Li Jianming, Sun Guotao, etc.Greenhouse Horticultural Agricultural Engineering Technology2022-11-21 17:42 Gepubliceerd in Beijing

In de afgelopen jaren is de broeikasindustrie krachtig ontwikkeld. De ontwikkeling van de kas verbetert niet alleen het percentage landgebruik en de outputsnelheid van landbouwproducten, maar lost ook het leveringsprobleem op van groenten en fruit in het seizoen. De kas heeft echter ook ongekende uitdagingen aangetroffen. De originele faciliteiten, verwarmingsmethoden en structurele vormen hebben weerstand opgeleverd tegen het milieu en de ontwikkeling. Nieuwe materialen en nieuwe ontwerpen zijn dringend nodig om de kasstructuur te veranderen, en nieuwe energiebronnen zijn dringend nodig om de doeleinden van energiebesparing en milieubescherming te bereiken en de productie en inkomsten te verhogen.

Dit artikel bespreekt het thema van "New Energy, Nieuw materialen, nieuw ontwerp om de nieuwe revolutie van kas te helpen", inclusief het onderzoek en innovatie van zonne -energie, biomassa -energie, geothermische energie en andere nieuwe energiebronnen in kas, het onderzoek en de toepassing van nieuwe materialen voor het bedekken, thermische isolatie, muren en andere apparatuur, en het toekomstperspectief en denken aan nieuwe energie, nieuw materiaal en nieuw ontwerp om de kashervorming te helpen, om de industrie te verwezenlijken.

Het ontwikkelen van faciliteitslandbouw is de politieke vereiste en onvermijdelijke keuze om de geest van de belangrijke instructies en de besluitvorming van de centrale overheid te implementeren. In 2020 zal het totale oppervlak van beschermde landbouw in China 2,8 miljoen hm2 zijn en de outputwaarde zal meer dan 1 biljoen yuan overschrijden. Het is een belangrijke manier om de productiecapaciteit van de broeikasgebied te verbeteren om de prestaties van de broeikasverlichting en de thermische isolatieprestaties te verbeteren door nieuwe energie, nieuwe materialen en nieuw broeikasgebied. Er zijn veel nadelen in de traditionele broeikasproductie, zoals steenkool, stookolie en andere energiebronnen die worden gebruikt voor verwarming en verwarming in traditionele kassen, wat resulteert in een grote hoeveelheid dioxidegas, die het milieu ernstig vervuilt, terwijl aardgas, elektrische energie en Andere energiebronnen verhogen de bedrijfskosten van kassen. Traditionele warmteopslagmaterialen voor kaswanden zijn meestal klei en bakstenen, die veel verbruiken en ernstige schade aan landbronnen veroorzaken. De efficiëntie van het landgebruik van de traditionele zonne -kas met de aardwand is slechts 40% ~ 50%, en de gewone kas heeft een slechte hitteopslagcapaciteit, dus het kan de winter niet doorleven om warme groenten in Noord -China te produceren. Daarom ligt de kern van het bevorderen van broeikasgebied of basisonderzoek in het broeikasontwerp, onderzoek en ontwikkeling van nieuwe materialen en nieuwe energie. Dit artikel zal zich richten op het onderzoek en innovatie van nieuwe energiebronnen in de kas, vat de onderzoeksstatus samen van nieuwe energiebronnen zoals zonne -energie, biomassa -energie, geothermische energie, windenergie en nieuwe transparante bedekkingsmaterialen, thermische isolatiematerialen en wandmaterialen in Greenhouse, analyseer de toepassing van nieuwe energie en nieuwe materialen bij de bouw van nieuwe kas en kijk uit naar hun rol in de toekomstige ontwikkeling en transformatie van kas.

Onderzoek en innovatie van nieuwe energiekas

De groene nieuwe energie met het grootste landbouwgebruikspotentieel omvat zonne -energie, geothermische energie en biomassa -energie, of een uitgebreid gebruik van een verscheidenheid aan nieuwe energiebronnen, om een ​​efficiënt gebruik van energie te bereiken door te leren van elkaars sterke punten.

Zonne -energie/kracht

Zonne-energietechnologie is een koolstofarme, efficiënte en duurzame energievoorzieningsmodus en het is een belangrijk onderdeel van de strategische opkomende industrieën van China. Het zal een onvermijdelijke keuze worden voor de transformatie en het upgraden van de Chinese energiestructuur in de toekomst. Vanuit het oogpunt van het energieverbruik is de kas zelf een faciliteitsstructuur voor gebruik van zonne -energie. Door het broeikaseffect wordt de zonne -energie binnenshuis verzameld, wordt de temperatuur van de kas verhoogd en wordt de benodigde warmte voor de groei van gewassen voorzien. De belangrijkste energiebron van fotosynthese van kasplanten is direct zonlicht, wat het directe gebruik van zonne -energie is.

01 fotovoltaïsche stroomopwekking om warmte te genereren

Fotovoltaïsche stroomopwekking is een technologie die lichte energie direct omzet in elektrische energie op basis van fotovoltaïsche effect. Het belangrijkste element van deze technologie is zonnecel. Wanneer zonne -energie schijnt op de reeks zonnepanelen in serie of parallel, zetten halfgeleidercomponenten direct zonnestralingsenergie om in elektrische energie. Fotovoltaïsche technologie kan lichte energie direct omzetten in elektrische energie, elektriciteit opslaan door batterijen en de kas 's nachts verwarmen, maar de hoge kosten beperkt zijn verdere ontwikkeling. De onderzoeksgroep ontwikkelde een fotovoltaïsche grafeenverwarmingsapparaat, dat bestaat uit flexibele fotovoltaïsche panelen, een alles-in-één reverse bedieningsmachine, een opslagbatterij en een grafeenverwarmingsstang. Volgens de lengte van de plantlijn wordt de grafeenverwarmingsstang begraven onder de substraatzak. Gedurende de dag absorberen de fotovoltaïsche panelen zonnestraling om elektriciteit te genereren en op te slaan in de opslagbatterij, en vervolgens wordt de elektriciteit 's nachts vrijgegeven voor de grafeenverwarmingsstang. In de werkelijke meting wordt de temperatuurregelingsmodus van het beginnen bij 17 ℃ en het sluiten van 19 ℃ aangenomen. Rennen 's nachts (20: 00-08: 00 op de tweede dag) gedurende 8 uur, het energieverbruik van het verwarmen van een enkele rij planten is 1,24 kW · uur en de gemiddelde temperatuur van de substraatzak' s nachts is 19,2 ℃, 19,2 ℃, dat is 3,5 ~ 5,3 ℃ hoger dan die van de controle. Deze verwarmingsmethode in combinatie met photovoltaïsche stroomopwekking lost de problemen op van een hoog energieverbruik en hoge vervuiling bij kasverwarming in de winter.

02 Fotothermische conversie en gebruik

Solar -fotothermische conversie verwijst naar het gebruik van een speciaal zonlichtverzameloppervlak gemaakt van fotothermische conversiematerialen om zoveel mogelijk zonne -energie te verzamelen en te absorberen en om te zetten in warmte -energie. Vergeleken met fotovoltaïsche toepassingen op zonne-energie, verhogen zonne-fotothermische toepassingen de absorptie van bijna-infraroodband, dus het heeft een hogere efficiëntie van het energieverbruik van zonlicht, lagere kosten en volwassen technologie en is de meest gebruikte manier van gebruik van zonne-energie.

De meest volwassen technologie van fotothermische conversie en gebruik in China is de zonnecollector, waarvan de kerncomponent de warmte-absorberende plaatkern is met selectieve absorptiecoating, die de energie van de zonnestraling door de dekplaat kan omzetten in warmte-energie en verzend het naar het hitte-absorberende werkmedium. Zonne -verzamelaars kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën volgens de vraag of er een vacuümruimte in de collector is of niet: platte zonne -verzamelaars en zolderbuisverzamelaars; concentrerende zonne-collectoren en niet-concentrerende zonne-collectoren volgens de vraag of de zonnestraling bij de daglichthaven van richting verandert; en vloeibare zonne -verzamelaars en luchtzonne -verzamelaars volgens het type warmteoverdracht werkmedium.

Het gebruik van zonne -energie in de kas wordt voornamelijk uitgevoerd via verschillende soorten zonne -verzamelaars. IBN ZOR University in Marokko heeft een actief zonne -energieverwarmingssysteem (ASS) ontwikkeld voor broeikaswarming, dat de totale tomatenproductie in de winter met 55% kan verhogen. China Agricultural University heeft een set oppervlaktekoeler-fan verzamel- en ontladensysteem ontworpen en ontwikkeld, met een warmtecollectiecapaciteit van 390,6 ～ 693,0 MJ, en naar voren gebracht om het warmtecollectieproces te scheiden van het warmteopslagproces door warmtepomp. De Universiteit van Bari in Italië heeft een kas polygeneratie verwarmingssysteem ontwikkeld, dat bestaat uit een zonne-energiesysteem en een luchtwaterwarmtepomp, en de luchttemperatuur met 3,6% en de bodemtemperatuur met 92% kan verhogen. De onderzoeksgroep heeft een soort actieve apparatuur voor het verzamelen van zonnewarmte ontwikkeld met variabele hellingshoek voor zonne -kas, en een ondersteunend warmtegerichtapparaat voor broeikaswaterlichaam over het weer. Actieve zonnewarmte -verzamelingstechnologie met variabele helling breekt door de beperkingen van traditionele broeikaswarmte -verzamelingsapparatuur, zoals beperkte capaciteit voor het verzamelen van warmte, schaduw en bezetting van gecultiveerd land. Door de speciale kasstructuur van zonne-kas te gebruiken, wordt de niet-plantenruimte van de kas volledig gebruikt, wat de gebruiksefficiëntie van broeikasruimte aanzienlijk verbetert. Onder typische zonnige werkomstandigheden bereikt het actieve zonnewarmte -verzamelsysteem met variabele helling 1,9 MJ/(M2H), de efficiëntie van het energiebruik bereikt 85,1% en het energiebesparingssnelheid is 77%. In de broeikaswarmte-opslagtechnologie is de multi-fase wijzigingsveranderingsopslagstructuur ingesteld, wordt de warmtetopslagcapaciteit van het warmteopslagapparaat verhoogd en wordt de langzame afgifte van warmte uit het apparaat gerealiseerd, om het efficiënte gebruik van te realiseren De warmte verzameld door de verzameling van de broeikas met zonne -zonnewarmte.

biomassa -energie

Een nieuwe faciliteitstructuur wordt gebouwd door het warmteproducerende apparaat van de biomassa te combineren met de kas, en de biomassa-grondstoffen zoals varkensmest, champignonresten en stro worden gecomposteerd om warmte te brouwen, en de gegenereerde warmte-energie wordt rechtstreeks aan de kas geleverd [ 5]. Vergeleken met de kas zonder verwarmingstank van biomassa -fermentatie, kan de verwarmingskas de grondtemperatuur in de kas effectief verhogen en de juiste temperatuur van de wortels van gewassen in de bodem in het normale klimaat in de winter behouden. Een asymmetrische thermische isolatiekas met één laag nemen met een overspanning van 17 m en een lengte van 30 m als een voorbeeld, het toevoegen van 8 m landbouwafval (tomatenstroom en varkensmest gemengd) in de indoor fermentatietank voor natuurlijke gisting zonder over de stapel te draaien kan Verhoog de gemiddelde dagtemperatuur van de kas met 4,2 ℃ in de winter en de gemiddelde dagelijkse minimumtemperatuur kan 4,6 ℃ bereiken.

Het energieverbruik van door biomassa gereguleerde fermentatie is een fermentatiemethode die instrumenten en apparatuur gebruikt om het fermentatieproces te regelen om snel te verkrijgen en efficiënt gebruik te maken en gasproductie van biomassa. Onder geventileerde omstandigheden gebruiken aerobe micro -organismen in de gistingshoop zuurstof voor levensactiviteiten, en een deel van de gegenereerde energie wordt gebruikt voor hun eigen levensactiviteiten, en een deel van de energie wordt in de omgeving vrijgegeven als warmte -energie, die gunstig is voor de temperatuur opkomst van de omgeving. Water neemt deel aan het hele gistingsproces, waardoor de benodigde oplosbare voedingsstoffen worden geboden voor microbiële activiteiten en tegelijkertijd de hitte van de hoop in de vorm van stoom door water vrijgeven, om de temperatuur van de hoop te verlagen, verlengt u de levensduur van Micro -organismen en verhoog de bulktemperatuur van de hoop. Het installeren van rietuitloogapparaat in fermentatietank kan de binnentemperatuur met 3 ~ 5 ℃ in de winter verhogen, de fotosynthese van de plant versterken en de tomatenopbrengst met 29,6%verhogen.

Geothermische energie

China is rijk aan geothermische middelen. Momenteel is de meest gebruikelijke manier voor landbouwfaciliteiten om geothermische energie te gebruiken, het gebruik van de warmtepomp van de grondwarmte, die kan overbrengen van lage warmte-energie naar hoogwaardige warmte-energie door een kleine hoeveelheid hoogwaardige energie in te voeren (zoals elektrische energie). Anders dan de traditionele broeikasverwarmingsmaatregelen, kan de verwarming van warmtepompverwarming niet alleen een aanzienlijk verwarmingseffect bereiken, maar ook de mogelijkheid hebben om de kas te koelen en de vochtigheid in de kas te verminderen. Het applicatieonderzoek van de ground-source warmtepomp op het gebied van woningbouw is volwassen. Het kerngedeelte dat de verwarmings- en koelcapaciteit van de warmtepomp van de grondbron beïnvloedt, is de ondergrondse warmte-uitwisselingsmodule, die voornamelijk begraven buizen, ondergrondse putten, enz. Omvat, enz. was de onderzoeksfocus van dit deel. Tegelijkertijd beïnvloedt de verandering van de temperatuur van de ondergrondse bodemlaag bij de toepassing van de warmtepomp van de grondwarmte ook het gebruikseffect van het warmtepompsysteem. Het gebruik van de warmtepomp van de grondbron om de kas in de zomer te koelen en de warmte -energie in de diepe grondlaag op te slaan, kan de temperatuurdaling van de ondergrondse grondlaag verlichten en de warmteproductie -efficiëntie van de warmtepomp van de grondbron in de winter verbeteren.

Momenteel wordt in het onderzoek naar de prestaties en efficiëntie van de warmtepomp van de grondwarmte door de werkelijke experimentele gegevens een numeriek model vastgesteld met software zoals Tough2 en TRNSY ) van de grondwarmtewarmtepomp kan 3,0 ~ 4,5 bereiken, wat een goed koel- en verwarmingseffect heeft. In het onderzoek van de operatiestrategie van het warmtepompsysteem ontdekten Fu Yunzhun en anderen dat in vergelijking met de stroming van de belastingszijkant de zijstroom van de grondbron een grotere impact heeft op de prestaties van de eenheid en de warmteoverdrachtsprestaties van de begraven buis . Onder de voorwaarde van de stroominstelling kan de maximale COP -waarde van de eenheid 4,17 bereiken door het bedieningsschema van 2 uur aan te nemen en 2 uur te stoppen; SHI HUIXIAN ET. een intermitterende bedieningsmodus van wateropslagkoelsysteem aangenomen. In de zomer, wanneer de temperatuur hoog is, kan de COP van het hele energievoorzieningssysteem 3,80 bereiken.

Diepe bodemwarmte -opslagtechnologie in de kas

Diepe bodemwarmte -opslag in de kas wordt ook wel "warmteopslagbank" in de kas genoemd. Koude schade in de winter en hoge temperatuur in de zomer zijn de belangrijkste obstakels voor de productie van broeikasgassen. Gebaseerd op de sterke warmteopslagcapaciteit van diepe grond, ontwierp de onderzoeksgroep een kas ondergronds diep warmteopslagapparaat. Het apparaat is een parallelle warmteoverdrachtspijpleiding met dubbele laag begraven op de diepte van 1,5 ～ 2,5 m ondergronds in de kas, met een luchtinlaat aan de bovenkant van de kas en een luchtuitgang op de grond. Wanneer de temperatuur in de kas hoog is, wordt de binnenlucht met geweld in de grond gepompt door een ventilator om warmteopslag en temperatuurreductie te realiseren. Wanneer de temperatuur van de kas laag is, wordt warmte uit de grond geëxtraheerd om de kas te verwarmen. De productie- en applicatieresultaten laten zien dat het apparaat de broeikastemperatuur in de winternacht met 2,3 ℃ kan verhogen, de binnentemperatuur in de zomerdag met 2,6 ℃ kan verlagen en de tomatenopbrengst met 1500 kg in 667 m verhoog². Het apparaat maakt volledig gebruik van de kenmerken van "warm in de winter en koel in de zomer" en "constante temperatuur" van diepe ondergrondse grond, biedt een "energietoegangsbank" voor de kas en voltooit continu de hulpfuncties van koeling en verwarming .

Multi-energie coördinatie

Het gebruik van twee of meer energietypen om de kas te verwarmen kan de nadelen van het type enkel energietype effectief goedmaken en spelen aan het superpositie -effect van "één plus één is groter dan twee". De complementaire samenwerking tussen geothermische energie en zonne -energie is een onderzoekshotspot van nieuw energieverbruik in de landbouwproductie in de afgelopen jaren. Emmi et. bestudeerde een multi-source energiesysteem (figuur 1), dat is uitgerust met een fotovoltaïsche thermische hybride zonnecollector. Vergeleken met het gemeenschappelijke luchtwaterwarmtepompsysteem, is de energie-efficiëntie van het multi-source energiesysteem verbeterd met 16%~ 25%. Zheng et. ontwikkelde een nieuw type gekoppeld warmteopslagsysteem van zonne -energie en grondwarmtewarmtepomp. Het zonnecollectorensysteem kan een hoogwaardige seizoensgebonden opslag van verwarming realiseren, dat wil zeggen hoogwaardige verwarming in de winter en hoogwaardige koeling in de zomer. De begraven buiswarmtewisselaar en intermitterende warmteopslagtank kunnen allemaal goed werken in het systeem, en de COP -waarde van het systeem kan 6,96 bereiken.

In combinatie met zonne -energie is het bedoeld om het verbruik van commerciële stroom te verminderen en de stabiliteit van de zonne -voeding in de kas te verbeteren. Wan Ya et. Stel een nieuw intelligent besturingstechnologieschema voor om zonne -energieopwekking te combineren met commercieel vermogen voor broeikasverwarming, die gebruik kan maken van fotovoltaïsche kracht wanneer er licht is en deze in commerciële kracht kan maken wanneer er geen licht is, waardoor het tekort aan het laadvermogen aanzienlijk wordt verkleind Beoordeel en verlagen van de economische kosten zonder batterijen te gebruiken.

Zonne -energie, biomassa -energie en elektrische energie kunnen gezamenlijk kassen verwarmen, die ook een hoge verwarmingsefficiëntie kunnen bereiken. Zhang Liangrui en anderen combineerden zonne -vacuümbuiswarmteverzameling met vallei elektriciteitswarmte opslagwatertank. Het kasverwarmingssysteem heeft een goed thermisch comfort en de gemiddelde verwarmingsefficiëntie van het systeem is 68,70%. De elektrische warmteopslagwatertank is een biomassaverwarmingswateropslagapparaat met elektrische verwarming. De laagste temperatuur van de waterinlaat aan het verwarmingsuiteinde is ingesteld en de bedieningsstrategie van het systeem wordt bepaald volgens de wateropslagtemperatuur van het deel van de zonnelating en het biomassa -warmteopslaggedeelte, om een ​​stabiele verwarmingstemperatuur te bereiken bij de Verwarming en bespaar elektrische energie- en biomassa -energiematerialen in maximale mate.

Innovatief onderzoek en toepassing van nieuwe kasmaterialen

Met de uitbreiding van de kas, worden de toepassingsnavelen van traditionele broeikasmaterialen zoals bakstenen en grond in toenemende mate onthuld. Daarom zijn er, om de thermische prestaties van de kas verder te verbeteren en te voldoen aan de ontwikkelingsbehoeften van de moderne kas, veel onderzoeken en toepassingen van nieuwe transparante bedekkingsmaterialen, thermische isolatiematerialen en wandmaterialen.

Onderzoek en toepassing van nieuwe transparant bedekkende materialen

De soorten transparante bedekkingsmaterialen voor kas omvatten voornamelijk plastic film, glas, zonnepaneel en fotovoltaïsche paneel, waaronder plastic film het grootste applicatiegebied heeft. De traditionele Greenhouse PE-film heeft de gebreken van het leven van korte dienstverlening, niet-afbraak en enkele functie. Momenteel zijn verschillende nieuwe functionele films ontwikkeld door functionele reagentia of coatings toe te voegen.

Lichtconversiefilm:De lichtconversiefilm verandert de optische eigenschappen van de film door lichte conversie -middelen zoals zeldzame aarde en nano -materialen te gebruiken, en kan het ultraviolet lichtgebied omzetten in rood oranje licht en blauw violet -licht dat vereist is door fotosynthese van de plant, waardoor het gewasopbrengst wordt verhoogd en verminderd en verminderd en verminderd en verminderd en verminderd en verminderd De schade van ultraviolet licht aan gewassen en kasfilms in plastic kassen. De wide-band paars-tot-rode kasfilm met VTR-660 Light Conversion Agent kan bijvoorbeeld de infraroodtransmissie aanzienlijk verbeteren wanneer toegepast in de kas, en vergeleken met de controlekas, de tomatenopbrengst per hectare, vitamine C en lycopeengehalte. zijn aanzienlijk verhoogd met respectievelijk 25,71%, 11,11% en 33,04%. Op dit moment moeten de servicevenstaat, de afbreekbaarheid en de kosten van de nieuwe lichtconversiefilm echter nog worden bestudeerd.

Verspreid glas: Verspreid glas in de kas is een speciaal patroon en anti-reflectietechnologie op het oppervlak van glas, dat het zonlicht in verspreid licht kan maximaliseren en de kas kan betreden, de fotosynthese-efficiëntie van gewassen verbetert en de gewasopbrengst verhoogt. Verstrooiingsglas verandert het licht dat de kas binnenkomt in verspreid licht door speciale patronen, en het verspreide licht kan gelijkmatiger in de kas worden bestraald, waardoor de schaduwinvloed van het skelet op de kas wordt geëlimineerd. Vergeleken met gewoon floatglas en ultrawit dobberglas, is de standaard van lichtverzending van verstrooiingsglas 91,5%, en die van gewoon floatglas is 88%. Voor elke toename van 1% in de lichttransmissie in de kas, kan de opbrengst met ongeveer 3% worden verhoogd en zijn de oplosbare suiker en vitamine C in fruit en groenten toegenomen. Verstrooiingsglas in de kas wordt eerst bekleed en vervolgens gehard, en de zelfexplosiesnelheid is hoger dan de nationale standaard, die 2 ‰ bereikt.

Onderzoek en toepassing van nieuwe thermische isolatiematerialen

De traditionele thermische isolatiematerialen in de kas omvatten voornamelijk stromat, papieren quilt, naalde vilt thermische isolatie quilt, enz., Die voornamelijk worden gebruikt voor interne en externe thermische isolatie van daken, wandisolatie en thermische isolatie van sommige warmteopslag- en warmtecollectie -apparaten . De meeste van hen hebben het defect van het verliezen van thermische isolatieprestaties als gevolg van intern vocht na langdurig gebruik. Daarom zijn er veel toepassingen van nieuwe high -thermische isolatiematerialen, waaronder de nieuwe thermische isolatie quilt, warmteopslag- en warmteverzamelingsapparaten de onderzoeksfocus.

Nieuwe thermische isolatiematerialen worden meestal gemaakt door waterdichte oppervlakte- en verouderingsbestendige materialen te verwerken en samen te voegen, zoals geweven film en gecoat vilt met donzige thermische isolatiematerialen zoals met spray gecoate katoen, diverse kasjmier en parelkatoen. Een geweven film met spray-gecoate katoenen thermische isolatie quilt werd getest in Noordoost-China. Het bleek dat het toevoegen van 500 g met spray gecoate katoen gelijk was aan de thermische isolatieprestaties van 4500 g zwarte vilt thermische isolatie quilt in de markt. Onder dezelfde omstandigheden werden de thermische isolatieprestaties van 700 g met spray gecoate katoen verbeterd met 1 ~ 2 ℃ vergeleken met die van 500 g met spray gecoate katoenen thermische isolatie quilt. Tegelijkertijd ontdekten andere onderzoeken ook dat vergeleken met de veelgebruikte thermische isolatie-dekmiddelen in de markt, het thermische isolatie-effect van met spray gecoate katoen en diverse kasjmier thermische isolatie-dekmiddelen beter is, met de thermische isolatiesnelheden van 84,0% en 83,3 %respectievelijk. Wanneer de koudste buitentemperatuur -24,4 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ respectievelijk kan 5,4 en 4,2 ℃ bereiken. Vergeleken met de enkele strodekensolatiekquilt, heeft de nieuwe composietisolatiequilt de voordelen van lichtgewicht, hoge isolatiesnelheid, sterke waterdichte en verouderingsweerstand en kan worden gebruikt als een nieuw type hoog-efficiënt isolatiemateriaal voor zonne-kassen.

Tegelijkertijd, volgens het onderzoek van thermische isolatiematerialen voor broeikaswarmte-verzameling en opslagapparaten, wordt ook gevonden dat wanneer de dikte hetzelfde is, meerlagige composiet thermische isolatiematerialen betere thermische isolatieprestaties hebben dan afzonderlijke materialen. Professor Li Jianming's team van Northwest A&F University ontworpen en gescreend 22 soorten thermische isolatiematerialen van broeikaswateropslagapparaten, zoals vacuümbord, airgel en rubber katoen, en gemeten hun thermische eigenschappen. De resultaten toonden aan dat 80 mm thermische isolatiecoating+airgel+rubber-plastic thermische isolatie katoencomposiet isolatiemateriaal de warmtedissipatie met 0,367 mJ per eenheid kan verminderen vergeleken met 80 mm rubber-plastic katoen, en de warmteoverdrachtscoëfficiënt was 0,283W/((m2 (m2 · K) wanneer de dikte van de isolatiecombinatie 100 mm was.

Faseveranderingsmateriaal is een van de hotspots in Greenhouse Materials Research. Northwest A&F University heeft twee soorten faseveranderingsmateriaalopslagapparaten ontwikkeld: één is een opbergdoos gemaakt van zwart polyethyleen, dat een grootte van 50 cm x 30 cm x 14 cm (lengte x hoogte x dikte) heeft en is gevuld met faseveranderingsmaterialen, dus dus dat het warmte kan opslaan en warmte kan loslaten; Ten tweede wordt een nieuw type faseveranderingswallboard ontwikkeld. Het faseveranderingswandbord bestaat uit faseveranderingsmateriaal, aluminiumplaat, aluminium-plastic plaat en aluminiumlegering. Het faseveranderingsmateriaal bevindt zich op de meest centrale positie van de wallboard en de specificatie ervan is 200 mm x 200 mm × 50 mm. Het is een poederachtige vaste stof voor en na faseverandering en er is geen fenomeen van smelten of stromen. De vier wanden van het faseveranderingsmateriaal zijn respectievelijk aluminiumplaat en aluminium-plastic plaat. Dit apparaat kan de functies realiseren van het voornamelijk opslaan van warmte overdag en voornamelijk 's nachts warmte vrijgeven.

Daarom zijn er enkele problemen bij de toepassing van enkel thermisch isolatiemateriaal, zoals lage thermische isolatie -efficiëntie, groot warmteverlies, opslagtijd van korte warmte, enz. Het dekken van laag van warmteopslagapparaat kan de thermische isolatieprestaties van de kas effectief verbeteren, het warmteverlies van de kas verminderen en dus het effect van het besparen van energie bereiken.

Onderzoek en toepassing van nieuwe muur

Als een soort behuizingstructuur is de muur een belangrijke barrière voor de koude bescherming van de kas en het behoud van warmte. Volgens de wandmaterialen en structuren kan de ontwikkeling van de noordelijke muur van de kas worden verdeeld in drie soorten: de eenmalige wandmuur gemaakt van grond, bakstenen, enz., En de gelaagde noordelijke muur gemaakt van klei bakstenen, blok bakstenen, Polystyreenborden, enz., Met binnenste warmteopslag en buitenste warmte-isolatie, en de meeste van deze wanden zijn tijdrovend en arbeidsintensief; Daarom zijn er de afgelopen jaren veel nieuwe soorten muren verschenen, die gemakkelijk te bouwen zijn en geschikt zijn voor snelle montage.

De opkomst van geassembleerde muren van het nieuwe type bevordert de snelle ontwikkeling van geassembleerde kassen, waaronder samengestelde muren van het nieuwe type met externe waterdichte en anti-verouderingsoppervlakmaterialen en materialen zoals vilt, parel katoen, ruimtekatoen, glaskatoen, glaskatoen, glaskatoen, glaskatoen, glaskatoen of gerecycled katoen als warmte als warmte als warmte als warmte als warmte. Isolatielagen, zoals flexibele gemonteerde wanden van spuitgebonden katoen in Xinjiang. Bovendien hebben andere studies ook de noordelijke muur van geassembleerde kas met warmteopslaglaag gemeld, zoals met baksteen gevulde tarwe-shell mortelblok in Xinjiang. Onder dezelfde externe omgeving, wanneer de laagste buitentemperatuur -20,8 ℃ is, is de temperatuur in de zonne -kas met tarwe -mortelblokcomposietwand 7,5 ℃, terwijl de temperatuur in de zonne -kas met baksteen -betonnen muur 3,2 ℃ is. De oogsttijd van de tomaat in bakstenen kas kan worden gevorderd met 16 dagen en de opbrengst van enkele kas kan worden verhoogd met 18,4%.

Het facilitaire team van de Northwest A&F University bracht het ontwerpidee van de materialen van stro-, bodem-, water-, steen- en faseverandering naar thermische isolatie en warmteopslagmodules uit de lichte en vereenvoudigde wandontwerp, die het applicatieonderzoek van modulair geassembleerd bevorderde, muur. In vergelijking met de gewone kas met bakstenen wand, is de gemiddelde temperatuur in de kas bijvoorbeeld 4,0 ℃ hoger op een typische zonnige dag. Drie soorten anorganische faseverandering cementmodules, die zijn gemaakt van faseveranderingsmateriaal (PCM) en cement, hebben warmte van 74,5, 88,0 en 95,1 mJ/m verzameld³en vrijgegeven warmte van 59,8, 67,8 en 84,2 MJ/m³, respectievelijk. Ze hebben de functies van "piek snijden" overdag, "Valley vullen" 's nachts, het absorberen van warmte in de zomer en het vrijgeven van warmte in de winter.

Deze nieuwe muren worden ter plaatse geassembleerd, met een korte bouwperiode en een lange levensduur, die voorwaarden creëren voor de constructie van licht, vereenvoudigde en snel geassembleerde geassembleerde geprefabriceerde kassen, en kunnen de structurele hervorming van kassen aanzienlijk bevorderen. Er zijn echter enkele defecten in dit soort wand, zoals de spuitgebonden katoenen thermische isolatie quiltwand heeft uitstekende thermische isolatieprestaties, maar mist warmteopslagcapaciteit, en het faseveranderingsbouwmateriaal heeft het probleem van hoge gebruikskosten. In de toekomst moet het applicatieonderzoek van de gemonteerde muur worden versterkt.

Nieuwe energie, nieuwe materialen en nieuwe ontwerpen helpen de broeikasstructuur te veranderen.

Het onderzoek en innovatie van nieuwe energie en nieuwe materialen vormen de basis voor de ontwerpinnovatie van de kas. Energiebesparende zonne-kas en boogschuur zijn de grootste schuurstructuren in de landbouwproductie van China en ze spelen een belangrijke rol in de landbouwproductie. Met de ontwikkeling van de Chinese sociale economie worden echter de tekortkomingen van de twee soorten faciliteitstructuren in toenemende mate gepresenteerd. Ten eerste is de ruimte van faciliteitstructuren klein en is de mate van mechanisatie laag; Ten tweede heeft de energiebesparende zonne-kas een goede thermische isolatie, maar het landgebruik is laag, wat gelijk is aan het vervangen van de kasergie door land. Gewone boogschuur heeft niet alleen kleine ruimte, maar heeft ook een slechte thermische isolatie. Hoewel de kas met meerdere spanen grote ruimte heeft, heeft deze een slechte thermische isolatie en een hoog energieverbruik. Daarom is het noodzakelijk om de broeikasstructuur te onderzoeken en te ontwikkelen die geschikt is voor het huidige sociale en economische niveau van China, en het onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe energie en nieuwe materialen zal de kasstructuur helpen veranderen en een verscheidenheid aan innovatieve kasmodellen of structuren produceren.

Innovatief onderzoek naar grootschalige asymmetrische watergestuurde brouwgas

De asymmetrische watergestuurde brouwgas met grote overspanning (Patent Number: ZL 201220391214.2) is gebaseerd op het principe van de zonlichtkas, waardoor de symmetrische structuur van de gewone plastic kas wordt veranderd, waardoor de zuidelijke overspanning wordt verhoogd, het verlichtingsgebied van het zuidelijke dak verhoogt, reduceert de noordelijke overspanning en het verminderen van het warmteafvoergebied, met een overspanning van 18 ~ 24m en een nokhoogte van 6 ~ 7m. Door ontwerpinnovatie is de ruimtelijke structuur aanzienlijk toegenomen. Tegelijkertijd worden de problemen van onvoldoende warmte in de kas in de winter in de winter en een slechte thermische isolatie van gemeenschappelijke thermische isolatiematerialen opgelost door nieuwe technologie van het brouwen van biomassa te gebruiken en thermische isolatiematerialen. De productie- en onderzoeksresultaten tonen aan dat de asymmetrische watergestuurde brouwgas met grote overspanning, met een gemiddelde temperatuur van 11,7 ℃ op zonnige dagen en 10,8 ℃ op bewolkte dagen, kan voldoen aan de vraag naar gewassengroei in de winter en de bouwkosten van De kas wordt verlaagd met 39,6% en het landgebruiktarief wordt met meer dan 30% verhoogd vergeleken met die van de polystyreen bakstenen wandgas, die geschikt is voor verdere popularisering en toepassing in de Yellow Huaihe River Basin van China.

Monteerde zonlichtgas

Assembled zonlichtkas neemt kolommen en dakskelet als belastingdragende structuur, en het wandmateriaal is voornamelijk warmte-isolatie-behuizing, in plaats van lager en passieve warmteopslag en afgifte. Voornamelijk: (1) Een nieuw type geassembleerde wand wordt gevormd door verschillende materialen te combineren, zoals gecoate film of kleurstalen plaat, stroblok, flexibele thermische isolatie quilt, mortelblok, enz. (2) Composiet wandbord gemaakt van geprefabriceerd cementbord -polystyree board-cement board; (3) Lichte en eenvoudige montagetype thermische isolatiematerialen met actieve warmteopslag- en afgiftesysteem en ontvochtigingssysteem, zoals plastic vierkante emmerwarmteopslag en pijpleidingwarmteopslag. Het gebruik van verschillende nieuwe warmte -isolatiematerialen en warmteopslagmaterialen in plaats van de traditionele aardwand om zonne -kas te bouwen, heeft grote ruimte en kleine civiele techniek. De experimentele resultaten laten zien dat de temperatuur van de kas 's nachts in de winter 4,5 ℃ hoger is dan die van de traditionele bakstenen-wandkas, en de dikte van de achterwand is 166 mm. Vergeleken met de 600 mm dikke baksteenmuurkas, wordt het bezette deel van de muur met 72%verlaagd en de kosten per vierkante meter zijn 334,5 yuan, wat 157,2 yuan lager is dan die van de kas met bakstenen muur en de bouwkosten is aanzienlijk gedaald. Daarom heeft de geassembleerde kas de voordelen van minder gecultiveerde landvernietiging, landbesparing, snelle bouwsnelheid en lange levensduur, en het is een belangrijke richting voor de innovatie en ontwikkeling van op dit moment en in de toekomst op zonne -kassen.

Schuifzonlichtgas

De skateboard-geassembleerde energiebesparende zonne-kas ontwikkeld door de Shenyang Agricultural University gebruikt de achterwand van de zonne-kas om een ​​watercirculerend wandwarmteopslagsysteem te vormen om warmte op te slaan en de temperatuur te verhogen, die voornamelijk uit een zwembad is samengesteld (32 m (32 m (32 m (32 m (32 m (32 m (32 m (32 m is³), een lichte verzamelplaat (360m²), een waterpomp, een waterpijp en een controller. De flexibele thermische isolatiequilt wordt vervangen door een nieuw lichtgewicht rotswol gekleurd stalen plaatmateriaal aan de bovenkant. Uit het onderzoek blijkt dat dit ontwerp effectief het probleem van gevels oplost die licht blokkeert en het lichtgebied van de kas verhoogt. De verlichtingshoek van de kas is 41,5 °, wat bijna 16 ° hoger is dan die van de controlekas, waardoor de verlichtingssnelheid wordt verbeterd. De binnentemperatuurverdeling is uniform en de planten groeien netjes. De kas heeft de voordelen van het verbeteren van de efficiëntie van landgebruik, het flexibel ontwerpen van de broeikasgrootte en het verkorten van de bouwperiode, wat van groot belang is voor het beschermen van gecultiveerde landbronnen en milieu.

Fotovoltaïsche kas

Agricultural Greenhouse is een kas die fotovoltaïsche stroomopwekking van zonne-energie, intelligente temperatuurregeling en moderne hightech-planten integreert. Het neemt een stalen botframe aan en is bedekt met fotovoltaïsche modules voor zonne -energie om de verlichtingsvereisten van fotovoltaïsche stroomopwekkingsmodules en de verlichtingsvereisten van de hele kas te waarborgen. De directe stroom die wordt gegenereerd door zonne -energie is direct een aanvulling op het licht van landbouwkassen, ondersteunt direct de normale werking van kasapparatuur, stimuleert de irrigatie van watervoorraden, verhoogt de broeikastemperatuur en bevordert de snelle groei van gewassen. Fotovoltaïsche modules op deze manier hebben invloed op de verlichtingsefficiëntie van het dak van het broeikasgebied en beïnvloeden vervolgens de normale groei van broeikasgroenten. Daarom wordt de rationele lay -out van fotovoltaïsche panelen op het dak van de kas het belangrijkste toepassingspunt. Agricultural Greenhouse is het product van de organische combinatie van sightseeing -landbouw en facilitaire tuinieren, en het is een innovatieve agrarische industrie die fotovoltaïsche stroomopwekking, landbouwzit, agrarische gewassen, agrarische gewassen, landbouwtechnologie, landschap en culturele ontwikkeling integreert.

Innovatief ontwerp van de kasgroep met energie -interactie tussen verschillende soorten kassen

Guo Wenzhong, een onderzoeker aan de Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, maakt gebruik van de verwarmingsmethode van energieoverdracht tussen kassen om de resterende warmte -energie in een of meer kassen te verzamelen om een ​​andere of meer groene huizen te verwarmen. Deze verwarmingsmethode realiseert de overdracht van broeikassenergie in tijd en ruimte, verbetert de efficiëntie van het energieverbruik van de resterende kaswarmte -energie en vermindert het totale energieverbruik in het verwarming. De twee soorten kassen kunnen verschillende broeikastypen zijn of hetzelfde kas type voor het planten van verschillende gewassen, zoals sla en tomatenkassen. Warmteverzamelingsmethoden omvatten voornamelijk het extraheren van binnenluchtwarmte en het direct onderscheppen van invallende straling. Door middel van zonne-energie, geforceerde convectie door warmtewisselaar en geforceerde extractie door warmtepomp, werd de overtollige warmte in energieke kas geëxtraheerd voor het verwarmen van de kas.

samenvatten

Deze nieuwe zonne -kassen hebben de voordelen van snelle montage, verkorte bouwperiode en een verbeterd landgebruik. Daarom is het noodzakelijk om de prestaties van deze nieuwe kassen in verschillende gebieden verder te verkennen en de mogelijkheid te bieden voor de grootschalige popularisatie en toepassing van nieuwe kassen. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de toepassing van nieuwe energie en nieuwe materialen in kassen continu te versterken, om de structurele hervorming van kassen te bevorderen.

Toekomstperspectief en denken

Traditionele kassen hebben vaak enkele nadelen, zoals een hoog energieverbruik, een laag landgebruik, tijdrovend en arbeidsverbindingen, slechte prestaties, enz., Die niet langer kunnen voldoen aan de productiebehoeften van de moderne landbouw, en zullen geleidelijk zijn geëlimineerd. Daarom is het een ontwikkelingstrend om nieuwe energiebronnen te gebruiken zoals zonne -energie, biomassa -energie, geothermische energie en windenergie, nieuwe kas toepassingsmaterialen en nieuwe ontwerpen om de structurele verandering van kas te bevorderen. Allereerst moet de nieuwe kas aangedreven door nieuwe energie en nieuwe materialen niet alleen voldoen aan de behoeften van gemechaniseerde werking, maar ook energie, land en kosten besparen. Ten tweede is het noodzakelijk om constant de prestaties van nieuwe kassen in verschillende gebieden te verkennen, dus als toprovide-omstandigheden voor grootschalige popularisering van kassen. In de toekomst moeten we verder zoeken naar nieuwe energie en nieuwe materialen die geschikt zijn voor de toepassing van de kas en de beste combinatie van nieuwe energie, nieuwe materialen en kas vinden, om het mogelijk te maken een nieuwe kas te bouwen met lage kosten, korte constructie Periode, lage energieverbruik en uitstekende prestaties, helpen de broeikasstructuur te veranderen en de moderniseringsontwikkeling van kassen in China te bevorderen.

Hoewel de toepassing van nieuwe energie, nieuwe materialen en nieuwe ontwerpen in de bouw van de kas een onvermijdelijke trend is, zijn er nog veel problemen te bestuderen en te overwinnen: (1) de bouwkosten stijgen. Vergeleken met de traditionele verwarming met steenkool, aardgas of olie, is de toepassing van nieuwe energie en nieuwe materialen milieuvriendelijk en vervuild vrij, maar de bouwkosten worden aanzienlijk verhoogd, wat een zekere impact heeft op het investeringsherstel van productie en werking . In vergelijking met het energieverbruiken zullen de kosten van nieuwe materialen aanzienlijk worden verhoogd. (2) Onstabiel gebruik van warmte -energie. Het grootste voordeel van nieuwe energieverbruik is lage bedrijfskosten en lage koolstofdioxide -emissie, maar de levering van energie en warmte is onstabiel en bewolkte dagen worden de grootste beperkende factor bij het gebruik van zonne -energie. Tijdens het proces van de productie van biomassa -warmte door fermentatie wordt het effectieve gebruik van deze energie beperkt door de problemen van lage fermentatiewarmte -energie, moeilijk beheer en controle en grote opslagruimte voor grondstoffentransport. (3) Volheid van technologie. Deze technologieën die door nieuwe energie en nieuwe materialen worden gebruikt, zijn geavanceerd onderzoek en technologische prestaties, en hun toepassingsgebied en reikwijdte zijn nog steeds vrij beperkt. Ze zijn niet vele malen aangenomen, veel sites en grootschalige praktijkverificatie, en er zijn onvermijdelijk enkele tekortkomingen en technische inhoud die moeten worden verbeterd in toepassing. Gebruikers ontkennen vaak de vooruitgang van technologie vanwege de kleine tekortkomingen. (4) De penetratiegraad van de technologie is laag. De brede toepassing van een wetenschappelijke en technologische prestatie vereist een zekere populariteit. Momenteel zitten nieuwe energie, nieuwe technologie en nieuwe broeikasontwerptechnologie allemaal in het team van wetenschappelijke onderzoekscentra in universiteiten met een bepaalde innovatievermogen, en de meeste technische eisers of ontwerpers weten het nog steeds niet; Tegelijkertijd zijn de popularisering en toepassing van nieuwe technologieën nog steeds vrij beperkt omdat de kernapparatuur van nieuwe technologieën gepatenteerd is. (5) De integratie van nieuwe energie, nieuwe materialen en broeikasstructuur moet verder worden versterkt. Omdat energie, materialen en broeikasstructuurontwerp tot drie verschillende disciplines behoren, missen talenten met broeikasontwerpvaring vaak onderzoek naar kasgerelateerde energie en materialen, en vice versa; Daarom moeten onderzoekers met betrekking tot energie- en materiaalonderzoek het onderzoek en het begrip van de feitelijke behoeften van de ontwikkeling van broeikasindustrie versterken, en structurele ontwerpers moeten ook nieuwe materialen en nieuwe energie bestuderen om de diepe integratie van de drie relaties te bevorderen, om te bereiken Het doel van praktische broeikasonderzoekstechnologie, lage bouwkosten en goed gebruikseffect. Op basis van de bovengenoemde problemen wordt gesuggereerd dat de staat, lokale overheden en wetenschappelijke onderzoekscentra technisch onderzoek moeten intensiveren, gezamenlijk onderzoek in diepte moeten uitvoeren, de publiciteit van wetenschappelijke en technologische prestaties moeten versterken, de popularisatie van prestaties verbeteren en snel kunnen realiseren Doel van nieuwe energie en nieuwe materialen om de nieuwe ontwikkeling van de broeikasindustrie te helpen.

Geciteerde informatie

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Nieuwe energie, nieuw materiaal en nieuw ontwerp helpen de nieuwe revolutie van Greenhouse [J]. Groenten, 2022, (10): 1-8.