Технологија пољопривредног инжењерства у пластеницима, објављено у Пекингу 2022-12-02 17:30

Развој соларних пластеника у необрађеним подручјима као што су пустиња, Гоби и песковито земљиште ефикасно је решио контрадикцију између хране и поврћа које се такмиче за земљиште. То је један од одлучујућих фактора животне средине за раст и развој температурних усева, који често одређује успех или неуспех производње усева у пластеницима. Стога, да бисмо развили соларне пластенике у необрађеним подручјима, прво морамо решити проблем температуре околине у пластеницима. У овом чланку су сумиране методе контроле температуре које се користе у пластеницима на необрађеном земљишту последњих година, а анализирани су и сумирани постојећи проблеми и правац развоја температуре и заштите животне средине у соларним пластеницима на необрађеном земљишту.

Кина има велику популацију и мање расположивих земљишних ресурса. Више од 85% земљишних ресурса су необрађени земљишни ресурси, који су углавном концентрисани на северозападу Кине. У документу бр. 1 Централног комитета из 2022. године истакнуто је да развој објектне пољопривреде треба убрзати и, на основу заштите еколошке средине, истражити експлоатибилно празно земљиште и пустоши како би се развила објектна пољопривреда. Северозападна Кина је богата пустињским, пустињским, пустошинским и другим необрађеним земљишним ресурсима и природним светлосним и топлотним ресурсима, који су погодни за развој објектне пољопривреде. Стога је развој и коришћење необрађених земљишних ресурса за развој необрађиваних стакленика од великог стратешког значаја за обезбеђивање националне безбедности хране и ублажавање сукоба око коришћења земљишта.

Тренутно, необрађени соларни стакленици су главни облик високоефикасног пољопривредног развоја на необрађеном земљишту. На северозападу Кине, температурна разлика између дана и ноћи је велика, а ноћна температура зими је ниска, што често доводи до појаве да је минимална унутрашња температура нижа од температуре потребне за нормалан раст и развој усева. Температура је један од неопходних фактора животне средине за раст и развој усева. Прениска температура ће успорити физиолошке и биохемијске реакције усева и успорити њихов раст и развој. Када је температура нижа од границе коју усеви могу да поднесу, то ће чак довести до смрзавања. Стога је посебно важно обезбедити температуру потребну за нормалан раст и развој усева. Одржавање одговарајуће температуре у соларном стакленику није једна мера која се може решити. То мора бити гарантовано са аспекта пројектовања стакленика, изградње, избора материјала, регулације и свакодневног управљања. Стога ће овај чланак сумирати статус истраживања и напредак у контроли температуре некултивисаних пластеника у Кини последњих година са аспеката пројектовања и изградње пластеника, мера за очување и загревање топлоте и управљања животном средином, како би се пружила систематска референца за рационално пројектовање и управљање некултивисаним пластеницима.

Структура и материјали стакленика

Термално окружење стакленика углавном зависи од капацитета преноса, пресретања и складиштења сунчевог зрачења, што је повезано са разумним дизајном оријентације стакленика, обликом и материјалом површине која преноси светлост, структуром и материјалом зидова и задњег крова, изолацијом темеља, величином стакленика, начином ноћне изолације и материјалом предњег крова итд., а такође се односи и на то да ли изградња и процес изградње стакленика могу осигурати ефикасну реализацију захтева дизајна.

Капацитет преноса светлости предњег крова

Главна енергија у стакленику долази од сунца. Повећање капацитета преноса светлости предњег крова је корисно за стакленик како би добио више топлоте, а такође је важна основа за обезбеђивање температурног окружења у стакленику зими. Тренутно постоје три главне методе за повећање капацитета преноса светлости и времена пријема светлости предњег крова стакленика.

01 дизајн разумне оријентације и азимута стакленика

Оријентација стакленика утиче на перформансе осветљења стакленика и капацитет складиштења топлоте у стакленику. Стога, да би се постигло веће складиштење топлоте у стакленику, оријентација некултивисаних стакленика на северозападу Кине је окренута ка југу. За специфичан азимут стакленика, када се бира правац југ-исток, корисно је „ухватити сунце“, јер унутрашња температура брзо расте ујутру; када се бира правац југ-запад, корисно је да стакленик користи поподневну светлост. Јужни правац је компромис између горе наведене две ситуације. Према геофизичким сазнањима, Земља се окреће за 360° у току дана, а азимут Сунца се помера за око 1° свака 4 минута. Стога, сваки пут када се азимут стакленика разликује за 1°, време директног сунчевог зрачења ће се разликовати за око 4 минута, односно азимут стакленика утиче на време када стакленик види светлост ујутру и увече.

Када су јутарњи и поподневни светлосни сати једнаки, а исток или запад су под истим углом, стакленик ће добити исти број светлосних сати. Међутим, у подручју северно од 37° северне географске ширине, температура је ниска ујутру, а време откривања покривача је касно, док је температура релативно висока поподне и увече, па је прикладно одложити време затварања термоизолационог покривача. Стога, ова подручја треба да бирају правац од југа ка западу и да у потпуности искористе поподневну светлост. За подручја са 30°~35° северне географске ширине, због бољих услова осветљења ујутру, време очувања топлоте и откривања покривача такође може бити померено. Стога, ова подручја треба да бирају правац југ-исток како би се постигло више јутарњег сунчевог зрачења за стакленик. Међутим, у подручју од 35°~37° северне географске ширине, мала је разлика у сунчевом зрачењу ујутру и поподне, па је боље одабрати правац директно ка југу. Без обзира да ли је у питању југоисток или југозапад, угао одступања је генерално 5° ~8°, а максимални не сме прећи 10°. Северозападна Кина лежи у опсегу од 37°~50° северне географске ширине, тако да је азимутски угао стакленика генерално од југа ка западу. С обзиром на то, стакленик на сунчевој светлости који је пројектовао Жанг Ђингше итд. у области Таијуан изабрао је оријентацију од 5° западно од југа, стакленик на сунчевој светлости који је изградио Чанг Меимеи итд. у области Гоби у Хекси коридору усвојио је оријентацију од 5° до 10° западно од југа, а стакленик на сунчевој светлости који је изградио Ма Џигуи итд. у северном Синђангу усвојио је оријентацију од 8° западно од југа.

02 Дизајнирајте разуман облик предњег крова и угао нагиба

Облик и нагиб предњег крова одређују угао упада сунчевих зрака. Што је угао упада мањи, то је пропустљивост већа. Сун Ђурен сматра да је облик предњег крова углавном одређен односом дужине главне осветљене површине и задњег нагиба. Дуги предњи нагиб и кратки задњи нагиб су корисни за осветљење и очување топлоте предњег крова. Чен Веи-Ћиан и други сматрају да главни осветљени кров соларних стакленика који се користи у области Гоби усваја кружни лук са полупречником од 4,5 м, што може ефикасно да одоли хладноћи. Џанг Ђингше и други сматрају да је прикладније користити полукружни лук на предњем крову стакленика у алпским и подручјима високих географских ширина. Што се тиче угла нагиба предњег крова, према карактеристикама пропустљивости светлости пластичне фолије, када је угао упада 0 ~ 40°, рефлективност предњег крова на сунчеву светлост је мала, а када пређе 40°, рефлективност значајно расте. Стога се за израчунавање угла нагиба предњег крова узима 40° као максимални упадни угао, тако да чак и током зимског солстиција сунчево зрачење може максимално да уђе у стакленик. Стога су, приликом пројектовања соларног стакленика погодног за необрађена подручја у Вухају, Унутрашња Монголија, Хе Бин и други израчунали угао нагиба предњег крова са упадним углом од 40° и сматрали да све док је већи од 30°, може да задовољи захтеве осветљења стакленика и очувања топлоте. Жанг Цаихонг и други сматрају да приликом изградње стакленика у необрађеним подручјима Синђанга, угао нагиба предњег крова стакленика у јужном Синђангу износи 31°, док је у северном Синђангу 32°~33,5°.

03 Изаберите одговарајуће провидне материјале за покривање.

Поред утицаја услова спољашњег сунчевог зрачења, материјал и карактеристике преноса светлости фолије за стакленике су такође важни фактори који утичу на светлосно и топлотно окружење стакленика. Тренутно, пренос светлости пластичних фолија као што су PE, PVC, EVA и PO је различит због различитих материјала и дебљина фолије. Генерално говорећи, пренос светлости фолија које се користе 1-3 године може се гарантовати да ће бити изнад 88% у целини, што треба одабрати у складу са потребама усева за светлошћу и температуром. Поред преноса светлости у стакленику, расподела светлосног окружења у стакленику је такође фактор којем људи обраћају све више пажње. Стога је последњих година материјал за покривање преноса светлости са побољшаним расејањем светлости био веома цењен у индустрији, посебно у подручјима са јаким сунчевим зрачењем на северозападу Кине. Примена фолије са побољшаним расејањем светлости смањила је ефекат сенчења на врху и дну крошње усева, повећала светлост у средњим и доњим деловима крошње усева, побољшала фотосинтетске карактеристике целог усева и показала добар ефекат подстицања раста и повећања производње.

Разуман дизајн величине стакленика

Дужина стакленика је превелика или прекратка, што ће утицати на контролу унутрашње температуре. Када је дужина стакленика прекратка, пре изласка и заласка сунца, површина осенчена источним и западним забатним кровом је велика, што не погодује загревању стакленика, а због мале запремине утицаће на апсорпцију и ослобађање топлоте од стране унутрашњег тла и зидова. Када је дужина превелика, тешко је контролисати унутрашњу температуру, а то ће утицати на чврстоћу конструкције стакленика и конфигурацију механизма за ваљање прекривача за очување топлоте. Висина и распон стакленика директно утичу на дневно осветљење предњег крова, величину простора стакленика и коефицијент изолације. Када су распон и дужина стакленика фиксирани, повећање висине стакленика може повећати угао осветљења предњег крова са становишта светлосног окружења, што погодује преносу светлости; Са становишта термичког окружења, висина зида се повећава, а површина за складиштење топлоте задњег зида се повећава, што је корисно за складиштење и ослобађање топлоте задњег зида. Штавише, простор је велики, капацитет топлоте је такође велики, а термичко окружење стакленика је стабилније. Наравно, повећање висине стакленика повећаће трошкове стакленика, што захтева свеобухватно разматрање. Стога, приликом пројектовања стакленика, требало би да изаберемо разумну дужину, распон и висину у складу са локалним условима. На пример, Жанг Цаихонг и други сматрају да је у северном Синђангу дужина стакленика 50~80м, распон 7м, а висина стакленика 3,9м, док је у јужном Синђангу дужина стакленика 50~80м, распон 8м, а висина стакленика 3,6~4,0м; Такође се сматра да распон стакленика не би требало да буде мањи од 7м, а када је распон 8м, ефекат очувања топлоте је најбољи. Поред тога, Чен Веићијан и други сматрају да би дужина, распон и висина соларног стакленика требало да буду 80 м, 8~10 м и 3,8~4,2 м респективно када се изгради у области Гоби у Ђиућуану, Гансу.

Побољшајте капацитет складиштења топлоте и изолације зида

Током дана, зид акумулира топлоту апсорбујући сунчево зрачење и топлоту дела унутрашњег ваздуха. Ноћу, када је унутрашња температура нижа од температуре зида, зид ће пасивно ослобађати топлоту за загревање стакленика. Као главно тело за складиштење топлоте у стакленику, зид може значајно побољшати унутрашњу ноћну температуру побољшањем свог капацитета складиштења топлоте. Истовремено, функција топлотне изолације зида је основа за стабилност термичког окружења у стакленику. Тренутно постоји неколико метода за побољшање капацитета складиштења топлоте и изолације зидова.

01 дизајн разумне зидне структуре

Функција зида углавном укључује складиштење и очување топлоте, а истовремено, већина зидова стаклене баште служи и као носећи елементи за подупирање кровне решетке. Са становишта постизања доброг термичког окружења, разумна зидна конструкција треба да има довољан капацитет складиштења топлоте на унутрашњој страни и довољан капацитет очувања топлоте на спољашњој страни, уз смањење непотребних хладних мостова. У истраживању складиштења топлоте и изолације зидова, Бао Енцаи и други су пројектовали пасивни зид за складиштење топлоте од очврслог песка у пустињској области Вухај, Унутрашња Монголија. Порозна цигла је коришћена као изолациони слој споља, а очврснути песак је коришћен као слој за складиштење топлоте изнутра. Тест је показао да унутрашња температура може достићи 13,7℃ током сунчаних дана. Ма Јуехонг и други су пројектовали композитни зид од блокова малтера од љуске пшенице у северном Синђангу, у коме се живи креч пуни у блоковима малтера као слој за складиштење топлоте, а вреће згуре су наслагане напољу као слој за изолацију. Шупљи блок зид који је пројектовао Жао Пенг и др. у области Гоби у провинцији Гансу, користи бензенску плочу дебљине 100 мм као слој изолације са спољашње стране и песак и шупље блок цигле као слој за складиштење топлоте са унутрашње стране. Тест показује да је просечна температура зими изнад 10℃ ноћу, а Чаи Регенерација и др. такође користе песак и шљунак као слој изолације и слој за складиштење топлоте зида у области Гоби у провинцији Гансу. Што се тиче смањења хладних мостова, Јан Џунјуе и др. су пројектовали лаган и поједностављен склопиви задњи зид, који је не само побољшао термичку отпорност зида, већ је и побољшао својство заптивања зида лепљењем полистиренске плоче на спољашњу страну задњег зида; Ву Летиан и др. су поставили армиранобетонску прстенасту греду изнад темеља зида стакленика и користили трапезоидно штанцање цигле непосредно изнад прстенасте греде за подупирање задњег крова, што је решило проблем да се пукотине и слегање темеља лако јављају у стакленицима у Хотиану, Синђанг, што утиче на топлотну изолацију стакленика.

02 Изаберите одговарајуће материјале за складиштење топлоте и изолацију.

Ефекат складиштења топлоте и изолације зида првенствено зависи од избора материјала. У северозападној пустињи, Гоби, песковитом земљишту и другим подручјима, у зависности од услова на локацији, истраживачи су користили локалне материјале и смело покушали да пројектују много различитих врста задњих зидова соларних пластеника. На пример, када су Жанг Гуосен и други градили пластенике у пољима песка и шљунка у Гансуу, песак и шљунак су коришћени као слојеви за складиштење топлоте и изолацију зидова; Према карактеристикама Гобија и пустиње на северозападу Кине, Жао Пенг је пројектовао врсту зида од шупљих блокова са пешчаром и шупљим блоковима као материјалима. Тест показује да је просечна унутрашња ноћна температура изнад 10℃. С обзиром на оскудицу грађевинског материјала као што су цигле и глина у региону Гоби на северозападу Кине, Џоу Чангђи и други су открили да локални пластеници обично користе шљунак као материјал за зидове приликом истраживања соларних пластеника у региону Гоби у Кизилсу Киргизу, Синђанг. С обзиром на термичке перформансе и механичку чврстоћу шљунка, пластеник изграђен од шљунка има добре перформансе у погледу очувања топлоте, складиштења топлоте и носивости. Слично томе, Жанг Јонг и други су користили шљунак као главни материјал зида и пројектовали су независни задњи зид од шљунка за складиштење топлоте у Шансију и другим местима. Тест показује да је ефекат складиштења топлоте добар. Жанг и други су пројектовали врсту зида од пешчара према карактеристикама северозападног подручја Гоби, који може подићи унутрашњу температуру за 2,5 ℃. Поред тога, Ма Јуехонг и други су тестирали капацитет складиштења топлоте зида од песка испуњеног блоковима, зида од блокова и зида од цигле у Хотиану, Синђанг. Резултати су показали да зид од песка испуњен блоковима има највећи капацитет складиштења топлоте. Поред тога, како би се побољшале перформансе складиштења топлоте зида, истраживачи активно развијају нове материјале и технологије за складиштење топлоте. На пример, Бао Енцаи је предложио материјал за очвршћавање са променом фазе, који се може користити за побољшање капацитета складиштења топлоте задњег зида соларног стакленика у северозападним необрађеним подручјима. Како су истраживани локални материјали, пласт сена, згура, бензенска плоча и слама се такође користе као материјали за зидове, али ови материјали обично имају само функцију очувања топлоте, а не капацитет складиштења топлоте. Генерално говорећи, зидови испуњени шљунком и блоковима имају добру топлотну и изолациону способност.

03 Одговарајуће повећајте дебљину зида

Обично је топлотна отпорност важан показатељ за мерење топлотне изолације зида, а фактор који утиче на топлотну отпорност је дебљина слоја материјала, поред топлотне проводљивости материјала. Стога, на основу избора одговарајућих материјала за топлотну изолацију, одговарајуће повећање дебљине зида може повећати укупну топлотну отпорност зида и смањити губитак топлоте кроз зид, чиме се повећава топлотна изолација и капацитет складиштења топлоте зида и целог стакленика. На пример, у Гансуу и другим областима, просечна дебљина зида од врећа са песком у граду Жангје је 2,6 м, док је дебљина зида од малтера у граду Ђиућуан 3,7 м. Што је зид дебљи, то је већи његов капацитет топлотне изолације и складиштења топлоте. Међутим, предебели зидови ће повећати заузимање земљишта и трошкове изградње стакленика. Стога, са становишта побољшања капацитета топлотне изолације, требало би да дамо предност избору материјала са високом топлотном изолацијом и ниском топлотном проводљивошћу, као што су полистирен, полиуретан и други материјали, а затим да повећамо дебљину на одговарајући начин.

Разуман дизајн задњег крова

Приликом пројектовања задњег крова, главна ствар је да се не изазове утицај сенчења и побољша капацитет топлотне изолације. Да би се смањио утицај сенчења на задњи кров, подешавање његовог угла нагиба се углавном заснива на чињеници да задњи кров може да прима директну сунчеву светлост током дана када се усеви саде и производе. Стога се угао елевације задњег крова генерално бира тако да буде бољи од локалног угла соларне висине зимског солстиција од 7°~8°. На пример, Жанг Цаихонг и други сматрају да приликом изградње соларних пластеника у Гобију и подручјима са сланим алкалијама у Синђангу, пројектована дужина задњег крова је 1,6 м, тако да је угао нагиба задњег крова 40° у јужном Синђангу и 45° у северном Синђангу. Чен Веи-Ћиан и други сматрају да задњи кров соларног пластеника у области Ђиућуан Гоби треба да буде нагнут под углом од 40°. За топлотну изолацију задњег крова, капацитет топлотне изолације треба осигурати углавном избором материјала за топлотну изолацију, потребном дебљином пројектовања и разумним преклапањем спојева материјала за топлотну изолацију током изградње.

Смањите губитак топлоте из тла

Током зимске ноћи, пошто је температура унутрашњег тла виша од температуре спољашњег тла, топлота унутрашњег тла ће се преносити на спољашње просторе проводљивошћу топлоте, што доводи до губитка топлоте из стаклене баште. Постоји неколико начина да се смањи губитак топлоте из тла.

01 изолација тла

Земља правилно тоне, избегавајући слој замрзнутог тла и користећи земљиште за очување топлоте. На пример, соларни стакленик „1448 од три материјала и једног тела“ који је развила компанија Chai Regeneration и друго необрађено земљиште у коридору Хекси изграђен је копањем 1 м дубине, ефикасно избегавајући слој замрзнутог тла; С обзиром на чињеницу да је дубина замрзнутог тла у области Турпан 0,8 м, Ванг Хуамин и други су предложили копање 0,8 м како би се побољшао капацитет топлотне изолације стакленика. Када су Жанг Гуосен и други изградили задњи зид двоструко-лучног двослојног соларног стакленика на необрадивом земљишту, дубина копања је била 1 м. Експеримент је показао да је најнижа температура ноћу повећана за 2~3℃ у поређењу са традиционалним соларним стаклеником друге генерације.

02 заштита темеља од хладноће

Главна метода је ископавање хладноотпорног јарка дуж темељног дела предњег крова, насипање термоизолационих материјала или континуирано закопавање термоизолационих материјала под земљу дуж темељног зида, што све има за циљ смањење губитка топлоте изазваног преносом топлоте кроз земљиште на граничном делу стакленика. Коришћени термоизолациони материјали углавном се заснивају на локалним условима на северозападу Кине и могу се набавити локално, као што су сено, згура, камена вуна, полистиренске плоче, кукурузна слама, коњски стајњак, опало лишће, поломљена трава, пиљевина, коров, слама итд.

03 фолија за малчирање

Прекривањем пластичном фолијом, сунчева светлост може да допре до земљишта кроз пластичну фолију током дана, а земљиште апсорбује топлоту сунца и загрева се. Штавише, пластична фолија може да блокира дуготаласно зрачење које се рефлектује од земљишта, чиме се смањује губитак зрачења земљишта и повећава складиштење топлоте у земљишту. Ноћу, пластична фолија може да омета конвективну размену топлоте између земљишта и ваздуха у затвореном простору, чиме се смањује губитак топлоте земљишта. Истовремено, пластична фолија такође може да смањи губитак латентне топлоте изазван испаравањем воде из земљишта. Веи Венсјанг је прекрио стакленик пластичном фолијом на висоравни Ћингхај, а експеримент је показао да се температура земљишта може подићи за око 1℃.

Ојачајте перформансе топлотне изолације предњег крова

Предњи кров стакленика је главна површина за одвођење топлоте, а изгубљена топлота чини више од 75% укупног губитка топлоте у стакленику. Стога, јачање капацитета топлотне изолације предњег крова стакленика може ефикасно смањити губитак кроз предњи кров и побољшати зимску температуру стакленика. Тренутно постоје три главне мере за побољшање капацитета топлотне изолације предњег крова.

01 Усвојен је вишеслојни провидни премаз.

Структурно, коришћење двослојне или трослојне фолије као површине која пропушта светлост може ефикасно побољшати перформансе топлотне изолације стакленика. На пример, Џанг Гуосен и други су пројектовали соларни стакленик са двоструким луком и двоструком фолијом у области Гоби у граду Ђиућван. Спољашњост предњег крова стакленика је направљена од EVA фолије, а унутрашњост стакленика је направљена од PVC фолије против старења која не капа. Експерименти показују да је, у поређењу са традиционалним соларним стаклеником друге генерације, ефекат топлотне изолације изванредан, а најнижа температура ноћу расте у просеку за 2~3℃. Слично томе, Џанг Ђингше и други су такође пројектовали соларни стакленик са двоструком фолијом за климатске карактеристике високих географских ширина и јаких хладних подручја, што је значајно побољшало топлотну изолацију стакленика. У поређењу са контролним стаклеником, ноћна температура је порасла за 3℃. Поред тога, Ву Летиан и други су покушали да користе три слоја EVA фолије дебљине 0,1 мм на предњем крову соларног стакленика пројектованог у пустињској области Хетиан, Синђанг. Вишеслојна фолија може ефикасно смањити губитак топлоте предњег крова, али пошто је пропустљивост светлости једнослојне фолије у основи око 90%, вишеслојна фолија ће природно довести до слабљења пропустљивости светлости. Стога, при избору вишеслојне фолије са пропустљивошћу светлости, потребно је обратити пажњу на услове осветљења и захтеве за осветљењем пластеника.

02 Ојачати ноћну изолацију предњег крова

Пластична фолија се користи на предњем крову како би се повећала пропустљивост светлости током дана, а ноћу постаје најслабије место у целом стакленику. Стога је покривање спољне површине предњег крова дебелим композитним термоизолационим покривачем неопходна мера топлотне изолације за соларне стакленике. На пример, у алпском региону Ћингхај, Лиу Јанђие и други су користили сламнате завесе и крафт папир као термоизолационе покриваче за експерименте. Резултати испитивања су показали да најнижа унутрашња температура у стакленику ноћу може достићи изнад 7,7 ℃. Штавише, Веи Венсјанг верује да се губитак топлоте у стакленику може смањити за више од 90% коришћењем двоструких завеса од траве или крафт папира спољашњих завеса од траве за топлотну изолацију у овом подручју. Поред тога, Зоу Пинг и други су користили термоизолациони покривач од рециклираног филца у соларном стакленику у региону Гоби у Синђангу, а Чанг Меимеи и други су користили термоизолациони памучни сендвич покривач у соларном стакленику у региону Гоби у Хекси коридору. Тренутно постоји много врста термоизолационих прекривача који се користе у соларним пластеницима, али већина њих је направљена од игланог филца, памука прсканог лепком, бисерног памука итд., са водоотпорним или површинским слојевима отпорним на старење са обе стране. Према механизму топлотне изолације термоизолационог прекривача, да би се побољшале његове перформансе топлотне изолације, требало би да почнемо са побољшањем његове топлотне отпорности и смањењем коефицијента преноса топлоте, а главне мере су смањење топлотне проводљивости материјала, повећање дебљине слојева материјала или повећање броја слојева материјала итд. Стога је тренутно основни материјал термоизолационог прекривача са високим перформансама топлотне изолације често направљен од вишеслојних композитних материјала. Према испитивању, коефицијент преноса топлоте термоизолационог прекривача са високим перформансама топлотне изолације тренутно може достићи 0,5 W/(м2℃), што пружа бољу гаранцију за топлотну изолацију пластеника у хладним подручјима зими. Наравно, северозападно подручје је ветровито и прашњаво, а ултраљубичасто зрачење је јако, тако да површински слој топлотне изолације треба да има добре перформансе отпорности на старење.

03 Додајте унутрашњу термоизолациону завесу.

Иако је предњи кров стакленика са сунчевом светлошћу ноћу прекривен спољним термоизолационим покривачем, што се тиче осталих структура целог стакленика, предњи кров је и даље слабо место за цео стакленик ноћу. Стога је пројектни тим „Структура и технологија изградње стакленика на северозападном необрадивом земљишту“ пројектовао једноставан систем унутрашње термоизолације (слика 1), чија се структура састоји од фиксне унутрашње термоизолационе завесе на предњем подножју и покретне унутрашње термоизолационе завесе у горњем простору. Горња покретна термоизолациона завеса се отвара и склапа на задњем зиду стакленика током дана, што не утиче на осветљење стакленика; фиксни термоизолациони покривач на дну игра улогу заптивања ноћу. Дизајн унутрашње изолације је уредан и једноставан за руковање, а може играти и улогу сенчења и хлађења лети.

Технологија активног загревања

Због ниских температура током зиме на северозападу Кине, ако се ослањамо само на очување топлоте и складиштење топлоте у пластеницима, и даље не можемо да задовољимо захтеве за презимљавање усева у неким хладним временским условима, па су потребне и неке мере активног загревања.

Систем за складиштење соларне енергије и ослобађање топлоте

Важан разлог је што зид носи функције очувања топлоте, складиштења топлоте и ношења терета, што доводи до високих трошкова изградње и ниске стопе искоришћења земљишта соларних пластеника. Стога ће поједностављење и монтажа соларних пластеника сигурно бити важан правац развоја у будућности. Међу њима, поједностављење функције зида је ослобађање функције складиштења и ослобађања топлоте зида, тако да задњи зид носи само функцију очувања топлоте, што је ефикасан начин за поједностављивање развоја. На пример, Фанг Хуијев систем за активно складиштење и ослобађање топлоте (слика 2) се широко користи у необрађеним подручјима као што су Гансу, Нингсја и Синђанг. Његов уређај за сакупљање топлоте је окачен на северном зиду. Током дана, топлота коју сакупља уређај за сакупљање топлоте складишти се у телу за складиштење топлоте кроз циркулацију медијума за складиштење топлоте, а ноћу се топлота ослобађа и загрева циркулацијом медијума за складиштење топлоте, чиме се остварује пренос топлоте у времену и простору. Експерименти показују да се минимална температура у пластенику може подићи за 3~5℃ коришћењем овог уређаја. Ванг Живеј и други су предложили систем грејања воденом завесом за соларне стакленике у јужном пустињском подручју Синђанга, који може повећати температуру стакленика за 2,1 ℃ ноћу.

Поред тога, Бао Енцаи и др. су пројектовали активни систем за циркулацију складиштења топлоте за северни зид. Током дана, кроз циркулацију аксијалних вентилатора, врући ваздух из затвореног простора струји кроз канал за пренос топлоте уграђен у северни зид, а канал за пренос топлоте размењује топлоту са слојем за складиштење топлоте унутар зида, што значајно побољшава капацитет складиштења топлоте зида. Поред тога, систем за складиштење топлоте са соларном променом фазе који је пројектовао Јан Јантао и др. складишти топлоту у материјалима за промену фазе путем соларних колектора током дана, а затим је расипа у унутрашњи ваздух кроз циркулацију ваздуха ноћу, што може повећати просечну температуру за 2,0℃ ноћу. Горе наведене технологије и опрема за коришћење соларне енергије имају карактеристике економичности, уштеде енергије и ниског садржаја угљеника. Након оптимизације и побољшања, требало би да имају добар изглед за примену у подручјима са обилним ресурсима соларне енергије на северозападу Кине.

Остале помоћне технологије грејања

01 грејање на биомасу

Постељина, слама, крављи измет, овчији измет и живински измет се мешају са биолошким бактеријама и закопавају у земљиште у пластенику. Током процеса ферментације ствара се много топлоте, а током процеса ферментације ствара се и много корисних сојева, органске материје и CO2. Корисни сојеви могу инхибирати и убити разне клице и могу смањити појаву болести и штеточина у пластенику; органска материја може постати ђубриво за усеве; произведени CO2 може побољшати фотосинтезу усева. На пример, Веи Венсјанг је закопао врућа органска ђубрива као што су коњски стајњак, крављи стајњак и овчији стајњак у земљиште у затвореном простору у соларном пластенику на висоравни Ћингхај, што је ефикасно подигло температуру тла. У соларном пластенику у пустињском подручју Гансу, Џоу Џилонг ​​је користио сламу и органско ђубриво за ферментацију између усева. Тест је показао да се температура у пластенику може повећати за 2~3℃.

02 грејање на угаљ

Постоје вештачке пећи, бојлери који штеде енергију и грејање. На пример, након истраживања на висоравни Ћингхај, Веи Венсјанг је открио да се грејање вештачким пећима углавном користи локално. Ова метода грејања има предности бржег загревања и очигледног ефекта грејања. Међутим, штетни гасови попут SO2, CO и H2S ће се производити у процесу сагоревања угља, па је неопходно добро обавити посао испуштања штетних гасова.

03 електрично грејање

Користите електричну грејну жицу за загревање предњег крова стакленика или користите електрични грејач. Ефекат грејања је изузетан, употреба је безбедна, у стакленику се не стварају загађивачи, а опрема за грејање се лако контролише. Чен Веићијан и други сматрају да проблем оштећења од смрзавања зими у области Ђиућуан омета развој локалне пољопривреде Гобија и да се електрични грејни елементи могу користити за грејање стакленика. Међутим, због употребе висококвалитетних извора електричне енергије, потрошња енергије је велика, а трошкови су високи. Препоручује се да се користи као привремено средство за хитне случајеве грејања у екстремно хладним временским условима.

Мере управљања животном средином

У процесу производње и употребе стакленика, комплетна опрема и нормалан рад не могу ефикасно осигурати да његово термално окружење испуњава пројектне захтеве. У ствари, употреба и управљање опремом често играју кључну улогу у формирању и одржавању термалног окружења, а најважније од свега је свакодневно управљање топлотно изолационим прекривачима и вентилационим отворима.

Управљање термоизолационим јорганом

Термоизолациони прекривач је кључ за ноћну топлотну изолацију предњег крова, стога је изузетно важно побољшати његово свакодневно управљање и одржавање, посебно треба обратити пажњу на следеће проблеме: ①Изаберите одговарајуће време отварања и затварања термоизолационог прекривача. Време отварања и затварања термоизолационог прекривача не само да утиче на време осветљења стакленика, већ утиче и на процес загревања у стакленику. Прерано или прекасно отварање и затварање термоизолационог прекривача не погодује сакупљању топлоте. Ујутру, ако се прекривач прерано открије, унутрашња температура ће превише пасти због ниске спољне температуре и слабог светла. Напротив, ако се прекривач прекасно открије, време пријема светлости у стакленик ће се скратити, а време пораста унутрашње температуре ће се одложити. Поподне, ако се термоизолациони прекривач прерано искључи, време излагања унутрашњем простору ће се скратити, а складиштење топлоте у унутрашњем тлу и зидовима ће се смањити. Напротив, ако се задржавање топлоте искључи прекасно, расипање топлоте из стакленика ће се повећати због ниске спољне температуре и слабог светла. Стога, генерално говорећи, када се термоизолациони јорган укључи ујутру, препоручљиво је да температура порасте након пада од 1~2℃, док је када се термоизолациони јорган искључи, препоручљиво да температура порасте након пада од 1~2℃. ② Приликом затварања термоизолационог јоргана, обратите пажњу да ли термоизолациони јорган чврсто покрива све предње кровове и благовремено их подесите ако постоји размак. ③ Након што је термоизолациони јорган потпуно постављен, проверите да ли је доњи део збијен, како би се спречило да ветар ноћу подигне ефекат очувања топлоте. ④ Благовремено проверавајте и одржавајте термоизолациони јорган, посебно када је оштећен, поправите га или замените на време. ⑤ Благовремено обратите пажњу на временске услове. Када пада киша или снег, благовремено покријте термоизолациони јорган и благовремено уклоните снег.

Управљање вентилационим отворима

Сврха вентилације зими је подешавање температуре ваздуха како би се избегла прекомерна температура око поднева; друга је елиминација влаге у затвореном простору, смањење влажности ваздуха у стакленику и контрола штеточина и болести; трећа је повећање концентрације CO2 у затвореном простору и подстицање раста усева. Међутим, вентилација и очување топлоте су контрадикторни. Ако се вентилацијом не управља правилно, вероватно ће довести до проблема са ниским температурама. Стога, када и колико дуго отварати отворе за вентилацију треба динамички подешавати у складу са условима околине у стакленику у било ком тренутку. У северозападним необрађеним подручјима, управљање отворима за вентилацију у стакленику је углавном подељено на два начина: ручно управљање и једноставна механичка вентилација. Међутим, време отварања и време вентилације отвора углавном се заснивају на субјективној процени људи, тако да се може десити да се отвори отворе прерано или прекасно. Да би решили горе наведене проблеме, Јин Јилеи и други су пројектовали интелигентни уређај за вентилацију на крову, који може да одреди време отварања и величину отварања и затварања вентилационих отвора у складу са променама у затвореном окружењу. Са продубљивањем истраживања закона о променама животне средине и потражњи за усевима, као и популаризацијом и напретком технологија и опреме као што су перцепција животне средине, прикупљање информација, анализа и контрола, аутоматизација управљања вентилацијом у соларним пластеницима требало би да буде важан правац развоја у будућности.

Остале мере управљања

У процесу коришћења различитих врста фолија за стакленике, њихов капацитет преноса светлости ће постепено слабити, а брзина слабљења није повезана само са њиховим физичким својствима, већ и са околином и управљањем током употребе. У процесу употребе, најважнији фактор који доводи до смањења перформанси преноса светлости је загађење површине фолије. Стога је изузетно важно редовно чистити и чистити када услови то дозвољавају. Поред тога, треба редовно проверавати конструкцију ограде стакленика. Када дође до цурења у зиду и предњем крову, треба га благовремено поправити како би се спречило да стакленик буде погођен инфилтрацијом хладног ваздуха.

Постојећи проблеми и правац развоја

Истраживачи су годинама истраживали и проучавали технологију очувања и складиштења топлоте, технологију управљања и методе загревања пластеника у северозападним необрађеним подручјима, што је у основи омогућило производњу поврћа током зиме, значајно побољшало способност пластеника да се отпорне на повреде од ниских температура и у основи омогућило производњу поврћа током зиме. То је дало историјски допринос ублажавању контрадикције између хране и поврћа које се такмиче за земљиште у Кини. Међутим, и даље постоје следећи проблеми у технологији гаранције температуре на северозападу Кине.

Врсте пластеника које треба надоградити

Тренутно су типови пластеника и даље уобичајени они изграђени крајем 20. и почетком овог века, са једноставном структуром, неразумним дизајном, лошом способношћу одржавања термичке средине у пластенику и отпорности на природне катастрофе, као и недостатком стандардизације. Стога, у будућем дизајну пластеника, облик и нагиб предњег крова, азимутски угао пластеника, висина задњег зида, дубина утапања пластеника итд. требало би стандардизовати потпуним комбиновањем локалне географске ширине и климатских карактеристика. Истовремено, у пластенику се може садити само једна култура колико год је то могуће, тако да се стандардизовано усклађивање пластеника може извршити према светлосним и температурним захтевима засађених култура.

Размера стаклене баште је релативно мала.

Ако је размера стакленика премала, то ће утицати на стабилност термичког окружења стакленика и развој механизације. Са постепеним повећањем трошкова рада, развој механизације је важан правац у будућности. Стога, у будућности треба да се заснивамо на локалном нивоу развоја, узмемо у обзир потребе развоја механизације, рационално пројектујемо унутрашњи простор и распоред стакленика, убрзамо истраживање и развој пољопривредне опреме погодне за локална подручја и побољшамо стопу механизације производње у стакленицима. Истовремено, у складу са потребама усева и обрасцима гајења, одговарајућа опрема треба да буде усклађена са стандардима, а треба промовисати интегрисано истраживање и развој, иновације и популаризацију опреме за вентилацију, смањење влажности, очување топлоте и грејање.

Дебљина зидова као што су песак и шупљи блокови је и даље дебела.

Ако је зид превише дебео, иако је ефекат изолације добар, то ће смањити стопу искоришћења земљишта, повећати трошкове и отежати изградњу. Стога, у будућем развоју, с једне стране, дебљина зида може се научно оптимизовати у складу са локалним климатским условима; с друге стране, требало би да промовишемо лагани и поједностављени развој задњег зида, тако да задњи зид стакленика задржи само функцију очувања топлоте, користећи соларне колекторе и другу опрему за замену складиштења и ослобађања топлоте зида. Соларни колектори имају карактеристике високе ефикасности сакупљања топлоте, великог капацитета сакупљања топлоте, уштеде енергије, ниског садржаја угљеника итд., и већина њих може да оствари активну регулацију и контролу, и може да врши циљано егзотермно загревање у складу са еколошким захтевима стакленика ноћу, са већом ефикасношћу искоришћења топлоте.

Потребно је развити посебан јорган за топлотну изолацију.

Предњи кров је главно тело за одвођење топлоте у стакленику, а перформансе топлотне изолације термоизолационог покривача директно утичу на унутрашњу термичку средину. Тренутно, температура у стакленику у неким областима није добра, делом зато што је термоизолациони покривач превише танак, а перформансе топлотне изолације материјала су недовољне. Истовремено, термоизолациони покривач и даље има неке проблеме, као што су лоша водоотпорност и способност отпорности на скијање, лако старење површинског и језгра материјала итд. Стога, у будућности, одговарајући термоизолациони материјали треба да буду научно одабрани у складу са локалним климатским карактеристикама и захтевима, а треба пројектовати и развијати посебне термоизолационе производе за локалну употребу и популаризацију.

КРАЈ

Цитиране информације

Луо Ганлијанг, Ченг Ђиеју, Ванг Пингжи, итд. Истраживачки статус технологије гаранције температуре околине у соларним стакленицима на северозападном необрађеном земљишту [J]. Пољопривредна инжењерска технологија, 2022,42(28):12-20.