidenheid nuwe energiebronne, om sodoende doeltreffende energiebenutting te bereik deur uit mekaar se sterk punte te leer.

sonenergie/krag

Sonenergietegnologie is 'n lae-koolstof, doeltreffende en volhoubare energievoorsieningsmodus, en dit is 'n belangrike komponent van China se strategiese opkomende nywerhede. Dit sal 'n onvermydelike keuse word vir die transformasie en opgradering van China se energiestruktuur in die toekoms. Vanuit die oogpunt van energiebenutting is die kweekhuis self 'n fasiliteitstruktuur vir sonenergiebenutting. Deur die kweekhuiseffek word die sonenergie binnenshuis versamel, die temperatuur van die kweekhuis verhoog en die nodige hitte vir gewasgroei word voorsien. Die hoofenergiebron van fotosintese van kweekhuisplante is direkte sonlig, wat die direkte benutting van sonenergie is.

01 Fotovoltaïese kragopwekking om hitte op te wek

Fotovoltaïese kragopwekking is 'n tegnologie wat ligenergie direk in elektriese energie omskakel gebaseer op die fotovoltaïese effek. Die sleutelelement van hierdie tegnologie is sonselle. Wanneer sonenergie op die reeks sonpanele in serie of parallel skyn, skakel halfgeleierkomponente sonstraling-energie direk om in elektriese energie. Fotovoltaïese tegnologie kan ligenergie direk in elektriese energie omskakel, elektrisiteit deur batterye stoor en die kweekhuis snags verhit, maar die hoë koste beperk die verdere ontwikkeling daarvan. Die navorsingsgroep het 'n fotovoltaïese grafeenverhittingstoestel ontwikkel, wat bestaan ​​uit buigsame fotovoltaïese panele, 'n alles-in-een omgekeerde beheermasjien, 'n stoorbattery en 'n grafeenverhittingsstaaf. Volgens die lengte van die plantlyn word die grafeenverhittingsstaaf onder die substraatsak begrawe. Gedurende die dag absorbeer die fotovoltaïese panele sonstraling om elektrisiteit op te wek en dit in die stoorbattery te stoor, en dan word die elektrisiteit snags vir die grafeenverhittingsstaaf vrygestel. In die werklike meting word die temperatuurbeheermodus van begin by 17 ℃ en sluiting by 19 ℃ aangeneem. As dit snags (20:00-08:00 op die tweede dag) vir 8 uur loop, is die energieverbruik om 'n enkele ry plante te verhit 1.24 kW·h, en die gemiddelde temperatuur van die substraatsak snags is 19.2 ℃, wat 3.5 ~ 5.3 ℃ hoër is as dié van die kontrole. Hierdie verhittingsmetode gekombineer met fotovoltaïese kragopwekking los die probleme van hoë energieverbruik en hoë besoedeling in kweekhuisverhitting in die winter op.

02 fototermiese omskakeling en benutting

Sonfototermiese omskakeling verwys na die gebruik van 'n spesiale sonligversamelingsoppervlak gemaak van fototermiese omskakelingsmateriale om soveel moontlik sonenergie wat daarop uitgestraal word, te versamel en te absorbeer en dit in hitte-energie om te skakel. In vergelyking met sonfotovoltaïese toepassings verhoog sonfototermiese toepassings die absorpsie van die nabye-infrarooi band, dus het dit hoër energiebenuttingsdoeltreffendheid van sonlig, laer koste en volwasse tegnologie, en is dit die mees gebruikte manier van sonenergiebenutting.

Die mees volwasse tegnologie van fototermiese omskakeling en benutting in China is die sonkollektor, waarvan die kernkomponent die hitte-absorberende plaatkern met selektiewe absorpsielaag is, wat die sonstralingsenergie wat deur die dekplaat beweeg, in hitte-energie kan omskakel en dit na die hitte-absorberende werkmedium kan oordra. Sonkollektors kan in twee kategorieë verdeel word volgens of daar 'n vakuumruimte in die kollektor is of nie: plat sonkollektors en vakuumbuis-sonkollektors; konsentrerende sonkollektors en nie-konsentrerende sonkollektors volgens of die sonstraling by die dagligbeligtingspoort van rigting verander; en vloeibare sonkollektors en lug-sonkollektors volgens die tipe hitte-oordragwerkmedium.

Sonenergiebenutting in kweekhuise word hoofsaaklik deur verskeie tipes sonkollektors uitgevoer. Ibn Zor Universiteit in Marokko het 'n aktiewe sonenergieverhittingstelsel (ASHS) vir kweekhuisverhitting ontwikkel, wat die totale tamatieproduksie met 55% in die winter kan verhoog. Die China Landbou-Universiteit het 'n stel oppervlakkoeler-waaier-versamel- en ontladingstelsel ontwerp en ontwikkel, met 'n hitteversamelingskapasiteit van 390.6～693.0 MJ, en die idee geopper om die hitteversamelingsproses van die hittebergingsproses deur middel van 'n hittepomp te skei. Die Universiteit van Bari in Italië het 'n kweekhuis-poligenerasieverhittingstelsel ontwikkel, wat bestaan ​​uit 'n sonenergiestelsel en 'n lug-water-hittepomp, en die lugtemperatuur met 3.6% en die grondtemperatuur met 92% kan verhoog. Die navorsingsgroep het 'n soort aktiewe sonhitteversamelingstoerusting met veranderlike hellingshoek vir sonkweekhuise ontwikkel, en 'n ondersteunende hittebergingstoestel vir kweekhuiswaterliggame oor die weer. Aktiewe sonhitteversamelingstegnologie met veranderlike helling breek deur die beperkings van tradisionele kweekhuishitteversamelingstoerusting, soos beperkte hitteversamelingskapasiteit, skadu en besetting van bewerkte grond. Deur die spesiale kweekhuisstruktuur van die sonkweekhuis te gebruik, word die nie-plantruimte van die kweekhuis ten volle benut, wat die benuttingsdoeltreffendheid van kweekhuisruimte aansienlik verbeter. Onder tipiese sonnige werkstoestande bereik die aktiewe sonhitte-insamelingstelsel met veranderlike helling 1.9 MJ/(m2h), die energiebenuttingsdoeltreffendheid bereik 85.1% en die energiebesparingskoers is 77%. In die kweekhuishittebergingstegnologie word die multifase-veranderingshittebergingsstruktuur ingestel, die hittebergingskapasiteit van die hittebergingstoestel verhoog, en die stadige vrystelling van hitte van die toestel word bewerkstellig, om sodoende die doeltreffende gebruik van die hitte wat deur die kweekhuis-sonhitte-insamelingstoerusting versamel word, te bewerkstellig.

biomassa-energie

'n Nuwe fasiliteitstruktuur word gebou deur die biomassa-hitteproduserende toestel met die kweekhuis te kombineer, en die biomassa-grondstowwe soos varkmis, sampioenreste en strooi word gekomposteer om hitte te brou, en die gegenereerde hitte-energie word direk aan die kweekhuis voorsien [5]. In vergelyking met die kweekhuis sonder 'n biomassa-fermentasie-verhittingstenk, kan die verhittingskweekhuis die grondtemperatuur in die kweekhuis effektief verhoog en die korrekte temperatuur van die wortels van gewasse wat in die grond in die normale klimaat in die winter verbou word, handhaaf. As ons 'n enkellaag-asimmetriese termiese isolasiekweekhuis met 'n spanwydte van 17 m en 'n lengte van 30 m as voorbeeld neem, kan die byvoeging van 8 m landbouafval (tamatiestrooi en varkmis gemeng) by die binnenshuise fermentasietenk vir natuurlike fermentasie sonder om die hoop om te draai, die gemiddelde daaglikse temperatuur van die kweekhuis met 4.2 ℃ in die winter verhoog, en die gemiddelde daaglikse minimum temperatuur kan 4.6 ℃ bereik.

Energiebenutting van biomassa-beheerde fermentasie is 'n fermentasiemetode wat instrumente en toerusting gebruik om die fermentasieproses te beheer om vinnig biomassa-hitte-energie en CO2-gaskunsmis te verkry en doeltreffend te benut, waaronder ventilasie en vog die sleutelfaktore is om die fermentasiehitte en gasproduksie van biomassa te reguleer. Onder geventileerde toestande gebruik aërobiese mikroörganismes in die fermentasiehoop suurstof vir lewensaktiwiteite, en 'n deel van die opgewekte energie word vir hul eie lewensaktiwiteite gebruik, en 'n deel van die energie word as hitte-energie in die omgewing vrygestel, wat voordelig is vir die temperatuurstyging van die omgewing. Water neem deel aan die hele fermentasieproses, verskaf die nodige oplosbare voedingstowwe vir mikrobiese aktiwiteite, en terselfdertyd stel die hitte van die hoop in die vorm van stoom deur water vry, om sodoende die temperatuur van die hoop te verlaag, die lewensduur van mikroörganismes te verleng en die massatemperatuur van die hoop te verhoog. Die installering van strooi-uitloogtoestel in die fermentasietenk kan die binnenshuise temperatuur met 3 ~ 5 ℃ in die winter verhoog, plantfotosintese versterk en tamatie-opbrengs met 29.6% verhoog.

Geotermiese energie

China is ryk aan geotermiese hulpbronne. Tans is die mees algemene manier vir landboufasiliteite om geotermiese energie te benut, om grondbron-hittepompe te gebruik, wat van laegraadse hitte-energie na hoëgraadse hitte-energie kan oorskakel deur 'n klein hoeveelheid hoëgraadse energie (soos elektriese energie) in te voer. Anders as die tradisionele kweekhuisverhittingsmaatreëls, kan grondbron-hittepompverhitting nie net 'n beduidende verhittings-effek bereik nie, maar ook die vermoë hê om die kweekhuis af te koel en die humiditeit in die kweekhuis te verminder. Die toepassingsnavorsing van grondbron-hittepompe op die gebied van huiskonstruksie is volwasse. Die kerndeel wat die verhittings- en verkoelingskapasiteit van grondbron-hittepompe beïnvloed, is die ondergrondse hitte-uitruilmodule, wat hoofsaaklik begrawe pype, ondergrondse putte, ens. insluit. Hoe om 'n ondergrondse hitte-uitruilstelsel met 'n gebalanseerde koste en effek te ontwerp, was nog altyd die navorsingsfokus van hierdie deel. Terselfdertyd beïnvloed die verandering van die temperatuur van die ondergrondse grondlaag in die toepassing van grondbron-hittepompe ook die gebruikseffek van die hittepompstelsel. Deur die grondbron-hittepomp te gebruik om die kweekhuis in die somer af te koel en die hitte-energie in die diep grondlaag te stoor, kan die temperatuurdaling van die ondergrondse grondlaag verlig word en die hitteproduksie-doeltreffendheid van die grondbron-hittepomp in die winter verbeter word.

Tans word in die navorsing van die werkverrigting en doeltreffendheid van grondbron-hittepompe, deur middel van die werklike eksperimentele data, 'n numeriese model met sagteware soos TOUGH2 en TRNSYS opgestel, en die gevolgtrekking is dat die verhittingswerkverrigting en koëffisiënt van werkverrigting (COP) van grondbron-hittepompe 3.0 ~ 4.5 kan bereik, wat 'n goeie verkoelings- en verhittingseffek het. In die navorsing van die bedryfstrategie van die hittepompstelsel het Fu Yunzhun en ander bevind dat, in vergelyking met die laskantvloei, die grondbronkantvloei 'n groter impak het op die werkverrigting van die eenheid en die hitte-oordragwerkverrigting van die begrawe pyp. Onder die voorwaarde van vloei-instelling kan die maksimum COP-waarde van die eenheid 4.17 bereik deur die bedryfskema van 2 uur werking en 2 uur stilstand aan te neem; Shi Huixian et. het 'n intermitterende bedryfsmodus van die waterbergingsverkoelingstelsel aangeneem. In die somer, wanneer die temperatuur hoog is, kan die COP van die hele energievoorsieningstelsel 3.80 bereik.

Diep grondhittebergingstegnologie in kweekhuis

Diep grondhitteberging in kweekhuise word ook 'n "hittebergingsbank" in kweekhuise genoem. Koueskade in die winter en hoë temperature in die somer is die grootste struikelblokke vir kweekhuisproduksie. Gebaseer op die sterk hittebergingskapasiteit van diep grond, het die navorsingsgroep 'n ondergrondse diephittebergingstoestel vir kweekhuise ontwerp. Die toestel is 'n dubbellaag parallelle hitte-oordragpyplyn wat op 'n diepte van 1.5~2.5 m ondergronds in die kweekhuis begrawe is, met 'n luginlaat bo-op die kweekhuis en 'n luguitlaat op die grond. Wanneer die temperatuur in die kweekhuis hoog is, word die binnenshuise lug met geweld deur 'n waaier in die grond gepomp om hitteberging en temperatuurverlaging te bewerkstellig. Wanneer die temperatuur van die kweekhuis laag is, word hitte uit die grond onttrek om die kweekhuis te verwarm. Die produksie- en toepassingsresultate toon dat die toestel die kweekhuistemperatuur met 2.3 ℃ in winternagte kan verhoog, die binnenshuise temperatuur met 2.6 ℃ in somerdae kan verlaag, en die tamatie-opbrengs met 1500 kg in 667 m kan verhoog.²Die toestel maak ten volle gebruik van die eienskappe van "warm in die winter en koel in die somer" en "konstante temperatuur" van diep ondergrondse grond, bied 'n "energietoegangsbank" vir die kweekhuis, en voltooi voortdurend die hulpfunksies van kweekhuisverkoeling en -verhitting.

Multi-energie koördinasie

Die gebruik van twee of meer energietipes om die kweekhuis te verhit, kan die nadele van 'n enkele energietipe effektief vergoed en die superposisie-effek van "een plus een is groter as twee" bevorder. Die komplementêre samewerking tussen geotermiese energie en sonenergie is 'n navorsingspunt van nuwe energiebenutting in landbouproduksie in onlangse jare. Emmi et. het 'n multibron-energiestelsel (Figuur 1) bestudeer, wat toegerus is met 'n fotovoltaïes-termiese hibriede sonkollektor. In vergelyking met die algemene lug-water-hittepompstelsel, word die energie-doeltreffendheid van die multibron-energiestelsel met 16%~25% verbeter. Zheng et. het 'n nuwe tipe gekoppelde hittebergingstelsel van sonenergie en grondbron-hittepomp ontwikkel. Die sonkollektorstelsel kan hoëgehalte seisoenale berging van verhitting realiseer, dit wil sê hoëgehalte verhitting in die winter en hoëgehalte verkoeling in die somer. Die begrawe buishittewisselaar en intermitterende hittebergingstenk kan almal goed in die stelsel werk, en die COP-waarde van die stelsel kan 6.96 bereik.

Gekombineer met sonenergie, is dit daarop gemik om die verbruik van kommersiële krag te verminder en die stabiliteit van sonkragvoorsiening in kweekhuise te verbeter. Wan Ya et al. het 'n nuwe intelligente beheertegnologieskema voorgestel om sonkragopwekking met kommersiële krag vir kweekhuisverhitting te kombineer, wat fotovoltaïese krag kan gebruik wanneer daar lig is, en dit in kommersiële krag kan omskakel wanneer daar geen lig is nie, wat die laskragtekort aansienlik verminder en die ekonomiese koste verminder sonder om batterye te gebruik.

Sonenergie, biomassa-energie en elektriese energie kan gesamentlik kweekhuise verhit, wat ook hoë verhittingsdoeltreffendheid kan bereik. Zhang Liangrui en ander het sonvakuumbuis-hitteversameling gekombineer met 'n vallei-elektrisiteitshittebergingswatertenk. Die kweekhuisverhittingstelsel het goeie termiese gemak, en die gemiddelde verhittingsdoeltreffendheid van die stelsel is 68.70%. Die elektriese hittebergingswatertenk is 'n biomassaverhittingswaterbergingstoestel met elektriese verhitting. Die laagste temperatuur van die waterinlaat aan die verhittingskant word ingestel, en die bedryfstrategie van die stelsel word bepaal volgens die waterbergingstemperatuur van die sonhitteversamelingsdeel en die biomassa-hittebergingsdeel, om sodoende 'n stabiele verhittingstemperatuur aan die verhittingskant te bereik en elektriese energie en biomassa-energiemateriaal tot die maksimum mate te bespaar.

Innoverende Navorsing en Toepassing van Nuwe Kweekhuismateriale

Met die uitbreiding van kweekhuisoppervlakte word die toepassingsnadele van tradisionele kweekhuismateriale soos bakstene en grond toenemend blootgelê. Om die termiese werkverrigting van kweekhuise verder te verbeter en aan die ontwikkelingsbehoeftes van moderne kweekhuise te voldoen, is daar dus baie navorsing en toepassings van nuwe deursigtige bedekkingsmateriale, termiese isolasiemateriale en muurmateriale.

Navorsing en toepassing van nuwe deursigtige bedekkingsmateriale

Die tipes deursigtige bedekkingsmateriaal vir kweekhuise sluit hoofsaaklik plastiekfilm, glas, sonpanele en fotovoltaïese panele in, waaronder plastiekfilm die grootste toepassingsgebied het. Die tradisionele kweekhuis-PE-film het die nadele van kort lewensduur, nie-degradasie en enkelfunksie. Tans is 'n verskeidenheid nuwe funksionele films ontwikkel deur funksionele reagense of bedekkings by te voeg.

Ligomskakelingsfilm:Die ligomskakelingsfilm verander die optiese eienskappe van die film deur ligomskakelingsmiddels soos seldsame aarde- en nanomateriale te gebruik, en kan die ultravioletliggebied omskakel in rooi-oranje lig en blouviolet lig wat deur plantfotosintese benodig word, wat die gewasopbrengs verhoog en die skade van ultravioletlig aan gewasse en kweekhuisfilms in plastiekkweekhuise verminder. Byvoorbeeld, die wyeband pers-tot-rooi kweekhuisfilm met VTR-660 ligomskakelingsmiddel kan die infrarooi-transmissie aansienlik verbeter wanneer dit in die kweekhuis toegepas word, en in vergelyking met die kontrolekweekhuis word die tamatie-opbrengs per hektaar, vitamien C- en likopeeninhoud aansienlik verhoog met onderskeidelik 25,71%, 11,11% en 33,04%. Tans moet die lewensduur, afbreekbaarheid en koste van die nuwe ligomskakelingsfilm egter nog bestudeer word.

Verspreide glasVerspreide glas in kweekhuise is 'n spesiale patroon en anti-weerkaatsingstegnologie op die oppervlak van die glas, wat die sonlig in verspreide lig kan maksimeer en die kweekhuis kan binnedring, die fotosintese-doeltreffendheid van gewasse kan verbeter en die oesopbrengs kan verhoog. Verspreide glas verander die lig wat die kweekhuis binnedring in verspreide lig deur spesiale patrone, en die verspreide lig kan meer eweredig in die kweekhuis bestraal word, wat die skadu-invloed van die skelet op die kweekhuis uitskakel. In vergelyking met gewone dryfglas en ultra-wit dryfglas, is die standaard van ligdeurlaatbaarheid van verstrooiingsglas 91.5%, en dié van gewone dryfglas is 88%. Vir elke 1% toename in ligdeurlaatbaarheid binne die kweekhuis, kan die opbrengs met ongeveer 3% verhoog word, en die oplosbare suiker en vitamien C in vrugte en groente het toegeneem. Verspreide glas in kweekhuise word eers bedek en dan getemper, en die selfontploffingstempo is hoër as die nasionale standaard en bereik 2‰.

Navorsing en Toepassing van Nuwe Termiese Isolasiemateriale

Die tradisionele termiese isolasiemateriaal in kweekhuise sluit hoofsaaklik strooimatte, papierkombers, naaldvilt-termiese isolasiekombers, ens. in, wat hoofsaaklik gebruik word vir interne en eksterne termiese isolasie van dakke, muurisolasie en termiese isolasie van sommige hittebergings- en hitteversamelingstoestelle. Die meeste van hulle het die nadeel dat hulle termiese isolasieprestasie verloor as gevolg van interne vog na langdurige gebruik. Daarom is daar baie toepassings van nuwe hoë termiese isolasiemateriaal, waaronder die nuwe termiese isolasiekombers, hittebergings- en hitteversamelingstoestelle die navorsingsfokus is.

Nuwe termiese isolasiemateriaal word gewoonlik gemaak deur oppervlakwaterdigte en verouderingsbestande materiale soos geweefde film en bedekte vilt te verwerk en saam te stel met sagte termiese isolasiemateriaal soos spuitbedekte katoen, diverse kasjmier en pêrelkatoen. 'n Geweefde film-spuitbedekte katoen-termiese isolasiekombers is in Noordoos-China getoets. Daar is gevind dat die byvoeging van 500 g spuitbedekte katoen gelykstaande was aan die termiese isolasieprestasie van 4500 g swart vilt-termiese isolasiekombers op die mark. Onder dieselfde toestande is die termiese isolasieprestasie van 700 g spuitbedekte katoen met 1 ~ 2 ℃ verbeter in vergelyking met dié van 500 g spuitbedekte katoen-termiese isolasiekombers. Terselfdertyd het ander studies ook bevind dat die termiese isolasie-effek van spuitbedekte katoen en diverse kasjmier-termiese isolasiekombers beter is in vergelyking met die algemeen gebruikte termiese isolasiekombers op die mark, met die termiese isolasiekoerse van onderskeidelik 84.0% en 83.3%. Wanneer die koudste buitetemperatuur -24.4 ℃ is, kan die binnenshuise temperatuur onderskeidelik 5.4 en 4.2 ℃ bereik. In vergelyking met die enkelstrooi-kombers-isolasiekombers, het die nuwe saamgestelde isolasiekombers die voordele van ligte gewig, hoë isolasietempo, sterk waterdigte en verouderingsweerstand, en kan dit gebruik word as 'n nuwe tipe hoë-doeltreffendheid isolasiemateriaal vir sonkweekhuise.

Terselfdertyd, volgens die navorsing van termiese isolasiemateriaal vir kweekhuishitte-insamelings- en stoortoestelle, is daar ook bevind dat wanneer die dikte dieselfde is, meerlaag-saamgestelde termiese isolasiemateriaal beter termiese isolasieprestasie het as enkelvoudige materiale. Professor Li Jianming se span van die Noordwes A&F Universiteit het 22 soorte termiese isolasiemateriaal van kweekhuiswaterstoortoestelle, soos vakuumbord, luggel en rubberkatoen, ontwerp en gekeur en hul termiese eienskappe gemeet. Die resultate het getoon dat 80 mm termiese isolasielaag + luggel + rubber-plastiek termiese isolasiekatoen saamgestelde isolasiemateriaal die hitteverspreiding met 0.367 MJ per tydseenheid kon verminder in vergelyking met 80 mm rubber-plastiekkatoen, en die hitte-oordragkoëffisiënt daarvan was 0.283 W/(m2·k) wanneer die dikte van die isolasiekombinasie 100 mm was.

Faseveranderingsmateriaal is een van die brandpunte in kweekhuismateriaalnavorsing. Die Noordwes A&F Universiteit het twee soorte faseveranderingsmateriaalbergingstoestelle ontwikkel: een is 'n bergingsboks gemaak van swart poliëtileen, wat 'n grootte van 50 cm × 30 cm × 14 cm (lengte × hoogte × dikte) het en gevul is met faseveranderingsmateriaal, sodat dit hitte kan stoor en hitte kan vrystel; Tweedens word 'n nuwe tipe faseveranderingsmuurbord ontwikkel. Die faseveranderingsmuurbord bestaan ​​uit faseveranderingsmateriaal, aluminiumplaat, aluminium-plastiekplaat en aluminiumlegering. Die faseveranderingsmateriaal is in die mees sentrale posisie van die muurbord geleë, en die spesifikasie daarvan is 200 mm × 200 mm × 50 mm. Dit is 'n poeieragtige vaste stof voor en na faseverandering, en daar is geen verskynsel van smelting of vloei nie. Die vier wande van die faseveranderingsmateriaal is onderskeidelik aluminiumplaat en aluminium-plastiekplaat. Hierdie toestel kan die funksies verwesenlik om hoofsaaklik hitte gedurende die dag te stoor en hoofsaaklik hitte in die nag vry te stel.

Daarom is daar 'n paar probleme met die toepassing van 'n enkele termiese isolasiemateriaal, soos lae termiese isolasie-doeltreffendheid, groot hitteverlies, kort hittebergingstyd, ens. Daarom kan die gebruik van saamgestelde termiese isolasiemateriaal as termiese isolasielaag en binne- en buite-termiese isolasie-bedekkingslaag van hittebergingstoestelle die termiese isolasieprestasie van die kweekhuis effektief verbeter, die hitteverlies van die kweekhuis verminder en sodoende die effek van energiebesparing bereik.

Navorsing en Toepassing van Nuwe Muur

As 'n soort omheiningsstruktuur is die muur 'n belangrike versperring vir die kweekhuis se kouebeskerming en hittebehoud. Volgens die muurmateriaal en -strukture kan die ontwikkeling van die noordelike muur van die kweekhuis in drie tipes verdeel word: die enkellaagmuur gemaak van grond, bakstene, ens., en die gelaagde noordelike muur gemaak van kleibakstene, blokbakstene, polistireenborde, ens., met binneste hitteberging en buitenste hitte-isolasie, en die meeste van hierdie mure is tydrowend en arbeidsintensief; Daarom het daar in onlangse jare baie nuwe soorte mure verskyn, wat maklik is om te bou en geskik is vir vinnige montering.

Die opkoms van nuwe tipe gemonteerde mure bevorder die vinnige ontwikkeling van gemonteerde kweekhuise, insluitend nuwe tipe saamgestelde mure met eksterne waterdigte en anti-veroudering oppervlakmateriale en materiale soos vilt, pêrelkatoen, ruimtekatoen, glaskatoen of herwinde katoen as hitte-isolasielae, soos buigsame gemonteerde mure van spuitgebonde katoen in Xinjiang. Daarbenewens het ander studies ook die noordelike muur van gemonteerde kweekhuise met hittebergingslaag gerapporteer, soos baksteengevulde koringdopmortelblok in Xinjiang. Onder dieselfde eksterne omgewing, wanneer die laagste buitetemperatuur -20.8℃ is, is die temperatuur in die sonkweekhuis met koringdopmortelblok-saamgestelde muur 7.5℃, terwyl die temperatuur in die sonkweekhuis met baksteen-betonmuur 3.2℃ is. Die oestyd van tamaties in baksteenkweekhuise kan met 16 dae vervroeg word, en die opbrengs van 'n enkele kweekhuis kan met 18.4% verhoog word.

Die fasiliteitspan van die Noordwes A&F Universiteit het die ontwerpidee voorgestel om strooi, grond, water, klip en faseveranderingsmateriale in termiese isolasie- en hittebergingsmodules te maak vanuit die lighoek en vereenvoudigde muurontwerp, wat die toepassingsnavorsing van modulêr gemonteerde mure bevorder het. Byvoorbeeld, in vergelyking met gewone baksteenmuurkweekhuise, is die gemiddelde temperatuur in die kweekhuis 4.0 ℃ hoër op 'n tipiese sonnige dag. Drie soorte anorganiese faseveranderingssementmodules, wat van faseveranderingsmateriaal (PCM) en sement gemaak is, het hitte van 74.5, 88.0 en 95.1 MJ/m³ opgehoop.³, en het hitte van 59.8, 67.8 en 84.2 MJ/m vrygestel³, onderskeidelik. Hulle het die funksies van "piekafsnyding" gedurende die dag, "valleivulling" in die nag, die absorbeer van hitte in die somer en die vrystelling van hitte in die winter.

Hierdie nuwe mure word op die perseel gemonteer, met 'n kort konstruksietydperk en lang lewensduur, wat toestande skep vir die konstruksie van ligte, vereenvoudigde en vinnig gemonteerde voorafvervaardigde kweekhuise, en kan die strukturele hervorming van kweekhuise grootliks bevorder. Daar is egter 'n paar gebreke in hierdie soort muur, soos die spuitgebonde katoen termiese isolasie-kombersmuur wat uitstekende termiese isolasieprestasie het, maar nie hittebergingskapasiteit het nie, en die faseveranderingsboumateriaal het die probleem van hoë gebruikskoste. In die toekoms moet die toepassingsnavorsing van gemonteerde mure versterk word.

Nuwe energie, nuwe materiale en nuwe ontwerpe help die kweekhuisstruktuur verander.

Die navorsing en innovasie van nuwe energie en nuwe materiale vorm die grondslag vir die ontwerpinnovasie van kweekhuise. Energiebesparende sonkweekhuise en boogskuurstrukture is die grootste skuurstrukture in China se landbouproduksie, en hulle speel 'n belangrike rol in landbouproduksie. Met die ontwikkeling van China se sosiale ekonomie word die tekortkominge van die twee soorte fasiliteitstrukture egter toenemend getoon. Eerstens is die ruimte van fasiliteitstrukture klein en die mate van meganisering is laag; Tweedens het die energiebesparende sonkweekhuis goeie termiese isolasie, maar die grondgebruik is laag, wat gelykstaande is aan die vervanging van die kweekhuisenergie met grond. Gewone boogskuur het nie net klein ruimte nie, maar het ook swak termiese isolasie. Alhoewel die multi-span kweekhuis groot ruimte het, het dit swak termiese isolasie en hoë energieverbruik. Daarom is dit noodsaaklik om die kweekhuisstruktuur te ondersoek en te ontwikkel wat geskik is vir China se huidige sosiale en ekonomiese vlak, en die navorsing en ontwikkeling van nuwe energie en nuwe materiale sal help om die kweekhuisstruktuur te verander en 'n verskeidenheid innoverende kweekhuismodelle of -strukture te produseer.

Innoverende Navorsing oor Groot-Oorsig Asimmetriese Waterbeheerde Brou-Kweekhuis

Die grootspan asimmetriese waterbeheerde brou-kweekhuis (patentnommer: ZL 201220391214.2) is gebaseer op die beginsel van sonligkweekhuis, wat die simmetriese struktuur van gewone plastiekkweekhuise verander, die suidelike span vergroot, die beligtingsarea van die suidelike dak vergroot, die noordelike span verminder en die hitte-afvoerarea verminder, met 'n span van 18~24m en 'n nokhoogte van 6~7m. Deur ontwerpinnovasie is die ruimtelike struktuur aansienlik vergroot. Terselfdertyd word die probleme van onvoldoende hitte in kweekhuise in die winter en swak termiese isolasie van algemene termiese isolasiemateriale opgelos deur nuwe tegnologie van biomassa-brouhitte en termiese isolasiemateriale te gebruik. Die produksie- en navorsingsresultate toon dat die grootspan-asimmetriese waterbeheerde broukweekhuis, met 'n gemiddelde temperatuur van 11.7 ℃ op sonnige dae en 10.8 ℃ op bewolkte dae, aan die vraag na gewasgroei in die winter kan voldoen, en die konstruksiekoste van die kweekhuis word met 39.6% verminder en die grondbenuttingskoers word met meer as 30% verhoog in vergelyking met dié van die polistireen-baksteenmuurkweekhuis, wat geskik is vir verdere popularisering en toepassing in die Geel Huaihe-rivierkom van China.

Gemonteerde sonligkweekhuis

Gemonteerde sonligkweekhuise gebruik kolomme en dakskelet as lasdraende struktuur, en die muurmateriaal is hoofsaaklik hitte-isolasie-omhulsel, in plaas van laer en passiewe hitteberging en -vrystelling. Hoofsaaklik: (1) 'n Nuwe tipe gemonteerde muur word gevorm deur verskeie materiale soos bedekte film of gekleurde staalplaat, strooiblok, buigsame termiese isolasiekombers, mortelblok, ens. te kombineer. (2) saamgestelde muurbord gemaak van voorafvervaardigde sementbord-polistireenbord-sementbord; (3) Ligte en eenvoudige monteringstipe termiese isolasiemateriaal met aktiewe hitteberging- en -vrystellingstelsel en ontvochtigingstelsel, soos plastiek vierkantige emmer-hitteberging en pyplyn-hitteberging. Die gebruik van verskillende nuwe hitte-isolasiemateriaal en hittebergingsmateriaal in plaas van tradisionele grondwal om sonkweekhuise te bou, het groot ruimte en klein siviele ingenieurswese. Die eksperimentele resultate toon dat die temperatuur van die kweekhuis snags in die winter 4.5 ℃ hoër is as dié van die tradisionele baksteenmuurkweekhuis, en die dikte van die agtermuur is 166 mm. In vergelyking met die 600 mm dik baksteenmuur-kweekhuis, word die besette area van die muur met 72% verminder, en die koste per vierkante meter is 334,5 yuan, wat 157,2 yuan laer is as dié van die baksteenmuur-kweekhuis, en die konstruksiekoste het aansienlik gedaal. Daarom het die saamgestelde kweekhuis die voordele van minder bewerkte grondvernietiging, grondbesparing, vinnige konstruksiespoed en lang dienslewe, en dit is 'n sleutelrigting vir die innovasie en ontwikkeling van sonkragkweekhuise tans en in die toekoms.

Skuifende sonligkweekhuis

Die energiebesparende sonkragkweekhuis wat deur die Shenyang Landbou-Universiteit ontwikkel is, gebruik die agterwand van die sonkragkweekhuis om 'n watersirkulerende wandhittebergingstelsel te vorm om hitte te stoor en temperatuur te verhoog, wat hoofsaaklik uit 'n swembad (32m) bestaan.³), 'n ligversamelplaat (360m²), 'n waterpomp, 'n waterpyp en 'n beheerder. Die buigsame termiese isolasiekombers word vervang deur 'n nuwe liggewig rotswolkleurige staalplaatmateriaal aan die bokant. Die navorsing toon dat hierdie ontwerp die probleem van gewels wat lig blokkeer, effektief oplos en die ligtoegangsarea van die kweekhuis vergroot. Die beligtingshoek van die kweekhuis is 41.5°, wat byna 16° hoër is as dié van die beheerkweekhuis, wat die beligtingstempo verbeter. Die binnenshuise temperatuurverspreiding is eenvormig, en die plante groei netjies. Die kweekhuis het die voordele van die verbetering van grondgebruiksdoeltreffendheid, die buigsame ontwerp van die kweekhuisgrootte en die verkorting van die konstruksietydperk, wat van groot belang is vir die beskerming van bewerkte grondbronne en die omgewing.

Fotovoltaïese kweekhuis

Landboukweekhuise is kweekhuise wat sonfotovoltaïese kragopwekking, intelligente temperatuurbeheer en moderne hoëtegnologie-aanplantings integreer. Dit gebruik 'n staalbeenraam en is bedek met sonfotovoltaïese modules om te verseker dat die beligtingsvereistes van fotovoltaïese kragopwekkingsmodules en die beligtingsvereistes van die hele kweekhuis voldoen. Die gelykstroom wat deur sonenergie opgewek word, vul die lig van landboukweekhuise direk aan, ondersteun direk die normale werking van kweekhuistoerusting, dryf die besproeiing van waterbronne aan, verhoog die kweekhuistemperatuur en bevorder die vinnige groei van gewasse. Fotovoltaïese modules sal op hierdie manier die beligtingsdoeltreffendheid van die kweekhuisdak beïnvloed, en dan die normale groei van kweekhuisgroente. Daarom word die rasionele uitleg van fotovoltaïese panele op die dak van die kweekhuis die sleuteltoepassingspunt. Landboukweekhuise is die produk van die organiese kombinasie van toerisme-landbou en fasiliteitstuinmaak, en dit is 'n innoverende landboubedryf wat fotovoltaïese kragopwekking, landbou-toerisme, landbougewasse, landboutegnologie, landskap en kulturele ontwikkeling integreer.

Innoverende ontwerp van kweekhuisgroep met energie-interaksie tussen verskillende soorte kweekhuise

Guo Wenzhong, 'n navorser aan die Beijing Akademie vir Landbou- en Bosbouwetenskappe, gebruik die verhittingsmetode van energie-oordrag tussen kweekhuise om die oorblywende hitte-energie in een of meer kweekhuise te versamel om 'n ander of meer kweekhuise te verhit. Hierdie verhittingsmetode bewerkstellig die oordrag van kweekhuisenergie in tyd en ruimte, verbeter die energiebenuttingsdoeltreffendheid van die oorblywende kweekhuishitte-energie, en verminder die totale verhittingsenergieverbruik. Die twee tipes kweekhuise kan verskillende kweekhuistipes of dieselfde kweekhuistipe wees vir die aanplant van verskeie gewasse, soos blaarslaai- en tamatiekweekhuise. Hitte-insamelingsmetodes sluit hoofsaaklik die onttrekking van binnenshuise lughitte en die direkte onderskepping van invallende straling in. Deur sonenergie-insameling, geforseerde konveksie deur hitteruiler en geforseerde onttrekking deur hittepomp, is die surplus hitte in hoë-energie kweekhuis onttrek vir die verhitting van kweekhuise.

opsom

Hierdie nuwe sonkragkweekhuise het die voordele van vinnige montering, verkorte konstruksietydperk en verbeterde grondbenuttingstempo. Daarom is dit nodig om die werkverrigting van hierdie nuwe kweekhuise in verskillende gebiede verder te ondersoek, en die moontlikheid te bied vir die grootskaalse popularisering en toepassing van nuwe kweekhuise. Terselfdertyd is dit nodig om die toepassing van nuwe energie en nuwe materiale in kweekhuise voortdurend te versterk, om sodoende krag te verskaf vir die strukturele hervorming van kweekhuise.

Toekomsvooruitsig en denke

Tradisionele kweekhuise het dikwels nadele, soos hoë energieverbruik, lae grondbenuttingstempo, tydrowend en arbeidsrowend, swak werkverrigting, ens., wat nie meer aan die produksiebehoeftes van moderne landbou kan voldoen nie, en sal geleidelik uitgeskakel word. Daarom is dit 'n ontwikkelingstendens om nuwe energiebronne soos sonenergie, biomassa-energie, geotermiese energie en windenergie, nuwe kweekhuistoepassingsmateriale en nuwe ontwerpe te gebruik om die strukturele verandering van kweekhuise te bevorder. Eerstens moet die nuwe kweekhuis wat deur nuwe energie en nuwe materiale aangedryf word, nie net aan die behoeftes van gemeganiseerde werking voldoen nie, maar ook energie, grond en koste bespaar. Tweedens is dit nodig om voortdurend die werkverrigting van nuwe kweekhuise in verskillende gebiede te ondersoek, om sodoende voorwaardes te bied vir die grootskaalse popularisering van kweekhuise. In die toekoms moet ons verder soek na nuwe energie en nuwe materiale wat geskik is vir kweekhuistoepassings, en die beste kombinasie van nuwe energie, nuwe materiale en kweekhuis vind, om dit moontlik te maak om 'n nuwe kweekhuis te bou met lae koste, kort konstruksietydperk, lae energieverbruik en uitstekende werkverrigting, die verandering van kweekhuisstruktuur te help en die moderniseringsontwikkeling van kweekhuise in China te bevorder.

Alhoewel die toepassing van nuwe energie, nuwe materiale en nuwe ontwerpe in kweekhuiskonstruksie 'n onvermydelike tendens is, is daar steeds baie probleme wat bestudeer en oorkom moet word: (1) Die konstruksiekoste styg. In vergelyking met die tradisionele verhitting met steenkool, natuurlike gas of olie, is die toepassing van nuwe energie en nuwe materiale omgewingsvriendelik en besoedelingsvry, maar die konstruksiekoste word aansienlik verhoog, wat 'n sekere impak op die beleggingsherwinning van produksie en bedryf het. In vergelyking met energiebenutting sal die koste van nuwe materiale aansienlik verhoog word. (2) Onstabiele benutting van hitte-energie. Die grootste voordeel van nuwe energiebenutting is lae bedryfskoste en lae koolstofdioksiedvrystelling, maar die voorsiening van energie en hitte is onstabiel, en bewolkte dae word die grootste beperkende faktor in sonenergiebenutting. In die proses van biomassa-hitteproduksie deur fermentasie word die effektiewe benutting van hierdie energie beperk deur die probleme van lae fermentasie-hitte-energie, moeilike bestuur en beheer, en groot stoorplek vir die vervoer van grondstowwe. (3) Tegnologiese volwassenheid. Hierdie tegnologieë wat deur nuwe energie en nuwe materiale gebruik word, is gevorderde navorsing en tegnologiese prestasies, en hul toepassingsgebied en omvang is steeds redelik beperk. Hulle het nie baie keer geslaag nie, baie terreine en grootskaalse praktykverifikasie, en daar is onvermydelik 'n paar tekortkominge en tegniese inhoud wat in toepassing verbeter moet word. Gebruikers ontken dikwels die vooruitgang van tegnologie as gevolg van die geringe tekortkominge. (4) Die tegnologiepenetrasiekoers is laag. Die wye toepassing van 'n wetenskaplike en tegnologiese prestasie vereis 'n sekere gewildheid. Tans is nuwe energie, nuwe tegnologie en nuwe kweekhuisontwerptegnologie almal in die span van wetenskaplike navorsingsentrums in universiteite met sekere innovasievermoë, en die meeste tegniese eise of ontwerpers weet steeds nie; Terselfdertyd is die popularisering en toepassing van nuwe tegnologieë steeds redelik beperk omdat die kerntoerusting van nuwe tegnologieë gepatenteer is. (5) Die integrasie van nuwe energie, nuwe materiale en kweekhuisstruktuurontwerp moet verder versterk word. Omdat energie, materiale en kweekhuisstruktuurontwerp tot drie verskillende dissiplines behoort, het talente met kweekhuisontwerpervaring dikwels 'n gebrek aan navorsing oor kweekhuisverwante energie en materiale, en andersom; Daarom moet navorsers wat verband hou met energie- en materiaalnavorsing die ondersoek en begrip van die werklike behoeftes van die ontwikkeling van die kweekhuisbedryf versterk, en strukturele ontwerpers moet ook nuwe materiale en nuwe energie bestudeer om die diep integrasie van die drie verhoudings te bevorder, om sodoende die doelwit van praktiese kweekhuisnavorsingstegnologie, lae konstruksiekoste en goeie gebruiksuitwerking te bereik. Gebaseer op die bogenoemde probleme, word voorgestel dat die staat, plaaslike regerings en wetenskaplike navorsingsentrums tegniese navorsing moet intensiveer, gesamentlike navorsing in diepte moet doen, die publisiteit van wetenskaplike en tegnologiese prestasies moet versterk, die popularisering van prestasies moet verbeter, en die doelwit van nuwe energie en nuwe materiale vinnig moet verwesenlik om die nuwe ontwikkeling van die kweekhuisbedryf te help.

Aangehaalde inligting

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Nuwe energie, nuwe materiale en nuwe ontwerp help die nuwe rewolusie van kweekhuise [J]. Groente, 2022,(10):1-8.