Glastuinbouw landbouwtechniek technologie 2022-12-02 17:30 gepubliceerd in Beijing

Het ontwikkelen van zonnekassen in niet-gecultiveerde gebieden zoals woestijn-, Gobi- en zandgronden heeft de tegenstelling tussen voedsel en groenten die strijden om land effectief opgelost. Het is een van de beslissende omgevingsfactoren voor de groei en ontwikkeling van temperatuurgewassen, die vaak het succes of falen van de productie van broeikasgassen bepalen. Om zonnekassen in niet-gecultiveerde gebieden te ontwikkelen, moeten we daarom eerst het omgevingstemperatuurprobleem van kassen oplossen. In dit artikel worden de temperatuurbeheersingsmethoden die de afgelopen jaren in niet-gecultiveerde landkassen zijn gebruikt samengevat, en worden de bestaande problemen en ontwikkelingsrichting van temperatuur en milieubescherming in niet-gecultiveerde landkassen op zonne-energie geanalyseerd en samengevat.

China heeft een grote bevolking en minder beschikbare landbronnen. Meer dan 85% van de landvoorraden zijn niet-gecultiveerde landvoorraden, die voornamelijk geconcentreerd zijn in het noordwesten van China. Document nr. 1 van het Centraal Comité uit 2022 wees erop dat de ontwikkeling van de facilitaire landbouw moet worden versneld, en dat op basis van de bescherming van de ecologische omgeving het exploiteerbare braakliggende land en de woestenij moeten worden verkend om de facilitaire landbouw te ontwikkelen. Noordwest-China is rijk aan woestijnen, Gobi, woestenij en andere niet-gecultiveerde landbronnen en natuurlijke licht- en warmtebronnen, die geschikt zijn voor de ontwikkeling van facilitaire landbouw. Daarom is de ontwikkeling en het gebruik van niet-gecultiveerde landbronnen om kassen op niet-gecultiveerd land te ontwikkelen van groot strategisch belang voor het waarborgen van de nationale voedselzekerheid en het verlichten van conflicten over landgebruik.

Momenteel is niet-gecultiveerde zonnekas de belangrijkste vorm van hoogefficiënte landbouwontwikkeling op niet-gecultiveerd land. In het noordwesten van China is het temperatuurverschil tussen dag en nacht groot en de temperatuur 's nachts in de winter laag, wat vaak leidt tot het fenomeen dat de minimumtemperatuur binnenshuis lager is dan de temperatuur die nodig is voor de normale groei en ontwikkeling van gewassen. Temperatuur is een van de onmisbare omgevingsfactoren voor de groei en ontwikkeling van gewassen. Een te lage temperatuur zal de fysiologische en biochemische reactie van gewassen vertragen en hun groei en ontwikkeling vertragen. Wanneer de temperatuur lager is dan de limiet die gewassen kunnen verdragen, zal dit zelfs leiden tot bevriezingsschade. Daarom is het bijzonder belangrijk om de temperatuur te garanderen die nodig is voor de normale groei en ontwikkeling van gewassen. Om de juiste temperatuur van de zonnekas te behouden, is er geen enkele maatregel die kan worden opgelost. Dit moet worden gegarandeerd vanuit de aspecten van kasontwerp, constructie, materiaalkeuze, regelgeving en dagelijks beheer. Daarom zal dit artikel de onderzoeksstatus en voortgang van de temperatuurbeheersing van niet-gecultiveerde kassen in China de afgelopen jaren samenvatten vanuit de aspecten van het ontwerp en de bouw van kassen, maatregelen voor hittebehoud en opwarming en milieubeheer, om zo een systematische referentie te bieden voor het rationeel ontwerpen en beheren van niet-gecultiveerde kassen.

Kasstructuur en materialen

De thermische omgeving van de kas hangt voornamelijk af van de transmissie-, onderscheppings- en opslagcapaciteit van de kas voor zonnestraling, die verband houdt met het redelijke ontwerp van de oriëntatie van de kas, de vorm en het materiaal van het lichtdoorlatende oppervlak, de structuur en het materiaal van de muur en het achterdak, funderingsisolatie, kasgrootte, nachtisolatiemodus en materiaal van het voordak, enz., en heeft ook betrekking op de vraag of het constructie- en constructieproces van de kas de effectieve realisatie van ontwerpvereisten kan garanderen.

Lichttransmissievermogen van het voordak

De belangrijkste energie in de kas komt van de zon. Het vergroten van de lichttransmissiecapaciteit van het voordak is gunstig voor de kas om meer warmte te verkrijgen, en het is ook een belangrijke basis om de temperatuuromgeving van de kas in de winter te garanderen. Momenteel zijn er drie hoofdmethoden om de lichttransmissiecapaciteit en de lichtontvangsttijd van het voordak van de kas te vergroten.

01 ontwerp redelijke kasoriëntatie en azimut

De oriëntatie van de kas beïnvloedt de verlichtingsprestaties van de kas en de warmteopslagcapaciteit van de kas. Om meer warmteopslag in de kas te krijgen, is de oriëntatie van de niet-gecultiveerde kassen in het noordwesten van China daarom naar het zuiden gericht. Voor de specifieke azimut van de kas is het bij het kiezen van zuid naar oost gunstig om “de zon te pakken”, en de binnentemperatuur stijgt ‘s ochtends snel; Wanneer zuid naar west wordt gekozen, is het voor de kas gunstig om gebruik te maken van middaglicht. De zuidelijke richting is een compromis tussen de twee bovengenoemde situaties. Volgens de kennis van de geofysica draait de aarde 360° per dag, en beweegt de azimut van de zon elke 4 minuten ongeveer 1°. Daarom zal elke keer dat de azimut van de kas 1° verschilt, de tijd van direct zonlicht ongeveer 4 minuten verschillen, dat wil zeggen dat de azimut van de kas invloed heeft op het tijdstip waarop de kas 's morgens en' s avonds licht ziet.

Wanneer de ochtend- en middaglichturen gelijk zijn, en het oosten of westen in dezelfde hoek staan, krijgt de kas dezelfde lichturen. In het gebied ten noorden van 37° noorderbreedte is de temperatuur echter 's ochtends laag en is het tijdstip waarop de dekbedden worden uitgepakt laat, terwijl de temperatuur 's middags en 's avonds relatief hoog is. het sluiten van het thermische isolatiedekbed. Daarom moeten deze gebieden van zuid naar west kiezen en optimaal gebruik maken van het middaglicht. Voor de gebieden met een breedtegraad van 30°~35° noorderbreedte kan, vanwege de betere lichtomstandigheden in de ochtend, ook de tijd van hittebehoud en het blootleggen van de bedekking worden vervroegd. Daarom moeten deze gebieden de zuidoostelijke richting kiezen om te streven naar meer ochtendzonnestraling voor de kas. In het gebied tussen 35°~37° noorderbreedte is er echter weinig verschil in zonnestraling in de ochtend en middag, dus het is beter om de richting zuidwaarts te kiezen. Of het nu zuidoost of zuidwest is, de afwijkingshoek is over het algemeen 5° ~ 8°, en het maximum mag niet groter zijn dan 10°. Noordwest-China ligt in het bereik van 37°~50° noorderbreedte, dus de azimuthoek van de kas is over het algemeen van zuid naar west. Met het oog hierop heeft de zonlichtkas ontworpen door Zhang Jingshe enz. in het Taiyuan-gebied de oriëntatie van 5° naar het westen van het zuiden gekozen, terwijl de zonlichtkas gebouwd door Chang Meimei enz. in het Gobi-gebied van Hexi Corridor de oriëntatie heeft aangenomen van 5° tot 10° ten westen van het zuiden, en de zonlichtkas gebouwd door Ma Zhigui enz. in het noorden van Xinjiang heeft de oriëntatie van 8° ten westen van het zuiden aangenomen.

02 Ontwerp redelijke vorm en hellingshoek van het voordak

De vorm en helling van het voordak bepalen de invalshoek van de zonnestralen. Hoe kleiner de invalshoek, hoe groter de transmissie. Sun Juren is van mening dat de vorm van het voordak vooral wordt bepaald door de verhouding tussen de lengte van het hoofdverlichtingsvlak en de achterhelling. Een lange helling aan de voorkant en een korte helling aan de achterkant zijn gunstig voor de verlichting en het warmtebehoud van het voordak. Chen Wei-Qian en anderen denken dat het hoofdverlichtingsdak van de zonnekas die in het Gobi-gebied wordt gebruikt een cirkelvormige boog heeft met een straal van 4,5 meter, die effectief bestand is tegen de kou. Zhang Jingshe, etc. denken dat het passender is om een ​​halfronde boog te gebruiken op het voordak van de kas in alpengebieden en gebieden op hoge breedtegraden. Wat de hellingshoek van het voordak betreft, is, afhankelijk van de lichttransmissie-eigenschappen van plastic folie, wanneer de invalshoek 0 ~ 40° is, de reflectiviteit van het voordak ten opzichte van het zonlicht klein, en wanneer deze groter is dan 40°, de de reflectiviteit neemt aanzienlijk toe. Om de hellingshoek van het voordak te berekenen, wordt daarom 40° als maximale invalshoek genomen, zodat zelfs tijdens de winterzonnewende de zonnestraling maximaal de kas kan binnendringen. Daarom berekenden He Bin en anderen bij het ontwerpen van een zonnekas die geschikt is voor niet-gecultiveerde gebieden in Wuhai, Binnen-Mongolië, de hellingshoek van het voordak met een invalshoek van 40°, en dachten dat zolang deze groter was dan 30° °, het zou kunnen voldoen aan de eisen van kasverlichting en warmtebehoud. Zhang Caihong en anderen denken dat bij het bouwen van kassen in de niet-gecultiveerde gebieden van Xinjiang de hellingshoek van het voordak van kassen in het zuiden van Xinjiang 31° bedraagt, terwijl die in het noorden van Xinjiang 32°~33,5° bedraagt.

03 Kies geschikte transparante afdekmaterialen.

Naast de invloed van zonnestralingsomstandigheden buitenshuis, zijn de materiaal- en lichttransmissie-eigenschappen van kasfolie ook belangrijke factoren die de licht- en warmteomgeving van de kas beïnvloeden. Momenteel is de lichttransmissie van kunststoffilms zoals PE, PVC, EVA en PO verschillend vanwege verschillende materialen en filmdiktes. Over het algemeen kan de lichttransmissie van films die 1-3 jaar zijn gebruikt, gegarandeerd boven de 88% liggen, wat moet worden geselecteerd op basis van de vraag van gewassen naar licht en temperatuur. Daarnaast is naast de lichttransmissie in de kas ook de verdeling van de lichtomgeving in de kas een factor waar mensen steeds meer aandacht aan besteden. Daarom is het lichtdoorlatende afdekmateriaal met verbeterd verstrooiend licht de afgelopen jaren zeer erkend door de industrie, vooral in de gebieden met sterke zonnestraling in het noordwesten van China. De toepassing van verbeterde verstrooiende lichtfilm heeft het schaduweffect aan de boven- en onderkant van het gewasdak verminderd, het licht in de middelste en onderste delen van het gewasdak vergroot, de fotosynthetische eigenschappen van het hele gewas verbeterd en een goed effect van bevordering aangetoond. groei en toenemende productie.

Redelijk ontwerp van kasgrootte

De lengte van de kas is te lang of te kort, wat invloed heeft op de regeling van de binnentemperatuur. Wanneer de lengte van de kas te kort is, vóór zonsopgang en zonsondergang, is het gebied dat in de schaduw staat van de oost- en westgevels groot, wat niet bevorderlijk is voor de opwarming van de kas, en vanwege het kleine volume zal dit de binnengrond en de muren aantasten. opname en afgifte van warmte. Wanneer de lengte te groot is, is het moeilijk om de binnentemperatuur te regelen en heeft dit invloed op de stevigheid van de kasstructuur en de configuratie van het warmtebesparende quiltrolmechanisme. De hoogte en overspanning van de kas hebben direct invloed op de daglichttoetreding van het voordak, de grootte van de kasruimte en de isolatieverhouding. Wanneer de overspanning en lengte van de kas vast zijn, kan het vergroten van de hoogte van de kas de verlichtingshoek van het voordak vergroten vanuit het perspectief van de lichtomgeving, wat bevorderlijk is voor de lichttransmissie; Vanuit het oogpunt van de thermische omgeving neemt de hoogte van de muur toe en neemt het warmteopslagoppervlak van de achterwand toe, wat gunstig is voor de warmteopslag en warmteafgifte van de achterwand. Bovendien is de ruimte groot, is de warmtecapaciteit ook groot en is de thermische omgeving van de kas stabieler. Natuurlijk zal het verhogen van de hoogte van de kas de kosten van de kas verhogen, wat uitgebreid moet worden overwogen. Daarom moeten we bij het ontwerpen van een kas een redelijke lengte, overspanning en hoogte kiezen, afhankelijk van de lokale omstandigheden. Zhang Caihong en anderen denken bijvoorbeeld dat in het noorden van Xinjiang de lengte van de kas 50 ~ 80 meter is, de overspanning 7 meter en de hoogte van de kas 3,9 meter, terwijl in het zuiden van Xinjiang de lengte van de kas 50 ~ 80 meter is, de lengte van de kas is 50 ~ 80 meter. de spanwijdte is 8m en de hoogte van de kas is 3,6 ~ 4,0m; Er wordt ook aangenomen dat de overspanning van de kas niet minder dan 7 meter mag zijn, en wanneer de overspanning 8 meter is, is het warmtebehoudseffect het beste. Bovendien denken Chen Weiqian en anderen dat de lengte, overspanning en hoogte van de zonnekas respectievelijk 80 meter, 8~10 meter en 3,8~4,2 meter moet zijn als deze wordt gebouwd in het Gobi-gebied van Jiuquan, Gansu.

Verbeter de warmteopslag en het isolatievermogen van de muur

Overdag verzamelt de muur warmte door de zonnestraling en de warmte van een deel van de binnenlucht te absorberen. 's Nachts, wanneer de binnentemperatuur lager is dan de muurtemperatuur, zal de muur passief warmte afgeven om de kas te verwarmen. Als het belangrijkste warmteopslaglichaam van de kas kan de muur de nachttemperatuur binnenshuis aanzienlijk verbeteren door de warmteopslagcapaciteit te verbeteren. Tegelijkertijd vormt de thermische isolatiefunctie van de muur de basis voor de stabiliteit van de thermische omgeving van de kas. Momenteel zijn er verschillende methoden om de warmteopslag en het isolatievermogen van muren te verbeteren.

01 ontwerp redelijke muurstructuur

De functie van de muur omvat vooral warmteopslag en warmtebehoud, en tegelijkertijd dienen de meeste kaswanden ook als dragende elementen ter ondersteuning van het dakspant. Vanuit het oogpunt van het verkrijgen van een goede thermische omgeving moet een redelijke wandconstructie voldoende warmteopslagcapaciteit aan de binnenkant en voldoende warmtebehoudcapaciteit aan de buitenkant hebben, terwijl onnodige koudebruggen worden verminderd. In het onderzoek naar warmteopslag en isolatie van muren ontwierpen Bao Encai en anderen de passieve warmteopslagmuur van gehard zand in het woestijngebied van Wuhai, Binnen-Mongolië. Aan de buitenkant werd poreuze baksteen gebruikt als isolatielaag en aan de binnenkant werd gestold zand gebruikt als warmteopslaglaag. Uit de test bleek dat de binnentemperatuur op zonnige dagen 13,7℃ kon bereiken. Ma Yuehong etc. ontwierp een composietmuur van mortelblokken met tarweschelpen in het noorden van Xinjiang, waarin ongebluste kalk in mortelblokken wordt opgevuld als warmteopslaglaag en slakkenzakken buiten worden gestapeld als isolatielaag. De holle blokmuur ontworpen door Zhao Peng, enz. in het Gobi-gebied van de provincie Gansu, maakt gebruik van 100 mm dikke benzeenplaat als isolatielaag aan de buitenkant en zand en holle bloksteen als warmteopslaglaag aan de binnenkant. Uit de test blijkt dat de gemiddelde temperatuur in de winter 's nachts boven de 10℃ ligt, en dat Chai Regeneration enz. ook zand en grind gebruikt als isolatielaag en warmteopslaglaag van de muur in het Gobi-gebied in de provincie Gansu. In termen van het verminderen van koudebruggen ontwierp Yan Junyue etc. een lichte en vereenvoudigde gemonteerde achterwand, die niet alleen de thermische weerstand van de muur verbeterde, maar ook de afdichtingseigenschap van de muur verbeterde door polystyreenkarton aan de buitenkant van de achterkant te plakken muur; Wu Letian enz. plaatste ringbalken van gewapend beton boven de fundering van de kasmuur, en gebruikte trapeziumvormige baksteenstempels net boven de ringbalk om het achterdak te ondersteunen, waardoor het probleem werd opgelost dat scheuren en verzakkingen van de fundering gemakkelijk kunnen optreden in kassen in Hotian, Xinjiang, waardoor de thermische isolatie van kassen wordt aangetast.

02 Kies geschikte warmteopslag- en isolatiematerialen.

De warmteopslag en isolerende werking van de muur zijn in de eerste plaats afhankelijk van de materiaalkeuze. In de noordwestelijke woestijn, Gobi, zandgronden en andere gebieden hebben onderzoekers, afhankelijk van de omstandigheden ter plaatse, lokale materialen gebruikt en gewaagde pogingen ondernomen om veel verschillende soorten achterwanden van zonnekassen te ontwerpen. Toen Zhang Guosen en anderen bijvoorbeeld kassen bouwden in zand- en grindvelden in Gansu, werden zand en grind gebruikt als warmteopslag en isolatielagen van muren; Volgens de kenmerken van Gobi en de woestijn in het noordwesten van China ontwierp Zhao Peng een soort holle blokmuur met zandsteen en holle blokken als materialen. Uit de test blijkt dat de gemiddelde nachttemperatuur binnenshuis boven de 10℃ ligt. Met het oog op de schaarste aan bouwmaterialen zoals bakstenen en klei in de Gobi-regio in het noordwesten van China, ontdekten Zhou Changji en anderen dat de lokale kassen meestal kiezelstenen gebruiken als muurmateriaal bij onderzoek naar zonnekassen in de Gobi-regio van Kizilsu Kirgiz, Xinjiang. Gezien de thermische prestaties en mechanische sterkte van kiezel presteert de met kiezel gebouwde kas goed op het gebied van warmtebehoud, warmteopslag en draagkracht. Op dezelfde manier gebruiken Zhang Yong enz. ook kiezelstenen als het belangrijkste materiaal van de muur, en ontwierpen ze een onafhankelijke achterwand met warmteopslag in Shanxi en andere plaatsen. Uit de test blijkt dat het warmteopslageffect goed is. Zhang etc. ontwierp een soort zandstenen muur volgens de kenmerken van het noordwesten van Gobi, die de binnentemperatuur met 2,5 ℃ kan verhogen. Daarnaast testten Ma Yuehong en anderen de warmteopslagcapaciteit van met blokken gevulde zandmuur, blokmuur en bakstenen muur in Hotian, Xinjiang. Uit de resultaten bleek dat de met blokken gevulde zandmuur de grootste warmteopslagcapaciteit had. Om de warmteopslagprestaties van de muur te verbeteren, ontwikkelen onderzoekers bovendien actief nieuwe materialen en technologieën voor warmteopslag. Bao Encai stelde bijvoorbeeld een faseveranderingshardingsmiddel voor, dat kan worden gebruikt om de warmteopslagcapaciteit van de achterwand van een zonnekas in niet-gecultiveerde gebieden in het noordwesten te verbeteren. Bij de exploratie van lokale materialen worden hooiberg, slakken, benzeenkarton en stro ook gebruikt als muurmaterialen, maar deze materialen hebben meestal alleen de functie van warmtebehoud en geen warmteopslagcapaciteit. Over het algemeen hebben de met grind en blokken gevulde wanden een goed warmteopslag- en isolatievermogen.

03 Vergroot de wanddikte op passende wijze

Normaal gesproken is thermische weerstand een belangrijke index om de thermische isolatieprestaties van de muur te meten, en de factor die de thermische weerstand beïnvloedt is de dikte van de materiaallaag naast de thermische geleidbaarheid van het materiaal. Daarom kan het op passende wijze vergroten van de dikte van de muur, op basis van het selecteren van geschikte thermische isolatiematerialen, de algehele thermische weerstand van de muur vergroten en het warmteverlies door de muur verminderen, waardoor de thermische isolatie en het warmteopslagvermogen van de muur worden vergroot en de hele kas. In Gansu en andere gebieden is de gemiddelde dikte van de zandzakkenmuur in de stad Zhangye bijvoorbeeld 2,6 meter, terwijl die van de mortelmetselwerkmuur in de stad Jiuquan 3,7 meter is. Hoe dikker de muur, hoe groter de thermische isolatie en het warmteopslagvermogen. Te dikke muren zullen echter het landgebruik en de kosten van de bouw van kassen verhogen. Daarom moeten we, vanuit het perspectief van het verbeteren van het thermische isolatievermogen, ook prioriteit geven aan het selecteren van materialen met hoge thermische isolatie en een lage thermische geleidbaarheid, zoals polystyreen, polyurethaan en andere materialen, en vervolgens de dikte op passende wijze vergroten.

Redelijk ontwerp van het achterdak

Bij het ontwerp van het achterdak is de belangrijkste overweging om geen invloed van schaduw te veroorzaken en het thermische isolatievermogen te verbeteren. Om de invloed van schaduw op het achterdak te verminderen, is de instelling van de hellingshoek voornamelijk gebaseerd op het feit dat het achterdak overdag direct zonlicht kan ontvangen wanneer gewassen worden geplant en geproduceerd. Daarom wordt de elevatiehoek van het achterdak over het algemeen beter gekozen dan de lokale zonnehoogtehoek van de winterzonnewende van 7°~8°. Zhang Caihong en anderen denken bijvoorbeeld dat bij het bouwen van zonnekassen in Gobi en zout-alkaligebieden in Xinjiang, de verwachte lengte van het achterdak 1,6 meter is, dus de hellingshoek van het achterdak is 40° in het zuiden van Xinjiang en 45° in het noorden van Xinjiang. Chen Wei-Qian en anderen zijn van mening dat het achterdak van de zonnekas in het Jiuquan Gobi-gebied een hoek van 40° moet hebben. Voor de thermische isolatie van het achterdak moet het thermische isolatievermogen voornamelijk worden gewaarborgd door de selectie van thermische isolatiematerialen, het noodzakelijke dikteontwerp en de redelijke overlapverbinding van thermische isolatiematerialen tijdens de constructie.

Verminder het warmteverlies van de bodem

Omdat de temperatuur van de binnengrond tijdens de winternacht hoger is dan die van de buitengrond, zal de warmte van de binnengrond door warmtegeleiding naar buiten worden overgedragen, waardoor er warmteverlies in de kas ontstaat. Er zijn verschillende manieren om het warmteverlies in de bodem te verminderen.

01 bodemisolatie

De grond zakt goed, waardoor de bevroren grondlaag wordt vermeden en de grond wordt gebruikt voor het behoud van de warmte. De zonnekas ‘1448, drie materialen, één lichaam’, ontwikkeld door Chai Regeneration en ander niet-gecultiveerd land in Hexi Corridor, werd bijvoorbeeld gebouwd door 1 meter af te graven, waardoor de bevroren grondlaag effectief werd vermeden; Gezien het feit dat de diepte van de bevroren grond in het Turpan-gebied 0,8 meter bedraagt, stelden Wang Huamin en anderen voor om 0,8 meter te graven om het thermische isolatievermogen van de kas te verbeteren. Toen Zhang Guosen enz. de achterwand van de zonnekas met dubbele boog en dubbele film op niet-bouwland bouwde, bedroeg de graafdiepte 1 meter. Uit het experiment bleek dat de laagste temperatuur 's nachts met 2~3℃ werd verhoogd vergeleken met de traditionele zonnekas van de tweede generatie.

02 foundation koudebescherming

De belangrijkste methode is het graven van een koudebestendige greppel langs het funderingsgedeelte van het voordak, het opvullen van thermische isolatiematerialen of het continu ondergronds begraven van thermische isolatiematerialen langs het funderingsmuurgedeelte, allemaal gericht op het verminderen van het warmteverlies veroorzaakt door warmteoverdracht door de bodem ter hoogte van het grensgedeelte van de kas. De gebruikte thermische isolatiematerialen zijn voornamelijk gebaseerd op de lokale omstandigheden in Noordwest-China en kunnen lokaal worden verkregen, zoals hooi, slakken, steenwol, piepschuimkarton, maïsstro, paardenmest, afgevallen bladeren, gebroken gras, zaagsel, onkruid, stro, enz.

03 mulchfilm

Door de plastic folie af te dekken kan er overdag zonlicht via de plastic folie de bodem bereiken en absorbeert de bodem de warmte van de zon en warmt op. Bovendien kan de kunststoffolie de door de bodem gereflecteerde langgolvige straling blokkeren, waardoor het stralingsverlies van de bodem wordt verminderd en de warmteopslag van de bodem wordt vergroot. 's Nachts kan plastic folie de convectieve warmte-uitwisseling tussen de bodem en de binnenlucht belemmeren, waardoor het warmteverlies van de bodem wordt verminderd. Tegelijkertijd kan plastic folie ook het latente warmteverlies veroorzaakt door verdamping van grondwater verminderen. Wei Wenxiang bedekte de kas met plasticfolie op het Qinghai-plateau en het experiment toonde aan dat de grondtemperatuur met ongeveer 1℃ kon worden verhoogd.

Versterk de thermische isolatieprestaties van het voordak

Het voordak van de kas is het belangrijkste warmteafvoeroppervlak en de verloren warmte is verantwoordelijk voor meer dan 75% van het totale warmteverlies in de kas. Daarom kan het versterken van de warmte-isolatiecapaciteit van het voordak van de kas het verlies via het voordak effectief verminderen en de wintertemperatuuromgeving van de kas verbeteren. Momenteel zijn er drie belangrijke maatregelen om het thermische isolatievermogen van het voordak te verbeteren.

01 Er is gebruik gemaakt van meerlaagse transparante bekleding.

Structureel kan het gebruik van dubbellaagse film of drielaagse film als lichtdoorlatend oppervlak van de kas de thermische isolatieprestaties van de kas effectief verbeteren. Zhang Guosen en anderen ontwierpen bijvoorbeeld een zonnekas met dubbele boog en dubbele film in het Gobi-gebied van de stad Jiuquan. De buitenkant van het voordak van de kas is gemaakt van EVA-folie en de binnenkant van de kas is gemaakt van PVC-druppelvrije anti-verouderingsfolie. Experimenten tonen aan dat, vergeleken met de traditionele zonnekas van de tweede generatie, het thermische isolatie-effect uitstekend is en dat de laagste temperatuur 's nachts gemiddeld met 2~3℃ stijgt. Op dezelfde manier ontwierp Zhang Jingshe, enz. ook een zonnekas met dubbele filmbedekking voor de klimatologische kenmerken van hoge breedtegraden en strenge koude gebieden, waardoor de thermische isolatie van de kas aanzienlijk werd verbeterd. Vergeleken met de controlekas steeg de nachttemperatuur met 3℃. Bovendien probeerden Wu Letian en anderen drie lagen EVA-film van 0,1 mm dik te gebruiken op het voordak van de zonnekas, ontworpen in het woestijngebied van Hetian, Xinjiang. Meerlaagse folie kan het warmteverlies van het voordak effectief verminderen, maar omdat de lichttransmissie van enkellaagse folie in principe ongeveer 90% bedraagt, zal meerlaagse folie uiteraard leiden tot verzwakking van de lichttransmissie. Daarom is het bij het selecteren van meerlaagse lichttransmissiebedekking noodzakelijk om voldoende rekening te houden met de lichtomstandigheden en verlichtingsvereisten van kassen.

02 Versterk de nachtisolatie van het voordak

Op het voordak wordt plastic folie gebruikt om overdag de lichtdoorlatendheid te vergroten, en 's nachts wordt dit de zwakste plek in de hele kas. Daarom is het bedekken van het buitenoppervlak van het voordak met een dik composiet thermisch isolatiedekbed een noodzakelijke thermische isolatiemaatregel voor zonnekassen. In het berggebied van Qinghai gebruikten Liu Yanjie en anderen bijvoorbeeld strooien gordijnen en kraftpapier als thermische isolatiedekbedden voor experimenten. Uit de testresultaten bleek dat de laagste binnentemperatuur in de kas 's nachts boven de 7,7℃ kon komen. Bovendien is Wei Wenxiang van mening dat het warmteverlies in de kas met meer dan 90% kan worden verminderd door dubbele grasgordijnen of kraftpapier buiten de grasgordijnen te gebruiken voor thermische isolatie in dit gebied. Bovendien gebruikte Zou Ping enz. een thermisch isolatiedekbed van gerecycled vezelnaaldvilt in de zonnekas in de Gobi-regio van Xinjiang, en Chang Meimei enz. gebruikte een thermisch isolatiedekbed van sandwichkatoen met thermische isolatie in de zonnekas in de Gobi-regio van Xinjiang. Hexi-gang. Momenteel worden er veel soorten thermische isolatiedekbedden gebruikt in zonnekassen, maar de meeste zijn gemaakt van naaldvilt, met lijm gespoten katoen, parelkatoen, enz., met aan beide zijden waterdichte of anti-verouderingsoppervlakken. Volgens het thermische isolatiemechanisme van thermische isolatiequilt moeten we, om de thermische isolatieprestaties te verbeteren, beginnen met het verbeteren van de thermische weerstand en het verlagen van de warmteoverdrachtscoëfficiënt, en de belangrijkste maatregelen zijn het verminderen van de thermische geleidbaarheid van materialen, het vergroten van de dikte van materiaallagen of het aantal materiaallagen vergroten, enz. Daarom wordt het kernmateriaal van thermische isolatiequilts met hoge thermische isolatieprestaties momenteel vaak gemaakt van meerlaagse composietmaterialen. Volgens de test kan de warmteoverdrachtscoëfficiënt van het thermische isolatiedekbed met hoge thermische isolatieprestaties momenteel 0,5 W/(m2℃) bereiken, wat een betere garantie biedt voor de thermische isolatie van kassen in koude gebieden in de winter. Natuurlijk is het noordwestengebied winderig en stoffig en is de ultraviolette straling sterk, dus de oppervlaktelaag voor thermische isolatie moet goede antiverouderingsprestaties hebben.

03 Voeg een intern thermisch isolatiegordijn toe.

Hoewel het voordak van de zonlichtkas 's nachts bedekt is met een extern thermisch isolatiedekbed, is het voordak 's nachts nog steeds een zwakke plek voor de hele kas, voor zover het andere constructies van de hele kas betreft. Daarom ontwierp het projectteam van “Structuur- en constructietechnologie van kassen in Noordwest-niet-bouwland” een eenvoudig oprolsysteem voor interne thermische isolatie (Figuur 1), waarvan de structuur bestaat uit een vast intern thermisch isolatiegordijn aan de voorvoet en een beweegbaar intern thermisch isolatiegordijn in de bovenruimte. Het bovenste beweegbare thermische isolatiegordijn wordt overdag geopend en opgevouwen aan de achterwand van de kas, wat de verlichting van de kas niet beïnvloedt; Het vaste thermische isolatiedeken aan de onderkant speelt 's nachts de rol van afdichting. Het interne isolatieontwerp is netjes en eenvoudig te bedienen en kan in de zomer ook een rol spelen als schaduw en koeling.

Actieve verwarmingstechnologie

Vanwege de lage temperatuur in de winter in het noordwesten van China kunnen we, als we alleen maar vertrouwen op het behoud van warmte en de warmteopslag in kassen, bij sommige koude weersomstandigheden nog steeds niet voldoen aan de eisen van de overwinterende productie van gewassen. Daarom zijn er ook enkele actieve opwarmingsmaatregelen nodig. bezorgd.

Systeem voor opslag en warmteafgifte van zonne-energie

Het is een belangrijke reden dat de muur de functies warmtebehoud, warmteopslag en belasting draagt, wat leidt tot de hoge bouwkosten en de lage landbenutting van zonnekassen. Daarom zal de vereenvoudiging en montage van zonnekassen in de toekomst ongetwijfeld een belangrijke ontwikkelingsrichting zijn. Onder hen is het vereenvoudigen van de functie van de muur het vrijgeven van de warmteopslag- en afgiftefunctie van de muur, zodat de achterwand alleen de warmtebehoudfunctie draagt, wat een effectieve manier is om de ontwikkeling te vereenvoudigen. Het actieve warmteopslag- en afgiftesysteem van Fang Hui (Figuur 2) wordt bijvoorbeeld veel gebruikt in niet-gecultiveerde gebieden zoals Gansu, Ningxia en Xinjiang. Het warmteopvangapparaat wordt aan de noordelijke muur gehangen. Overdag wordt de door het warmteopvangapparaat verzamelde warmte opgeslagen in het warmteopslaglichaam door de circulatie van het warmteopslagmedium, en 's nachts wordt de warmte vrijgegeven en verwarmd door de circulatie van het warmteopslagmedium, waardoor de warmteoverdracht in tijd en ruimte. Uit experimenten blijkt dat de minimumtemperatuur in de kas met dit apparaat met 3~5℃ kan worden verhoogd. Wang Zhiwei etc. stelden een watergordijnverwarmingssysteem voor voor zonnekas in het zuidelijke woestijngebied van Xinjiang, dat de temperatuur van de kas 's nachts met 2,1℃ kan verhogen.

Bovendien ontwierp Bao Encai etc. een actief circulatiesysteem voor warmteopslag voor de noordmuur. Overdag stroomt de warme lucht binnenshuis door de circulatie van axiale ventilatoren door het warmteoverdrachtskanaal dat in de noordelijke muur is ingebed, en het warmteoverdrachtskanaal wisselt warmte uit met de warmteopslaglaag in de muur, wat de warmteopslagcapaciteit van de muur aanzienlijk verbetert. de muur. Bovendien slaat het warmteopslagsysteem met faseverandering op zonne-energie, ontworpen door Yan Yantao enz., overdag warmte op in de faseveranderingsmaterialen via zonnecollectoren, en verspreidt de warmte vervolgens via luchtcirculatie in de nacht naar de binnenlucht, waardoor de warmte kan toenemen. gemiddelde temperatuur met 2,0℃ 's nachts. De bovengenoemde technologieën en apparatuur voor het gebruik van zonne-energie hebben de kenmerken van zuinigheid, energiebesparing en koolstofarme eigenschappen. Na optimalisatie en verbetering zouden ze goede toepassingsvooruitzichten moeten hebben in de gebieden met overvloedige zonne-energiebronnen in het noordwesten van China.

Andere aanvullende verwarmingstechnologieën

01 biomassa-energie verwarming

Het strooisel, stro, koeienmest, schapenmest en pluimveemest worden vermengd met biologische bacteriën en in de kas in de grond ingegraven. Tijdens het fermentatieproces wordt veel warmte gegenereerd en tijdens het fermentatieproces worden veel nuttige stammen, organisch materiaal en CO2 gegenereerd. Gunstige soorten kunnen een verscheidenheid aan ziektekiemen remmen en doden, en kunnen het optreden van broeikasziekten en plagen verminderen; Organisch materiaal kan meststof voor gewassen worden; De geproduceerde CO2 kan de fotosynthese van gewassen bevorderen. Wei Wenxiang begroef bijvoorbeeld hete organische meststoffen zoals paardenmest, koeienmest en schapenmest in binnengrond in de zonnekas op het Qinghai-plateau, waardoor de grondtemperatuur effectief steeg. In de zonnekas in het Gansu-woestijngebied gebruikte Zhou Zhilong stro en organische mest om tussen de gewassen door te fermenteren. Uit de test bleek dat de temperatuur van de kas met 2~3℃ kon worden verhoogd.

02 kolenverwarming

Er zijn kunstmatige kachel, energiebesparende boiler en verwarming. Na onderzoek op het Qinghai-plateau ontdekte Wei Wenxiang bijvoorbeeld dat kunstmatige ovenverwarming voornamelijk lokaal werd gebruikt. Deze verwarmingsmethode heeft de voordelen van een snellere verwarming en een duidelijk verwarmingseffect. Bij het verbranden van steenkool komen echter schadelijke gassen zoals SO2, CO en H2S vrij, dus het is noodzakelijk om de schadelijke gassen goed af te voeren.

03 elektrische verwarming

Gebruik elektrische verwarmingsdraad om het voordak van de kas te verwarmen, of gebruik een elektrische verwarming. Het verwarmingseffect is opmerkelijk, het gebruik is veilig, er ontstaan ​​geen verontreinigende stoffen in de kas en de verwarmingsapparatuur is eenvoudig te bedienen. Chen Weiqian en anderen denken dat het probleem van vorstschade in de winter in het Jiuquan-gebied de ontwikkeling van de lokale Gobi-landbouw belemmert, en dat elektrische verwarmingselementen kunnen worden gebruikt om de kas te verwarmen. Door het gebruik van hoogwaardige elektrische energiebronnen is het energieverbruik echter hoog en zijn de kosten hoog. Er wordt gesuggereerd dat het moet worden gebruikt als een tijdelijk middel voor noodverwarming bij extreem koud weer.

Milieubeheermaatregelen

Tijdens het productie- en gebruiksproces van de kas kunnen de volledige uitrusting en de normale werking niet effectief garanderen dat de thermische omgeving voldoet aan de ontwerpvereisten. In feite spelen het gebruik en beheer van apparatuur vaak een sleutelrol bij de vorming en het onderhoud van de thermische omgeving, waarvan het dagelijks beheer van het thermische isolatiedekbed en de ventilatieopening de belangrijkste is.

Beheer van thermische isolatiequilt

Thermisch isolatiedekbed is de sleutel tot de nachtelijke thermische isolatie van het voordak, dus het is uiterst belangrijk om het dagelijks beheer en onderhoud ervan te verfijnen. Er moet vooral op de volgende problemen worden gelet: ①Kies de juiste openings- en sluitingstijd van het thermische isolatiedekbed . De openings- en sluitingstijd van het thermische isolatiedekbed heeft niet alleen invloed op de belichtingstijd van de kas, maar heeft ook invloed op het verwarmingsproces in de kas. Het te vroeg of te laat openen en sluiten van het thermische isolatiedekbed is niet bevorderlijk voor de warmteopvang. Als het dekbed 's ochtends te vroeg wordt opengemaakt, zal de binnentemperatuur te veel dalen vanwege de lage buitentemperatuur en het zwakke licht. Integendeel, als de tijd voor het blootleggen van de quilt te laat is, zal de tijd voor het ontvangen van licht in de kas worden verkort en zal de tijd voor het stijgen van de binnentemperatuur worden vertraagd. Als het thermische isolatiedekbed 's middags te vroeg wordt uitgeschakeld, wordt de blootstellingstijd binnenshuis verkort en wordt de warmteopslag van de bodem en muren binnenshuis verminderd. Integendeel, als het warmtebehoud te laat wordt uitgeschakeld, zal de warmteafvoer van de kas toenemen vanwege de lage buitentemperatuur en het zwakke licht. Daarom is het over het algemeen raadzaam dat wanneer het thermische isolatiedekbed 's ochtends wordt aangezet, de temperatuur na een daling van 1 ~ 2 °C stijgt, terwijl het raadzaam is dat de temperatuur stijgt als het thermische isolatiedekbed is uitgeschakeld. na een daling van 1 ~ 2 ℃. ② Let er bij het sluiten van het thermische isolatiedekbed op of het thermische isolatiedekbed alle voordaken goed bedekt en pas deze tijdig aan als er een opening is. ③ Nadat het thermische isolatiedekbed volledig is neergelegd, controleert u of het onderste deel is verdicht, om te voorkomen dat het warmtebesparende effect 's nachts door de wind wordt opgeheven. ④ Controleer en onderhoud het thermische isolatiedekbed op tijd, vooral als het thermische isolatiedekbed beschadigd is, repareer of vervang het dan op tijd. ⑤ Let tijdig op de weersomstandigheden. Bij regen of sneeuw de thermische isolatiedeken tijdig afdekken en sneeuw tijdig verwijderen.

Beheer van ventilatieopeningen

Het doel van ventilatie in de winter is om de luchttemperatuur aan te passen om te hoge temperaturen rond het middaguur te voorkomen; De tweede is het elimineren van binnenvocht, het verlagen van de luchtvochtigheid in de kas en het bestrijden van ziekten en plagen; De derde is het verhogen van de CO2-concentratie binnenshuis en het bevorderen van de groei van gewassen. Ventilatie en warmtebehoud zijn echter tegenstrijdig. Als de ventilatie niet goed wordt beheerd, zal dit waarschijnlijk leiden tot problemen met lage temperaturen. Daarom moeten wanneer en hoe lang de ventilatieopeningen moeten worden geopend, op elk moment dynamisch worden aangepast aan de omgevingsomstandigheden van de kas. In de niet-gecultiveerde gebieden in het noordwesten is het beheer van de kasventilatie hoofdzakelijk op twee manieren verdeeld: handmatige bediening en eenvoudige mechanische ventilatie. De openingstijd en ventilatietijd van de ramen zijn echter vooral gebaseerd op het subjectieve oordeel van mensen, waardoor het kan voorkomen dat de ramen te vroeg of te laat worden geopend. Om de bovenstaande problemen op te lossen, heeft Yin Yilei etc. een intelligent dakventilatieapparaat ontworpen, dat de openingstijd en de openings- en sluitingsgrootte van ventilatiegaten kan bepalen op basis van de veranderingen in het binnenmilieu. Met de verdieping van het onderzoek naar de wet van veranderingen in het milieu en de vraag naar gewassen, evenals de popularisering en vooruitgang van technologieën en apparatuur zoals milieuperceptie, het verzamelen, analyseren en controleren van informatie, zou de automatisering van ventilatiebeheer in zonnekassen een nieuwe uitdaging moeten zijn. belangrijke ontwikkelingsrichting voor de toekomst.

Overige beheersmaatregelen

Tijdens het gebruik van verschillende soorten schuurfilms zal hun lichttransmissiecapaciteit geleidelijk verzwakken, en de verzwakkingssnelheid houdt niet alleen verband met hun eigen fysieke eigenschappen, maar ook met de omgeving en het beheer tijdens gebruik. Tijdens het gebruiksproces is de vervuiling van het filmoppervlak de belangrijkste factor die leidt tot de afname van de lichttransmissieprestaties. Daarom is het uiterst belangrijk om regelmatig schoon te maken en schoon te maken wanneer de omstandigheden dit toelaten. Bovendien moet de kaststructuur van de kas regelmatig worden gecontroleerd. Wanneer er een lek is in de muur en het voordak, moet dit tijdig worden gerepareerd om te voorkomen dat de kas wordt aangetast door infiltratie van koude lucht.

Bestaande problemen en ontwikkelingsrichting

Onderzoekers hebben jarenlang de warmtebehoud- en opslagtechnologie, managementtechnologie en verwarmingsmethoden van kassen in niet-gecultiveerde gebieden in het noordwesten onderzocht en bestudeerd, waardoor in feite de overwinterende productie van groenten werd gerealiseerd, waardoor het vermogen van de kas om schade door kou bij lage temperaturen te weerstaan ​​aanzienlijk werd verbeterd. , en realiseerde in feite de overwinterende productie van groenten. Het heeft een historische bijdrage geleverd aan het verlichten van de tegenstelling tussen voedsel en groenten die strijden om land in China. Er zijn echter nog steeds de volgende problemen met de temperatuurgarantietechnologie in het noordwesten van China.

Kassentypen die moeten worden geüpgraded

Op dit moment zijn de soorten kassen nog steeds de meest voorkomende soorten die eind 20e eeuw en begin deze eeuw zijn gebouwd, met een eenvoudige structuur, een onredelijk ontwerp, een slecht vermogen om de thermische omgeving van de kas in stand te houden en natuurrampen te weerstaan, en een gebrek aan standaardisatie. Daarom moeten in het toekomstige kasontwerp de vorm en helling van het voordak, de azimuthoek van de kas, de hoogte van de achterwand, de zinkdiepte van de kas, enz. worden gestandaardiseerd door de lokale geografische breedtegraad volledig te combineren. en klimaatkenmerken. Tegelijkertijd kan er zoveel mogelijk slechts één gewas in een kas worden geplant, zodat een gestandaardiseerde kasafstemming kan worden uitgevoerd op basis van de licht- en temperatuurvereisten van de geplante gewassen.

De schaal van de kas is relatief klein.

Als de schaal van de kas te klein is, zal dit de stabiliteit van de thermische omgeving van de kas en de ontwikkeling van mechanisatie beïnvloeden. Met de geleidelijke stijging van de arbeidskosten is de ontwikkeling van mechanisatie een belangrijke richting in de toekomst. Daarom moeten we ons in de toekomst baseren op het lokale ontwikkelingsniveau, rekening houden met de behoeften van de mechanisatieontwikkeling, de binnenruimte en de indeling van kassen rationeel ontwerpen, het onderzoek en de ontwikkeling van landbouwapparatuur die geschikt is voor lokale gebieden versnellen, en het mechanisatietempo van de glastuinbouwproductie verbeteren. Tegelijkertijd moet, afhankelijk van de behoeften van gewassen en teeltpatronen, de relevante apparatuur worden afgestemd op de normen, en moet het geïntegreerde onderzoek en de ontwikkeling, innovatie en popularisering van ventilatie, vochtigheidsreductie, hittebehoud en verwarmingsapparatuur worden bevorderd.

De dikte van muren zoals zand en holle blokken is nog steeds dik.

Als de muur te dik is, hoewel het isolerende effect goed is, zal dit de benuttingsgraad van de grond verminderen, de kosten verhogen en de moeilijkheidsgraad van de constructie vergroten. Daarom kan bij de toekomstige ontwikkeling enerzijds de wanddikte wetenschappelijk worden geoptimaliseerd volgens de lokale klimatologische omstandigheden; Aan de andere kant moeten we de lichte en vereenvoudigde ontwikkeling van de achterwand bevorderen, zodat de achterwand van de kas alleen de functie van warmtebehoud behoudt, zonnecollectoren en andere apparatuur gebruiken om de warmteopslag en het vrijkomen van de muur te vervangen . Zonnecollectoren hebben de kenmerken van hoge warmteopvangefficiëntie, sterke warmteopvangcapaciteit, energiebesparing, koolstofarm enzovoort, en de meeste van hen kunnen actieve regulering en controle realiseren en gerichte exotherme verwarming uitvoeren volgens de milieuvereisten van de kas. 's nachts, met een hogere efficiëntie van het warmtegebruik.

Er moet een speciaal thermisch isolatiedeken worden ontwikkeld.

Het voordak is het belangrijkste orgaan van de warmteafvoer in de kas, en de thermische isolatieprestaties van het thermische isolatiedekbed hebben rechtstreeks invloed op de thermische binnenomgeving. Momenteel is de temperatuur in de kas in sommige gebieden niet goed, deels omdat het thermische isolatiedekbed te dun is en de thermische isolatieprestaties van materialen onvoldoende zijn. Tegelijkertijd heeft het thermische isolatiedekbed nog steeds enkele problemen, zoals een slecht waterdicht en skivermogen, gemakkelijke veroudering van het oppervlak en de kernmaterialen, enz. Daarom moeten in de toekomst geschikte thermische isolatiematerialen wetenschappelijk worden geselecteerd op basis van de lokale omstandigheden. klimatologische kenmerken en vereisten, en speciale thermische isolatie-quiltproducten die geschikt zijn voor lokaal gebruik en popularisering moeten worden ontworpen en ontwikkeld.

EINDE

Geciteerde informatie

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, enz. Onderzoeksstatus van de technologie voor het garanderen van de omgevingstemperatuur van een zonnekas in niet-gecultiveerd land in het noordwesten [J]. Landbouwtechnische technologie, 2022,42(28):12-20.