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

Het ontwikkelen van zonnekassen in niet-gecultiveerde gebieden zoals woestijn, Gobi en zandgrond heeft de tegenstelling tussen voedsel en groenten die strijden om land effectief opgelost.Het is een van de doorslaggevende omgevingsfactoren voor de groei en ontwikkeling van temperatuurgewassen, die vaak bepalend zijn voor het succes of falen van de teelt van kasgewassen.Daarom moeten we, om zonnekassen in niet-gecultiveerde gebieden te ontwikkelen, eerst het probleem van de omgevingstemperatuur 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 landzonnekassen geanalyseerd en samengevat.

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

Op dit moment is niet-gecultiveerde zonnekas de belangrijkste vorm van hoogrenderende landbouwontwikkeling in niet-gecultiveerd land.In het noordwesten van China is het temperatuurverschil tussen dag en nacht groot en is 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 vertraagt ​​de fysiologische en biochemische reactie van gewassen en vertraagt ​​hun groei en ontwikkeling.Wanneer de temperatuur lager is dan de grens die gewassen kunnen verdragen, leidt dit zelfs tot vriesletsel.Daarom is het bijzonder belangrijk om de temperatuur te waarborgen die nodig is voor de normale groei en ontwikkeling van gewassen.Om de juiste temperatuur van een zonnekas te behouden, is het geen enkele maatregel die kan worden opgelost.Het moet worden geborgd vanuit aspecten van kasontwerp, constructie, materiaalkeuze, regelgeving en dagelijks beheer.Daarom zal dit artikel de onderzoeksstatus en voortgang van temperatuurbeheersing van niet-gecultiveerde kassen in China in de afgelopen jaren samenvatten vanuit de aspecten van het ontwerp en de constructie van kassen, warmtebehoud en opwarmingsmaatregelen en milieubeheer, om zo een systematische referentie te bieden voor het rationele ontwerp en beheer 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, wat 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 voordak, enz., en heeft ook betrekking op de vraag of het constructie- en constructieproces van de kas de effectieve realisatie van ontwerpvereisten kan garanderen.

Lichtdoorlaatbaarheid 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 waarborgen.Momenteel zijn er drie hoofdmethoden om de lichttransmissiecapaciteit en lichtontvangsttijd van het voordak van de kas te vergroten.

01 ontwerp redelijke broeikasoriëntatie en azimut

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

Wanneer de ochtend- en middaglichturen gelijk zijn, en het oosten of westen in dezelfde hoek staan, zal de kas dezelfde lichturen krijgen.Echter, voor het gebied ten noorden van 37° noorderbreedte is de temperatuur 's ochtends laag en de tijd van het blootleggen van dekbedden is laat, terwijl de temperatuur 's middags en' s avonds relatief hoog is, dus het is gepast om de tijd van sluiten van de warmte-isolerende deken.Daarom moeten deze gebieden van zuid naar west kiezen en volledig gebruik maken van het middaglicht.Voor de gebieden met 30°~35° noorderbreedte, vanwege de betere lichtomstandigheden in de ochtend, kan de tijd van warmtebehoud en het blootleggen van de dekking ook worden vervroegd.Daarom moeten deze gebieden de zuid-oostelijke richting kiezen om te streven naar meer ochtendzonnestraling voor de kas.In het gebied van 35°~37° noorderbreedte is er echter weinig verschil in zonnestraling in de ochtend en de middag, dus het is beter om de zuidelijke richting 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 etc. in het Taiyuan-gebied de oriëntatie van 5 ° ten westen van het zuiden gekozen, heeft de zonlichtkas gebouwd door Chang Meimei etc. in het Gobi-gebied van Hexi Corridor de oriëntatie aangenomen van 5° tot 10° ten westen van het zuiden, en de zonlichtkas gebouwd door Ma Zhigui etc. in het noorden van Xinjiang heeft de oriëntatie van 8° ten westen van het zuiden aangenomen.

02 Ontwerp een redelijke vorm en hellingshoek van het voorste dak

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 voornamelijk wordt bepaald door de verhouding tussen de lengte van het hoofdverlichtingsoppervlak en de achterhelling.Lange voorhelling en korte achterhelling zijn gunstig voor de verlichting en warmtebehoud van het voordak.Chen Wei-Qian en anderen denken dat het hoofdverlichtingsdak van de zonnekas die in het Gobi-gebied wordt gebruikt, een cirkelboog heeft met een straal van 4,5 m, die effectief bestand is tegen de kou.Zhang Jingshe, etc. denken dat het geschikter is om een ​​halfronde boog op het voordak van de kas te gebruiken in alpine gebieden en gebieden met hoge breedtegraden.Wat betreft de hellingshoek van het voordak, volgens de lichttransmissiekarakteristieken van plastic film, wanneer de invalshoek 0 ~ 40 ° is, is de reflectiviteit van het voordak naar het zonlicht klein, en wanneer deze groter is dan 40 °, de reflectiviteit neemt aanzienlijk toe.Daarom wordt 40° als maximale invalshoek genomen om de hellingshoek van het voordak te berekenen, zodat ook tijdens de winterzonnewende de zonnestraling maximaal de kas kan binnendringen.Daarom berekenden He Bin en anderen bij het ontwerpen van een zonnekas die geschikt was 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° is, terwijl die in het noorden van Xinjiang 32°~33,5° is.

03 Kies geschikte transparante afdekmaterialen.

Naast de invloed van zonnestraling buitenshuis, zijn het materiaal en de lichttransmissie-eigenschappen van kasfolie ook belangrijke factoren die de licht- en warmteomgeving van de kas beïnvloeden.Op dit moment is de lichtdoorlatendheid van plastic films zoals PE, PVC, EVA en PO verschillend vanwege verschillende materialen en filmdiktes.Over het algemeen kan worden gegarandeerd dat de lichtdoorlatendheid van folies die 1-3 jaar zijn gebruikt in het algemeen boven de 88% ligt, 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 afdekmateriaal voor lichttransmissie met verbeterd verstrooid licht de afgelopen jaren zeer erkend door de industrie, vooral in de gebieden met sterke zonnestraling in het noordwesten van China.De toepassing van een verbeterde verstrooiingslichtfilm heeft het schaduweffect op de boven- en onderkant van het bladerdak verminderd, het licht in de middelste en onderste delen van het bladerdak vergroot, de fotosynthetische eigenschappen van het hele gewas verbeterd en een goed effect van bevordering getoond groei en stijgende productie.

Redelijk ontwerp van kasgrootte

De lengte van de kas is te lang of te kort, wat de regeling van de binnentemperatuur zal beïnvloeden.Wanneer de lengte van de kas te kort is, vóór zonsopgang en zonsondergang, is het gebied dat wordt overschaduwd door de oost- en westgevels groot, wat niet bevorderlijk is voor de opwarming van de kas, en vanwege het kleine volume zal het de binnengrond en muur beïnvloeden opname en afgifte van warmte.Wanneer de lengte te groot is, is het moeilijk om de binnentemperatuur te regelen en dit heeft invloed op de stevigheid van de kasstructuur en de configuratie van het rolmechanisme voor warmtebehoud.De hoogte en overspanning van de kas zijn direct van invloed op de daglichttoetreding van het voordak, de grootte van de kasruimte en de isolatiewaarde.Wanneer de overspanning en lengte van de kas vast zijn, kan het verhogen van de hoogte van de kas de verlichtingshoek van het voordak vergroten vanuit het perspectief van de lichte omgeving, wat bevorderlijk is voor lichttransmissie;Vanuit het oogpunt van thermische omgeving neemt de hoogte van de muur toe en neemt het warmteopslaggebied 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 een uitgebreide overweging vereist.Daarom moeten we bij het ontwerpen van een kas een redelijke lengte, overspanning en hoogte kiezen in overeenstemming met de lokale omstandigheden.Zhang Caihong en anderen denken bijvoorbeeld dat in het noorden van Xinjiang de lengte van de kas 50 ~ 80 m is, de overspanning 7 m en de hoogte van de kas 3,9 m, terwijl in het zuiden van Xinjiang de lengte van de kas 50 ~ 80 m is, de de spanwijdte is 8m en de hoogte van serre is 3.6~4.0m;Er wordt ook aangenomen dat de overspanning van de kas niet minder dan 7 m mag zijn, en wanneer de overspanning 8 m is, is het warmtebehoudseffect het beste.Bovendien denken Chen Weiqian en anderen dat de lengte, overspanning en hoogte van de zonnekas respectievelijk 80 m, 8 ~ 10 m en 3,8 ~ 4,2 m zou moeten zijn wanneer 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.Op dit moment zijn er verschillende methoden om de warmteopslag en het isolatievermogen van muren te verbeteren.

01 ontwerp redelijke muurstructuur

De functie van de muur omvat voornamelijk warmteopslag en warmtebehoud, en tegelijkertijd dienen de meeste kaswanden ook als dragende elementen om het dakspant te ondersteunen.Vanuit het oogpunt van het verkrijgen van een goede thermische omgeving moet een redelijke wandconstructie voldoende warmteopslagcapaciteit hebben aan de binnenzijde en voldoende warmtebehoudcapaciteit aan de buitenzijde, terwijl onnodige koudebruggen worden verminderd.Bij het onderzoek naar warmteopslag en isolatie van muren ontwierpen Bao Encai en anderen de gestolde passieve warmteopslagmuur van zand in het Wuhai-woestijngebied, Binnen-Mongolië.Als isolatielaag aan de buitenzijde werd poreuze baksteen gebruikt en aan de binnenzijde 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 samengestelde muur van tarwegranulaatblokken in het noorden van Xinjiang, waarin ongebluste kalk in mortelblokken wordt gevuld als warmteopslaglaag en slakkenzakken buiten worden gestapeld als isolatielaag.De holle blokmuur ontworpen door Zhao Peng, etc. in het Gobi-gebied van de provincie Gansu, gebruikt 100 mm dikke benzeenplaat als isolatielaag aan de buitenkant en zand en holle blokstenen als warmteopslaglaag aan de binnenkant.De test toont aan dat de gemiddelde temperatuur in de winter 's nachts hoger is dan 10 ℃, en Chai Regeneration, enz. Gebruiken ook zand en grind als isolatielaag en warmteopslaglaag van de muur in het Gobi-gebied van de provincie Gansu.Wat betreft het verminderen van koudebruggen, ontwierpen Yan Junyue enz. Een lichte en vereenvoudigde geassembleerde achterwand, die niet alleen de thermische weerstand van de muur verbeterde, maar ook de afdichtingseigenschappen van de muur verbeterde door polystyreenplaat aan de buitenkant van de achterkant te plakken muur;Wu Letian etc. plaatste een ringbalk van gewapend beton boven de fundering van de kasmuur en gebruikte trapeziumvormige steenstempeling net boven de ringbalk om het achterdak te ondersteunen, wat het probleem oploste dat scheuren en funderingsverzakkingen gemakkelijk voorkomen 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 wand hangt in de eerste plaats af van de materiaalkeuze.In de noordwestelijke woestijn, Gobi, zandgrond en andere gebieden hebben onderzoekers, afhankelijk van de omstandigheden ter plaatse, lokale materialen gebruikt en gedurfde 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 woestijn in het noordwesten van China, ontwierp Zhao Peng een soort holle blokmuur met zandsteen en hol blok als materialen.Uit de test blijkt dat de gemiddelde binnennachttemperatuur boven de 10℃ ligt.Gezien 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 muurmaterialen bij het onderzoeken van 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.Evenzo gebruiken Zhang Yong, etc. ook kiezelstenen als het belangrijkste materiaal van de muur en ontwierpen ze een onafhankelijke achterwand van warmteopslagkiezelstenen 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 warmteopslagmaterialen en -technologieën.Bao Encai stelde bijvoorbeeld een verhardingsmateriaal met faseverandering voor, dat kan worden gebruikt om de warmteopslagcapaciteit van de achterwand van een zonnekas in niet-gecultiveerde gebieden in het noordwesten te verbeteren.Als de verkenning van lokale materialen worden hooiberg, slakken, benzeenplaat en stro ook gebruikt als wandmaterialen, maar deze materialen hebben meestal alleen de functie van warmtebehoud en geen warmteopslagcapaciteit.Over het algemeen hebben de muren gevuld met grind en blokken een goed warmteopslag- en isolatievermogen.

03 Vergroot de wanddikte passend

Gewoonlijk 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, op basis van het selecteren van geschikte thermische isolatiematerialen, het op passende wijze vergroten van de dikte van de muur de algehele thermische weerstand van de muur verhogen en het warmteverlies door de muur verminderen, waardoor de thermische isolatie en warmteopslagcapaciteit van de muur toenemen en de hele serre.In Gansu en andere gebieden is de gemiddelde dikte van de zandzakmuur in Zhangye City bijvoorbeeld 2,6 m, terwijl die van de metselwerkmuur in Jiuquan City 3,7 m is.Hoe dikker de muur, hoe groter de thermische isolatie en warmteopslagcapaciteit.Te dikke muren zullen echter de grondbezetting en de kosten van de kassenbouw verhogen.Daarom moeten we, vanuit het perspectief van het verbeteren van de thermische isolatiecapaciteit, ook prioriteit geven aan het selecteren van materialen met een hoge thermische isolatie met een lage thermische geleidbaarheid, zoals polystyreen, polyurethaan en andere materialen, en vervolgens de dikte op passende wijze vergroten.

Redelijk ontwerp van achterdak

Voor het ontwerp van het achterdak is de belangrijkste overweging om geen invloed van schaduw te veroorzaken en de thermische isolatiecapaciteit 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-alkalilandgebieden in Xinjiang, de geprojecteerde lengte van het achterdak 1,6 m 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 vinden 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 de thermische isolatiecapaciteit voornamelijk worden gegarandeerd bij de selectie van thermische isolatiematerialen, het noodzakelijke dikteontwerp en de redelijke overlappende verbinding van thermische isolatiematerialen tijdens de bouw.

Verminder bodemwarmteverlies

Tijdens de winternacht, omdat de temperatuur van binnengrond hoger is dan die van buitengrond, zal de warmte van binnengrond door warmtegeleiding naar buiten worden overgebracht, waardoor kaswarmte verloren gaat.Er zijn verschillende manieren om bodemwarmteverlies te verminderen.

01 bodemisolatie

De grond zakt goed, vermijdt de bevroren grondlaag en gebruikt de grond voor warmtebehoud.Bijvoorbeeld, de "1448 three-materials-one-body" zonnekas, ontwikkeld door Chai Regeneration en ander niet-gecultiveerd land in Hexi Corridor, werd gebouwd door 1 meter naar beneden te graven, waardoor de bevroren grondlaag effectief werd vermeden;Volgens het feit dat de diepte van bevroren grond in het Turpan-gebied 0,8 m is, stelden Wang Huamin en anderen voor om 0,8 m te graven om de thermische isolatiecapaciteit van de kas te verbeteren.Toen Zhang Guosen, etc. de achterwand bouwde van de zonnekas met dubbele boog en dubbele film op niet-bouwland, was de graafdiepte 1 meter.Het experiment toonde aan dat de laagste temperatuur 's nachts met 2 ~ 3 ℃ was verhoogd in vergelijking met de traditionele tweede generatie zonnekas.

02 foundation koude bescherming

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, die allemaal gericht zijn op het verminderen van het warmteverlies veroorzaakt door warmteoverdracht door de grond aan 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, polystyreenplaat, maïsstro, paardenmest, gevallen bladeren, gebroken gras, zaagsel, onkruid, stro, enz.

03 mulchfolie

Door de plastic folie te bedekken, kan zonlicht overdag door de plastic folie de grond bereiken, en de grond absorbeert de warmte van de zon en warmt op.Bovendien kan de plastic folie 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 bodem en binnenlucht belemmeren, waardoor het warmteverlies van de bodem wordt verminderd.Tegelijkertijd kan plasticfolie ook het latente warmteverlies verminderen dat wordt veroorzaakt door verdamping van grondwater.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 voorste dak van de kas is het belangrijkste warmteafvoeroppervlak en de verloren warmte is goed 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 door het voordak effectief verminderen en de wintertemperatuuromgeving van de kas verbeteren.Momenteel zijn er drie hoofdmaatregelen om het thermisch isolerend vermogen van het voordak te verbeteren.

01 Er wordt 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 folie in het Gobi-gebied van Jiuquan City.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 in vergelijking 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.Evenzo ontwierpen Zhang Jingshe, etc. ook een zonnekas met dubbele filmbedekking voor de klimatologische kenmerken van hoge breedtegraden en extreem koude gebieden, wat de thermische isolatie van de kas aanzienlijk verbeterde.Ten opzichte van de controlekas is de nachttemperatuur met 3℃ gestegen.Bovendien probeerden Wu Letian en anderen drie lagen van 0,1 mm dikke EVA-film te gebruiken op het voordak van de zonnekas die was ontworpen in het woestijngebied van Hetian, Xinjiang.Meerlaagse film kan het warmteverlies van het voordak effectief verminderen, maar omdat de lichtdoorlatendheid van enkellaagse film in principe ongeveer 90% is, zal meerlaagse film natuurlijk leiden tot de verzwakking van de lichtdoorlatendheid.Daarom is het bij het selecteren van een meerlaagse lichtdoorlatende bekleding noodzakelijk om rekening te houden met de lichtomstandigheden en de verlichtingseisen van kassen.

02 Versterk de nachtisolatie van het voordak

Op het voordak wordt plastic folie gebruikt om de lichtdoorlatendheid overdag te vergroten en 's nachts wordt het de zwakste plek in de hele kas.Daarom is het bedekken van het buitenoppervlak van het voordak met een dikke composiet thermische isolatiequilt een noodzakelijke thermische isolatiemaatregel voor zonnekassen.In de alpenregio Qinghai gebruikten Liu Yanjie en anderen bijvoorbeeld strogordijnen en kraftpapier als warmte-isolerende dekbedden voor experimenten.De testresultaten toonden aan dat de laagste binnentemperatuur in de kas 's nachts boven de 7,7 ℃ kon komen.Bovendien is Wei Wenxiang van mening dat het warmteverlies van de kas met meer dan 90% kan worden verminderd door dubbele grasgordijnen of kraftpapier buiten grasgordijnen te gebruiken voor thermische isolatie in dit gebied.Bovendien gebruikten Zou Ping, etc. thermisch isolatiedeken van gerecycled vezelvilt in de zonnekas in de Gobi-regio van Xinjiang, en Chang Meimei, etc. gebruikten thermisch isolerende sandwichkatoenen thermische isolatiequilt in de zonnekas in de Gobi-regio van Hexi-gang.Momenteel worden er veel soorten warmte-isolerende dekbedden gebruikt in zonnekassen, maar de meeste zijn gemaakt van naaldvilt, met lijm gespoten katoen, parelkatoen, enz., Met waterdichte of anti-verouderende oppervlaktelagen aan beide zijden.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 verminderen van de warmteoverdrachtscoëfficiënt, en de belangrijkste maatregelen zijn het verminderen van de thermische geleidbaarheid van materialen, het vergroten van de dikte van materiaallagen of verhoog het aantal materiaallagen, enz. Daarom wordt het kernmateriaal van thermische isolatiequilt met hoge thermische isolatieprestaties momenteel vaak gemaakt van meerlagige 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 noordwestelijke gebied winderig en stoffig en is de ultraviolette straling sterk, dus de thermische isolatielaag moet goede anti-verouderingsprestaties hebben.

03 Voeg een intern thermisch isolatiegordijn toe.

Hoewel het voordak van de zonlichtkas 's nachts is bedekt met een uitwendig thermisch isolatiedekbed, is het voordak 's nachts nog steeds een zwakke plek voor de hele kas voor andere constructies van de hele kas.Daarom ontwierp het projectteam van "Structure and Construction Technology of Greenhouse in Northwest Non-akkerland" een eenvoudig oprolsysteem voor interne thermische isolatie (Figuur 1), waarvan de structuur bestaat uit een vast intern thermisch isolatiegordijn aan de voorvoet en een verplaatsbaar inwendig thermisch isolatiegordijn in de bovenruimte.Het bovenste beweegbare thermische isolatiegordijn wordt overdag geopend en opgevouwen tegen de achterwand van de kas, wat de verlichting van de kas niet beïnvloedt;Het vaste warmte-isolerende dekbed 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 de rol van schaduw en koeling spelen.

Actieve verwarmingstechnologie

Vanwege de lage wintertemperaturen in het noordwesten van China kunnen we, als we alleen vertrouwen op het behoud van warmte en warmteopslag in kassen, nog steeds niet voldoen aan de eisen van de overwinteringsproductie van gewassen bij koud weer, dus sommige actieve opwarmingsmaatregelen zijn ook bezorgd.

Opslag- en warmteafgiftesysteem voor zonne-energie

Het is een belangrijke reden dat de muur de functies van warmtebehoud, warmteopslag en belasting draagt, wat leidt tot de hoge bouwkosten en het lage grondgebruik 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 noordmuur 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 met dit apparaat de minimum temperatuur in de kas met 3~5℃ verhoogd kan worden.Wang Zhiwei etc. heeft een watergordijnverwarmingssysteem voorgesteld voor zonnekas in het zuidelijke Xinjiang-woestijngebied, dat de temperatuur van de kas 's nachts met 2,1 ℃ kan verhogen.

Daarnaast ontwierp Bao Encai etc. een actief warmteopslagcirculatiesysteem voor de noordmuur.Overdag, door de circulatie van axiale ventilatoren, stroomt hete lucht binnenshuis door het warmteoverdrachtskanaal ingebed in de noordelijke muur, en het warmteoverdrachtskanaal wisselt warmte uit met de warmteopslaglaag in de muur, wat de warmteopslagcapaciteit van de muur.Bovendien slaat het warmteopslagsysteem met faseverandering op zonne-energie, ontworpen door Yan Yantao enz., overdag warmte op in de faseovergangsmaterialen via zonnecollectoren en voert de warmte vervolgens 's nachts af in de binnenlucht door luchtcirculatie, wat de gemiddelde temperatuur met 2.0℃ 's nachts.De bovenstaande technologieën en apparatuur voor het gebruik van zonne-energie hebben de kenmerken van zuinigheid, energiebesparing en lage koolstof.Na optimalisatie en verbetering zouden ze een goed toepassingsperspectief moeten hebben in de gebieden met overvloedige zonne-energiebronnen in het noordwesten van China.

Andere hulpverwarmingstechnologieën

01 biomassa energie verwarming

Het strooisel, stro, koeienmest, schapenmest en pluimveemest worden vermengd met biologische bacteriën en begraven in de grond in de kas.Tijdens het fermentatieproces wordt veel warmte gegenereerd en tijdens het fermentatieproces worden veel nuttige soorten, organisch materiaal en CO2 gegenereerd.Gunstige soorten kunnen een verscheidenheid aan ziektekiemen remmen en doden, en kunnen het optreden van broeikasziekten en plagen verminderen;Organische stof kan meststof worden voor gewassen;De geproduceerde CO2 kan de fotosynthese van gewassen versterken.Wei Wenxiang begroef bijvoorbeeld hete organische meststoffen zoals paardenmest, koeienmest en schapenmest in de binnenaarde 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℃ verhoogd kon worden.

02 kolenverwarming

Er is een kunstkachel, een energiebesparende boiler en verwarming.Zo ontdekte Wei Wenxiang na onderzoek op het Qinghai-plateau dat kunstmatige ovenverwarming voornamelijk plaatselijk werd gebruikt.Deze verwarmingsmethode heeft de voordelen van een snellere verwarming en een duidelijk verwarmingseffect.Bij het verbranden van steenkool worden echter schadelijke gassen zoals SO2, CO en H2S geproduceerd, dus het is noodzakelijk om schadelijke gassen goed af te voeren.

03 elektrische verwarming

Gebruik elektrische verwarmingsdraad om het voorste dak 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 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 complete uitrusting en de normale werking niet effectief garanderen dat de thermische omgeving voldoet aan de ontwerpvereisten.In feite spelen het gebruik en het beheer van apparatuur vaak een sleutelrol bij de vorming en het onderhoud van de thermische omgeving, waarvan de belangrijkste het dagelijkse beheer van thermische isolatiedekbedden en ventilatieopeningen is.

Beheer van thermische isolatiedekbed

Thermische isolatiequilt is de sleutel tot de nachtelijke thermische isolatie van het voordak, dus het is uiterst belangrijk om het dagelijkse beheer en onderhoud te verfijnen, met name de volgende problemen moeten aandacht krijgen: ①Kies de juiste openings- en sluitingstijd van de thermische isolatiequilt .De openings- en sluitingstijd van het isolatiedekbed heeft niet alleen invloed op de belichtingstijd van de kas, maar ook op het verwarmingsproces in de kas.Het te vroeg of te laat openen en sluiten van het isolatiedekbed is niet bevorderlijk voor de warmteopslag.Als het dekbed 's ochtends te vroeg wordt onbedekt, zal de binnentemperatuur te veel dalen vanwege de lage buitentemperatuur en het zwakke licht.Integendeel, als de tijd van het blootleggen van de quilt te laat is, zal de tijd van het ontvangen van licht in de kas worden verkort en zal de stijging 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 om de temperatuur te laten stijgen na een daling van 1 ~ 2 ℃ wanneer het warmte-isolerende dekbed 's ochtends wordt aangezet, terwijl het raadzaam is om de temperatuur te laten stijgen wanneer het warmte-isolerende dekbed wordt uitgeschakeld. na een daling van 1~2℃.② Let er bij het sluiten van het warmte-isolatiedekbed op of het warmte-isolatiedekbed alle daken aan de voorzijde goed afdekt en pas deze tijdig aan als er een opening is.③ Nadat het warmte-isolerende dekbed volledig is neergelegd, controleert u of het onderste deel is verdicht, om te voorkomen dat het warmtebehoudeffect 's nachts door de wind wordt opgetild.④ Controleer en onderhoud het warmte-isolatiedekbed op tijd, vooral wanneer het warmte-isolatiedekbed beschadigd is, repareer of vervang het op tijd.⑤ Let tijdig op de weersomstandigheden.Bij regen of sneeuw tijdig het isolatiedekbed afdekken en tijdig sneeuw 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 verwijderen van vocht binnenshuis, het verlagen van de luchtvochtigheid in de kas en het bestrijden van ziekten en plagen;De derde is om de CO2-concentratie binnenshuis te verhogen en de groei van gewassen te bevorderen.Ventilatie en warmtebehoud zijn echter tegenstrijdig.Als de ventilatie niet goed wordt beheerd, leidt dit waarschijnlijk tot problemen met lage temperaturen.Wanneer en hoe lang de ventilatieopeningen moeten worden geopend, moet daarom op elk moment dynamisch worden aangepast aan de omgevingsomstandigheden van de kas.In de niet-gecultiveerde gebieden in het noordwesten is het beheer van kasramen hoofdzakelijk verdeeld in twee manieren: handmatige bediening en eenvoudige mechanische ventilatie.De openingstijd en ventilatietijd van de luchtramen zijn echter vooral gebaseerd op subjectief oordeel van mensen, dus het kan gebeuren dat de luchtramen te vroeg of te laat worden geopend.Om de bovenstaande problemen op te lossen, ontwierp Yin Yilei enz. Een intelligent dakventilatieapparaat, dat de openingstijd en de openings- en sluitingsgrootte van ventilatiegaten kan bepalen op basis van de veranderingen in het binnenklimaat.Met de verdieping van het onderzoek naar de wet van milieuverandering en de vraag naar gewassen, evenals de popularisering en vooruitgang van technologieën en apparatuur zoals omgevingsperceptie, informatieverzameling, analyse en controle, zou de automatisering van ventilatiebeheer in zonnekassen een belangrijke ontwikkelingsrichting in de toekomst.

Andere beheersmaatregelen

Tijdens het gebruik van verschillende soorten schuurfilms zal hun lichttransmissiecapaciteit geleidelijk verzwakken en is de verzwakkingssnelheid niet alleen gerelateerd aan hun eigen fysieke eigenschappen, maar ook aan de omgeving en het beheer tijdens gebruik.Tijdens het gebruik is de vervuiling van het filmoppervlak de belangrijkste factor die leidt tot een 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 behuizingsstructuur van de kas regelmatig worden gecontroleerd.Als er een lek is in de muur en het voordak, moet dit tijdig worden gerepareerd om te voorkomen dat de kas wordt aangetast door het binnendringen van koude lucht.

Bestaande problemen en ontwikkelingsrichting

Onderzoekers hebben de warmtebehoud- en opslagtechnologie, managementtechnologie en opwarmingsmethoden van kassen in niet-gecultiveerde gebieden in het noordwesten gedurende vele jaren onderzocht en bestudeerd, wat in feite de overwinterende productie van groenten realiseerde, waardoor het vermogen van de kas om weerstand te bieden aan koelletsel bij lage temperatuur aanzienlijk werd verbeterd , en realiseerde in feite de overwinterende productie van groenten.Het heeft een historische bijdrage geleverd aan het verminderen van de tegenstelling tussen voedsel en groenten die strijden om land in China.Er zijn echter nog steeds de volgende problemen in de temperatuurgarantietechnologie in het noordwesten van China.

Kastypes worden opgewaardeerd

Op dit moment zijn de soorten kassen nog steeds de meest voorkomende die aan het einde van de 20e eeuw en het begin van deze eeuw zijn gebouwd, met een eenvoudige structuur, een onredelijk ontwerp, een slecht vermogen om de thermische omgeving van de kas te behouden 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 gestandaardiseerde kasmatching kan worden uitgevoerd op basis van de licht- en temperatuurbehoefte van de geplante gewassen.

Kasschaal 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 mechanisatie-ontwikkeling een belangrijke richting in de toekomst.Daarom moeten we ons in de toekomst baseren op het lokale ontwikkelingsniveau, rekening houden met de behoeften van mechanisatieontwikkeling, de binnenruimte en indeling van kassen rationeel ontwerpen, het onderzoek en de ontwikkeling versnellen van landbouwapparatuur die geschikt is voor lokale gebieden, en verbeter het mechanisatietarief van serreproductie.Tegelijkertijd moet, afhankelijk van de behoeften van gewassen en teeltpatronen, de relevante apparatuur worden afgestemd op normen en moet geïntegreerd onderzoek en ontwikkeling, innovatie en popularisering van ventilatie, vochtigheidsvermindering, warmtebehoud 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 isolatie-effect goed is, zal dit de benuttingsgraad van de grond verminderen, de kosten en de moeilijkheidsgraad van de constructie verhogen.Daarom kan in 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 afgifte van de muur te vervangen .Zonnecollectoren hebben de kenmerken van een hoge warmteopvangefficiëntie, een sterke warmteopvangcapaciteit, energiebesparing, koolstofarm enzovoort, en de meeste van hen kunnen actieve regulering en controle realiseren en kunnen gerichte exotherme verwarming uitvoeren volgens de milieueisen van de kas 's nachts, met hogere efficiëntie van warmtegebruik.

Er moet een speciaal thermisch isolatiedekbed worden ontwikkeld.

Het voordak is het grootste deel van de warmteafvoer in de kas en de thermische isolatieprestaties van het thermische isolatiedekbed hebben rechtstreeks invloed op de thermische binnenomgeving.Op dit moment is de temperatuur in de kas in sommige gebieden niet goed, deels omdat de thermische isolatiequilt te dun is en de thermische isolatieprestaties van materialen onvoldoende zijn.Tegelijkertijd heeft de warmte-isolerende quilt nog steeds enkele problemen, zoals slecht waterdicht en ski-vermogen, gemakkelijke veroudering van het oppervlak en de kernmaterialen, enz. Daarom moeten in de toekomst geschikte thermische isolatiematerialen wetenschappelijk worden geselecteerd volgens de lokale klimatologische kenmerken en vereisten, en speciale warmte-isolerende 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 garantietechnologie voor de omgevingstemperatuur van zonnekas in niet-gecultiveerd land in het noordwesten [J].Landbouwtechnische technologie, 2022,42(28):12-20.