Tehnologie de inginerie agricolă horticolă cu efect de seră 2022-12-02 17:30 publicat la Beijing

Dezvoltarea de sere solare în zone necultivate cum ar fi deșertul, Gobi și terenurile nisipoase a rezolvat efectiv contradicția dintre alimente și legume care concurează pentru pământ.Este unul dintre factorii de mediu determinanți pentru creșterea și dezvoltarea culturilor de temperatură, care determină adesea succesul sau eșecul producției de culturi de seră.Prin urmare, pentru a dezvolta sere solare în zonele necultivate, trebuie mai întâi să rezolvăm problema temperaturii mediului înconjurător a serelor.În acest articol sunt rezumate metodele de control al temperaturii utilizate în serele de teren necultivat în ultimii ani și sunt analizate și sintetizate problemele existente și direcția de dezvoltare a temperaturii și protecția mediului în serele solare necultivate.

China are o populație mare și mai puține resurse de teren disponibile.Peste 85% din resursele funciare sunt resurse de teren necultivate, care sunt concentrate în principal în nord-vestul Chinei.Documentul nr.1 al Comitetului Central din 2022 a subliniat că dezvoltarea agriculturii de instalații ar trebui accelerată, iar pe baza protejării mediului ecologic, terenurile virane exploatabile și terenurile pustii ar trebui explorate pentru a dezvolta agricultura de instalații.Nord-vestul Chinei este bogat în deșert, Gobi, terenuri pustii și alte resurse de teren necultivate și resurse naturale de lumină și căldură, care sunt potrivite pentru dezvoltarea agriculturii instalațiilor.Prin urmare, dezvoltarea și utilizarea resurselor de teren necultivat pentru a dezvolta sere de teren necultivat are o mare importanță strategică pentru asigurarea securității alimentare naționale și atenuarea conflictelor de utilizare a terenurilor.

În prezent, sera solară necultivată este principala formă de dezvoltare agricolă de înaltă eficiență pe terenurile necultivate.În nord-vestul Chinei, diferența de temperatură între zi și noapte este mare, iar temperatura pe timp de noapte în timpul iernii este scăzută, ceea ce duce adesea la fenomenul că temperatura minimă interioară este mai mică decât temperatura necesară pentru creșterea și dezvoltarea normală a culturi.Temperatura este unul dintre factorii de mediu indispensabili pentru creșterea și dezvoltarea culturilor.Temperatura prea scăzută va încetini reacția fiziologică și biochimică a culturilor și va încetini creșterea și dezvoltarea acestora.Când temperatura este mai mică decât limita pe care o pot suporta culturile, va duce chiar la răni de îngheț.Prin urmare, este deosebit de important să se asigure temperatura necesară pentru creșterea și dezvoltarea normală a culturilor.Pentru a menține temperatura corespunzătoare a serei solare, nu este o singură măsură care poate fi rezolvată.Trebuie garantat din aspectele de proiectare a serelor, construcție, selecție a materialelor, reglementare și management zilnic.Prin urmare, acest articol va rezuma starea cercetării și progresul controlului temperaturii serelor necultivate din China în ultimii ani din aspectele de proiectare și construcție a serelor, măsuri de conservare și încălzire a căldurii și managementul mediului, astfel încât să ofere o referință sistematică pentru proiectarea şi managementul raţional al serelor necultivate.

Structura și materialele serei

Mediul termic al serei depinde în principal de capacitatea de transmitere, interceptare și stocare a serei la radiația solară, care este legată de proiectarea rezonabilă a orientării serei, forma și materialul suprafeței de transmitere a luminii, structura și materialul peretelui și al acoperișului din spate, izolarea fundației, dimensiunea serei, modul de izolare pe timp de noapte și materialul acoperișului din față etc. și, de asemenea, se referă la dacă procesul de construcție și construcție a serei poate asigura realizarea eficientă a cerințelor de proiectare.

Capacitatea de transmitere a luminii a acoperișului din față

Energia principală din seră provine de la soare.Creșterea capacității de transmitere a luminii a acoperișului din față este benefică pentru ca serul să obțină mai multă căldură și este, de asemenea, o bază importantă pentru a asigura temperatura mediului în care se află serul în timpul iernii.În prezent, există trei metode principale pentru a crește capacitatea de transmisie a luminii și timpul de recepție a luminii a acoperișului frontal al serei.

01 proiectare orientare rezonabilă seră și azimut

Orientarea serei afectează performanța de iluminare a serei și capacitatea de stocare a căldurii a serei.Prin urmare, pentru a obține mai multă stocare a căldurii în seră, orientarea serelor necultivate din nord-vestul Chinei este orientată spre sud.Pentru azimutul specific al serei, atunci când alegeți de la sud la est, este benefic să „prindeți soarele”, iar temperatura interioară crește rapid dimineața;Când este selectat sud la vest, este benefic ca sera să folosească lumina după-amiezii.Direcția sud este un compromis între cele două situații de mai sus.Conform cunoștințelor geofizicii, pământul se rotește la 360° într-o zi, iar azimutul soarelui se mișcă cu aproximativ 1° la fiecare 4 minute.Prin urmare, de fiecare dată când azimutul serei diferă cu 1°, timpul de lumina directă a soarelui va diferi cu aproximativ 4 minute, adică azimutul serei afectează momentul în care sera vede lumina dimineața și seara.

Când orele de lumină dimineața și după-amiaza sunt egale, iar estul sau vestul sunt în același unghi, sera va primi aceleași ore de lumină.Cu toate acestea, pentru zona de la nord de 37° latitudine nordică, temperatura este scăzută dimineața, iar timpul de descoperire a pilotei este târziu, în timp ce temperatura este relativ ridicată după-amiaza și seara, așa că este necesar să se întârzie timpul de închiderea plapumei termoizolante.Prin urmare, aceste zone ar trebui să aleagă de la sud la vest și să folosească pe deplin lumina după-amiezii.Pentru zonele cu 30°~35° latitudine nordică, din cauza condițiilor de iluminare mai bune dimineața, timpul de conservare a căldurii și descoperirea acoperirii poate fi, de asemenea, avansat.Prin urmare, aceste zone ar trebui să aleagă direcția sud-est pentru a lupta pentru mai multă radiație solară matinală pentru seră.Cu toate acestea, în zona de 35°~37° latitudine nordică, există o mică diferență de radiație solară dimineața și după-amiaza, așa că este mai bine să alegeți direcția spre sud.Indiferent dacă este sud-est sau sud-vest, unghiul de abatere este în general de 5° ~ 8°, iar maximul nu trebuie să depășească 10°.Nord-vestul Chinei se află în intervalul 37°~50° latitudine nordică, astfel încât unghiul azimutal al serei este în general de la sud la vest.Având în vedere acest lucru, sera de lumină solară proiectată de Zhang Jingshe etc. în zona Taiyuan a ales orientarea de 5° la vest de sud, sera de lumină solară construită de Chang Meimei etc. în zona Gobi din Coridorul Hexi a adoptat orientarea. de 5° până la 10° la vest de sud, iar sera de lumină solară construită de Ma Zhigui etc. în nordul Xinjiang a adoptat orientarea de 8° la vest de sud.

02 Proiectați o formă rezonabilă a acoperișului față și un unghi de înclinare

Forma și înclinarea acoperișului din față determină unghiul de incidență al razelor solare.Cu cât unghiul incidentului este mai mic, cu atât transmisia este mai mare.Sun Juren consideră că forma acoperișului din față este determinată în principal de raportul dintre lungimea suprafeței principale de iluminat și panta din spate.Panta frontală lungă și panta spate scurtă sunt benefice pentru iluminarea și conservarea căldurii acoperișului din față.Chen Wei-Qian și alții cred că acoperișul principal de iluminat al serei solare utilizat în zona Gobi adoptă un arc circular cu o rază de 4,5 m, care poate rezista în mod eficient la frig.Zhang Jingshe, etc. cred că este mai potrivit să folosiți arcul semicircular pe acoperișul din față al serei în zonele alpine și la latitudine mare.În ceea ce privește unghiul de înclinare al acoperișului din față, în conformitate cu caracteristicile de transmisie a luminii ale foliei de plastic, atunci când unghiul de incidente este de 0 ~ 40 °, reflectivitatea acoperișului frontal la lumina soarelui este mică, iar când depășește 40 °, reflectivitatea crește semnificativ.Prin urmare, 40° este luat ca unghi de incident maxim pentru a calcula unghiul de înclinare al acoperișului din față, astfel încât chiar și în solstițiul de iarnă, radiația solară poate pătrunde în seră în măsura maximă.Prin urmare, atunci când au proiectat o seră solară potrivită pentru zonele necultivate din Wuhai, Mongolia Interioară, He Bin și alții au calculat unghiul de înclinare al acoperișului din față cu un unghi de incident de 40° și s-au gândit că atâta timp cât acesta este mai mare de 30. °, ar putea îndeplini cerințele de iluminare a serelor și de conservare a căldurii.Zhang Caihong și alții cred că atunci când construiesc sere în zonele necultivate din Xinjiang, unghiul de înclinare al acoperișului frontal al serelor din sudul Xinjiang este de 31°, în timp ce cel din nordul Xinjiangului este de 32°~33,5°.

03 Alegeți materiale de acoperire transparente adecvate.

Pe lângă influența condițiilor de radiație solară exterioară, caracteristicile materialului și de transmisie a luminii ale filmului de seră sunt, de asemenea, factori importanți care afectează mediul de lumină și căldură din seră.În prezent, transmisia luminii a foliilor de plastic, cum ar fi PE, PVC, EVA și PO este diferită din cauza diferitelor materiale și grosimi ale filmului.În general, transmisia luminii a filmelor care au fost utilizate timp de 1-3 ani poate fi garantată a fi peste 88% în ansamblu, care ar trebui selectată în funcție de cererea culturilor de lumină și temperatură.În plus, pe lângă transmisia luminii în seră, distribuția mediului de lumină în seră este, de asemenea, un factor căruia oamenii îi acordă din ce în ce mai multă atenție.Prin urmare, în ultimii ani, materialul de acoperire a transmisiei luminii cu împrăștiere îmbunătățită a luminii a fost foarte recunoscut de industrie, în special în zonele cu radiații solare puternice din nord-vestul Chinei.Aplicarea filmului de lumină cu împrăștiere îmbunătățită a redus efectul de umbrire pe partea superioară și inferioară a copacului culturii, a crescut lumina în părțile mijlocii și inferioare ale copacului culturii, a îmbunătățit caracteristicile fotosintetice ale întregii culturi și a arătat un efect bun de promovare. cresterea si cresterea productiei.

Design rezonabil al dimensiunii serei

Lungimea serei este prea mare sau prea scurtă, ceea ce va afecta controlul temperaturii interioare.Când lungimea serei este prea mică, înainte de răsăritul și apusul soarelui, zona umbrită de frontoanele de est și vest este mare, ceea ce nu favorizează încălzirea serei și, din cauza volumului său mic, va afecta solul interior și pereții. absorbția și eliberarea căldurii.Când lungimea este prea mare, este dificil să controlați temperatura interioară și va afecta fermitatea structurii serei și configurația mecanismului de rulare a pilotei de conservare a căldurii.Înălțimea și întinderea serei afectează direct iluminarea naturală a acoperișului din față, dimensiunea spațiului de seră și raportul de izolare.Când deschiderea și lungimea serei sunt fixe, creșterea înălțimii serii poate crește unghiul de iluminare al acoperișului frontal din perspectiva mediului luminos, ceea ce este favorabil transmiterii luminii;Din punct de vedere al mediului termic, înălțimea peretelui crește, iar zona de stocare a căldurii a peretelui din spate crește, ceea ce este benefic pentru stocarea și eliberarea de căldură a peretelui din spate.În plus, spațiul este mare, capacitatea de căldură este de asemenea mare, iar mediul termic al serei este mai stabil.Desigur, creșterea înălțimii serei va crește costul serei, care necesită o analiză cuprinzătoare.Prin urmare, atunci când proiectăm o seră, ar trebui să alegem o lungime, o lungime și o înălțime rezonabile în funcție de condițiile locale.De exemplu, Zhang Caihong și alții cred că în nordul Xinjiang, lungimea serei este de 50 ~ 80 m, deschiderea este de 7 m și înălțimea serei este de 3,9 m, în timp ce în sudul Xinjiang, lungimea serei este de 50 ~ 80 m, deschiderea este de 8 m, iar înălțimea serei este de 3,6 ~ 4,0 m;De asemenea, se consideră că lungimea serei nu trebuie să fie mai mică de 7 m, iar atunci când deschiderea este de 8 m, efectul de conservare a căldurii este cel mai bun.În plus, Chen Weiqian și alții cred că lungimea, deschiderea și înălțimea serei solare ar trebui să fie de 80m, 8~10m și respectiv 3,8~4,2m atunci când este construită în zona Gobi din Jiuquan, Gansu.

Îmbunătățiți capacitatea de stocare a căldurii și de izolare a peretelui

În timpul zilei, peretele acumulează căldură prin absorbția radiației solare și a căldurii unui anumit aer din interior.Noaptea, când temperatura interioară este mai mică decât temperatura peretelui, peretele va elibera pasiv căldură pentru a încălzi sera.Fiind principalul corp de stocare a căldurii al serei, peretele poate îmbunătăți în mod semnificativ mediul interior cu temperatura nocturnă prin îmbunătățirea capacității sale de stocare a căldurii.În același timp, funcția de izolare termică a peretelui este baza pentru stabilitatea mediului termic de seră.În prezent, există mai multe metode pentru a îmbunătăți capacitatea de stocare a căldurii și de izolare a pereților.

01 proiectați o structură de perete rezonabilă

Funcția peretelui include în principal stocarea căldurii și conservarea căldurii și, în același timp, majoritatea pereților serei servesc și ca elemente portante pentru a susține ferme de acoperiș.Din punctul de vedere al obținerii unui mediu termic bun, o structură rezonabilă de perete ar trebui să aibă suficientă capacitate de stocare a căldurii pe partea interioară și suficientă capacitate de conservare a căldurii pe partea exterioară, reducând în același timp punțile reci inutile.În cercetarea de stocare a căldurii și izolarea pereților, Bao Encai și alții au proiectat peretele de stocare pasiv de căldură de nisip solidificat în zona deșertului Wuhai, Mongolia Interioară.Cărămida poroasă a fost folosită ca strat de izolare la exterior, iar nisipul solidificat a fost folosit ca strat de stocare a căldurii la interior.Testul a arătat că temperatura interioară poate ajunge la 13,7 ℃ în zilele însorite.Ma Yuehong etc. a proiectat un perete compozit cu bloc de mortar din coajă de grâu în nordul Xinjiang, în care varul nestins este umplut în blocuri de mortar ca strat de stocare a căldurii, iar sacii de zgură sunt stivuiți în aer liber ca strat izolator.Peretele de bloc tubular proiectat de Zhao Peng, etc. din zona Gobi din provincia Gansu, folosește placă de benzen de 100 mm grosime ca strat izolator la exterior și nisip și cărămidă bloc goale ca strat de stocare a căldurii la interior.Testul arată că temperatura medie în timpul iernii este peste 10 ℃ pe timp de noapte, iar Chai Regeneration etc. utilizează, de asemenea, nisip și pietriș ca strat de izolație și strat de stocare de căldură al peretelui din zona Gobi din provincia Gansu.În ceea ce privește reducerea podurilor reci, Yan Junyue etc. a proiectat un perete din spate asamblat ușor și simplificat, care nu numai că a îmbunătățit rezistența termică a peretelui, dar a îmbunătățit și proprietatea de etanșare a peretelui prin lipirea plăcii de polistiren pe partea exterioară a spatelui. perete;Wu Letian etc. a fixat grinda inelară din beton armat deasupra fundației peretelui serei și a folosit ștanțare de cărămidă trapezoidală chiar deasupra grinzii inelare pentru a susține acoperișul din spate, ceea ce a rezolvat problema că fisurile și căderea fundației sunt ușor de apărut în serele din Hotian, Xinjiang, afectând astfel izolarea termică a serelor.

02 Alegeți materiale adecvate de stocare a căldurii și de izolare.

Efectul de stocare a căldurii și de izolare al peretelui depinde în primul rând de alegerea materialelor.În deșertul de nord-vest, Gobi, teren nisipos și alte zone, în funcție de condițiile sitului, cercetătorii au luat materiale locale și au făcut încercări îndrăznețe de a proiecta multe tipuri diferite de pereți din spate ai serelor solare.De exemplu, când Zhang Guosen și alții au construit sere în câmpurile de nisip și pietriș din Gansu, nisipul și pietrișul au fost folosite ca depozitare a căldurii și straturi de izolație ale pereților;În conformitate cu caracteristicile Gobi și deșertul din nord-vestul Chinei, Zhao Peng a proiectat un fel de perete de bloc gol cu ​​gresie și bloc gol ca materiale.Testul arată că temperatura medie a nopții interioare este peste 10℃.Având în vedere deficitul de materiale de construcție, cum ar fi cărămizi și argilă, în regiunea Gobi din nord-vestul Chinei, Zhou Changji și alții au descoperit că serele locale folosesc de obicei pietricele ca materiale pentru pereți atunci când investighează serele solare din regiunea Gobi din Kizilsu Kirgiz, Xinjiang.Având în vedere performanța termică și rezistența mecanică a pietricelei, sera construită cu pietricele are performanțe bune în ceea ce privește conservarea căldurii, stocarea căldurii și suportarea sarcinii.În mod similar, Zhang Yong, etc. folosesc, de asemenea, pietricele ca material principal al peretelui și au proiectat un perete din spate de pietriș de stocare independent de căldură în Shanxi și în alte locuri.Testul arată că efectul de stocare a căldurii este bun.Zhang etc. a proiectat un fel de perete de gresie în funcție de caracteristicile zonei de nord-vest Gobi, care poate crește temperatura interioară cu 2,5 ℃.În plus, Ma Yuehong și alții au testat capacitatea de stocare a căldurii a peretelui de nisip umplut cu blocuri, a peretelui de bloc și a peretelui de cărămidă în Hotian, Xinjiang.Rezultatele au arătat că peretele de nisip umplut cu blocuri avea cea mai mare capacitate de stocare a căldurii.În plus, pentru a îmbunătăți performanța de stocare a căldurii a peretelui, cercetătorii dezvoltă în mod activ noi materiale și tehnologii de stocare a căldurii.De exemplu, Bao Encai a propus un material de întărire cu schimbare de fază, care poate fi utilizat pentru a îmbunătăți capacitatea de stocare a căldurii a peretelui din spate al serei solare în zonele necultivate de nord-vest.Ca și explorarea materialelor locale, carul de fân, zgura, panoul de benzen și paiele sunt, de asemenea, folosite ca materiale de perete, dar aceste materiale au de obicei doar funcția de conservare a căldurii și nu au capacitate de stocare a căldurii.În general, pereții umpluți cu pietriș și blocuri au o bună capacitate de stocare a căldurii și de izolare.

03 Creșteți în mod corespunzător grosimea peretelui

De obicei, rezistența termică este un indice important pentru măsurarea performanței de izolare termică a peretelui, iar factorul care afectează rezistența termică este grosimea stratului de material pe lângă conductivitatea termică a materialului.Prin urmare, pe baza selectării materialelor termoizolante adecvate, creșterea adecvată a grosimii peretelui poate crește rezistența termică generală a peretelui și poate reduce pierderea de căldură prin perete, crescând astfel izolarea termică și capacitatea de stocare a căldurii a peretelui și toată sera.De exemplu, în Gansu și în alte zone, grosimea medie a zidului de saci de nisip din orașul Zhangye este de 2,6 m, în timp ce cea a zidului de zidărie cu mortar din orașul Jiuquan este de 3,7 m.Cu cât peretele este mai gros, cu atât este mai mare izolarea termică și capacitatea de stocare a căldurii.Cu toate acestea, pereții prea groși vor crește ocuparea terenului și costul construcției de sere.Prin urmare, din perspectiva îmbunătățirii capacității de izolare termică, ar trebui să acordăm prioritate și selectării materialelor de izolare termică ridicată cu conductivitate termică scăzută, cum ar fi polistirenul, poliuretanul și alte materiale, iar apoi să creștem grosimea în mod corespunzător.

Design rezonabil al acoperișului din spate

Pentru proiectarea acoperișului din spate, principala considerație este de a nu provoca influența umbririi și de a îmbunătăți capacitatea de izolare termică.Pentru a reduce influența umbririi asupra acoperișului din spate, setarea unghiului său de înclinare se bazează în principal pe faptul că acoperișul din spate poate primi lumina directă a soarelui în timpul zilei când sunt plantate și produse culturi.Prin urmare, unghiul de înălțime al acoperișului din spate este în general ales să fie mai bun decât unghiul de altitudine solară locală a solstițiului de iarnă de 7°~8°.De exemplu, Zhang Caihong și alții cred că atunci când se construiesc sere solare în Gobi și zone de teren salin-alcalin din Xinjiang, lungimea proiectată a acoperișului din spate este de 1,6 m, astfel încât unghiul de înclinare al acoperișului din spate este de 40 ° în sudul Xinjiangului și 45° în nordul Xinjiang.Chen Wei-Qian și alții cred că acoperișul din spate al serei solare din zona Jiuquan Gobi ar trebui să fie înclinat la 40°.Pentru izolarea termică a acoperișului din spate, capacitatea de izolare termică trebuie asigurată în principal în alegerea materialelor termoizolante, proiectarea grosimii necesare și îmbinarea rezonabilă a materialelor termoizolante în timpul construcției.

Reduce pierderile de căldură din sol

În timpul nopții de iarnă, deoarece temperatura solului din interior este mai mare decât cea a solului exterior, căldura solului din interior va fi transferată în exterior prin conducerea căldurii, provocând pierderea căldurii din seră.Există mai multe moduri de a reduce pierderile de căldură din sol.

01 izolarea solului

Pământul se scufundă corespunzător, evitând stratul de sol înghețat și folosind solul pentru păstrarea căldurii.De exemplu, sera solară „1448 trei materiale-un singur corp” dezvoltată de Chai Regeneration și alte terenuri necultivate din Coridorul Hexi a fost construită prin săparea de 1 m în jos, evitând efectiv stratul de sol înghețat;Conform faptului că adâncimea solului înghețat din zona Turpan este de 0,8 m, Wang Huamin și alții au sugerat să sape 0,8 m pentru a îmbunătăți capacitatea de izolare termică a serei.Când Zhang Guosen, etc. a construit peretele din spate al serei solare de săpat, cu arc dublu, pe teren nearabil, adâncimea de săpare a fost de 1 m.Experimentul a arătat că cea mai scăzută temperatură pe timp de noapte a crescut cu 2 ~ 3℃ în comparație cu sera solară tradițională de a doua generație.

02 fond de ten protectie la frig

Metoda principală este săpați un șanț rezistent la frig de-a lungul părții de fundație a acoperișului din față, să umpleți materiale termoizolante sau să îngropați continuu materiale termoizolante în subteran de-a lungul părții peretelui fundației, toate acestea având ca scop reducerea pierderilor de căldură cauzate de transferul de căldură prin sol în partea de delimitare a serei.Materialele termoizolante utilizate se bazează în principal pe condițiile locale din nord-vestul Chinei și pot fi obținute local, cum ar fi fân, zgură, lână de stâncă, scândură de polistiren, paie de porumb, gunoi de grajd de cal, frunze căzute, iarbă spartă, rumeguș, buruieni, paie etc.

03 folie de mulci

Prin acoperirea foliei de plastic, lumina soarelui poate ajunge în sol prin filmul de plastic în timpul zilei, iar solul absoarbe căldura soarelui și se încălzește.Mai mult decât atât, folia de plastic poate bloca radiația cu undă lungă reflectată de sol, reducând astfel pierderea de radiație a solului și mărind stocarea de căldură a solului.Noaptea, folia de plastic poate împiedica schimbul de căldură convectiv dintre sol și aerul din interior, reducând astfel pierderea de căldură a solului.În același timp, folia de plastic poate reduce și pierderea de căldură latentă cauzată de evaporarea apei din sol.Wei Wenxiang a acoperit sera cu folie de plastic din Platoul Qinghai, iar experimentul a arătat că temperatura solului ar putea fi crescută cu aproximativ 1℃.

Întăriți performanța de izolare termică a acoperișului din față

Acoperișul frontal al serei este principala suprafață de disipare a căldurii, iar căldura pierdută reprezintă mai mult de 75% din pierderea totală de căldură în seră.Prin urmare, întărirea capacității de izolare termică a acoperișului frontal al serei poate reduce eficient pierderile prin acoperișul frontal și poate îmbunătăți mediul de temperatură de iarnă al serei.În prezent, există trei măsuri principale pentru îmbunătățirea capacității de izolare termică a acoperișului din față.

01 Se adoptă acoperirea transparentă cu mai multe straturi.

Din punct de vedere structural, utilizarea foliei cu două straturi sau a foliei cu trei straturi ca suprafață de transmitere a luminii a serei poate îmbunătăți eficient performanța de izolare termică a serei.De exemplu, Zhang Guosen și alții au proiectat o seră solară de tip săpat cu film dublu în zona Gobi din orașul Jiuquan.Exteriorul acoperișului frontal al serei este realizat din folie EVA, iar interiorul serii este din PVC anti-îmbătrânire fără picurare.Experimentele arată că, în comparație cu serele solare tradiționale de a doua generație, efectul de izolare termică este remarcabil, iar cea mai scăzută temperatură pe timp de noapte crește în medie cu 2 ~ 3℃.În mod similar, Zhang Jingshe, etc. a proiectat, de asemenea, o seră solară cu acoperire cu peliculă dublă pentru caracteristicile climatice ale zonelor cu latitudine mare și frig severe, ceea ce a îmbunătățit semnificativ izolarea termică a serei.În comparație cu sera de control, temperatura nopții a crescut cu 3℃.În plus, Wu Letian și alții au încercat să folosească trei straturi de folie EVA de 0,1 mm grosime pe acoperișul frontal al serei solare proiectată în zona deșertului Hetian, Xinjiang.Filmul cu mai multe straturi poate reduce eficient pierderea de căldură a acoperișului din față, dar deoarece transmisia luminii a filmului cu un singur strat este practic de aproximativ 90%, filmul cu mai multe straturi va duce în mod natural la atenuarea transmisiei luminii.Prin urmare, atunci când se selectează acoperirea cu mai multe straturi de transmisie a luminii, este necesar să se acorde atenția cuvenită condițiilor de iluminare și cerințelor de iluminare ale serelor.

02 Întăriți izolația de noapte a acoperișului din față

Folia de plastic este folosită pe acoperișul din față pentru a crește transmisia luminii în timpul zilei, iar noaptea devine cel mai slab loc din întreaga seră.Prin urmare, acoperirea suprafeței exterioare a acoperișului frontal cu o cuvertură groasă de termoizolație compozită este o măsură necesară de izolare termică pentru serele solare.De exemplu, în regiunea alpină Qinghai, Liu Yanjie și alții au folosit perdele de paie și hârtie kraft ca pilote de izolare termică pentru experimente.Rezultatele testului au arătat că cea mai scăzută temperatură interioară în sera pe timp de noapte ar putea atinge peste 7,7 ℃.În plus, Wei Wenxiang consideră că pierderea de căldură din seră poate fi redusă cu mai mult de 90% prin utilizarea unor perdele duble de iarbă sau hârtie kraft în afara perdelelor de iarbă pentru izolarea termică în această zonă.În plus, Zou Ping, etc. a folosit cuvertură de izolare termică din pâslă cu fibre reciclate în seră solară din regiunea Gobi din Xinjiang, iar Chang Meimei, etc. a folosit pilota de izolare termică din bumbac sandviș de izolare termică în sera solară din regiunea Gobi din Coridorul Hexi.În prezent, există multe feluri de pilote termoizolante folosite în serele solare, dar cele mai multe dintre ele sunt din pâslă cu ace, bumbac pulverizat cu lipici, bumbac perlat etc., cu straturi de suprafață impermeabile sau anti-îmbătrânire pe ambele părți.Conform mecanismului de izolare termică a plapumei termoizolante, pentru a-și îmbunătăți performanța de izolare termică, ar trebui să începem cu îmbunătățirea rezistenței sale termice și reducerea coeficientului de transfer termic, iar principalele măsuri sunt reducerea conductibilității termice a materialelor, creșterea grosimii straturile de material sau creșterea numărului de straturi de material, etc. Prin urmare, în prezent, materialul de bază al plapumei de izolare termică cu performanță ridicată de izolare termică este adesea realizat din materiale compozite multistrat.Conform testului, coeficientul de transfer termic al plapumei termoizolante cu performanțe ridicate de izolare termică în prezent poate ajunge la 0,5W/(m2℃), ceea ce oferă o garanție mai bună pentru izolarea termică a serelor în zonele reci iarna.Desigur, zona de nord-vest este vântută și prăfuită, iar radiația ultravioletă este puternică, astfel încât stratul de suprafață de izolare termică ar trebui să aibă performanțe bune anti-îmbătrânire.

03 Adăugați o perdea termoizolatoare interioară.

Deși acoperișul frontal al serei de lumină solară este acoperit noaptea cu o plapumă termoizolatoare exterioară, în ceea ce privește alte structuri ale întregii sere, acoperișul din față este totuși un loc slab pentru întreaga seră pe timp de noapte.Prin urmare, echipa de proiect „Structura și Tehnologia Construcțiilor de Seră în Terenul Nearabil de Nord-Vest” a proiectat un sistem simplu de rulare de izolare termică internă (Figura 1), a cărui structură constă dintr-o perdea de izolare termică internă fixă ​​la piciorul din față și o perdea de izolare termică internă mobilă în spațiul superior.Perdeaua superioară de izolare termică mobilă este deschisă și pliată la peretele din spate al serei în timpul zilei, ceea ce nu afectează iluminarea serei;Plapuma termoizolatoare fixa din partea de jos joaca rolul de etansare pe timp de noapte.Designul izolației interioare este îngrijit și ușor de utilizat și poate juca și rolul de umbrire și răcire vara.

Tehnologie de încălzire activă

Din cauza temperaturii scăzute din timpul iernii din nord-vestul Chinei, dacă ne bazăm doar pe conservarea căldurii și stocarea căldurii în sere, încă nu putem îndeplini cerințele de producție de iernare a culturilor pe vreme rece, așa că unele măsuri active de încălzire sunt, de asemenea, îngrijorat.

Sistem de stocare a energiei solare și eliberare de căldură

Este un motiv important pentru care peretele îndeplinește funcțiile de conservare a căldurii, stocare a căldurii și portantă, ceea ce duce la costul ridicat de construcție și la rata scăzută de utilizare a terenului a serelor solare.Prin urmare, simplificarea și asamblarea serelor solare este cu siguranță o direcție importantă de dezvoltare în viitor.Printre acestea, simplificarea funcției peretelui este de a elibera funcția de stocare și eliberare a căldurii a peretelui, astfel încât peretele din spate să poarte doar funcția de conservare a căldurii, care este o modalitate eficientă de a simplifica dezvoltarea.De exemplu, sistemul activ de stocare și eliberare a căldurii Fang Hui (Figura 2) este utilizat pe scară largă în zonele necultivate precum Gansu, Ningxia și Xinjiang.Dispozitivul său de colectare a căldurii este atârnat pe peretele de nord.În timpul zilei, căldura colectată de dispozitivul de captare a căldurii este stocată în corpul de stocare a căldurii prin circulația mediului de stocare a căldurii, iar noaptea, căldura este eliberată și încălzită prin circulația mediului de stocare a căldurii, realizându-se astfel transferul de căldură în timp și spațiu.Experimentele arată că temperatura minimă în seră poate fi crescută cu 3 ~ 5℃ prin utilizarea acestui dispozitiv.Wang Zhiwei etc. a propus un sistem de încălzire cu perdea de apă pentru seră solară în zona deșertului din sudul Xinjiang, care poate crește temperatura serei cu 2,1 ℃ pe timp de noapte.

În plus, Bao Encai etc. a proiectat un sistem de circulație activ de stocare a căldurii pentru peretele de nord.În timpul zilei, prin circulația ventilatoarelor axiale, aerul cald din interior curge prin conducta de transfer de căldură încorporată în peretele de nord, iar conducta de transfer de căldură schimbă căldură cu stratul de stocare a căldurii din interiorul peretelui, ceea ce îmbunătățește semnificativ capacitatea de stocare a căldurii a peretele.În plus, sistemul solar de stocare a căldurii cu schimbare de fază proiectat de Yan Yantao etc. stochează căldura în materialele cu schimbare de fază prin colectorii solari în timpul zilei și apoi disipează căldura în aerul interior prin circulația aerului pe timp de noapte, ceea ce poate crește temperatura medie cu 2.0℃ noaptea.Tehnologiile și echipamentele de utilizare a energiei solare de mai sus au caracteristici de economie, economie de energie și emisii reduse de carbon.După optimizare și îmbunătățire, aceștia ar trebui să aibă o bună perspectivă de aplicare în zonele cu resurse abundente de energie solară din nord-vestul Chinei.

Alte tehnologii auxiliare de încălzire

01 încălzire cu energie biomasă

Așternutul, paiele, balega de vacă, de oaie și de pasăre sunt amestecate cu bacterii biologice și îngropate în sol din seră.În timpul procesului de fermentație se generează multă căldură, iar în timpul procesului de fermentație sunt generate o mulțime de tulpini benefice, materie organică și CO2.Tulpinile benefice pot inhiba și ucide o varietate de germeni și pot reduce apariția bolilor de seră și a dăunătorilor;Materia organică poate deveni îngrășământ pentru culturi;CO2 produs poate îmbunătăți fotosinteza culturilor.De exemplu, Wei Wenxiang a îngropat îngrășăminte organice fierbinți, cum ar fi gunoi de grajd de cai, gunoi de grajd de vacă și gunoi de grajd de oaie, în sol interior, în sera solară din Podișul Qinghai, ceea ce a ridicat efectiv temperatura solului.În sera solară din zona deșertului Gansu, Zhou Zhilong a folosit paie și îngrășământ organic pentru a fermenta între culturi.Testul a arătat că temperatura serei ar putea fi crescută cu 2 ~ 3℃.

02 încălzire pe cărbune

Există aragaz artificial, încălzitor de apă cu economie de energie și încălzire.De exemplu, după o investigație în Platoul Qinghai, Wei Wenxiang a descoperit că încălzirea cuptorului artificial a fost folosită în principal la nivel local.Această metodă de încălzire are avantajele unei încălziri mai rapide și un efect evident de încălzire.Cu toate acestea, în procesul de ardere a cărbunelui vor fi produse gaze nocive precum SO2, CO și H2S, așa că este necesar să faceți o treabă bună de evacuare a gazelor nocive.

03 incalzire electrica

Utilizați fir de încălzire electrică pentru a încălzi acoperișul din față al serei sau folosiți încălzitorul electric.Efectul de încălzire este remarcabil, utilizarea este sigură, nu se generează poluanți în seră, iar echipamentul de încălzire este ușor de controlat.Chen Weiqian și alții cred că problema daunelor cauzate de îngheț în timpul iernii în zona Jiuquan împiedică dezvoltarea agriculturii locale Gobi, iar elementele de încălzire electrice pot fi folosite pentru a încălzi sera.Cu toate acestea, datorită utilizării resurselor de energie electrică de înaltă calitate, consumul de energie este mare și costul este ridicat.Se sugerează că ar trebui să fie folosit ca mijloc temporar de încălzire de urgență pe vreme extrem de rece.

Măsuri de management de mediu

În procesul de producție și utilizare a serelor, echipamentul complet și funcționarea normală nu pot asigura în mod eficient că mediul său termic îndeplinește cerințele de proiectare.De fapt, utilizarea și gestionarea echipamentelor joacă adesea un rol-cheie în formarea și întreținerea mediului termic, dintre care cel mai important este gestionarea zilnică a cuverturii și a aerului de izolare termică.

Gestionarea pilotei termoizolante

Cuvertura termoizolatoare este cheia pentru izolarea termică de noapte a acoperișului din față, de aceea este extrem de important să se perfecționeze gestionarea și întreținerea zilnică a acestuia, în special trebuie să se acorde atenție următoarelor probleme:①Alegeți timpul adecvat de deschidere și închidere a plapumei termoizolante. .Timpul de deschidere și închidere a plapumei termoizolante nu afectează doar timpul de iluminare al serei, ci afectează și procesul de încălzire în seră.Deschiderea și închiderea plapumii termoizolante prea devreme sau prea târziu nu este propice colectării căldurii.Dimineața, dacă pilota este descoperită prea devreme, temperatura interioară va scădea prea mult din cauza temperaturii exterioare scăzute și a luminii slabe.Dimpotrivă, dacă timpul de descoperire a pilotei este prea târziu, timpul de primire a luminii în seră va fi scurtat, iar timpul de creștere a temperaturii interioare va fi întârziat.După-amiaza, dacă plapuma termoizolatoare este oprită prea devreme, timpul de expunere în interior va fi scurtat, iar stocarea de căldură a solului interior și a pereților va fi redusă.Dimpotrivă, dacă conservarea căldurii este oprită prea târziu, disiparea căldurii a serei va fi crescută din cauza temperaturii exterioare scăzute și a luminii slabe.Prin urmare, în general, atunci când plapuma termoizolatoare este pornită dimineața, este recomandabil ca temperatura să crească după o scădere de 1 ~ 2℃, în timp ce atunci când plapuma termoizolatoare este oprită, este recomandabil ca temperatura să crească după scădere de 1 ~ 2℃.② Când închideți pilota termoizolatoare, acordați atenție dacă pilota termoizolante acoperă strâns toate acoperișurile din față și reglați-le la timp dacă există un spațiu liber.③ După ce plapuma termoizolatoare este complet jos, verificați dacă partea inferioară a fost compactată, pentru a preveni ca efectul de conservare a căldurii să fie ridicat de vânt noaptea.④ Verificați și mențineți plapuma termoizolatoare la timp, mai ales când plapuma termoizolatoare este deteriorată, reparați-o sau înlocuiți-o la timp.⑤ Acordați atenție la timp la condițiile meteo.Când este ploaie sau zăpadă, acoperiți cuvertura termoizolatoare din timp și îndepărtați zăpada din timp.

Gestionarea gurilor de aerisire

Scopul ventilației pe timp de iarnă este reglarea temperaturii aerului pentru a evita temperatura excesivă în jurul prânzului;Al doilea este eliminarea umidității interioare, reducerea umidității aerului din seră și controlul dăunătorilor și bolilor;Al treilea este de a crește concentrația de CO2 în interior și de a promova creșterea culturilor.Cu toate acestea, ventilația și conservarea căldurii sunt contradictorii.Dacă ventilația nu este gestionată corespunzător, probabil că va duce la probleme de temperatură scăzută.Prin urmare, când și cât timp se deschide orificiile de ventilație trebuie să fie ajustate dinamic în funcție de condițiile de mediu ale serei în orice moment.În zonele necultivate de nord-vest, gestionarea orificiilor de aerisire a serelor este împărțită în principal în două moduri: funcționare manuală și ventilație mecanică simplă.Cu toate acestea, timpul de deschidere și timpul de ventilație al orificiilor de ventilație se bazează în principal pe judecata subiectivă a oamenilor, așa că se poate întâmpla ca orificiile de ventilație să fie deschise prea devreme sau prea târziu.Pentru a rezolva problemele de mai sus, Yin Yilei etc. a proiectat un dispozitiv inteligent de ventilație pentru acoperiș, care poate determina timpul de deschidere și dimensiunea de deschidere și închidere a orificiilor de ventilație în funcție de schimbările mediului interior.Odată cu aprofundarea cercetării privind legea schimbării mediului și a cererii de culturi, precum și popularizarea și progresul tehnologiilor și echipamentelor precum percepția asupra mediului, colectarea informațiilor, analiza și controlul, automatizarea managementului ventilației în serele solare ar trebui să fie un direcție importantă de dezvoltare în viitor.

Alte măsuri de management

În procesul de utilizare a diferitelor tipuri de pelicule, capacitatea lor de transmitere a luminii se va slăbi treptat, iar viteza de slăbire nu este legată numai de propriile proprietăți fizice, ci și de mediul înconjurător și de management în timpul utilizării.În procesul de utilizare, cel mai important factor care duce la scăderea performanței de transmisie a luminii este poluarea suprafeței filmului.Prin urmare, este extrem de important să se efectueze curățarea și curățarea regulată atunci când condițiile permit.În plus, structura incintei serii trebuie verificată în mod regulat.Când există o scurgere în perete și acoperișul din față, aceasta trebuie reparată la timp pentru a evita ca sera să fie afectată de infiltrarea aerului rece.

Probleme existente și direcția de dezvoltare

Cercetătorii au explorat și studiat tehnologia de conservare și stocare a căldurii, tehnologia de gestionare și metodele de încălzire a serelor din zonele necultivate de nord-vest timp de mulți ani, care practic au realizat că producția de legume de iernare a îmbunătățit considerabil capacitatea serei de a rezista leziunilor de răcire la temperaturi scăzute. , și practic a realizat producția de legume de iarnă.A avut o contribuție istorică la atenuarea contradicției dintre alimente și legume care concurează pentru terenuri în China.Cu toate acestea, există încă următoarele probleme în tehnologia de garantare a temperaturii în nord-vestul Chinei.

Tipuri de sere care urmează să fie modernizate

În prezent, tipurile de sere sunt încă cele obișnuite construite la sfârșitul secolului al XX-lea și începutul acestui secol, cu structură simplă, design nerezonabil, capacitate slabă de a menține mediul termic al serei și de a rezista dezastrelor naturale și lipsa standardizării.Prin urmare, în proiectarea viitoare a serei, forma și înclinarea acoperișului din față, unghiul de azimut al serei, înălțimea peretelui din spate, adâncimea de scufundare a serei etc. ar trebui să fie standardizate prin combinarea completă a latitudinii geografice locale. și caracteristicile climatice.În același timp, într-o seră poate fi plantată o singură cultură pe cât posibil, astfel încât potrivirea standardizată a serelor să poată fi realizată în funcție de cerințele de lumină și temperatură ale culturilor plantate.

Scara de seră este relativ mică.

Dacă scara serei este prea mică, va afecta stabilitatea mediului termic al serei și dezvoltarea mecanizării.Odată cu creșterea treptată a costului forței de muncă, dezvoltarea mecanizării este o direcție importantă în viitor.Prin urmare, în viitor, ar trebui să ne bazăm pe nivelul de dezvoltare locală, să luăm în considerare nevoile dezvoltării mecanizării, să proiectăm rațional spațiul interior și amenajarea serelor, să accelerăm cercetarea și dezvoltarea echipamentelor agricole potrivite zonelor locale și îmbunătățirea ratei de mecanizare a producției de seră.În același timp, în funcție de nevoile culturilor și modelelor de cultivare, echipamentele relevante ar trebui să fie potrivite cu standardele și ar trebui promovate cercetarea și dezvoltarea integrată, inovarea și popularizarea echipamentelor de ventilație, reducerea umidității, conservarea căldurii și încălzire.

Grosimea pereților, cum ar fi nisipul și blocurile goale, este încă groasă.

Dacă peretele este prea gros, deși efectul de izolare este bun, acesta va reduce rata de utilizare a solului, va crește costul și dificultatea construcției.Prin urmare, în dezvoltarea viitoare, pe de o parte, grosimea peretelui poate fi optimizată științific în funcție de condițiile climatice locale;Pe de altă parte, ar trebui să promovăm dezvoltarea ușoară și simplificată a peretelui din spate, astfel încât peretele din spate al serei să păstreze doar funcția de conservare a căldurii, să folosim colectoare solare și alte echipamente pentru a înlocui stocarea căldurii și eliberarea peretelui. .Colectoarele solare au caracteristicile unei eficiențe ridicate de colectare a căldurii, capacitate puternică de colectare a căldurii, economisire a energiei, emisii reduse de carbon și așa mai departe, iar majoritatea dintre ei pot realiza o reglare și control activ și pot efectua încălzire exotermă țintită în conformitate cu cerințele de mediu ale serei. noaptea, cu o eficiență mai mare de utilizare a căldurii.

Trebuie dezvoltată o pilota specială de izolare termică.

Acoperișul din față este corpul principal de disipare a căldurii în seră, iar performanța de izolare termică a plapumei de izolare termică afectează direct mediul termic interior.În prezent, mediul de temperatură al serei în unele zone nu este bun, parțial pentru că plapuma termoizolatoare este prea subțire, iar performanța de izolare termică a materialelor este insuficientă.În același timp, pilota termoizolatoare are încă unele probleme, cum ar fi capacitatea slabă de impermeabilitate și de schi, îmbătrânirea ușoară a suprafeței și a materialelor de bază etc. Prin urmare, în viitor, materialele de izolare termică adecvate ar trebui selectate științific în conformitate cu localul trebuie proiectate și dezvoltate caracteristicile și cerințele climatice, precum și produsele speciale de cuvertură de izolare termică, potrivite pentru uz local și popularizare.

Sfârşit

Informații citate

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, etc. Starea cercetării a tehnologiei de garantare a temperaturii mediului de seră solară în terenul necultivat de nord-vest [J].Tehnologia ingineriei agricole, 2022,42(28):12-20.