Ли Џијанминг, Сун Гутао итн.Земјоделска технологија за хортикултурно инженерство на стаклена градина2022-11-21 17:42 Објавено во Пекинг

Во последниве години, стакленичката индустрија е енергично развиена.Развојот на стаклена градина не само што ја подобрува стапката на искористеност на земјиштето и стапката на производство на земјоделски производи, туку го решава и проблемот со снабдувањето со овошје и зеленчук во вонсезона.Сепак, стаклена градина се соочи и со невидени предизвици.Оригиналните објекти, методите на греење и структурните форми продуцираа отпорност на животната средина и развојот.Итно се потребни нови материјали и нови дизајни за промена на структурата на стаклена градина, а итно се потребни нови извори на енергија за да се постигнат целите за зачувување на енергијата и заштита на животната средина и зголемување на производството и приходите.

Оваа статија ја разгледува темата „нова енергија, нови материјали, нов дизајн за да помогне во новата револуција на стаклена градина“, вклучувајќи истражување и иновација на сончевата енергија, енергијата од биомаса, геотермалната енергија и другите нови извори на енергија во стаклена градина, истражувањето и примената на нови материјали за покривање, топлинска изолација, ѕидови и друга опрема, и идната перспектива и размислување за нова енергија, нови материјали и нов дизајн за да се помогне во реформите на стаклена градина, за да се обезбеди референца за индустријата.

Развојот на објектите за земјоделство е политичко барање и неизбежен избор за спроведување на духот на важните инструкции и одлучувањето на централната власт.Во 2020 година, вкупната површина на заштитено земјоделство во Кина ќе биде 2,8 милиони hm2, а вредноста на производството ќе надмине 1 трилион јуани.Тоа е важен начин да се подобри капацитетот за производство на оранжерии за да се подобри осветлувањето на стакленичките и перформансите на топлинска изолација преку нова енергија, нови материјали и нов дизајн на стакленици.Постојат многу недостатоци во традиционалното оранжериско производство, како што се јаглен, мазут и други извори на енергија кои се користат за греење и загревање во традиционалните оранжерии, што резултира со голема количина на гас диоксид, кој сериозно ја загадува животната средина, додека природниот гас, електричната енергија и другите извори на енергија ги зголемуваат оперативните трошоци на оранжериите.Традиционалните материјали за складирање на топлина за ѕидовите на оранжериите се претежно глина и тули, кои трошат многу и предизвикуваат сериозни оштетувања на земјишните ресурси.Ефикасноста на користење на земјиштето на традиционалната соларна стаклена градина со земјен ѕид е само 40% ~ 50%, а обичната стаклена градина има слаб капацитет за складирање на топлина, така што не може да живее во текот на зимата за да произведе топол зеленчук во северна Кина.Затоа, јадрото на промовирањето на промените во стаклена градина или основните истражувања лежи во дизајнот на стаклена градина, истражување и развој на нови материјали и нова енергија.Оваа статија ќе се фокусира на истражување и иновација на нови извори на енергија во стаклена градина, ќе го сумира статусот на истражување на новите извори на енергија како што се сончевата енергија, енергијата од биомаса, геотермалната енергија, енергијата на ветерот и новите транспарентни материјали за покривање, материјалите за топлинска изолација и ѕидните материјали во стаклена градина, анализирајте ја примената на нова енергија и нови материјали во изградбата на нова стаклена градина и со нетрпение ја очекуваме нивната улога во идниот развој и трансформација на стаклена градина.

Истражување и иновации на нова енергетска стаклена градина

Зелената нова енергија со најголем потенцијал за земјоделско искористување вклучува сончева енергија, геотермална енергија и енергија од биомаса или сеопфатно искористување на различни нови извори на енергија, за да се постигне ефикасно користење на енергијата со учење од едни со други силни страни.

сончева енергија/моќ

Технологијата за соларна енергија е нискојаглерод, ефикасен и одржлив начин на снабдување со енергија и е важна компонента на стратешките индустрии во Кина.Тоа ќе стане неизбежен избор за трансформација и надградба на енергетската структура на Кина во иднина.Од гледна точка на искористување на енергијата, самата стаклена градина е објектна структура за искористување на сончевата енергија.Преку ефектот на стаклена градина се собира сончевата енергија во затворен простор, се зголемува температурата на стаклена градина и се обезбедува потребната топлина за раст на културите.Главниот енергетски извор на фотосинтезата на стакленички растенија е директната сончева светлина, што е директно искористување на сончевата енергија.

01 Производство на фотоволтаична енергија за производство на топлина

Производството на фотоволтаична енергија е технологија која директно ја претвора светлосната енергија во електрична енергија врз основа на фотоволтаичен ефект.Клучниот елемент на оваа технологија е соларната ќелија.Кога сончевата енергија сјае на низата соларни панели во серија или паралелно, полупроводничките компоненти директно ја претвораат енергијата на сончевото зрачење во електрична енергија.Фотоволтаичната технологија може директно да ја претвори светлосната енергија во електрична енергија, да складира електрична енергија преку батерии и да ја загрева стаклена градина ноќе, но нејзината висока цена го ограничува нејзиниот понатамошен развој.Истражувачката група разви уред за греење со фотоволтаичен графен, кој се состои од флексибилни фотоволтаични панели, сè-во-едно машина за контрола на обратна насока, батерија за складирање и грејна прачка од графен.Според должината на линијата за садење, грејната прачка од графен се закопува под вреќата за подлогата.Во текот на денот, фотоволтаичните панели апсорбираат сончево зрачење за да генерираат електрична енергија и ја складираат во батеријата за складирање, а потоа струјата се ослободува ноќе за грејната прачка од графен.Во вистинското мерење, усвоен е режимот за контрола на температурата со почеток од 17℃ и затворање на 19℃.Работејќи ноќе (20:00-08:00 на вториот ден) 8 часа, потрошувачката на енергија за загревање на еден ред постројки е 1,24 kW·h, а просечната температура на вреќата за подлогата ноќе е 19,2 ° C, што е за 3,5 ~ 5,3 ℃ повисоко од оној на контролата.Овој метод на греење во комбинација со производство на фотонапонска енергија ги решава проблемите со високата потрошувачка на енергија и високото загадување при загревањето на оранжериите во зима.

02 фототермална конверзија и искористување

Соларната фототермална конверзија се однесува на употребата на специјална површина за собирање сончева светлина направена од материјали за фототермална конверзија за да се собере и апсорбира што е можно повеќе сончева енергија зрачена на неа и да се претвори во топлинска енергија.Во споредба со соларните фотоволтаични апликации, соларните фототермални апликации ја зголемуваат апсорпцијата на блиску инфрацрвениот опсег, така што има поголема ефикасност на искористување на енергијата на сончевата светлина, пониска цена и зрела технологија и е најшироко користен начин за искористување на сончевата енергија.

Најзрелата технологија за фототермална конверзија и искористување во Кина е соларниот колектор, чија основна компонента е јадрото на плочата што апсорбира топлина со селективна апсорпциона обвивка, која може да ја претвори енергијата на сончевото зрачење што минува низ покривната плоча во топлинска енергија и да ја пренесе до работната средина што ја апсорбира топлината.Соларните колектори можат да се поделат во две категории според тоа дали има вакуумски простор во колекторот или не: рамни соларни колектори и соларни колектори со вакуум цевки;концентрирани сончеви колектори и неконцентрирани сончеви колектори според тоа дали сончевото зрачење на пристаништето за дневна светлина ја менува насоката;и течни соларни колектори и воздушни соларни колектори според видот на работниот медиум за пренос на топлина.

Искористувањето на сончевата енергија во оранжериите главно се врши преку разни видови сончеви колектори.Универзитетот Ибн Зор во Мароко разви систем за греење со активна соларна енергија (ASHS) за затоплување на стаклена градина, што може да го зголеми вкупното производство на домати за 55% во зима.Земјоделскиот универзитет во Кина дизајнираше и разви сет на површински систем за собирање и празнење на вентилаторот за ладење, со капацитет за собирање топлина од 390,6 ~ 693,0 MJ, и ја постави идејата за одвојување на процесот на собирање топлина од процесот на складирање топлина со топлинска пумпа.Универзитетот во Бари во Италија разви систем за греење со полигенерација на стакленички, кој се состои од систем за сончева енергија и топлинска пумпа воздух-вода и може да ја зголеми температурата на воздухот за 3,6%, а температурата на почвата за 92%.Истражувачката група разви еден вид на активна опрема за собирање сончева топлина со променлив агол на наклон за соларна стаклена градина и уред за складирање на топлина за стакленички водни тела низ временските услови.Технологијата за активно собирање сончева топлина со променлив наклон ги пробива ограничувањата на традиционалната опрема за собирање топлина во стаклена градина, како што се ограничениот капацитет за собирање топлина, засенчување и зафаќање на обработливо земјиште.Со користење на специјалната стакленичка структура на соларната стаклена градина, целосно се искористува несадениот простор на стаклена градина, што во голема мера ја подобрува ефикасноста на искористување на стакленички простор.При типични сончеви работни услови, активниот систем за собирање сончева топлина со променлив наклон достигнува 1,9 MJ/(m2h), ефикасноста на искористување на енергијата достигнува 85,1% и стапката на заштеда на енергија е 77%.Во технологијата за складирање на топлина во стаклена градина, се поставува структурата за складирање топлина со повеќефазни промени, се зголемува капацитетот за складирање топлина на уредот за складирање топлина и се реализира бавното ослободување на топлина од уредот, за да се реализира ефикасно користење на топлината собрана од опремата за собирање сончева топлина во стаклена градина.

енергија од биомаса

Новата структура на објектот е изградена со комбинирање на уредот за производство на топлина на биомаса со стаклена градина, а суровините од биомаса, како што се ѓубриво од свињи, остатоци од печурки и слама, се компостираат за да се подготви топлина, а генерираната топлинска енергија директно се доставува во стаклена градина. 5].Во споредба со стаклена градина без резервоар за загревање за ферментација на биомаса, грејната стаклена градина може ефикасно да ја зголеми температурата на земјата во стаклена градина и да ја одржува соодветната температура на корените на културите што се одгледуваат во почвата во нормална клима во зима.Земање на пример еднослојна асиметрична топлинска изолација стаклена градина со распон од 17 m и должина од 30 m, додавање на 8 m земјоделски отпад (измешана слама од домати и свинско ѓубриво) во внатрешниот резервоар за ферментација за природна ферментација без превртување на купот конзерва Зголемете ја просечната дневна температура на стаклена градина за 4,2℃ во зима, а просечната дневна минимална температура може да достигне 4,6℃.

Искористувањето на енергијата на ферментацијата контролирана од биомаса е метод на ферментација што користи инструменти и опрема за контрола на процесот на ферментација со цел брзо да се добие и ефикасно да се искористи топлинската енергија од биомаса и гасното ѓубриво CO2, меѓу кои вентилацијата и влагата се клучни фактори за регулирање на топлината на ферментација и производство на гас на биомаса.Во услови на вентилација, аеробните микроорганизми во купот на ферментација користат кислород за животни активности, а дел од добиената енергија се користи за сопствени животни активности, а дел од енергијата се ослободува во околината како топлинска енергија, што е корисно за температурата подем на животната средина.Водата учествува во целиот процес на ферментација, обезбедувајќи ги потребните растворливи хранливи материи за микробиолошки активности, а во исто време ослободувајќи ја топлината на грамадата во форма на пареа низ водата, за да се намали температурата на грамадата и да се продолжи животот на микроорганизми и ја зголемуваат масовната температура на купот.Инсталирањето на уред за лужење слама во резервоарот за ферментација може да ја зголеми внатрешната температура за 3 ~ 5℃ во зима, да ја зајакне фотосинтезата на растенијата и да го зголеми приносот на доматите за 29,6%.

Геотермална енергија

Кина е богата со геотермални ресурси.Во моментов, најчестиот начин земјоделските капацитети да користат геотермална енергија е да користат топлинска пумпа со извор на земја, која може да се префрли од ниска топлинска енергија во висококвалитетна топлинска енергија со внесување мала количина на висококвалитетна енергија (како на пр. електрична енергија).Различно од традиционалните мерки за загревање на стаклена градина, греењето со топлинска пумпа со извор на земја не само што може да постигне значителен ефект на греење, туку има и способност да ја лади стаклена градина и да ја намали влажноста во стаклена градина.Апликациските истражувања на топлинска пумпа со извор на земја во областа на станбената изградба е зрело.Основниот дел што влијае на капацитетот за греење и ладење на топлинската пумпа со извор на земја е модулот за подземна размена на топлина, кој главно вклучува закопани цевки, подземни бунари итн. Како да се дизајнира подземен систем за размена на топлина со избалансиран трошок и ефект отсекогаш беше истражувачкиот фокус на овој дел.Во исто време, промената на температурата на подземниот почвен слој при примената на топлинската пумпа со извор на земја, исто така, влијае на ефектот на употреба на системот за топлинска пумпа.Користењето на топлинската пумпа со извор на земја за ладење на стаклена градина во лето и складирање на топлинската енергија во длабокиот почвен слој може да го ублажи падот на температурата на подземниот слој на почвата и да ја подобри ефикасноста на производството на топлина на топлинската пумпа со извор на земја во зима.

Во моментов, во истражувањето на перформансите и ефикасноста на топлинската пумпа со извор на земја, преку фактичките експериментални податоци, воспоставен е нумерички модел со софтвер како што се TOUGH2 и TRNSYS, при што е заклучено дека перформансите на греењето и коефициентот на перформанси (COP ) на топлинската пумпа со извор на земја може да достигне 3,0 ~ 4,5, што има добар ефект на ладење и загревање.Во истражувањето на стратегијата за работа на системот за топлинска пумпа, Фу Јунџун и други открија дека во споредба со протокот од страната на оптоварувањето, страничниот проток на изворот на земјата има поголемо влијание врз перформансите на единицата и перформансите за пренос на топлина на закопаната цевка. .Под услов на подесување на протокот, максималната вредност на COP на единицата може да достигне 4,17 со усвојување на работната шема на работа 2 часа и запирање 2 часа;Ши Хуиксијан и др.усвои режим на интермитентна работа на системот за ладење за складирање вода.Во лето, кога температурата е висока, COP на целиот систем за снабдување со енергија може да достигне 3,80.

Технологија за складирање на длабока почва топлина во стаклена градина

Длабокото складирање на топлина во почвата во стаклена градина се нарекува и „банка за складирање на топлина“ во стаклена градина.Оштетувањето од студ во зима и високата температура во лето се главните пречки за оранжериското производство.Врз основа на силниот капацитет за складирање топлина на длабоката почва, истражувачката група дизајнираше уред за складирање на длабока топлина на стаклена градина под земја.Уредот е двослоен паралелен цевковод за пренос на топлина закопан на длабочина од 1,5-2,5 m под земја во стаклена градина, со влез за воздух на врвот на стаклена градина и излез на воздух на земја.Кога температурата во стаклена градина е висока, внатрешниот воздух насилно се пумпа во земјата со вентилатор за да се реализира складирање на топлина и намалување на температурата.Кога температурата на стаклена градина е ниска, топлината се извлекува од почвата за да се загрее стаклена градина.Резултатите од производството и примената покажуваат дека уредот може да ја зголеми температурата на стаклена градина за 2,3℃ во зимска ноќ, да ја намали внатрешната температура за 2,6℃ во летниот ден и да го зголеми приносот на доматите за 1500kg на 667 m.².Уредот целосно ги користи карактеристиките на „топло во зима и ладно во лето“ и „константна температура“ на длабока подземна почва, обезбедува „банка за пристап до енергија“ за стаклена градина и континуирано ги завршува помошните функции на ладење и загревање на стаклена градина. .

Мулти-енергетска координација

Користењето на два или повеќе видови енергија за загревање на стаклена градина може ефикасно да ги надомести недостатоците на еден тип на енергија и да му даде игра на ефектот на суперпозиција „еден плус еден е поголем од два“.Комплементарната соработка помеѓу геотермалната енергија и сончевата енергија е истражувачка жариште за искористување на новата енергија во земјоделското производство во последните години.Еми и др.проучувал енергетски систем со повеќе извори (слика 1), кој е опремен со фотоволтаично-термички хибриден соларен колектор.Во споредба со заедничкиот систем за топлинска пумпа воздух-вода, енергетската ефикасност на енергетскиот систем со повеќе извори е подобрена за 16%~25%.Женг и др.разви нов тип на поврзан систем за складирање на топлина на сончева енергија и топлинска пумпа од земја.Сончевиот колекторски систем може да реализира висококвалитетно сезонско складирање на греењето, односно висококвалитетно греење во зима и висококвалитетно ладење во лето.Разменувачот на топлина со закопана цевка и резервоарот за складирање на топлина со прекини може да работат добро во системот, а вредноста на COP на системот може да достигне 6,96.

Во комбинација со сончевата енергија, тој има за цел да ја намали потрошувачката на комерцијална енергија и да ја подобри стабилноста на снабдувањето со соларна енергија во стаклена градина.Ван Ја и др.предложи нова интелигентна контролна технолошка шема за комбинирање на производството на сончева енергија со комерцијална енергија за греење на стакленички, што може да ја искористи фотоволтаичната енергија кога има светлина и да ја претвори во комерцијална енергија кога нема светлина, значително намалувајќи го недостигот на енергија на товарот стапка и намалување на економските трошоци без користење на батерии.

Сончевата енергија, енергијата од биомаса и електричната енергија можат заеднички да ги загреат оранжериите, што исто така може да постигне висока ефикасност за греење.Џанг Лиангруи и други комбинираа собирање топлина од соларни вакуумски цевки со резервоар за вода за складирање на топлина во долината електрична енергија.Системот за греење на оранжериите има добар термички комфор, а просечната ефикасност на греењето на системот е 68,70%.Електричниот резервоар за вода за складирање на топлина е уред за складирање на вода за греење на биомаса со електрично греење.Се поставува најниската температура на влезот на вода на грејниот крај, а стратегијата за работа на системот се одредува според температурата на складирање вода на делот за собирање сончева топлина и делот за складирање топлина на биомаса, за да се постигне стабилна температура на греење на греење завршуваат и максимално заштедуваат електрична енергија и енергетски материјали од биомаса.

Иновативно истражување и примена на нови материјали за стаклена градина

Со проширувањето на стакленичките површини, сè повеќе се откриваат недостатоците во примената на традиционалните стакленички материјали како тули и почва.Затоа, со цел дополнително да се подобрат топлинските перформанси на стаклена градина и да се задоволат развојните потреби на модерната стаклена градина, постојат многу истражувања и апликации на нови проѕирни материјали за покривање, материјали за топлинска изолација и ѕидни материјали.

Истражување и примена на нови проѕирни материјали за покривање

Видовите на проѕирни материјали за покривање на стаклена градина главно вклучуваат пластична фолија, стакло, соларни панели и фотоволтаични панели, меѓу кои пластичниот филм има најголема површина на примена.Традиционалниот ПЕ филм за стаклена градина има дефекти на краток работен век, неразградување и единечна функција.Во моментов, разновидни нови функционални филмови се развиени со додавање на функционални реагенси или облоги.

Филм за конверзија на светлина:Филмот за конверзија на светлината ги менува оптичките својства на филмот со користење на средства за конверзија на светлина, како што се ретки земји и нано материјали, и може да го претвори регионот на ултравиолетова светлина во црвена портокалова светлина и сина виолетова светлина што се потребни за фотосинтезата на растенијата, со што се зголемува приносот на културите и се намалува оштетувањето на ултравиолетовите зраци на посевите и стакленички филмови во пластични оранжерии.На пример, виолетова-црвена стаклена градина со широк опсег со средство за конверзија на светлината VTR-660 може значително да ја подобри инфрацрвената пропустливост кога се применува во стаклена градина и во споредба со контролната стаклена градина, приносот на домати по хектар, содржината на витамин Ц и ликопен се значително зголемени за 25,71%, 11,11% и 33,04%, соодветно.Сепак, во моментов, работниот век, разградливоста и цената на новиот филм за конверзија на светлината сè уште треба да се проучат.

Расфрлано стакло: Расфрланото стакло во стаклена градина е специјална шема и технологија против рефлексија на површината на стаклото, која може да ја максимизира сончевата светлина во расфрлана светлина и да влезе во стаклена градина, да ја подобри ефикасноста на фотосинтезата на културите и да го зголеми приносот на културите.Распрснувачкото стакло ја претвора светлината што влегува во стаклена градина во расфрлана светлина преку посебни обрасци, а расеаната светлина може порамномерно да се зрачи во стаклена градина, со што се елиминира влијанието на сенките на скелетот врз стаклена градина.Во споредба со обичните пловечки и ултра-бели пловечки стакла, стандардот на пропустливост на светлината на стаклото за расејување е 91,5%, а на обичните пловечки стакла е 88%.За секој 1% зголемување на пропустливоста на светлината во стаклена градина, приносот може да се зголеми за околу 3%, а растворливиот шеќер и витамин Ц во овошјето и зеленчукот се зголемени.Стаклото за расфрлање во стаклена градина прво се премачкува, а потоа се кали, а стапката на самоексплозија е повисока од националниот стандард и достигнува 2‰.

Истражување и примена на нови материјали за топлинска изолација

Традиционалните термоизолациски материјали во оранжериите главно вклучуваат сламена подлога, јорган од хартија, термоизолационен јорган со игла и др., кои главно се користат за внатрешна и надворешна топлинска изолација на покриви, изолација на ѕидови и топлинска изолација на некои уреди за складирање и собирање топлина. .Повеќето од нив имаат дефект на губење на перформансите на топлинска изолација поради внатрешна влага по долготрајна употреба.Затоа, постојат многу апликации на нови високо термоизолациски материјали, меѓу кои новиот термоизолациски јорган, уредите за складирање и собирање топлина се во фокусот на истражувањето.

Новите материјали за топлинска изолација обично се прават со обработка и мешање на површински водоотпорни и отпорни на стареење материјали како што се ткаени фолии и обложени филц со меки материјали за топлинска изолација како што се памук обложен со прскање, разновиден кашмир и бисер памук.Во североисточна Кина беше тестиран јорган за топлинска изолација од ткаен филм, обложен со спреј.Утврдено е дека додавањето на 500 g памук обложен со прскање е еквивалентно на термоизолациските перформанси на 4500 g црн филц за топлинска изолација на пазарот.Под истите услови, перформансите на топлинска изолација на 700g памук обложен со прскање беа подобрени за 1~2℃ во споредба со оние на 500g ватенка за топлинска изолација од памук обложена со прскање.Во исто време, други студии исто така покажаа дека во споредба со најчесто користените термоизолациски јоргани на пазарот, ефектот на топлинска изолација на јорганите од памук обложени со спреј и разни кашмирски термоизолациски јоргани е подобар, со стапки на топлинска изолација од 84,0% и 83,3 % соодветно.Кога најстудената надворешна температура е -24,4℃, внатрешната температура може да достигне 5,4 и 4,2℃ соодветно.Во споредба со изолациониот јорган со едно сламено ќебе, новиот композитен изолациски јорган ги има предностите на малата тежина, високата стапка на изолација, силната водоотпорна и отпорност на стареење и може да се користи како нов тип на високо-ефикасни изолациски материјал за соларни оранжерии.

Истовремено, според истражувањето на термоизолационите материјали за уредите за собирање и складирање на топлина во стаклена градина, исто така е откриено дека кога дебелината е иста, повеќеслојните композитни термоизолациони материјали имаат подобри перформанси на топлинска изолација од единечните материјали.Тимот на професорот Ли Џијанминг од Northwest A&F University дизајнираше и скринираше 22 вида термоизолациски материјали на уреди за складирање на вода во стаклена градина, како што се вакуумска плоча, аергел и гумен памук, и ги измери нивните термички својства.Резултатите покажаа дека 80мм термоизолациона облога+аерогел+гума-пластична топлинска изолација памучниот композитен изолационен материјал може да ја намали дисипацијата на топлина за 0,367 MJ по единица време во споредба со гумено-пластичен памук од 80 mm, а неговиот коефициент на пренос на топлина беше 0,283 W/(m2 ·к) кога дебелината на комбинацијата на изолација беше 100mm.

Материјалот за промена на фазата е една од жешките точки во истражувањето на материјалите за стаклена градина.Northwest A&F University разви два вида уреди за складирање на материјал за промена на фазата: едниот е кутија за складирање направена од црн полиетилен, која има големина од 50cm×30cm×14cm (должина×висина×дебелина) и е исполнета со материјали за промена на фазата, така што дека може да складира топлина и да ослободува топлина;Второ, развиен е нов тип на ѕидна плоча со промена на фаза.Ѕидна плоча за промена на фаза се состои од материјал за промена на фаза, алуминиумска плоча, алуминиум-пластична плоча и алуминиумска легура.Материјалот за промена на фазата се наоѓа на најцентралното место на ѕидната плоча, а неговата спецификација е 200mm×200mm×50mm.Тоа е прашкаста цврста материја пред и по промената на фазата и нема феномен на топење или течење.Четирите ѕида на материјалот за промена на фазата се алуминиумска плоча и алуминиум-пластична плоча, соодветно.Овој уред може да ги реализира функциите на главно складирање на топлина во текот на денот и главно ослободување топлина во текот на ноќта.

Поради тоа, постојат одредени проблеми во примената на еден термоизолационен материјал, како што се ниска ефикасност на топлинска изолација, големи загуби на топлина, кратко време за складирање на топлина итн. Затоа, користење на композитен термоизолациски материјал како термоизолационен слој и внатрешна и надворешна термоизолација покривниот слој на уредот за складирање на топлина може ефикасно да ги подобри перформансите на топлинска изолација на стаклена градина, да ја намали загубата на топлина на стаклена градина и со тоа да постигне ефект на заштеда на енергија.

Истражување и примена на нов ѕид

Како еден вид заградна структура, ѕидот е важна бариера за ладна заштита на стаклена градина и зачувување на топлина.Според ѕидните материјали и структури, развојот на северниот ѕид на стаклена градина може да се подели на три вида: еднослоен ѕид од земја, тули и сл., и слоевит северен ѕид од глинени тули, блок тули, полистиренски плочи, итн., со внатрешно складирање на топлина и надворешна топлинска изолација, а повеќето од овие ѕидови одземаат време и бараат труд;Затоа во последниве години се појавија многу нови типови на ѕидови кои лесно се градат и погодни за брзо склопување.

Појавата на склопени ѕидови од нов тип го промовира брзиот развој на склопени оранжерии, вклучувајќи композитни ѕидови од нов тип со надворешни водоотпорни и анти-стареечки површински материјали и материјали како филц, бисер памук, вселенски памук, стаклен памук или рециклиран памук како топлина изолациони слоеви, како што се флексибилни склопени ѕидови од памук врзан со прскање во Ксинџијанг.Покрај тоа, други студии, исто така, објавија северниот ѕид на собраната стаклена градина со слој за складирање на топлина, како што е блокот од малтер од пченични школки исполнети со тули во Ксинџијанг.Во истото надворешно опкружување, кога најниската надворешна температура е -20,8℃, температурата во соларната стаклена градина со композитен ѕид од блокови од малтер од пченица е 7,5℃, додека температурата во соларната стаклена градина со ѕид од тули-бетонски е 3,2℃.Времето на берба на доматите во оранжерии од тули може да се унапреди за 16 дена, а приносот на единечна стаклена градина може да се зголеми за 18,4%.

Тимот на објектот на Northwest A&F University ја изнесе дизајнерската идеја за изработка на слама, почва, вода, камен и материјали за промена на фазата во топлинска изолација и модули за складирање на топлина од агол на светлина и поедноставен ѕиден дизајн, што го промовираше апликативното истражување на модуларни склопени ѕид.На пример, во споредба со обичната стаклена градина од ѕидови од тули, просечната температура во стаклена градина е 4,0℃ повисока во типичен сончев ден.Три вида цементни модули за неорганска промена на фазата, кои се направени од материјал за промена на фаза (PCM) и цемент, имаат акумулирана топлина од 74,5, 88,0 и 95,1 MJ/m³, а ослободена топлина од 59,8, 67,8 и 84,2 MJ/m³, соодветно.Тие имаат функции на „врвно сечење“ во текот на денот, „пополнување на долината“ ноќе, апсорпција на топлина во лето и ослободување топлина во зима.

Овие нови ѕидови се склопуваат на лице место, со краток период на градба и долг работен век, што создава услови за изградба на лесни, поедноставени и брзо склопени монтажни оранжерии и може во голема мера да ја промовира структурната реформа на оранжериите.Сепак, има некои дефекти во овој вид на ѕидови, како што е ѕидот со топлинска изолација од памук со прскање има одлични перформанси за топлинска изолација, но нема капацитет за складирање на топлина, а градежен материјал за промена на фазата има проблем со високите трошоци за употреба.Во иднина треба да се зајакне апликативното истражување на монтираниот ѕид.

Новата енергија, новите материјали и новите дизајни помагаат да се промени структурата на стаклена градина.

Истражувањето и иновацијата на нова енергија и нови материјали ја обезбедуваат основата за иновација на дизајнот на стаклена градина.Сончевите оранжерии и лачни бараки за заштеда на енергија се најголемите структури на барака во кинеското земјоделско производство и играат важна улога во земјоделското производство.Меѓутоа, со развојот на кинеската социјална економија, сè повеќе се прикажуваат недостатоците на двата вида структури на објекти.Прво, просторот на објектите е мал, а степенот на механизација е низок;Второ, соларната стаклена градина што штеди енергија има добра топлинска изолација, но искористеноста на земјиштето е мала, што е еквивалентно на замена на енергијата на стаклена градина со земја.Обичната лак барака не само што има мал простор, туку има и слаба топлинска изолација.Иако стаклена градина со повеќе распони има голем простор, таа има слаба топлинска изолација и голема потрошувачка на енергија.Затоа, императив е да се истражува и развие структурата на стаклена градина погодна за сегашното социјално и економско ниво на Кина, а истражувањето и развојот на нова енергија и нови материјали ќе помогнат структурата на стаклена градина да се промени и да произведе различни иновативни модели или структури на стакленички.

Иновативно истражување за асиметрична стаклена градина за пиво со контролирана вода со голем распон

Асиметричната стаклена градина за пиење контролирана со вода со голем распон (патент број: ZL 201220391214.2) се заснова на принципот на стаклена градина со сончева светлина, менување на симетричната структура на обична пластична стаклена градина, зголемување на јужниот распон, зголемување на површината за осветлување на јужниот покрив, намалување северниот распон и намалување на површината за дисипација на топлина, со распон од 18~24m и висина на гребенот од 6~7m.Преку дизајнерските иновации, просторната структура е значително зголемена.Истовремено, проблемите со недоволната топлина во оранжериите во зима и слабата топлинска изолација на обичните термоизолациони материјали се решаваат со користење на нова технологија на топлина за подготовка на биомаса и материјали за топлинска изолација.Резултатите од производството и истражувањето покажуваат дека асиметричната стаклена градина за пиво контролирана со вода со голем распон, со просечна температура од 11,7 ° C во сончеви денови и 10,8 ° C во облачни денови, може да ја задоволи побарувачката за раст на културите во зима и трошоците за изградба на стаклена градина е намалена за 39,6% и стапката на искористеност на земјиштето е зголемена за повеќе од 30% во споредба со онаа на стаклена градина со ѕидни тули од полистирен, која е погодна за понатамошна популаризација и примена во сливот на реката Жолта Хуаихе во Кина.

Собрана стаклена градина со сончева светлина

Собраната стаклена градина од сончева светлина ги зема столбовите и скелетот на покривот како носечка конструкција, а нејзиниот ѕиден материјал е главно топлинско изолационо куќиште, наместо лого и пасивно складирање и ослободување на топлина.Главно: (1) се формира нов тип на склопен ѕид со комбинирање на разни материјали како обложена фолија или обоена челична плоча, блок од слама, флексибилен термоизолациски јорган, малтер, итн. (2) композитна ѕидна плоча направена од префабрикувана цементна плоча -полистиренска плоча-цементна плоча;(3) Лесен и едноставен тип на склопување на материјали за топлинска изолација со активен систем за складирање и ослободување на топлина и систем за одвлажнување, како што е складирање на топлина од пластична квадратна кофа и складирање на топлина на цевководот.Користењето на различни нови материјали за топлинска изолација и материјали за складирање на топлина наместо традиционалните земјени ѕидови за изградба на соларна стаклена градина има голем простор и мали градежништво.Експерименталните резултати покажуваат дека температурата на стаклена градина во текот на ноќта во зима е 4,5 ℃ повисока од онаа на традиционалната стаклена градина со ѕидови од тули, а дебелината на задниот ѕид е 166 mm.Во споредба со стаклена градина со ѕидови од тули со дебелина од 600 мм, зафатената површина на ѕидот е намалена за 72%, а цената на метар квадратен е 334,5 јуани, што е за 157,2 јуани помала од онаа на стаклена градина од ѕидови од тули и трошоците за изградба значително се намали.Затоа, монтираната стаклена градина ги има предностите на помалку обработено уништување на земјиштето, заштеда на земјиште, брза брзина на градба и долг работен век, а таа е клучна насока за иновација и развој на соларни оранжерии во моментов и во иднина.

Лизгачка стаклена градина со сончева светлина

Сончевата стаклена градина за заштеда на енергија, составена на скејтборд, развиена од Земјоделскиот универзитет во Шенјанг, го користи задниот ѕид на соларната стаклена градина за да формира систем за складирање на топлина во ѕидот што циркулира вода за складирање на топлина и зголемување на температурата, кој главно се состои од базен (32 m³), плоча за собирање светлина (360м²), пумпа за вода, водоводна цевка и контролер.Флексибилниот термоизолациски јорган е заменет со нов лесен материјал од челична плоча во боја од камена волна на врвот.Истражувањето покажува дека овој дизајн ефикасно го решава проблемот на фронтови кои ја блокираат светлината и ја зголемуваат површината за влез на светлина во стаклена градина.Аголот на осветлување на стаклена градина е 41,5°, што е скоро 16° повисок од оној на контролната стаклена градина, со што се подобрува стапката на осветлување.Распределбата на внатрешната температура е униформа, а растенијата растат уредно.Стаклена градина ги има предностите на подобрување на ефикасноста на користењето на земјиштето, флексибилно дизајнирање на големината на стаклена градина и скратување на периодот на изградба, што е од големо значење за заштита на обработуваните земјишни ресурси и животната средина.

Фотоволтаична стаклена градина

Земјоделската стаклена градина е стаклена градина која интегрира производство на соларна фотоволтаична енергија, интелигентна контрола на температурата и модерно високотехнолошки садење.Усвојува рамка од челична коска и е покриена со соларни фотоволтаични модули за да ги обезбеди барањата за осветлување на модулите за производство на фотоволтаична енергија и барањата за осветлување на целата стаклена градина.Директната струја генерирана од сончевата енергија директно ја надополнува светлината на земјоделските оранжерии, директно ја поддржува нормалната работа на опремата за оранжерии, го поттикнува наводнувањето на водните ресурси, ја зголемува температурата на стаклена градина и го промовира брзиот раст на земјоделските култури.Фотоволтаичните модули на овој начин ќе влијаат на ефикасноста на осветлувањето на покривот на стаклена градина, а потоа ќе влијаат на нормалниот раст на стакленичкиот зеленчук.Затоа, рационалниот распоред на фотоволтаичните панели на покривот на стаклена градина станува клучна точка на примена.Земјоделската стаклена градина е производ на органската комбинација на туристичко земјоделство и градинарство на објекти, а таа е иновативна земјоделска индустрија која интегрира производство на фотоволтаична енергија, земјоделски разгледи, земјоделски култури, земјоделска технологија, пејзаж и културен развој.

Иновативен дизајн на група на оранжерии со енергетска интеракција помеѓу различни видови оранжерии

Гуо Венџонг, истражувач на Академијата за земјоделски и шумарски науки во Пекинг, го користи методот на загревање на пренос на енергија помеѓу оранжериите за да ја собере преостанатата топлинска енергија во една или повеќе оранжерии за да загрее друга или повеќе оранжерии.Овој метод на загревање го реализира преносот на енергијата на стаклена градина во времето и просторот, ја подобрува ефикасноста на искористувањето на енергијата на преостанатата топлинска енергија на стаклена градина и ја намалува вкупната потрошувачка на топлинска енергија.Двата типа на оранжерии можат да бидат различни типови на оранжерии или ист тип на оранжерии за садење различни култури, како што се оранжерии со зелена салата и домати.Методите за собирање топлина главно вклучуваат извлекување на топлината од внатрешниот воздух и директно пресретнување на инцидентното зрачење.Преку собирање сончева енергија, принудна конвекција со разменувач на топлина и присилно извлекување со топлинска пумпа, вишокот топлина во високоенергетската стаклена градина беше извлечен за загревање на стаклена градина.

сумираат

Овие нови соларни оранжерии ги имаат предностите на брзо склопување, скратен период на градба и подобрена стапка на искористеност на земјиштето.Затоа, потребно е дополнително да се истражат перформансите на овие нови оранжерии во различни области и да се обезбеди можност за голема популаризација и примена на нови оранжерии.Во исто време, неопходно е континуирано зајакнување на примената на нова енергија и нови материјали во оранжериите, за да се обезбеди моќ за структурна реформа на оранжериите.

Иднина перспектива и размислување

Традиционалните оранжерии често имаат некои недостатоци, како што се висока потрошувачка на енергија, ниска стапка на искористеност на земјиштето, одземаат многу време и труд, слаби перформанси итн., кои веќе не можат да ги задоволат производните потреби на модерното земјоделство и се обврзани постепено да се елиминирани.Затоа, развојен тренд е да се користат нови извори на енергија како што се сончевата енергија, енергијата од биомаса, геотермалната енергија и енергијата на ветерот, нови материјали за примена на стаклена градина и нови дизајни за промовирање на структурните промени на стаклена градина.Пред се, новата стаклена градина поттикната од нова енергија и нови материјали не само што треба да ги задоволи потребите за механизирана работа, туку и да заштеди енергија, земјиште и трошоци.Второ, неопходно е постојано да се истражуваат перформансите на новите оранжерии во различни области, за да се обезбедат услови за голема популаризација на оранжериите.Во иднина, треба дополнително да бараме нова енергија и нови материјали погодни за примена во стаклена градина и да ја најдеме најдобрата комбинација на нова енергија, нови материјали и стаклена градина, за да овозможиме изградба на нова стаклена градина со ниска цена, кратка градба. период, ниската потрошувачка на енергија и одличните перформанси, помагаат да се промени структурата на стаклена градина и да се промовира развојот на модернизацијата на оранжериите во Кина.

Иако примената на нова енергија, нови материјали и нови дизајни во изградбата на оранжерии е неизбежен тренд, сепак има многу проблеми кои треба да се проучат и надминат: (1) Трошоците за изградба се зголемуваат.Во споредба со традиционалното загревање со јаглен, природен гас или нафта, примената на нова енергија и нови материјали е еколошки и без загадување, но цената на изградбата е значително зголемена, што има одредено влијание врз обновувањето на инвестициите на производството и работењето. .Во споредба со искористувањето на енергијата, цената на новите материјали ќе биде значително зголемена.(2) Нестабилно искористување на топлинската енергија.Најголемата предност на искористувањето на новата енергија е ниската оперативна цена и ниската емисија на јаглерод диоксид, но снабдувањето со енергија и топлина е нестабилно, а облачните денови стануваат најголемиот ограничувачки фактор во искористувањето на сончевата енергија.Во процесот на производство на топлина од биомаса со ферментација, ефикасното искористување на оваа енергија е ограничено од проблемите на ниската топлинска енергија на ферментација, тешкото управување и контрола и големиот простор за складирање за транспорт на суровини.(3) Технолошка зрелост.Овие технологии што ги користат новата енергија и новите материјали се напредни истражувачки и технолошки достигнувања, а нивната примена област и опсег се уште се доста ограничени.Не поминале многу пати, многу сајтови и верификација на големи практики, а неминовно има некои недостатоци и технички содржини кои треба да се подобрат во примената.Корисниците често го негираат напредокот на технологијата поради малите недостатоци.(4) Стапката на пенетрација на технологијата е ниска.Широката примена на научни и технолошки достигнувања бара одредена популарност.Во моментов, новата енергија, новата технологија и новата технологија за дизајн на стаклена градина се во тимот на научно-истражувачки центри на универзитетите со одредена иновативна способност, а повеќето технички баратели или дизајнери сè уште не знаат;Во исто време, популаризацијата и примената на новите технологии сè уште се доста ограничени бидејќи основната опрема на новите технологии е патентирана.(5) Интеграцијата на новата енергија, новите материјали и дизајнот на структурата на стаклена градина треба дополнително да се зајакне.Бидејќи енергијата, материјалите и дизајнот на структурата на стаклена градина припаѓаат на три различни дисциплини, на талентите со искуство во дизајнот на стаклена градина често им недостасува истражување за енергија и материјали поврзани со стаклена градина, и обратно;Затоа, истражувачите поврзани со истражувањето на енергијата и материјалите треба да го зајакнат истражувањето и разбирањето на реалните потреби на развојот на стакленички индустрија, а структурните дизајнери исто така треба да проучуваат нови материјали и нова енергија за да промовираат длабока интеграција на трите односи, за да се постигне Целта на практична технологија за истражување на стаклена градина, ниски трошоци за изградба и добар ефект на употреба.Врз основа на горенаведените проблеми, се предлага државата, локалните власти и научно-истражувачките центри да ги интензивираат техничките истражувања, да спроведуваат заеднички истражувања во длабочина, да го зајакнат публицитетот на научните и технолошките достигнувања, да ја подобрат популаризацијата на достигнувањата и брзо да ги реализираат целта на нова енергија и нови материјали да помогнат во новиот развој на стакленичката индустрија.

Цитирани информации

Ли Џијанминг, Сун Гутао, Ли Хаоџи, Ли Руи, Ху Јиксин.Новата енергија, новите материјали и новиот дизајн помагаат во новата револуција на стаклена градина [J].Зеленчук, 2022, (10): 1-8.