Li Jianming, Sun Guotao, etc.Tehnologia de inginerie agricolă horticolă cu seră2022-11-21 17:42 Publicat la Beijing

În ultimii ani, industria cu efect de seră a fost dezvoltată puternic. Dezvoltarea serii nu numai că îmbunătățește rata de utilizare a terenurilor și rata de producție a produselor agricole, dar rezolvă și problema de aprovizionare a fructelor și legumelor în afara sezonului. Cu toate acestea, sera a întâmpinat, de asemenea, provocări fără precedent. Facilitățile originale, metodele de încălzire și formele structurale au produs rezistență la mediu și dezvoltare. Materiale noi și proiecte noi sunt necesare urgent pentru a schimba structura seră, iar noile surse de energie sunt necesare urgent pentru a atinge scopurile conservării energiei și protecției mediului și creșterea producției și veniturilor.

Acest articol discută despre tema „Energie nouă, materiale noi, proiectare nouă pentru a ajuta noua revoluție a serii”, inclusiv cercetarea și inovația energiei solare, a energiei biomasă, a energiei geotermale și a altor surse de energie noi în seră, cercetare și aplicație de materiale noi pentru acoperire, izolare termică, pereți și alte echipamente și perspectiva viitoare și gândirea la noi energie, materiale noi și noi design pentru a ajuta la reforma serii, astfel încât să ofere referințe pentru industrie.

Dezvoltarea agriculturii facilității este cerința politică și alegerea inevitabilă de a pune în aplicare spiritul instrucțiunilor importante și luarea deciziilor guvernului central. În 2020, suprafața totală a agriculturii protejate din China va fi de 2,8 milioane HM2, iar valoarea de ieșire va depăși 1 trilion de yuani. Este o modalitate importantă de a îmbunătăți capacitatea de producție cu efect de seră pentru a îmbunătăți iluminatul cu efect de seră și performanța izolației termice prin energie nouă, materiale noi și noi design cu efect de seră. Există multe dezavantaje în producția tradițională de seră, cum ar fi cărbunele, combustibilul și alte surse de energie utilizate pentru încălzirea și încălzirea în serele tradiționale, ceea ce duce la o cantitate mare de gaz de dioxid, care poluează serios mediul înconjurător, în timp ce gazul natural, energia electrică și Alte surse de energie cresc costul de funcționare al serelor. Materialele tradiționale de depozitare a căldurii pentru pereții cu efect de seră sunt în mare parte argilă și cărămizi, care consumă mult și provoacă daune grave resurselor funciare. Eficiența utilizării terenului a serii solare tradiționale cu peretele pământului este de doar 40% ~ 50%, iar sera obișnuită are o capacitate slabă de depozitare a căldurii, astfel încât nu poate trăi până la iarnă pentru a produce legume calde în nordul Chinei. Prin urmare, nucleul promovării schimbărilor cu efect de seră sau a cercetării de bază constă în proiectarea cu efect de seră, cercetarea și dezvoltarea de materiale noi și energie nouă. Acest articol se va concentra pe cercetarea și inovarea noilor surse de energie în seră, rezumă starea de cercetare a noilor surse de energie, cum ar fi energia solară, energia biomasă, energia geotermală, energia eoliană și noile materiale de acoperire transparente, materiale de izolare termică și materiale de perete din Greenhouse, analizează aplicarea de noi energie și materiale noi în construcția de noi seră și așteaptă cu nerăbdare rolul lor în dezvoltarea viitoare și transformarea serii.

Cercetarea și inovația noilor seră energetică

Noua energie verde cu cel mai mare potențial de utilizare agricolă include energia solară, energia geotermală și energia biomasei sau utilizarea cuprinzătoare a unei varietăți de noi surse de energie, astfel încât să se obțină o utilizare eficientă a energiei prin învățarea din punctele puternice ale celuilalt.

energie solară/energie

Tehnologia energetică solară este un mod cu conținut redus de carbon, eficient și durabil de furnizare a energiei și este o componentă importantă a industriilor emergente strategice din China. Aceasta va deveni o alegere inevitabilă pentru transformarea și modernizarea structurii energetice a Chinei în viitor. Din punctul de vedere al utilizării energiei, sera în sine este o structură de instalație pentru utilizarea energiei solare. Prin efectul de seră, energia solară este adunată în interior, temperatura serii este crescută și este prevăzută căldura necesară pentru creșterea culturilor. Principala sursă de energie a fotosintezei plantelor cu efect de seră este lumina directă a soarelui, care este utilizarea directă a energiei solare.

01 Generarea de energie fotovoltaică pentru a genera căldură

Generarea de energie fotovoltaică este o tehnologie care transformă direct energia ușoară în energie electrică bazată pe efectul fotovoltaic. Elementul cheie al acestei tehnologii este celula solară. Când energia solară strălucește pe tabloul de panouri solare în serie sau în paralel, componentele semiconductoare transformă direct energia de radiație solară în energie electrică. Tehnologia fotovoltaică poate converti direct energia ușoară în energie electrică, stoca energia electrică prin baterii și poate încălzi sera noaptea, dar costul ridicat restricționează dezvoltarea ulterioară. Grupul de cercetare a dezvoltat un dispozitiv fotovoltaic de încălzire a grafenului, care constă din panouri fotovoltaice flexibile, o mașină de control invers all-in-one, o baterie de stocare și o tijă de încălzire grafen. În funcție de lungimea liniei de plantare, tija de încălzire a grafenului este îngropată sub punga de substrat. În timpul zilei, panourile fotovoltaice absoarbe radiații solare pentru a genera electricitate și depozitarea acestora în bateria de depozitare, iar apoi electricitatea este eliberată noaptea pentru tija de încălzire a grafenului. În măsurarea reală, este adoptat modul de control al temperaturii de a începe de la 17 ℃ și închiderea la 19 ℃. Alergând noaptea (20: 00-08: 00 în a doua zi) timp de 8 ore, consumul de energie de încălzire a unui singur rând de plante este de 1,24 kW · h, iar temperatura medie a pungii de substrat noaptea este de 19,2 ℃, care este cu 3,5 ~ 5,3 ℃ mai mare decât cel al controlului. Această metodă de încălzire combinată cu generarea de energiefotovoltaică rezolvă problemele consumului ridicat de energie și poluarea ridicată în încălzirea cu efect de seră în timpul iernii.

02 Conversia și utilizarea fototermică

Conversia fototermică solară se referă la utilizarea unei suprafețe speciale de colectare a luminii solare din materiale de conversie fototermică pentru a colecta și absorbi cât mai multă energie solară radiată pe ea și transformată -o în energie termică. În comparație cu aplicațiile fotovoltaice solare, aplicațiile fototermice solare cresc absorbția benzii aproape infraroșu, astfel încât are o eficiență de utilizare a energiei mai mare a luminii solare, costuri mai mici și tehnologie matură și este cel mai utilizat mod de utilizare a energiei solare.

Cea mai matură tehnologie de conversie și utilizare fototermică în China este colectorul solar, a cărui componentă de bază este miezul plăcii absorbante de căldură cu acoperire de absorbție selectivă, care poate converti energia de radiație solară care trece prin placa de acoperire în energie termică și să transmită transmite se referă la mediul de lucru absorbant de căldură. Colectoarele solare pot fi împărțite în două categorii în funcție de faptul că există sau nu un spațiu de vid: colectoare solare plate și colectoare solare cu tuburi de vid; concentrarea colecționarilor solari și a colecționarilor solari care nu se concentrează în funcție de faptul că radiația solară din portul de zi schimbă direcția; și colectoare solare lichide și colectoare solare aeriene în funcție de tipul de mediu de lucru de transfer de căldură.

Utilizarea energiei solare în seră se efectuează în principal prin diferite tipuri de colectoare solare. Universitatea Ibn Zor din Maroc a dezvoltat un sistem activ de încălzire a energiei solare (ASHS) pentru încălzirea cu efect de seră, care poate crește producția totală de tomate cu 55% iarna. Universitatea Agricolă din China a proiectat și a dezvoltat un set de sistem de colectare și descărcare a fanilor răcire de suprafață, cu o capacitate de colectare a căldurii de 390,6 ～ 693,0 MJ și a prezentat ideea de a separa procesul de colectare a căldurii de procesul de depozitare a căldurii prin pompa de căldură. Universitatea din Bari din Italia a dezvoltat un sistem de încălzire a poligenerației cu efect de seră, care constă dintr-un sistem de energie solară și o pompă de căldură cu apă aeriană și poate crește temperatura aerului cu 3,6% și temperatura solului cu 92%. Grupul de cercetare a dezvoltat un fel de echipament activ de colectare a căldurii solare, cu un unghi de înclinare variabil pentru seră solară și un dispozitiv de depozitare a căldurii care susține corpul de apă cu efect de seră pe vreme. Tehnologia activă de colectare a căldurii solare, cu înclinație variabilă, prin limitările echipamentelor tradiționale de colectare a căldurii cu efect de seră, cum ar fi capacitatea limitată de colectare a căldurii, umbrirea și ocuparea terenurilor cultivate. Folosind structura specială cu efect de seră a serii solare, spațiul care nu plantează seră este complet utilizat, ceea ce îmbunătățește foarte mult eficiența de utilizare a spațiului cu efect de seră. În condiții tipice de muncă însorite, sistemul activ de colectare a căldurii solare, cu înclinație variabilă, atinge 1,9 MJ/(M2H), eficiența de utilizare a energiei atinge 85,1%, iar rata de economisire a energiei este de 77%. În tehnologia de depozitare a căldurii cu efect de seră, este setată structura de stocare a căldurii cu mai multe faze, capacitatea de depozitare a căldurii dispozitivului de depozitare a căldurii este crescută și eliberarea lentă a căldurii de pe dispozitiv este realizată, astfel încât să se realizeze utilizarea eficientă a utilizării eficiente a Căldura colectată de echipamentul de colectare a căldurii solare cu efect de seră.

Energie de biomasă

O nouă structură de instalație este construită prin combinarea dispozitivului producătoare de căldură cu biomasă cu sera, iar materiile prime biomasă, cum ar fi gunoiul de gunoi de porc, reziduurile de ciuperci și paiele sunt compostate pentru căldură, iar energia termică generată este furnizată direct la seră [ 5]. În comparație cu sera fără rezervor de încălzire a fermentației biomasă, sera de încălzire poate crește eficient temperatura solului în seră și poate menține temperatura corespunzătoare a rădăcinilor culturilor cultivate în sol în climatul normal în timpul iernii. Luând o seră de izolație termică asimetrică cu un singur strat cu un interval de 17 m și o lungime de 30 m ca exemplu, adăugând 8 m de deșeuri agricole (paie de tomate și gunoi de grajd) în rezervorul de fermentare interioară pentru fermentarea naturală, fără Creșterea temperaturii medii zilnice a serii cu 4,2 ℃ iarna, iar temperatura minimă zilnică medie poate atinge 4,6 ℃.

Utilizarea energetică a fermentației controlate de biomasă este o metodă de fermentare care folosește instrumente și echipamente pentru a controla procesul de fermentare pentru a obține rapid și a utiliza în mod eficient energia de căldură pentru biomasă și îngrășământul de gaze CO2, printre care ventilația și umiditatea sunt factorii cheie pentru reglarea căldurii de fermentație căldură căldură la căldură de fermentație? și producția de gaz de biomasă. În condiții ventilate, microorganismele aerobe în grămada de fermentare folosesc oxigen pentru activități de viață, iar o parte din energia generată este utilizată pentru propriile activități de viață, iar o parte din energie este eliberată în mediu ca energie termică, ceea ce este benefic pentru temperatură ascensiunea mediului. Apa ia parte la întregul proces de fermentare, oferind nutrienți solubili necesari pentru activități microbiene și, în același timp microorganisme și crește temperatura în vrac a mormanului. Instalarea dispozitivului de scurgere a paielor în rezervorul de fermentare poate crește temperatura interioară cu 3 ~ 5 ℃ iarna, întăriți fotosinteza plantelor și crește randamentul de tomate cu 29,6%.

Energie geotermică

China este bogată în resurse geotermale. În prezent, cea mai obișnuită modalitate de instalații agricole de a utiliza energia geotermală este utilizarea pompei de căldură a sursei de sol, care se poate transfera de la energie termică de grad scăzut la energie termică de înaltă calitate, introducând o cantitate mică de energie de înaltă calitate (cum ar fi energie electrică). Diferentă de măsurile tradiționale de încălzire cu efect de seră, încălzirea pompei de căldură la sursa solului nu poate obține doar un efect semnificativ de încălzire, dar are și capacitatea de a răci sera și de a reduce umiditatea în seră. Cercetarea aplicației a pompei de căldură la sol în domeniul construcției de locuințe este matură. Partea de bază care afectează capacitatea de încălzire și răcire a pompei de căldură la sol este modulul de schimb de căldură subteran, care include în principal conducte îngropate, puțuri subterane, etc. a fost obiectivul de cercetare al acestei părți. În același timp, modificarea temperaturii stratului de sol subteran în aplicarea pompei de căldură a sursei de sol afectează, de asemenea, efectul de utilizare al sistemului de pompe de căldură. Utilizarea pompei de căldură a sursei de sol pentru a răci sera vara și depozitarea energiei termice în stratul de sol adânc poate atenua căderea de temperatură a stratului de sol subteran și poate îmbunătăți eficiența producției de căldură a pompei de căldură a sursei de sol în timpul iernii.

În prezent, în cercetarea performanței și eficienței pompei de căldură a sursei de sol, prin datele experimentale reale, se stabilește un model numeric cu software precum HEAST2 și TRNSYS și se concluzionează că performanța de încălzire și coeficientul de performanță (Cop ) din pompa de căldură a sursei de sol poate ajunge la 3,0 ~ 4,5, ceea ce are un efect bun de răcire și încălzire. În cercetarea strategiei de funcționare a sistemului de pompe de căldură, Fu Yunzhun și alții au descoperit că în comparație cu fluxul lateral al sarcinii, fluxul lateral al sursei de sol are un impact mai mare asupra performanței unității și a performanței transferului de căldură a conductei îngropate . În condițiile de setare a fluxului, valoarea COP maximă a unității poate ajunge la 4.17 prin adoptarea schemei de operare a funcționării timp de 2 ore și oprirea timp de 2 ore; Shi Huixian et. a adoptat un mod intermitent de funcționare a sistemului de răcire a stocării apei. Vara, când temperatura este ridicată, COP al întregului sistem de alimentare cu energie poate ajunge la 3,80.

Tehnologie profundă de depozitare a căldurii solului în seră

Depozitarea de căldură profundă a solului în seră este, de asemenea, numită „bancă de depozitare a căldurii” în seră. Daunele la rece iarna și temperatura ridicată vara sunt principalele obstacole în calea producției de seră. Pe baza capacității puternice de depozitare a căldurii a solului profund, grupul de cercetare a conceput un dispozitiv de depozitare a căldurii profunde subterane. Dispozitivul este o conductă de transfer de căldură paralelă cu două straturi, îngropată la adâncimea de 1,5 ～ 2,5 m subteran în seră, cu o intrare de aer în partea de sus a serii și o priză de aer pe sol. Când temperatura în seră este ridicată, aerul interior este pompat forțat în pământ de un ventilator pentru a realiza depozitarea căldurii și reducerea temperaturii. Când temperatura serii este scăzută, căldura este extrasă din sol pentru a încălzi sera. Rezultatele producției și aplicațiilor arată că dispozitivul poate crește temperatura serii cu 2,3 ​​℃ în noaptea de iarnă, poate reduce temperatura interioară cu 2,6 ℃ în ziua de vară și crește randamentul tomatei cu 1500 kg în 667 m². Dispozitivul folosește pe deplin caracteristicile „cald în timpul iernii și răcoroase vara” și „temperatura constantă” a solului subteran adânc, oferă o „bancă de acces la energie” pentru seră și completează continuu funcțiile auxiliare ale răcirii și încălzirii cu efect de seră .

Coordonare multi-energetic

Utilizarea a două sau mai multe tipuri de energie pentru a încălzi sera poate compensa eficient dezavantajele de tip energetic unic și poate juca efectului de superpoziție a „One Plus este mai mare decât două”. Cooperarea complementară dintre energia geotermică și energia solară este un punct de cercetare al noii utilizări de energie în producția agricolă în ultimii ani. Emmi et. a studiat un sistem energetic cu mai multe surse (figura 1), care este echipat cu un colector solar hibrid fotovoltaic-termic. În comparație cu sistemul comun de pompă de căldură aeriană, eficiența energetică a sistemului energetic cu mai multe surse este îmbunătățită cu 16%~ 25%. Zheng et. a dezvoltat un nou tip de sistem de depozitare a căldurii cuplat de energie solară și pompă de căldură sursă la sol. Sistemul de colecție solară poate realiza depozitarea sezonieră de înaltă calitate a încălzirii, adică încălzirea de înaltă calitate în timpul iernii și răcirea de înaltă calitate vara. Schimbătorul de căldură al tubului îngropat și rezervorul de depozitare a căldurii intermitente pot funcționa bine în sistem, iar valoarea COP a sistemului poate ajunge la 6,96.

În combinație cu energia solară, își propune să reducă consumul de energie comercială și să sporească stabilitatea sursei de energie solară în seră. Wan Ya et. Prezentați o nouă schemă de tehnologie de control inteligentă de combinare evaluați și reducerea costurilor economice fără a folosi baterii.

Energia solară, energia de biomasă și energia electrică pot încălzi în comun sere, ceea ce poate obține, de asemenea, o eficiență ridicată de încălzire. Zhang Liangrui și altele combinate colecția de căldură a tubului solar solar cu rezervor de apă de stocare a căldurii din vale. Sistemul de încălzire cu efect de seră are un confort termic bun, iar eficiența medie de încălzire a sistemului este de 68,70%. Rezervorul de apă electric de stocare a căldurii este un dispozitiv de depozitare a apei de încălzire a biomasei cu încălzire electrică. Cea mai scăzută temperatură de intrare a apei la capătul de încălzire este stabilită, iar strategia de funcționare a sistemului este determinată în funcție de temperatura de stocare a apei a părții de colectare a căldurii solare și de partea de depozitare a căldurii biomasei, astfel încât să se obțină o temperatură de încălzire stabilă la Întemeierea încălzirii și economisirea materialelor energetice electrice și biomasă în măsura maximă.

Cercetare inovatoare și aplicarea materialelor de seră noi

Odată cu extinderea zonei de seră, dezavantajele aplicației materialelor tradiționale de seră, cum ar fi cărămizile și solul sunt din ce în ce mai relevate. Prin urmare, pentru a îmbunătăți în continuare performanța termică a serii și pentru a răspunde nevoilor de dezvoltare ale serii moderne, există multe cercetări și aplicații ale noilor materiale de acoperire transparente, materiale de izolare termică și materiale de perete.

Cercetarea și aplicarea de noi materiale de acoperire transparente

Tipurile de materiale de acoperire transparente pentru seră includ, în principal, film de plastic, sticlă, panou solar și panou fotovoltaic, printre care filmul de plastic are cea mai mare zonă de aplicare. Filmul tradițional PE cu efect de seră are defectele vieții scurte a serviciilor, non-degradării și funcției unice. În prezent, au fost dezvoltate o varietate de noi filme funcționale prin adăugarea de reactivi sau acoperiri funcționale.

Film de conversie ușoară:The light conversion film changes the optical properties of the film by using light conversion agents such as rare earth and nano materials, and can convert the ultraviolet light region into red orange light and blue violet light required by plant photosynthesis, thus increasing crop yield and reducing Daunele luminii ultraviolete la culturi și filme cu efect de seră în sere de plastic. De exemplu, filmul cu efect de seră cu benzi largi, cu agent de conversie a luminii VTR-660, poate îmbunătăți semnificativ transmisia infraroșu atunci când este aplicată în seră și în comparație cu sera de control, randamentul de tomate pe hectar, vitamina C și conținutul de licopen au crescut semnificativ cu 25,71%, 11,11%, respectiv 33,04%. Cu toate acestea, în prezent, trebuie studiată durata de viață, degradabilitatea și costul noului film de conversie a luminii.

Sticlă împrăștiată: Sticla împrăștiată în seră este un model special și tehnologie anti-reflecție pe suprafața sticlei, care poate maximiza lumina soarelui în lumină împrăștiată și să intre în seră, să îmbunătățească eficiența fotosintezei culturilor și să crească randamentul culturilor. Sticla de împrăștiere transformă lumina care intră în seră în lumină împrăștiată prin modele speciale, iar lumina împrăștiată poate fi mai uniform iradiată în seră, eliminând influența umbrei scheletului de pe seră. În comparație cu sticla plutitoare obișnuită și sticla plutitoare ultra-alb, standardul de transmitere a luminii de sticlă de împrăștiere este de 91,5%, iar cel al sticlei plutitoare obișnuite este de 88%. Pentru fiecare creștere de 1% a transmisiei ușoare în seră, randamentul poate fi crescut cu aproximativ 3%, iar zahărul solubil și vitamina C în fructe și legume au crescut. Scăderea sticlei în seră este acoperită mai întâi și apoi temperată, iar rata de auto-explozie este mai mare decât standardul național, ajungând la 2 ‰.

Cercetarea și aplicarea de noi materiale de izolare termică

Materialele tradiționale de izolare termică în seră includ în principal covorașul de paie, matla de hârtie, matla de izolare termică cu pâslă cu ac, etc., care sunt utilizate în principal pentru izolarea termică internă și externă a acoperișurilor, izolarea pereților și izolarea termică a unor dispozitive de depozitare și căldură de căldură și de colectare a căldurii . Cele mai multe dintre ele au defectul pierderii performanței de izolare termică din cauza umidității interne după utilizarea pe termen lung. Prin urmare, există multe aplicații de noi materiale de izolare termică ridicată, printre care noile dispozitive de izolare termică, depozitarea căldurii și colectarea căldurii sunt focalizarea cercetării.

Noile materiale de izolare termică sunt de obicei realizate prin procesarea și compunerea materialelor rezistente la apă și rezistente la îmbătrânire, cum ar fi pelicula țesută și pâslă acoperită cu materiale de izolare termică pufoasă, cum ar fi bumbac acoperit prin pulverizare, cașmir divers și bumbac perle. În nord-estul Chinei a fost testată o matlasă de izolație termică de bumbac, acoperită cu spray, a fost testată în nord-estul Chinei. S-a constatat că adăugarea de 500g bumbac acoperit prin pulverizare era echivalentă cu performanța de izolare termică a 4500g de izolație termică cu pâslă neagră pe piață. În aceleași condiții, performanța de izolare termică a bumbacului acoperit cu pulverizare de 700g a fost îmbunătățită cu 1 ~ 2 ℃ în comparație cu cea a 500 g matlasare termică de bumbac acoperită cu spray. În același timp, alte studii au descoperit, de asemenea, că în comparație cu cuverturile de izolație termică utilizate în mod obișnuit pe piață, efectul de izolare termică al bumbacului acoperit prin pulverizare și a cuverturilor de izolare termică cu cașmir este mai bună, cu ratele de izolare termică de 84,0% și 83,3 %respectiv. Când cea mai rece temperatură exterioară este de -24,4 ℃, temperatura interioară poate atinge 5,4 și, respectiv, 4,2 ℃. În comparație cu matla de izolare cu pătură unică, noua matlasă de izolație compusă are avantajele greutății ușoare, rata de izolare ridicată, rezistența puternică de apă și îmbătrânirea și poate fi utilizat ca un nou tip de material de izolare de înaltă eficiență pentru sere solare.

În același timp, în conformitate cu cercetarea materialelor de izolare termică pentru dispozitivele de colectare și depozitare a căldurii cu efect de seră, se constată, de asemenea, că atunci când grosimea este aceeași, materialele de izolație termică compozite cu mai multe straturi au o performanță termică mai bună decât materialele unice. Echipa profesorului Li Jianming de la Universitatea Northwest A&F a proiectat și a analizat 22 de tipuri de materiale de izolare termică a dispozitivelor de depozitare a apei cu efect de seră, cum ar fi tabloul de vid, aergel și bumbac de cauciuc și și -a măsurat proprietățile termice. Rezultatele au arătat că acoperirea de izolare termică de 80 mm+Airgel+cauciuc-plastic de izolație termică Materialul de izolare din bumbac compozit ar putea reduce disiparea căldurii cu 0,367mj pe unitate de timp în comparație cu bumbacul din cauciuc-plastic de 80 mm, iar coeficientul său de transfer de căldură a fost de 0,283W/(m2 · K) Când grosimea combinației de izolație a fost de 100 mm.

Materialul de schimbare a fazelor este unul dintre punctele fierbinți din cercetarea materialelor cu efect de seră. Universitatea Northwest A&F a dezvoltat două tipuri de dispozitive de depozitare a materialelor de schimbare a fazelor: una este o cutie de depozitare din polietilenă neagră, care are o dimensiune de 50cm × 30cm × 14cm (lungime × înălțime × grosime) și este umplută cu materiale de schimbare de fază, deci că poate depozita căldura și elibera căldură; În al doilea rând, este dezvoltat un nou tip de tablou de schimbare a fazelor. Placa de schimbare a fazelor este formată din material de schimbare a fazelor, placă de aluminiu, placă din plastic din aluminiu și aliaj de aluminiu. Materialul de schimbare a fazelor este localizat în cea mai centrală poziție a tabloului de perete, iar specificația acestuia este 200mm × 200mm × 50mm. Este un solid pudrat înainte și după schimbarea fazei și nu există un fenomen de topire sau curgere. Cei patru pereți ai materialului de schimbare a fazelor sunt placa de aluminiu și, respectiv, placa plastică din aluminiu. Acest dispozitiv poate realiza funcțiile de stocare în principal a căldurii în timpul zilei și de a elibera în principal căldură noaptea.

Prin urmare, există unele probleme în aplicarea unui material de izolare termică unică, cum ar fi eficiența de izolare termică scăzută, pierderi de căldură mare, timp scurt de depozitare a căldurii, etc. Prin urmare, folosind material de izolare termică compozită ca strat de izolare termică și izolație termică interioară și exterioară Acoperirea stratului de dispozitiv de depozitare a căldurii poate îmbunătăți în mod eficient performanța de izolare termică a serii, poate reduce pierderea de căldură a serii și, astfel, va obține efectul de economisire a energiei.

Cercetarea și aplicarea New Wall

Ca un fel de structură de incintă, peretele este o barieră importantă pentru protecția la rece a serii și conservarea căldurii. Conform materialelor și structurilor de perete, dezvoltarea zidului nordic al serii poate fi împărțită în trei tipuri: peretele cu un singur strat din sol, cărămizi etc., iar peretele nordic stratificat format din cărămizi de lut, cărămizi de blocare, Plăcile de polistiren etc., cu depozitare interioară a căldurii și izolație de căldură exterioară, iar majoritatea acestor pereți consumă timp și consumă forță de muncă; Prin urmare, în ultimii ani, au apărut multe tipuri noi de pereți, care sunt ușor de construit și potrivite pentru asamblarea rapidă.

Apariția pereților asamblați de tip nou promovează dezvoltarea rapidă a serelor asamblate, incluzând pereți compoziți de tip nou cu materiale și materiale de suprafață externe impermeabile și anti-îmbătrânire, cum ar fi pâslă, bumbac perle, bumbac spațial, bumbac din sticlă sau bumbac reciclat ca căldură straturi de izolare, cum ar fi pereții asamblați flexibili de bumbac legat de pulverizare în Xinjiang. În plus, alte studii au raportat, de asemenea, peretele nordic al serii asamblate cu strat de depozitare a căldurii, cum ar fi blocul de mortar de coajă de grâu umplut din cărămidă din Xinjiang. Sub același mediu extern, atunci când cea mai scăzută temperatură exterioară este de -20,8 ℃, temperatura în sera solară cu perete compozit de bloc de mortar de grâu este de 7,5 ℃, în timp ce temperatura în sera solară cu perete de concret din cărămidă este de 3,2 ℃. Timpul de recoltare a tomatei în seră din cărămidă poate fi avansat cu 16 zile, iar randamentul unei sere unice poate fi crescut cu 18,4%.

Echipa de instalație a Universității A&F Northwest a prezentat ideea de proiectare a fabricilor de paie, sol, apă, piatră și fază de schimbare a materialelor în izolație termică și de depozitare a căldurii din unghiul de lumină și de design simplificat de perete, care a promovat cercetarea aplicației a modular asamblat modular asamblat perete. De exemplu, în comparație cu sera obișnuită de perete din cărămidă, temperatura medie în seră este de 4,0 ℃ mai mare într -o zi însorită tipică. Trei tipuri de module de ciment cu schimbare de fază anorganică, care sunt realizate din material de schimbare a fazelor (PCM) și ciment, au o căldură acumulată de 74,5, 88,0 și 95,1 mJ/m³, și eliberat căldură de 59,8, 67,8 și 84,2 mJ/m³, respectiv. Acestea au funcțiile „tăierii de vârf” în timpul zilei, „umplutură de vale” noaptea, absorbind căldura vara și eliberarea căldurii în timpul iernii.

Acești noi pereți sunt asamblați pe șantier, cu o perioadă scurtă de construcție și o durată de viață lungă, care creează condiții pentru construcția de lumină, simplificate și asamblate rapid, sere prefabricate și pot promova foarte mult reforma structurală a serelor. Cu toate acestea, există unele defecte în acest tip de perete, cum ar fi peretele de matlasare termică de izolare termică de bumbac cu spray are o performanță excelentă de izolare termică, dar nu are capacitate de stocare a căldurii, iar materialul de construcție pentru schimbarea de fază are problema costurilor de utilizare ridicată. În viitor, cercetarea aplicației pe peretele asamblat ar trebui consolidată.

Energia nouă, materialele noi și proiectele noi ajută la schimbarea structurii cu efect de seră.

Cercetarea și inovația de noi energie și materiale noi oferă fundamentul inovației de proiectare a serii. Seră solară de economisire a energiei și Arch Shed sunt cele mai mari structuri de șopron din producția agricolă din China și joacă un rol important în producția agricolă. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea economiei sociale a Chinei, deficiențele celor două tipuri de structuri de instalații sunt din ce în ce mai prezentate. În primul rând, spațiul structurilor de instalație este mic, iar gradul de mecanizare este scăzut; În al doilea rând, sera solară care economisește energie are o izolație termică bună, dar utilizarea terenului este scăzută, ceea ce este echivalent cu înlocuirea energiei cu efect de seră cu terenurile. Arcul obișnuit nu numai că are spațiu mic, dar are și izolație termică slabă. Deși sera multi-span are un spațiu mare, are o izolație termică slabă și un consum ridicat de energie. Prin urmare, este imperativ să cercetăm și să dezvoltăm structura de seră potrivită pentru nivelul social și economic actual al Chinei, iar cercetarea și dezvoltarea de noi energie și materiale noi vor ajuta structura de seră să se schimbe și va produce o varietate de modele sau structuri inovatoare de seră.

Cercetări inovatoare privind seră de fabricare a apei asimetrice cu apă mare

The large-span asymmetric water-controlled brewing greenhouse (patent number: ZL 201220391214.2) is based on the principle of sunlight greenhouse, changing the symmetrical structure of ordinary plastic greenhouse, increasing the southern span, increasing the lighting area of ​​the southern roof, reducing Se întinde nordul și reducerea zonei de disipare a căldurii, cu un interval de 18 ~ 24m și o înălțime de creastă de 6 ~ 7m. Prin inovația în proiectare, structura spațială a crescut semnificativ. În același timp, problemele de căldură insuficientă în seră în timpul iernii și izolarea termică slabă a materialelor de izolare termică comună sunt rezolvate prin utilizarea unei noi tehnologii de materiale de căldură și izolare termică de biomasă. Rezultatele producției și cercetării arată că seră de fabricare a apei asimetrice cu apă asimetrică, cu o temperatură medie, cu o temperatură medie de 11,7 ℃ în zilele însorite și 10,8 ℃ în zilele înnorate, pot satisface cererea creșterii culturilor în timpul iernii, precum și costul de construcție al costurilor de construcție pentru Sera este redusă cu 39,6%, iar rata de utilizare a terenurilor este crescută cu mai mult de 30% în comparație cu cea a serii de perete din cărămidă din polistiren, care este potrivită pentru popularizarea și aplicarea ulterioară în galben Bazinul râului Huaihe din China.

Seră de lumină solară asamblată

Sera de soare asamblată ia coloane și schelet de acoperiș ca structură purtătoare de încărcare, iar materialul său de perete este în principal incintă de izolare a căldurii, în loc de rulment și depozitare și eliberare pasivă a căldurii. În principal: (1) Un nou tip de perete asamblat se formează prin combinarea diferitelor materiale precum film acoperit sau placă de oțel color, bloc de paie, matlasare de izolare termică flexibilă, bloc de mortar, etc. -Consiliul de administrație al consiliului de administrație al bordului; (3) Materiale de izolare termică ușoară și simplă de ansamblu cu sistem de depozitare și eliberare a căldurii active și sistem de dezumidificare, cum ar fi depozitarea căldurii cu găleată pătrată din plastic și depozitarea căldurii conductelor. Utilizarea diferitelor materiale de izolare a căldurii și materiale de depozitare a căldurii în loc de peretele tradițional al pământului pentru a construi seră solară are spațiu mare și mici inginerie civilă. Rezultatele experimentale arată că temperatura serii noaptea în timpul iernii este cu 4,5 ℃ mai mare decât cea a serii tradiționale de perete din cărămidă, iar grosimea peretelui din spate este de 166 mm. În comparație cu sera cu perete de cărămidă de 600 mm, suprafața ocupată a peretelui este redusă cu 72%, iar costul pe metru pătrat este de 334,5 yuani, care este cu 157,2 yuani mai mic decât cel al serii de perete din cărămidă, iar costul de construcție a costurilor de construcție a scăzut semnificativ. Prin urmare, sera asamblată are avantajele distrugerii terenurilor mai puțin cultivate, economiei de terenuri, vitezei de construcție rapidă și a vieții lungi de serviciu și este o direcție cheie pentru inovația și dezvoltarea de sere solare în prezent și în viitor.

Greie de soare glisantă

Seră solară de economisire a energiei asumată de skateboard, dezvoltată de Universitatea Agricolă Shenyang folosește peretele din spate al serii solare pentru a forma un sistem de depozitare a căldurii cu perete care circulă cu apă pentru a stoca căldura și creșterea temperaturii, care este compus în principal dintr-o piscină (32 m³), o placă de colectare ușoară (360m²), o pompă de apă, o conductă de apă și un controler. Învelișul de izolare termică flexibil este înlocuit cu un nou material de oțel colorat din lână de rocă ușoară în partea de sus. Cercetările arată că acest design rezolvă eficient problema blocului de blocarea luminii și crește zona de intrare a luminii din seră. Unghiul de iluminare al serii este de 41,5 °, care este cu aproape 16 ° mai mare decât cel al serii de control, îmbunătățind astfel rata de iluminare. Distribuția temperaturii interioare este uniformă, iar plantele cresc perfect. Sera are avantajele îmbunătățirii eficienței utilizării terenurilor, proiectarea flexibilă a mărimii serii și a perioadei de construcție, ceea ce are o importanță deosebită pentru protejarea resurselor și mediului cultivate.

Seră fotovoltaică

Sera agricolă este o seră care integrează generarea de energie fotovoltaică solară, controlul inteligent al temperaturii și plantarea modernă de înaltă tehnologie. Adoptează un cadru osos de oțel și este acoperit cu module fotovoltaice solare pentru a asigura cerințele de iluminat ale modulelor de generare a energiei fotovoltaice și cerințele de iluminare ale întregii sere. Curentul direct generat de energia solară suplimentează direct lumina serelor agricole, susține în mod direct funcționarea normală a echipamentelor cu efect de seră, determină irigarea resurselor de apă, crește temperatura serii și promovează creșterea rapidă a culturilor. Modulele fotovoltaice în acest fel vor afecta eficiența iluminatului acoperișului cu efect de seră și apoi vor afecta creșterea normală a legumelor cu efect de seră. Prin urmare, aspectul rațional al panourilor fotovoltaice pe acoperișul serii devine punctul cheie al aplicării. Sera agricolă este produsul combinației organice de agricultură și grădinărit pentru facilități și este o industrie agricolă inovatoare care integrează generarea de energie fotovoltaică, obiectivele turistice agricole, culturile agricole, tehnologia agricolă, peisajul și dezvoltarea culturală.

Proiectare inovatoare a grupului cu efect de seră cu interacțiune energetică între diferite tipuri de sere

Guo Wenzhong, cercetător la Academia de Științe Agricole și Forestiere din Beijing, folosește metoda de încălzire a transferului de energie între sere pentru a colecta energia de căldură rămasă într -una sau mai multe sere pentru a încălzi alta sau mai multe sere. Această metodă de încălzire realizează transferul de energie cu efect de seră în timp și spațiu, îmbunătățește eficiența de utilizare a energiei a energiei de căldură cu efect de seră rămase și reduce consumul total de energie de încălzire. Cele două tipuri de sere pot fi diferite tipuri de seră sau același tip de seră pentru plantarea diferitelor culturi, cum ar fi serele de salată și roșii. Metodele de colectare a căldurii includ în principal extragerea căldurii de aer interior și interceptarea directă a radiațiilor incidente. Prin colectarea energiei solare, convecția forțată de către schimbătorul de căldură și extracția forțată de pompa de căldură, căldura excedentară în seră cu energie mare a fost extrasă pentru încălzirea serii.

rezuma

Aceste noi sere solare au avantajele asamblării rapide, a perioadei de construcție scurtate și a ratei îmbunătățite de utilizare a terenurilor. Prin urmare, este necesar să explorăm în continuare performanța acestor noi sere în diferite zone și să se ofere posibilitatea popularizării pe scară largă și aplicarea de noi sere. În același timp, este necesar să se consolideze continuu aplicarea de noi energie și materiale noi în sere, astfel încât să se ofere putere pentru reforma structurală a serelor.

Perspectiva viitoare și gândirea

Serele tradiționale au adesea unele dezavantaje, cum ar fi consumul ridicat de energie, rata scăzută de utilizare a terenurilor, consumatoare de timp și consumatoare de forță de muncă, performanțe slabe etc., care nu mai pot satisface nevoile de producție ale agriculturii moderne și sunt obligate să fie treptat eliminat. Prin urmare, este o tendință de dezvoltare să utilizeze noi surse de energie, cum ar fi energia solară, energia biomasei, energia geotermală și energia eoliană, materialele noi de aplicare cu efect de seră și noi modele pentru a promova schimbarea structurală a serii. În primul rând, noua seră condusă de noi energie și materiale noi nu ar trebui să răspundă doar nevoilor funcționării mecanizate, ci și să economisească energie, pământ și costuri. În al doilea rând, este necesar să explorăm constant performanța noilor sere în diferite zone, astfel încât, ca condiții de toprovide pentru popularizarea pe scară largă a serelor. În viitor, ar trebui să căutăm în continuare noi energie și materiale noi, potrivite pentru aplicarea cu efect de seră și să găsim cea mai bună combinație de energie nouă, materiale noi și seră, astfel încât să facem posibilă construirea unei sere nouă cu costuri reduse, construcții scurte Perioada, consumul redus de energie și performanțele excelente, ajută structura de seră să se schimbe și să promoveze dezvoltarea modernizării serelor din China.

Deși aplicarea de noi energie, materiale noi și proiecte noi în construcția cu efect de seră este o tendință inevitabilă, există încă multe probleme care trebuie studiate și depășite: (1) crește costul de construcție. În comparație cu încălzirea tradițională cu cărbune, gaze naturale sau petrol, aplicarea de noi energie și materiale noi este ecologică și fără poluare, dar costul de construcție a crescut semnificativ, ceea ce are un anumit impact asupra recuperării investițiilor de producție și operație . În comparație cu utilizarea energiei, costul materialelor noi va fi semnificativ crescut. (2) Utilizarea instabilă a energiei termice. Cel mai mare avantaj al utilizării energetice noi este costul de funcționare scăzut și emisia de dioxid de carbon scăzut, dar furnizarea de energie și căldură este instabilă, iar zilele tulbure devin cel mai mare factor limitativ în utilizarea energiei solare. În procesul de producție de căldură de biomasă prin fermentare, utilizarea eficientă a acestei energii este limitată de problemele energiei căldurii cu fermentație scăzută, gestionarea și controlul dificil și spațiul mare de depozitare pentru transportul materiilor prime. (3) Maturitatea tehnologiei. Aceste tehnologii utilizate de energia nouă și materiale noi sunt cercetări avansate și realizări tehnologice, iar zona de aplicare și domeniul lor de aplicare sunt încă destul de limitate. Nu au trecut de mai multe ori, multe site-uri și verificări de practică la scară largă și, în mod inevitabil, există unele deficiențe și conținut tehnic care trebuie îmbunătățite în aplicare. Utilizatorii deseori neagă avansarea tehnologiei din cauza deficiențelor minore. (4) Rata de penetrare a tehnologiei este scăzută. Aplicarea largă a unei realizări științifice și tehnologice necesită o anumită popularitate. În prezent, noua energie, noua tehnologie și noua tehnologie de proiectare cu efect de seră sunt toate în echipa de centre de cercetare științifică din universități cu anumite capacități de inovare, iar majoritatea cerinștilor sau proiectanților tehnici încă nu știu; În același timp, popularizarea și aplicarea noilor tehnologii sunt încă destul de limitate, deoarece echipamentul de bază al noilor tehnologii sunt brevetate. (5) Integrarea noilor energie, a materialelor noi și a proiectării structurii de seră trebuie să fie consolidată în continuare. Deoarece proiectarea energiei, a materialelor și a structurii cu efect de seră aparțin a trei discipline diferite, talentele cu experiența de design cu efect de seră adesea lipsesc cercetările asupra energiei și materialelor legate de seră și invers; Prin urmare, cercetătorii legați de cercetarea energetică și a materialelor trebuie să consolideze investigarea și înțelegerea nevoilor reale ale dezvoltării industriei cu efect de seră, iar proiectanții structurali ar trebui să studieze, de asemenea, noi materiale și energie nouă pentru a promova integrarea profundă a celor trei relații, astfel încât să realizeze Scopul tehnologiei practice de cercetare cu efect de seră, a costurilor de construcție scăzute și a efectului de utilizare bună. Pe baza problemelor de mai sus, se sugerează că statul, guvernele locale și centrele de cercetare științifică ar trebui să intensifice cercetările tehnice, să efectueze cercetări comune în profunzime, să consolideze publicitatea realizărilor științifice și tehnologice, să îmbunătățească popularizarea realizărilor și să realizeze rapid rapid Scopul energiei noi și materialelor noi pentru a ajuta noua dezvoltare a industriei cu efect de seră.

Informații citate

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Noua energie, materiale noi și design nou ajută la noua revoluție a serii [J]. Legume, 2022, (10): 1-8.