Li Jianming, Sun Guotao osfrv.Gróðurhúsagarðyrkja landbúnaðarverkfræðitækni21-11-2022 17:42 Birt í Peking

Undanfarin ár hefur gróðurhúsaiðnaðurinn verið þróaður af krafti.Þróun gróðurhúsa bætir ekki aðeins landnýtingarhlutfall og framleiðsluhlutfall landbúnaðarafurða, heldur leysir einnig framboðsvandamál ávaxta og grænmetis utan árstíðar.Hins vegar hefur gróðurhúsið einnig lent í áður óþekktum áskorunum.Upprunaleg aðstaða, upphitunaraðferðir og uppbyggingarform hafa framkallað viðnám gegn umhverfinu og þróun.Ný efni og ný hönnun er brýn þörf til að breyta uppbyggingu gróðurhúsalofttegunda og nýir orkugjafar eru brýn þörf til að ná markmiðum orkusparnaðar og umhverfisverndar og auka framleiðslu og tekjur.

Þessi grein fjallar um þemað „ný orka, ný efni, ný hönnun til að hjálpa nýrri byltingu gróðurhúsalofttegunda“, þar á meðal rannsóknir og nýsköpun á sólarorku, lífmassaorku, jarðhita og öðrum nýjum orkugjöfum í gróðurhúsum, rannsóknir og notkun af nýjum efnum til yfirklæðningar, hitaeinangrun, veggi og annan búnað, og framtíðarhorfur og hugsun um nýja orku, ný efni og nýja hönnun til að hjálpa umbótum gróðurhúsalofttegunda, til að veita viðmiðun fyrir iðnaðinn.

Uppbygging aðstöðulandbúnaðar er pólitísk krafa og óhjákvæmilegt val til að framfylgja anda mikilvægra fyrirmæla og ákvarðanatöku ríkisvaldsins.Árið 2020 verður heildarflatarmál verndaðs landbúnaðar í Kína 2,8 milljónir hm2 og framleiðsluverðmæti mun fara yfir 1 trilljón júana.Það er mikilvæg leið til að bæta framleiðslugetu gróðurhúsalofttegunda til að bæta gróðurhúsalýsingu og hitaeinangrunarafköst með nýrri orku, nýjum efnum og nýrri gróðurhúsahönnun.Það eru margir ókostir við hefðbundna gróðurhúsaframleiðslu, svo sem kol, eldsneytisolíu og aðra orkugjafa sem notaðir eru til upphitunar og upphitunar í hefðbundnum gróðurhúsum, sem leiðir til mikils magns af díoxíðgasi, sem mengar umhverfið verulega, en jarðgas, raforka og aðrir orkugjafar auka rekstrarkostnað gróðurhúsa.Hefðbundin hitageymsluefni fyrir gróðurhúsaveggi eru aðallega leir og múrsteinar, sem eyða miklu og valda alvarlegum skaða á landauðlindum.Landnotkunarhagkvæmni hefðbundins sólargróðurhúss með jarðvegg er aðeins 40% ~ 50%, og venjulegt gróðurhús hefur lélega hitageymslugetu, svo það getur ekki lifað í gegnum veturinn til að framleiða heitt grænmeti í norðurhluta Kína.Þess vegna liggur kjarninn í að stuðla að gróðurhúsabreytingum, eða grunnrannsóknum, í hönnun gróðurhúsa, rannsóknum og þróun nýrra efna og nýrrar orku.Þessi grein mun fjalla um rannsóknir og nýsköpun nýrra orkugjafa í gróðurhúsum, draga saman rannsóknarstöðu nýrra orkugjafa eins og sólarorku, lífmassaorku, jarðhita, vindorku og ný gagnsæ hlífðarefni, varmaeinangrunarefni og veggefni í gróðurhús, greina nýtingu nýrrar orku og nýrra efna í byggingu nýs gróðurhúss og hlakka til hlutverks þeirra í framtíðarþróun og umbreytingu gróðurhúsa.

Rannsóknir og nýsköpun á nýjum orkugróðurhúsi

Sú græna nýja orka sem hefur mesta nýtingarmöguleika í landbúnaði felur í sér sólarorku, jarðvarma og lífmassaorku eða alhliða nýtingu á ýmsum nýjum orkugjöfum til að ná fram hagkvæmri orkunýtingu með því að læra af sterkum hliðum hvers annars.

sólarorka/orka

Sólarorkutækni er kolefnislítil, skilvirk og sjálfbær orkugjöf, og hún er mikilvægur þáttur í stefnumótandi vaxandi atvinnugreinum Kína.Það mun verða óhjákvæmilegt val fyrir umbreytingu og uppfærslu á orkuskipulagi Kína í framtíðinni.Frá sjónarhóli orkunýtingar er gróðurhúsið sjálft aðstöðumannvirki fyrir sólarorkunýtingu.Með gróðurhúsaáhrifum er sólarorku safnað innandyra, hitastig gróðurhúsalofttegunda hækkað og nauðsynlegur hiti fyrir ræktun uppskeru er veittur.Aðalorkugjafi ljóstillífunar gróðurhúsaplantna er beint sólarljós, sem er bein nýting sólarorku.

01 Ljósvökvaframleiðsla til að framleiða hita

Ljósorkuframleiðsla er tækni sem breytir ljósorku beint í raforku sem byggir á ljósaáhrifum.Lykilatriði þessarar tækni eru sólarsellur.Þegar sólarorka skín á fjölda sólarrafhlöðna í röð eða samhliða, umbreyta hálfleiðarahlutir beint sólargeislunarorku í raforku.Ljósorkutækni getur beint umbreyta ljósorku í raforku, geymt raforku í gegnum rafhlöður og hitað gróðurhúsið á nóttunni, en hár kostnaður þess takmarkar frekari þróun þess.Rannsóknarhópurinn þróaði ljósagrafenhitunarbúnað, sem samanstendur af sveigjanlegum ljósaflötum, allt-í-einni bakstýringarvél, rafhlöðu og grafenhitastöng.Samkvæmt lengd gróðursetningarlínunnar er grafenhitunarstöngin grafin undir undirlagspokanum.Á daginn gleypa sólargeislunin til að mynda raforku og geyma hana í rafhlöðunni og síðan losnar rafmagnið á nóttunni fyrir grafenhitastöngina.Í raunverulegri mælingu er hitastýringarstillingin sem byrjar á 17 ℃ og lokar við 19 ℃ notuð.Keyrt á nóttunni (20:00-08:00 á öðrum degi) í 8 klukkustundir, orkunotkun við að hita eina röð af plöntum er 1,24 kW·h og meðalhiti undirlagspoka á nóttunni er 19,2 ℃, sem er 3,5 ~ 5,3 ℃ hærra en stjórnunar.Þessi upphitunaraðferð ásamt ljósorkuframleiðslu leysir vandamál með mikilli orkunotkun og mikilli mengun við upphitun gróðurhúsa á veturna.

02 ljóshitabreyting og nýting

Sólarljóshitabreyting vísar til notkunar á sérstöku sólarljóssafnunaryfirborði úr ljóshitabreytingarefnum til að safna og gleypa eins mikla sólarorku sem geislað er á það og hægt er og breyta henni í varmaorku.Í samanburði við sólarljósaforrit auka sólarljóshitanotkun frásog nær-innrauðra banda, þannig að það hefur meiri orkunýtingarskilvirkni sólarljóss, lægri kostnað og þroskaða tækni og er mest notaða leiðin til sólarorkunýtingar.

Þroskaðasta tæknin fyrir ljóshitabreytingu og nýtingu í Kína er sólarsafnarinn, kjarnahluti hans er hitagleypandi plötukjarni með sértækri frásogshúð, sem getur breytt sólargeislunarorku sem fer í gegnum hlífðarplötuna í hitaorku og sent frá sér. það til hitadeyfandi vinnumiðilsins.Hægt er að skipta sólarsöfnurum í tvo flokka eftir því hvort lofttæmi er í safnaranum eða ekki: flatir sólararar og lofttæmissólarar;einbeitandi sólarsafnarar og ósamþjappaðir sólarsafnarar eftir því hvort sólargeislunin við dagsbirtuhöfn breytir um stefnu;og fljótandi sól safnara og loft sól safnara í samræmi við gerð varmaflutnings vinnslumiðils.

Sólarorkunýting í gróðurhúsum fer aðallega fram í gegnum ýmsar gerðir af sólarsöfnurum.Ibn Zor háskólinn í Marokkó hefur þróað virkt sólarorkuhitunarkerfi (ASHS) fyrir hlýnun gróðurhúsalofttegunda, sem getur aukið heildarframleiðslu tómata um 55% á veturna.Landbúnaðarháskóli Kína hefur hannað og þróað sett af söfnunar- og losunarkerfi fyrir yfirborðskælir-viftu, með hitasöfnunargetu upp á 390,6 ~ 693,0 MJ, og setti fram hugmyndina um að aðskilja hitasöfnunarferlið frá hitageymsluferlinu með varmadælu.Háskólinn í Bari á Ítalíu hefur þróað gróðurhúsafjölkynslóða hitakerfi sem samanstendur af sólarorkukerfi og loft-vatnsvarmadælu og getur aukið lofthita um 3,6% og jarðvegshita um 92%.Rannsóknarhópurinn hefur þróað eins konar virkan sólarhitasöfnunarbúnað með breytilegu hallahorni fyrir sólargróðurhús og burðarhitageymslubúnað fyrir vatnshlot gróðurhúsalofttegunda yfir veðrið.Virk sólarhitasöfnunartækni með breytilegum halla brýtur í gegnum takmarkanir hefðbundins hitasöfnunarbúnaðar í gróðurhúsum, svo sem takmarkaða hitasöfnunargetu, skyggingu og umráð á ræktuðu landi.Með því að nota sérstaka gróðurhúsauppbyggingu sólargróðurhúsa er gróðurhúsarými sem ekki er gróðursett að fullu nýtt, sem bætir nýtingarskilvirkni gróðurhúsarýmis til muna.Við dæmigerð sólrík vinnuskilyrði nær virka sólarhitasöfnunarkerfið með breytilegum halla 1,9 MJ/(m2h), orkunýtingarnýtingin nær 85,1% og orkusparnaðarhlutfallið er 77%.Í gróðurhúsahitageymslutækninni er margfasa breyting varmageymslukerfisins stillt, varmageymslugeta varmageymslubúnaðarins er aukin og hægt losun hita frá tækinu er að veruleika til að átta sig á skilvirkri notkun hitann sem safnað er af sólarhitasöfnunarbúnaði gróðurhússins.

lífmassaorka

Ný aðstöðubygging er byggð með því að sameina lífmassahitaframleiðslubúnaðinn við gróðurhúsið og lífmassahráefni eins og svínaáburður, sveppaleifar og hálmi eru jarðgerð til að brugga hita og varmaorkan sem myndast er beint til gróðurhússins [ 5].Í samanburði við gróðurhúsið án lífmassa gerjunarhitunartanks getur upphitunargróðurhúsið í raun aukið jarðhitastigið í gróðurhúsinu og viðhaldið réttu hitastigi róta ræktunar sem ræktað er í jarðvegi í venjulegu loftslagi á veturna.Sem dæmi er tekið einslags ósamhverft varmaeinangrunargróðurhús með 17m span og 30m lengd sem dæmi, 8m af landbúnaðarúrgangi (tómatstrái og svínaáburði blandað) í gerjunargeymi innanhúss til náttúrulegrar gerjunar án þess að snúa haugnum við. hækka meðalhitastig gróðurhúsalofttegunda um 4,2 ℃ á veturna og meðalhiti á dag getur náð 4,6 ℃.

Orkunýting lífmassastýrðrar gerjunar er gerjunaraðferð sem notar tæki og búnað til að stjórna gerjunarferlinu til þess að fá fljótt og skilvirkt lífmassavarmaorku og CO2 gas áburð, þar á meðal eru loftræsting og raki lykilatriði til að stjórna gerjunarhitanum. og gasvinnsla lífmassa.Við loftræstar aðstæður nota loftháðar örverur í gerjunarhaugnum súrefni til lífsstarfa og hluti orkunnar sem myndast er notaður til eigin lífsstarfa og hluti orkunnar losnar út í umhverfið sem varmaorka, sem er gagnleg fyrir hitastigið. uppgangur umhverfisins.Vatn tekur þátt í öllu gerjunarferlinu, veitir nauðsynleg leysanleg næringarefni fyrir örveruvirkni og losar um leið varma hrúgunnar í formi gufu í gegnum vatn, til að lækka hitastig hrúgunnar, lengja líftíma örverur og auka magn hitastigs haugsins.Að setja upp stráskolunarbúnað í gerjunartanki getur aukið innihita um 3 ~ 5 ℃ á veturna, styrkt ljóstillífun plantna og aukið uppskeru tómata um 29,6%.

Jarðhiti

Kína er ríkt af jarðhitaauðlindum.Sem stendur er algengasta leiðin fyrir landbúnaðaraðstöðu til að nýta jarðhita að nota jarðvarmadælu, sem getur flutt úr lággæða varmaorku yfir í hágæða varmaorku með því að leggja inn lítið magn af hágæða orku (s.s.v. raforku).Ólíkt hefðbundnum gróðurhúsahitunarráðstöfunum getur hitun jarðhitadælu ekki aðeins náð verulegum hitunaráhrifum heldur einnig getu til að kæla gróðurhúsið og draga úr raka í gróðurhúsinu.Notkunarrannsóknir jarðvarmadælu á sviði íbúðabygginga eru þroskaðar.Kjarnahlutinn sem hefur áhrif á hitunar- og kælingargetu jarðvarmadælunnar er varmaskiptaeiningin neðanjarðar, sem inniheldur aðallega niðurgrafnar rör, neðanjarðarbrunna osfrv. Hvernig á að hanna neðanjarðar varmaskiptakerfi með jöfnum kostnaði og áhrifum hefur alltaf verið rannsóknaráhersla þessa hluta.Á sama tíma hefur breyting á hitastigi neðanjarðar jarðvegslags í beitingu jarðvarmadælu einnig áhrif á notkun varmadælukerfis.Notkun jarðvarmadælunnar til að kæla gróðurhúsið á sumrin og geyma varmaorkuna í djúpa jarðvegslaginu getur dregið úr hitafalli jarðvegslagsins og bætt varmaframleiðslu skilvirkni jarðvarmadælunnar á veturna.

Sem stendur, í rannsóknum á afköstum og skilvirkni jarðvarmadælunnar, með raunverulegum tilraunagögnum, er komið á tölulegu líkani með hugbúnaði eins og TOUGH2 og TRNSYS, og er komist að þeirri niðurstöðu að hitunarafköst og afköst (COP) ) jarðvarmadælunnar getur náð 3,0 ~ 4,5, sem hefur góð kælingu og hitunaráhrif.Í rannsóknum á rekstrarstefnu varmadælukerfisins komust Fu Yunzhun og aðrir að því að samanborið við álagshliðarflæðið hefur hliðarflæði jarðar meiri áhrif á frammistöðu einingarinnar og varmaflutningsframmistöðu grafins rörs. .Undir ástandi flæðisstillingar getur hámarks COP gildi einingarinnar náð 4,17 með því að samþykkja rekstraráætlunina um að starfa í 2 klukkustundir og stöðva í 2 klukkustundir;Shi Huixian et.tekið upp hlé á vinnsluham fyrir vatnsgeymslukælikerfi.Á sumrin, þegar hitastigið er hátt, getur COP alls orkuveitukerfisins náð 3,80.

Djúp jarðvegshitageymslutækni í gróðurhúsi

Djúp jarðvegshitageymsla í gróðurhúsi er einnig kölluð „hitageymslubanki“ í gróðurhúsi.Kuldaskemmdir á veturna og hár hiti á sumrin eru helstu hindranir í vegi fyrir gróðurhúsaframleiðslu.Byggt á sterkri varmageymslugetu djúps jarðvegs hannaði rannsóknarhópurinn gróðurhús neðanjarðar djúphitageymslutæki.Tækið er tveggja laga samhliða varmaflutningsleiðslu sem grafin er á 1,5 ~ 2,5 m dýpi neðanjarðar í gróðurhúsinu, með loftinntaki efst í gróðurhúsinu og loftúttak á jörðu niðri.Þegar hitastigið í gróðurhúsinu er hátt er loftinu innandyra dælt niður í jörðina með viftu til að átta sig á varmageymslu og hitastigi.Þegar hitastig gróðurhússins er lágt er varmi dreginn úr jarðveginum til að hita gróðurhúsið.Framleiðslu- og notkunarniðurstöður sýna að tækið getur aukið hitastig gróðurhúsalofttegunda um 2,3 ℃ á vetrarnótt, lækkað innihita um 2,6 ℃ á sumardegi og aukið uppskeru tómata um 1500 kg á 667 m².Tækið nýtir sér til fulls eiginleika „hlýtt á veturna og svalt á sumrin“ og „stöðugt hitastig“ djúps neðanjarðar jarðvegs, veitir „orkuaðgangsbanka“ fyrir gróðurhúsið og lýkur stöðugt aukaaðgerðum gróðurhúsakælingar og hitunar. .

Fjölorkusamhæfing

Notkun tveggja eða fleiri orkutegunda til að hita gróðurhúsið getur í raun bætt upp ókosti einni orkutegundar og gefið spilun á yfirsetningaráhrif „einn plús einn er meiri en tveir“.Samstarf jarðvarma og sólarorku er vettvangur rannsókna á nýtingu nýrrar orku í landbúnaðarframleiðslu undanfarin ár.Emmi et.rannsakað fjöluppspretta orkukerfi (Mynd 1), sem er útbúið ljósvökva-varma blendingur sól safnara.Í samanburði við algenga loft-vatnsvarmadælukerfið er orkunýtni fjölorkukerfisins bætt um 16% ~ 25%.Zheng et.þróað nýja gerð af samtengdu varmageymslukerfi fyrir sólarorku og jarðvarmadælu.Sól safnarakerfið getur gert sér grein fyrir hágæða árstíðabundinni geymslu hita, það er hágæða upphitun á veturna og hágæða kælingu á sumrin.Grafinn rörvarmaskiptir og hlévarmageymslutankur geta allir gengið vel í kerfinu og COP gildi kerfisins getur náð 6,96.

Ásamt sólarorku miðar það að því að draga úr neyslu á viðskiptaorku og auka stöðugleika sólarorku í gróðurhúsi.Wan Ya et.settu fram nýtt snjallt stýritæknikerfi til að sameina sólarorkuframleiðslu með viðskiptaafli til hitunar í gróðurhúsum, sem getur nýtt sér ljósaafl þegar það er ljós, og breytt því í atvinnuafl þegar það er ekkert ljós, sem dregur verulega úr skorti á hleðsluorku. hlutfall, og draga úr efnahagslegum kostnaði án þess að nota rafhlöður.

Sólarorka, lífmassaorka og raforka geta sameiginlega hitað gróðurhús, sem getur einnig náð mikilli hitunarnýtingu.Zhang Liangrui og aðrir sameinuðu hitasöfnun sólar tómarúmsrörs með dal rafmagnshitageymsluvatnsgeymi.Hitakerfi gróðurhúsalofttegunda hefur góða hitaþægindi og meðalhitunarnýting kerfisins er 68,70%.Rafmagnsgeymsluvatnsgeymirinn er lífmassahitunarvatnsgeymsla með rafhitun.Lægsta hitastig vatnsinntaks við hitunarenda er stillt og rekstrarstefna kerfisins er ákvörðuð í samræmi við vatnsgeymsluhita sólarhitasöfnunarhluta og lífmassahitageymsluhluta til að ná stöðugu hitunarhitastigi við hita enda og spara raforku og lífmassa orkuefni að hámarki.

Nýstárlegar rannsóknir og notkun nýrra gróðurhúsaefna

Með stækkun gróðurhúsasvæðisins koma í auknum mæli í ljós ókostir við notkun hefðbundinna gróðurhúsaefna eins og múrsteina og jarðvegs.Þess vegna, til að bæta hitauppstreymi gróðurhúsalofttegunda og mæta þróunarþörfum nútíma gróðurhúsa, eru margar rannsóknir og notkun nýrra gagnsæja hlífðarefna, hitaeinangrunarefna og veggefna.

Rannsóknir og notkun nýrra gagnsæja hlífðarefna

Tegundir gagnsæja hlífðarefna fyrir gróðurhús innihalda aðallega plastfilmu, gler, sólarplötur og ljósaflsplötur, þar á meðal plastfilma hefur stærsta notkunarsvæðið.Hin hefðbundna PE filma í gróðurhúsi hefur galla af stuttum endingartíma, ekki niðurbroti og einni virkni.Sem stendur hafa margs konar nýjar hagnýtar kvikmyndir verið þróaðar með því að bæta við virkum hvarfefnum eða húðun.

Létt umbreytingarmynd:Ljósumbreytingarfilman breytir sjónrænum eiginleikum filmunnar með því að nota ljósumbreytingarefni eins og sjaldgæf jörð og nanóefni, og getur breytt útfjólubláa ljósasvæðinu í rautt appelsínugult ljós og blátt fjólublátt ljós sem þarf til ljóstillífunar plantna, þannig að auka uppskeru og draga úr skemmdir útfjólubláu ljósi á ræktun og gróðurhúsafilmur í plastgróðurhúsum.Til dæmis getur breiðbandsfjólublá til rauð gróðurhúsafilma með VTR-660 ljósumbreytiefni bætt innrauða miðlunina verulega þegar hún er notuð í gróðurhúsi, og samanborið við viðmiðunargróðurhúsið, tómatauppskeru á hektara, C-vítamín og lycopene innihald. jukust verulega um 25,71%, 11,11% og 33,04% í sömu röð.Hins vegar, eins og er, þarf enn að rannsaka endingartíma, niðurbrjótanleika og kostnað nýju ljósbreytingarfilmunnar.

Dreifður gler: Dreifður gler í gróðurhúsi er sérstakt mynstur og endurspeglunartækni á yfirborði glers, sem getur hámarkað sólarljósið í dreifðu ljósi og farið inn í gróðurhúsið, bætt ljóstillífun ræktunar skilvirkni og aukið uppskeru.Dreifandi gler breytir ljósinu sem kemur inn í gróðurhúsið í dreifð ljós með sérstökum mynstrum og dreifðu ljósinu er hægt að geisla jafnara inn í gróðurhúsið og útrýma skuggaáhrifum beinagrindarinnar á gróðurhúsið.Í samanburði við venjulegt flotgler og ofurhvítt flotgler er staðall ljósgjafar dreifingarglers 91,5% og venjulegs flotglers er 88%.Fyrir hverja 1% aukningu á ljósgeislun inni í gróðurhúsinu er hægt að auka uppskeruna um 3% og leysanlegur sykur og C-vítamín í ávöxtum og grænmeti hafa aukist.Dreifingargler í gróðurhúsi er húðað fyrst og síðan mildað og sjálfsprengingarhraði er hærri en landsstaðallinn, nær 2‰.

Rannsóknir og notkun nýrra hitaeinangrunarefna

Hefðbundin varmaeinangrunarefni í gróðurhúsi eru aðallega strámottur, pappírssæng, náluð varmaeinangrunarteppi osfrv., sem eru aðallega notuð til innri og ytri varmaeinangrunar á þökum, vegg einangrun og hitaeinangrun sumra hitageymslu- og hitasöfnunartækja .Flestir þeirra hafa þann galla að missa hitaeinangrunarafköst vegna innri raka eftir langvarandi notkun.Þess vegna eru mörg forrit nýrra háhitaeinangrunarefna, þar á meðal nýja hitaeinangrunarteppi, hitageymsla og hitasöfnunartæki eru rannsóknaráherslan.

Ný varmaeinangrunarefni eru venjulega framleidd með því að vinna og blanda yfirborðsvatnsheldum og öldrunarþolnum efnum eins og ofinni filmu og húðuðu filti með dúnkenndri hitaeinangrunarefnum eins og úðahúðuðri bómull, ýmiskonar kashmere og perlubómull.Ofið filmu úðahúðað bómullarvarmaeinangrunarteppi var prófað í Norðaustur Kína.Það kom í ljós að það að bæta við 500 g úðahúðaðri bómull jafngilti hitaeinangrunarafköstum 4500 g svarta filtvarmaeinangrunarteppi á markaðnum.Við sömu aðstæður var hitaeinangrunarafköst 700 g úðahúðuð bómull bætt um 1 ~ 2 ℃ samanborið við 500 g úðahúðuð bómullarvarmaeinangrunarteppi.Á sama tíma komust aðrar rannsóknir einnig í ljós að í samanburði við almennt notuð hitaeinangrunarteppi á markaðnum eru hitaeinangrunaráhrif úðahúðaðrar bómullar og ýmissa kasmírvarmaeinangrunarteppa betri, með hitaeinangrunarhlutfallið 84,0% og 83,3 % í sömu röð.Þegar kaldasti útihitinn er -24,4 ℃ getur innihitinn náð 5,4 og 4,2 ℃ í sömu röð.Í samanburði við einangrunarteppið með einni stráteppi hefur nýja samsetta einangrunarteppið kosti létts, mikils einangrunarhraða, sterkrar vatnsheldur og öldrunarþols og er hægt að nota sem ný tegund af afkastamiklu einangrunarefni fyrir sólargróðurhús.

Á sama tíma, samkvæmt rannsóknum á varmaeinangrunarefnum fyrir gróðurhúsahitasöfnun og geymslutæki, kemur einnig í ljós að þegar þykktin er sú sama, hafa fjöllaga samsett varmaeinangrunarefni betri hitaeinangrunarafköst en einstök efni.Lið prófessors Li Jianming frá Northwest A&F háskóla hannaði og skimaði 22 tegundir af varmaeinangrunarefnum úr gróðurhúsavatnsgeymslubúnaði, svo sem lofttæmiplötu, loftgel og gúmmíbómul, og mældi varmaeiginleika þeirra.Niðurstöðurnar sýndu að 80 mm hitaeinangrunarhúð+aerogel+gúmmí-plast varmaeinangrandi bómull samsett einangrunarefni gæti dregið úr hitaleiðni um 0,367MJ á tímaeiningu samanborið við 80mm gúmmí-plast bómull og varmaflutningsstuðull hennar var 0,283W/(m2) ·k) þegar þykkt einangrunarsamsetningarinnar var 100 mm.

Fasabreytingarefni er einn af heitustu punktunum í rannsóknum á gróðurhúsaefnum.Northwest A&F University hefur þróað tvenns konar geymslubúnað fyrir fasabreytingarefni: annað er geymslukassi úr svörtu pólýetýleni, sem er 50cm×30cm×14cm (lengd×hæð×þykkt) og er fyllt með fasabreytingarefnum, svo að það geti geymt hita og losað hita;Í öðru lagi er ný gerð af fasaskipta veggplötum þróuð.Fasaskiptaveggplatan samanstendur af fasaskiptaefni, álplötu, ál-plastplötu og álblöndu.Fasabreytingarefnið er staðsett í miðlægustu stöðu veggplötunnar og forskrift þess er 200mm×200mm×50mm.Það er duftkennt fast efni fyrir og eftir fasabreytingu og það er ekkert fyrirbæri að bráðna eða flæða.Fjórir veggir fasabreytingarefnisins eru álplata og ál-plastplata, í sömu röð.Þetta tæki getur gert sér grein fyrir virkni þess að geyma aðallega hita á daginn og aðallega losa hita á nóttunni.

Þess vegna eru nokkur vandamál við beitingu eins varma einangrunarefnis, svo sem lítil hitaeinangrunarnýtni, mikið hitatap, stuttur hitageymslutími osfrv. Notaðu því samsett varmaeinangrunarefni sem varmaeinangrunarlag og varmaeinangrun inni og úti. Hlífðarlag af hitageymslubúnaði getur í raun bætt varmaeinangrunarafköst gróðurhúsalofttegunda, dregið úr hitatapi gróðurhúsalofttegunda og þannig náð áhrifum orkusparnaðar.

Rannsóknir og notkun á nýjum vegg

Sem eins konar girðingarvirki er veggurinn mikilvæg hindrun fyrir kuldavörn gróðurhúsalofttegunda og hitavernd.Samkvæmt veggefnum og mannvirkjum er hægt að skipta þróun norðurveggsins í gróðurhúsi í þrjár gerðir: einslags veggur úr jarðvegi, múrsteinum osfrv., og lagskiptur norðurveggurinn úr leirmúrsteinum, blokkmúrsteinum, pólýstýrenplötur o.s.frv., með innri hitageymslu og ytri hitaeinangrun, og eru flestir þessara veggja tímafrekir og vinnufrekir;Þess vegna hafa á undanförnum árum komið fram margar nýjar gerðir af veggjum, sem auðvelt er að byggja og henta fyrir fljóta samsetningu.

Tilkoma nýrra samsettra veggja stuðlar að hraðri þróun samsettra gróðurhúsa, þar með talið nýgerða samsettra veggja með ytri vatnsheldum og öldrun yfirborðsefnum og efnum eins og filti, perlubómull, rúmbómull, glerbómull eða endurunninni bómull sem hita einangrunarlög, svo sem sveigjanlegir samsettir veggir úr úðabundinni bómull í Xinjiang.Að auki hafa aðrar rannsóknir einnig greint frá norðurvegg samsetts gróðurhúss með hitageymslulagi, svo sem múrsteinsfylltum hveitiskeljarmúrblokkum í Xinjiang.Undir sama ytra umhverfi, þegar lægsta útihitastigið er -20,8 ℃, er hitastigið í sólargróðurhúsinu með hveitiskeljarmúrblokkum samsettum vegg 7,5 ℃, en hitastigið í sólargróðurhúsinu með múrsteinsteypuvegg er 3,2 ℃.Hægt er að lengja uppskerutíma tómata í gróðurhúsi úr múrsteinum um 16 daga og ávöxtun eins gróðurhúss má auka um 18,4%.

Aðstöðuteymi Northwest A&F háskólans setti fram hönnunarhugmyndina um að búa til hálmi, jarðveg, vatn, stein og fasabreytingarefni í varmaeinangrun og hitageymslueiningar frá sjónarhorni ljóssins og einfaldaða vegghönnun, sem stuðlaði að notkunarrannsóknum á einingum samsettra eininga. vegg.Til dæmis, samanborið við venjulegt múrsteinsvegggróðurhús, er meðalhiti í gróðurhúsinu 4,0 ℃ hærra á venjulegum sólríkum degi.Þrjár tegundir af ólífrænum fasabreytingar sementseiningum, sem eru gerðar úr fasabreytingarefni (PCM) og sementi, hafa safnað hita upp á 74,5, 88,0 og 95,1 MJ/m³, og losaður hiti 59,8, 67,8 og 84,2 MJ/m³, í sömu röð.Þeir hafa það hlutverk að „klippa hámark“ á daginn, „fylla dalina“ á nóttunni, gleypa hita á sumrin og gefa út hita á veturna.

Þessir nýju veggir eru settir saman á staðnum, með stuttan byggingartíma og langan endingartíma, sem skapa skilyrði fyrir byggingu léttra, einfaldara og fljótt samsettra forsmíðaðra gróðurhúsa og geta stuðlað að uppbyggingu gróðurhúsabreytinga.Hins vegar eru nokkrir gallar á veggjum af þessu tagi, svo sem úðabundinn bómullarvarmaeinangrunarveggurinn hefur framúrskarandi hitaeinangrunarafköst, en skortir hitageymslugetu og byggingarefnið í fasabreytingum hefur vandamál með háan notkunarkostnað.Í framtíðinni ætti að efla notkunarrannsóknir á samsettum vegg.

Ný orka, ný efni og ný hönnun hjálpa til við að breyta uppbyggingu gróðurhúsa.

Rannsóknir og nýsköpun nýrrar orku og nýrra efna leggja grunninn að hönnunarnýjungum gróðurhúsa.Orkusparandi sólargróðurhús og bogaskúr eru stærstu skúrbyggingarnar í landbúnaðarframleiðslu Kína og gegna mikilvægu hlutverki í landbúnaðarframleiðslu.Hins vegar, með þróun félagslegs hagkerfis Kína, eru gallar tvenns konar mannvirkja í auknum mæli kynntir.Í fyrsta lagi er pláss aðstöðumannvirkja lítið og vélvæðingin lítil;Í öðru lagi hefur orkusparandi sólargróðurhúsið góða hitaeinangrun en landnotkunin er lítil sem jafngildir því að skipta gróðurhúsaorkunni út fyrir land.Venjulegur bogaskúr hefur ekki aðeins lítið pláss heldur hefur hún einnig lélega hitaeinangrun.Þrátt fyrir að gróðurhúsið hafi mikið pláss hefur það lélega hitaeinangrun og mikla orkunotkun.Þess vegna er mikilvægt að rannsaka og þróa gróðurhúsauppbygginguna sem hentar núverandi félagslegu og efnahagslegu stigi Kína og rannsóknir og þróun nýrrar orku og nýrra efna munu hjálpa gróðurhúsabyggingunni að breytast og framleiða margs konar nýstárlegar gróðurhúsalíkön eða mannvirki.

Nýstárlegar rannsóknir á ósamhverfu vatnsstýrðu brugghúsi með stórum breiddum

Stór-span ósamhverfa vatnsstýrða brugggróðurhúsið (einkaleyfisnúmer: ZL 201220391214.2) er byggt á meginreglunni um sólarljós gróðurhús, breytir samhverfu uppbyggingu venjulegs plastgróðurhúss, eykur suðursvæðið, eykur lýsingarsvæði suðurþaksins, minnkar norðurhlífin og minnkar hitaleiðnisvæðið, með 18~24m span og 6~7m hryggjarhæð.Með nýsköpun í hönnun hefur staðbundin uppbygging verið aukin verulega.Á sama tíma eru vandamálin með ófullnægjandi hita í gróðurhúsi á veturna og léleg varmaeinangrun algengra varmaeinangrunarefna leyst með því að nota nýja tækni til að nota lífmassa bruggun hita og varmaeinangrunarefni.Framleiðslu- og rannsóknarniðurstöður sýna að ósamhverfa vatnsstýrða brugghúsið með stórum spani, með meðalhita 11,7 ℃ á sólríkum dögum og 10,8 ℃ á skýjaðri dögum, getur mætt eftirspurn eftir uppskeruvexti á veturna og byggingarkostnað gróðurhúsið minnkar um 39,6% og landnýtingarhlutfallið er aukið um meira en 30% miðað við gróðurhúsið í pólýstýren múrsteinsveggnum, sem hentar til frekari vinsælda og notkunar í Yellow Huaihe River Basin í Kína.

Samsett sólarljós gróðurhús

Samsett sólarljós gróðurhús tekur súlur og þak beinagrind sem burðarvirki, og veggefni þess er aðallega hitaeinangrandi girðing, í stað þess að bera og óvirka hitageymslu og losun.Aðallega: (1) ný tegund af samsettum vegg er mynduð með því að sameina ýmis efni eins og húðuð filmu eða lita stálplötu, stráblokk, sveigjanlegt hitaeinangrunarteppi, steypuhrærablokk osfrv. (2) samsett veggplata úr forsmíðaðri sementsplötu. -pólýstýren borð-sement borð;(3) Létt og einföld samsetningartegund af varmaeinangrunarefnum með virku hitageymslu- og losunarkerfi og rakakerfi, svo sem hitageymsla úr plastfötu og hitageymslu í leiðslum.Notkun mismunandi ný hitaeinangrunarefni og hitageymsluefni í stað hefðbundins jarðveggs til að byggja sólargróðurhús hefur mikið pláss og lítil mannvirkjagerð.Tilraunaniðurstöðurnar sýna að hitastig gróðurhússins á nóttunni á veturna er 4,5 ℃ hærra en hefðbundins múrsteinsvegghúss og þykkt bakveggsins er 166 mm.Í samanburði við 600 mm þykkt múrsteinsvegggróðurhúsið er upptekið svæði veggsins minnkað um 72% og kostnaður á fermetra er 334,5 júan, sem er 157,2 júan lægra en á múrsteinsvegg gróðurhúsinu og byggingarkostnaður hefur lækkað verulega.Þess vegna hefur samsetta gróðurhúsið kosti þess að eyðileggja ræktað land minna, landsparnað, hraðan byggingarhraða og langan endingartíma, og það er lykilstefna fyrir nýsköpun og þróun sólargróðurhúsa nú og í framtíðinni.

Rennandi sólarljós gróðurhús

Hjólabrettasamsetta orkusparandi sólargróðurhúsið, þróað af Shenyang Agricultural University, notar bakvegg sólargróðurhússins til að mynda vatnshringrásarvegg hitageymslukerfi til að geyma hita og hækka hitastig, sem er aðallega samsett úr laug (32m).³), ljósasöfnunarplata (360m²), vatnsdæla, vatnsrör og stjórnandi.Sveigjanlegu hitaeinangrunarteppinu er skipt út fyrir nýtt létt steinullarlitað stálplötuefni efst.Rannsóknirnar sýna að þessi hönnun leysir á áhrifaríkan hátt vandamálið með gaflar sem hindra ljós og eykur ljósinngang svæði gróðurhússins.Lýsingarhorn gróðurhússins er 41,5°, sem er næstum 16° hærra en stýrigróðurhússins og bætir þannig birtuhraða.Dreifing hitastigs innandyra er jöfn og plönturnar vaxa snyrtilega.Gróðurhúsið hefur þá kosti að bæta hagnýtingu landnýtingar, hanna á sveigjanlegan hátt gróðurhúsastærð og stytta byggingartíma, sem hefur mikla þýðingu til að vernda auðlindir og umhverfi ræktaðs lands.

Ljósvökva gróðurhús

Landbúnaðargróðurhús er gróðurhús sem samþættir sólarljós raforkuframleiðslu, skynsamlega hitastýringu og nútíma hátæknigróðursetningu.Það tekur upp stálbeinagrind og er þakið sólarljósaeiningum til að tryggja lýsingarkröfur ljósorkuframleiðslueininga og lýsingarkröfur alls gróðurhússins.Straumurinn sem myndast af sólarorku bætir beint við ljós gróðurhúsa í landbúnaði, styður beint við eðlilega notkun gróðurhúsabúnaðar, knýr áveitu vatnsauðlinda, eykur hitastig gróðurhúsalofttegunda og stuðlar að hraðri vexti ræktunar.Photovoltaic einingar á þennan hátt mun hafa áhrif á lýsingu skilvirkni gróðurhúsaloftsins og síðan hafa áhrif á eðlilegan vöxt gróðurhúsa grænmetis.Þess vegna verður skynsamlegt skipulag ljósvökvaplötur á þaki gróðurhúsa lykilatriði í notkun.Landbúnaðargróðurhús er afrakstur lífrænnar samsetningar landbúnaðar í skoðunarferðum og garðyrkju með aðstöðu, og það er nýstárlegur landbúnaðariðnaður sem samþættir raforkuframleiðslu, landbúnaðarskoðun, landbúnaðaruppskeru, landbúnaðartækni, landslag og menningarþróun.

Nýstárleg hönnun gróðurhúsahóps með orkusamspili milli mismunandi tegunda gróðurhúsa

Guo Wenzhong, fræðimaður við landbúnaðar- og skógræktarakademíuna í Peking, notar upphitunaraðferðina við orkuflutning á milli gróðurhúsa til að safna afgangsvarmaorkunni í einu eða fleiri gróðurhúsum til að hita annað eða fleiri gróðurhús.Þessi upphitunaraðferð gerir sér grein fyrir flutningi gróðurhúsaorku í tíma og rúmi, bætir orkunýtingarnýtingu þeirrar varmaorku sem eftir er og dregur úr heildarhitunarorkunotkun.Tvær gerðir gróðurhúsa geta verið mismunandi gróðurhúsagerðir eða sömu gróðurhúsategundir til að gróðursetja ýmsa ræktun, svo sem salat og tómata gróðurhús.Hitasöfnunaraðferðir fela aðallega í sér að draga úr lofthita innandyra og stöðva beint innfallsgeislun.Með söfnun sólarorku, þvinguð varmaskipti og þvinguð útdráttur með varmadælu var umframvarmi í háorku gróðurhúsi unninn til upphitunar gróðurhúsa.

draga saman

Þessi nýju sólargróðurhús hafa þá kosti að vera fljótur að setja saman, stytta byggingartíma og bæta landnýtingu.Þess vegna er nauðsynlegt að kanna frekar frammistöðu þessara nýju gróðurhúsa á mismunandi svæðum og gefa möguleika á stórfelldri útbreiðslu og notkun nýrra gróðurhúsa.Jafnframt er nauðsynlegt að efla stöðugt beitingu nýrrar orku og nýrra efna í gróðurhúsum til að veita kraft til skipulagsbreytinga gróðurhúsa.

Framtíðarhorfur og hugsun

Hefðbundin gróðurhús hafa oft einhverja ókosti, svo sem mikil orkunotkun, lág landnýtingarhlutfall, tímafrekt og vinnufrekt, léleg afköst o.s.frv., sem geta ekki lengur fullnægt framleiðsluþörf nútíma landbúnaðar og hljóta að verða smám saman. útrýmt.Þess vegna er það þróunarstefna að nota nýja orkugjafa eins og sólarorku, lífmassaorku, jarðhita og vindorku, ný efni til notkunar í gróðurhúsum og nýja hönnun til að stuðla að skipulagsbreytingum gróðurhúsalofttegunda.Í fyrsta lagi ætti nýja gróðurhúsið, knúið áfram af nýrri orku og nýjum efnum, ekki aðeins að mæta þörfum vélvæddra rekstrar heldur einnig spara orku, land og kostnað.Í öðru lagi er nauðsynlegt að kanna stöðugt frammistöðu nýrra gróðurhúsa á mismunandi svæðum, til að skapa skilyrði fyrir stórfellda útbreiðslu gróðurhúsa.Í framtíðinni ættum við frekar að leita að nýrri orku og nýjum efnum sem henta til notkunar í gróðurhúsum og finna bestu samsetningu nýrrar orku, nýrra efna og gróðurhúss til að gera það mögulegt að byggja nýtt gróðurhús með litlum tilkostnaði, stuttum byggingu tímabil, lítil orkunotkun og framúrskarandi árangur, hjálpa gróðurhúsabyggingunni að breytast og stuðla að nútímavæðingarþróun gróðurhúsa í Kína.

Þó notkun nýrrar orku, nýrra efna og nýrrar hönnunar í gróðurhúsabyggingu sé óumflýjanleg þróun, þá eru enn mörg vandamál sem þarf að rannsaka og sigrast á: (1) Byggingarkostnaður eykst.Í samanburði við hefðbundna upphitun með kolum, jarðgasi eða olíu er notkun nýrrar orku og nýrra efna umhverfisvæn og mengunarlaus, en byggingarkostnaður er verulega aukinn, sem hefur ákveðin áhrif á endurheimt fjárfestingar í framleiðslu og rekstri. .Í samanburði við orkunýtingu mun kostnaður við ný efni hækka verulega.(2) Óstöðug nýting varmaorku.Stærsti kostur nýrrar orkunýtingar er lítill rekstrarkostnaður og lítil losun koltvísýrings, en framboð á orku og hita er óstöðugt og skýjaðir dagar verða stærsti takmarkandi þátturinn í nýtingu sólarorku.Í ferli lífmassahitaframleiðslu með gerjun er skilvirk nýting þessarar orku takmörkuð af vandamálum við lága gerjunarhitaorku, erfiða stjórnun og eftirlit og stórt geymslupláss fyrir hráefnisflutninga.(3) Tækniþroski.Þessi tækni sem ný orka og ný efni nota eru háþróuð rannsóknir og tæknileg afrek og notkunarsvið þeirra og umfang er enn frekar takmarkað.Þeir hafa ekki staðist oft, margar síður og stórfelld sannprófun á æfingum, og það eru óhjákvæmilega einhverjir annmarkar og tæknilegt innihald sem þarf að bæta í notkun.Notendur neita oft tækniframförum vegna smávægilegra annmarka.(4) Skarpgengi tækninnar er lágt.Víðtæk beiting vísinda- og tækniafreks krefst ákveðinna vinsælda.Sem stendur er ný orka, ný tækni og ný hönnunartækni í gróðurhúsum allt í hópi vísindarannsóknamiðstöðva í háskólum með ákveðna nýsköpunargetu og flestir tæknikröfur eða hönnuðir vita það ekki enn;Á sama tíma er útbreiðsla og beiting nýrrar tækni enn frekar takmörkuð vegna þess að kjarnabúnaður nýrrar tækni er með einkaleyfi.(5) Samþættingu nýrrar orku, nýrra efna og hönnun gróðurhúsabygginga þarf að styrkja enn frekar.Vegna þess að orka, efni og hönnun gróðurhúsabygginga tilheyra þremur mismunandi greinum skortir hæfileika með reynslu af gróðurhúsahönnun oft rannsóknir á gróðurhúsatengdri orku og efnum og öfugt;Þess vegna þurfa vísindamenn sem tengjast orku- og efnisrannsóknum að efla rannsókn og skilning á raunverulegum þörfum gróðurhúsaiðnaðarþróunar og burðarvirkishönnuðir ættu einnig að rannsaka ný efni og nýja orku til að stuðla að djúpri samþættingu þessara þriggja tengsla, til að ná markmiðið um hagnýta gróðurhúsarannsóknartækni, lágan byggingarkostnað og góð notkunaráhrif.Byggt á ofangreindum vandamálum er lagt til að ríki, sveitarfélög og vísindarannsóknarstöðvar efli tæknilegar rannsóknir, stundi sameiginlegar rannsóknir ítarlega, efla kynningu á vísinda- og tækniafrekum, bæta vinsældir afreks og átta sig fljótt á markmið um nýja orku og ný efni til að hjálpa nýrri þróun gróðurhúsaiðnaðar.

Tilvitnuð upplýsingar

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.Ný orka, ný efni og ný hönnun hjálpa til við nýja byltingu gróðurhúsalofttegunda [J].Grænmeti, 2022,(10):1-8.