Тепличні садівничі сільськогосподарські технології 2022-12-02 17:30 опубліковано в Пекіні

Розробка сонячних теплиць у необроблених районах, таких як пустеля, Гобі та піщані землі, ефективно вирішила протиріччя між їжею та овочами, що конкурують за землю. Це один із вирішальних факторів навколишнього середовища для росту та розвитку температурних культур, який часто визначає успіх або невдачу тепличного рослинництва. Тому, щоб розробити сонячні теплиці на необроблених територіях, ми повинні спочатку вирішити проблему температури навколишнього середовища в теплицях. У цій статті узагальнено методи контролю температури, які використовуються в теплицях на необроблених землях за останні роки, а також проаналізовано та узагальнено існуючі проблеми та напрям розвитку температури та захисту навколишнього середовища в сонячних теплицях на необроблених землях.

У Китаї велика кількість населення та менш доступні земельні ресурси. Більше 85% земельних ресурсів - це необроблені земельні ресурси, які в основному зосереджені на північному заході Китаю. У документі № 1 ЦК від 2022 року вказувалося, що слід прискорити розвиток сільського господарства, а також на основі захисту навколишнього середовища слід досліджувати придатні для використання вільні землі та пустки для розвитку сільського господарства. Північно-західний Китай багатий пустелею, Гобі, пустирями та іншими необробленими земельними ресурсами, природним світлом і теплом, які придатні для розвитку сільського господарства. Тому освоєння та використання необроблених земельних ресурсів для створення теплиць на необроблених землях має важливе стратегічне значення для забезпечення національної продовольчої безпеки та пом’якшення конфліктів землекористування.

В даний час необроблена сонячна теплиця є основною формою високоефективного розвитку сільського господарства на необроблених землях. На північному заході Китаю різниця температур між днем ​​і ніччю велика, а температура вночі взимку низька, що часто призводить до того, що мінімальна температура в приміщенні нижче температури, необхідної для нормального росту та розвитку культури. Температура є одним із незамінних факторів навколишнього середовища для росту та розвитку сільськогосподарських культур. Занадто низька температура сповільнить фізіолого-біохімічну реакцію культур і сповільнить їх ріст і розвиток. Коли температура нижча за межу, яку можуть витримати зернові культури, це навіть призведе до пошкодження від вимерзання. Тому особливо важливо забезпечити температуру, необхідну для нормального росту і розвитку культур. Щоб підтримувати належну температуру сонячної теплиці, це не єдиний захід, який можна вирішити. Це має бути гарантовано з точки зору проектування теплиці, будівництва, вибору матеріалів, регулювання та щоденного управління. Таким чином, у цій статті буде підсумовано статус досліджень і прогрес контролю температури некультивованих теплиць у Китаї за останні роки з аспектів проектування та будівництва теплиць, заходів збереження тепла та утеплення та управління навколишнім середовищем, щоб забезпечити систематичну довідку для раціональне проектування та управління некультивованими теплицями.

Конструкція теплиці та матеріали

Теплове середовище теплиці в основному залежить від пропускної здатності теплиці, перехоплення та зберігання сонячного випромінювання, що пов’язано з розумним дизайном орієнтації теплиці, формою та матеріалом світлопроникної поверхні, структурою та матеріалом стіни та заднього даху, ізоляція фундаменту, розмір теплиці, нічний режим ізоляції та матеріал переднього даху тощо, а також стосується того, чи може конструкція та процес будівництва теплиці забезпечити ефективну реалізацію проектних вимог.

Світлопроникність переднього даху

Основна енергія в теплиці надходить від сонця. Збільшення світлопропускної здатності переднього даху корисно для теплиці, щоб отримати більше тепла, а також це важлива основа для забезпечення температурного середовища теплиці взимку. В даний час існує три основних способи збільшення світлопропускної здатності та часу отримання світла переднього даху теплиці.

01 проектувати розумну орієнтацію та азимут теплиці

Орієнтація теплиці впливає на освітлення теплиці та теплоємність теплиці. Тому, щоб отримати більше тепла в теплицях, орієнтація некультивованих теплиць на північному заході Китаю спрямована на південь. Для конкретного азимута теплиці, при виборі півдня на схід, вигідно «хапати сонце», а вранці температура в приміщенні швидко підвищується; Якщо вибрано південь на захід, для теплиці краще використовувати денне світло. Південний напрямок є компромісом між двома описаними вище ситуаціями. Згідно з даними геофізики, Земля обертається на 360° за день, а азимут Сонця кожні 4 хвилини змінюється приблизно на 1°. Отже, кожен раз, коли азимут теплиці відрізняється на 1°, час прямого сонячного світла буде відрізнятися приблизно на 4 хвилини, тобто азимут теплиці впливає на час, коли теплиця бачить світло вранці і ввечері.

Коли ранкова і денна години світла рівні, а схід або захід знаходяться під однаковим кутом, теплиця отримає однакову світлову годину. Однак у районі на північ від 37° північної широти температура вранці низька, а час розкривання ковдри пізній, тоді як температура відносно висока вдень і ввечері, тому доцільно відкласти час закриття теплоізоляційної ковдри. Тому ці райони слід вибирати з півдня на захід і повністю використовувати полуденне світло. Для районів з 30°~35° північної широти, через кращі умови освітлення вранці, час збереження тепла та розкриття укриття також можна збільшити. Таким чином, ці ділянки повинні вибирати південно-східний напрямок, щоб отримати більше ранкового сонячного випромінювання для теплиці. Однак у районі 35°~37° північної широти різниця в сонячній радіації вранці та вдень незначна, тому краще вибрати правильний південний напрямок. Незалежно від того, на південний схід чи південний захід, кут відхилення зазвичай становить 5° ~ 8°, а максимальний не повинен перевищувати 10°. Північно-західний Китай знаходиться в діапазоні 37°~50° північної широти, тому азимутальний кут теплиці, як правило, з півдня на захід. З огляду на це теплиця сонячного світла, спроектована Чжан Цзіньше тощо в районі Тайюань, вибрала орієнтацію 5° на захід від півдня, теплиця сонячного світла, побудована Чанг Меймей тощо в районі Гобі коридору Хесі, прийняла орієнтацію від 5° до 10° на захід від півдня, а теплиця сонячного світла, побудована Ма Чжігуєм тощо в північному Сіньцзяні, прийняла орієнтацію 8° на захід від півдня.

02 Сконструюйте розумну форму переднього даху та кут нахилу

Форма і нахил передньої частини даху визначають кут падіння сонячних променів. Чим менший кут падіння, тим більше пропускна здатність. Сан Джурен вважає, що форма передньої частини даху в основному визначається співвідношенням довжини основної освітлювальної поверхні і заднього ската. Довгий передній схил і короткий задній схил сприяють освітленню та збереженню тепла переднього даху. Чень Вей-Цянь та інші вважають, що основне освітлення даху сонячної теплиці, яка використовується в районі Гобі, має дугу кола радіусом 4,5 м, яка може ефективно протистояти холоду. Чжан Цзінше та ін. вважають, що доречніше використовувати напівкруглу арку на передньому даху теплиці в альпійських і високоширотних районах. Що стосується кута нахилу переднього даху, згідно з характеристиками пропускання світла пластикової плівки, коли кут падіння становить 0 ~ 40°, відбивна здатність переднього даху до сонячного світла невелика, а коли вона перевищує 40°, відбивна здатність значно зростає. Тому 40° береться як максимальний кут падіння для розрахунку кута нахилу переднього даху, щоб навіть у зимове сонцестояння сонячне випромінювання могло максимально проникати в теплицю. Таким чином, при проектуванні сонячної теплиці, придатної для необроблених територій в Ухаї, Внутрішня Монголія, Хе Бінь та інші розрахували кут нахилу передньої даху з кутом падіння 40° і вважали, що якщо він перевищує 30° °, він може відповідати вимогам освітлення теплиці та збереження тепла. Чжан Цайхун та інші вважають, що при будівництві теплиць на необроблених територіях Сіньцзяна кут нахилу переднього даху теплиць у південному Сіньцзяні становить 31°, а в північному Сіньцзяні — 32°~33,5°.

03 Виберіть відповідні прозорі покривні матеріали.

На додаток до впливу зовнішніх умов сонячного випромінювання, матеріал і характеристики світлопроникності тепличної плівки також є важливими факторами, що впливають на світлове та теплове середовище теплиці. В даний час світлопропускання пластикових плівок, таких як PE, PVC, EVA і PO, відрізняється через різні матеріали та товщину плівки. Взагалі кажучи, пропускна здатність плівки, яка використовувалася протягом 1-3 років, може гарантовано перевищувати 88% в цілому, яку слід вибирати відповідно до вимог сільськогосподарських культур до світла та температури. Крім того, крім пропускання світла в теплиці, розподіл світла в теплиці також є фактором, якому люди приділяють все більше уваги. Таким чином, в останні роки світлопроникний покривний матеріал із покращеним розсіюванням світла отримав високе визнання в промисловості, особливо в районах із сильним сонячним випромінюванням на північному заході Китаю. Застосування плівки з покращеним розсіюванням світла зменшило ефект затінення у верхній і нижній частині пологів культур, збільшило освітленість у середній і нижній частинах пологів культур, покращило фотосинтетичні характеристики всієї культури та показало хороший ефект сприяння розвитку зростання і збільшення виробництва.

Розумна конструкція теплиці розміром

Довжина теплиці задовга або закоротка, що вплине на контроль температури в приміщенні. Якщо довжина теплиці занадто коротка, перед сходом і заходом сонця, площа, затінена східними та західними фронтонами, є великою, що не сприяє нагріванню теплиці, а через її малий об’єм це вплине на ґрунт у приміщенні та стіни. поглинання і виділення тепла. Коли довжина занадто велика, важко контролювати температуру в приміщенні, і це вплине на міцність конструкції теплиці та конфігурацію механізму згортання ковдри для збереження тепла. Висота і проліт теплиці безпосередньо впливають на денне освітлення переднього даху, розмір тепличного простору і коефіцієнт ізоляції. Коли проліт і довжина теплиці фіксовані, збільшення висоти теплиці може збільшити кут освітлення переднього даху з точки зору світлового середовища, що сприяє пропусканню світла; З точки зору теплового середовища висота стіни збільшується, а площа накопичення тепла задньої стінки збільшується, що є корисним для накопичення тепла та віддачі тепла задньої стінки. Крім того, простір великий, теплоємність також велика, а теплове середовище теплиці більш стабільне. Звичайно, збільшення висоти теплиці збільшить вартість теплиці, що потребує комплексного розгляду. Тому, проектуючи теплицю, ми повинні вибрати розумну довжину, проліт і висоту відповідно до місцевих умов. Наприклад, Чжан Цайхун та інші вважають, що в північному Сіньцзяні довжина теплиці становить 50-80 м, проліт – 7 м, а висота теплиці – 3,9 м, тоді як у південному Сіньцзяні довжина теплиці становить 50-80 м, проліт 8 м, а висота теплиці 3,6 ~ 4,0 м; Також вважається, що проліт теплиці не повинен бути менше 7 м, а при прольоті 8 м ефект збереження тепла є найкращим. Крім того, Чень Вейцянь та інші вважають, що довжина, проліт і висота сонячної теплиці повинні становити 80 м, 8 ~ 10 м і 3,8 ~ 4,2 м відповідно, коли вона будується в районі Гобі Цзюцюань, Ганьсу.

Покращити теплоакумулюючу та ізоляційну здатність стіни

У денний час стіна накопичує тепло, поглинаючи сонячне випромінювання та тепло повітря в приміщенні. Вночі, коли температура в приміщенні нижча за температуру стіни, стіна пасивно виділяє тепло для обігріву теплиці. Будучи основним теплоакумулюючим тілом теплиці, стіна може значно покращити нічну температуру в приміщенні за рахунок підвищення теплоакумулюючої здатності. Водночас теплоізоляційна функція стіни є основою стабільності теплового середовища теплиці. В даний час існує кілька методів підвищення теплозберігаючої та теплоізоляційної здатності стін.

01 дизайн розумної конструкції стіни

Функція стіни в основному включає накопичення тепла та збереження тепла, і в той же час більшість стін теплиці також служать несучими елементами для підтримки ферми даху. З точки зору отримання хорошого теплового середовища, розумна стінова конструкція повинна мати достатню теплоакумулюючу здатність на внутрішній стороні та достатню теплозберігаючу здатність на зовнішній стороні, одночасно зменшуючи непотрібні містки холоду. У дослідженні накопичення тепла та ізоляції стін Бао Енцай та інші розробили пасивну стіну для накопичення тепла із затверділого піску в районі пустелі Ухай, Внутрішня Монголія. Із зовнішнього боку в якості теплоізоляційного шару використовували пористу цеглу, а всередині – затверділий пісок. Тест показав, що температура в приміщенні може досягати 13,7 ℃ у сонячні дні. Ma Yuehong та ін. розробили композитну стіну з пшеничного розчину в північному Сіньцзяні, у якій негашене вапно заповнюється розчиновими блоками як шар зберігання тепла, а мішки зі шлаком складаються на відкритому повітрі як ізоляційний шар. Стіна з порожнистих блоків, спроектована Чжао Пенгом тощо в районі Гобі провінції Ганьсу, використовує бензольну плиту товщиною 100 мм як ізоляційний шар із зовнішнього боку та пісок і порожнисту блокову цеглу як теплоакумуляційний шар з внутрішньої сторони. Тест показує, що середня температура взимку вище 10 ℃ вночі, і Chai Regeneration тощо також використовують пісок і гравій як ізоляційний шар і шар накопичення тепла стіни в районі Гобі провінції Ганьсу. З точки зору зменшення містків холоду, Yan Junyue тощо розробив легку та спрощену зібрану задню стінку, яка не тільки покращила термічний опір стіни, але й покращила герметичність стіни шляхом приклеювання полістирольної плити на зовнішню сторону задньої сторони. стіна; Ву Летян та ін. встановили залізобетонну кільцеву балку над фундаментом стіни теплиці та використали трапецієподібне штампування прямо над кільцевою балкою для підтримки заднього даху, що вирішило проблему легкого виникнення тріщин і осідання фундаменту в теплицях у Хотяні, Сіньцзян, таким чином впливаючи на теплоізоляцію теплиць.

02 Оберіть відповідні теплоізоляційні та теплоізоляційні матеріали.

Теплоакумуляція та теплоізоляційний ефект стіни залежать насамперед від вибору матеріалів. У північно-західній пустелі, Гобі, піщаній місцевості та інших районах, відповідно до умов місця, дослідники взяли місцеві матеріали та зробили сміливі спроби спроектувати багато різних видів задніх стінок сонячних теплиць. Наприклад, коли Чжан Гуосен та інші побудували теплиці на піщано-гравійних полях у Ганьсу, пісок і гравій використовувалися як теплоакумулюючі та ізоляційні шари стін; Згідно з характеристиками Гобі та пустелі на північному заході Китаю, Чжао Пен спроектував своєрідну стіну з порожнистих блоків з піщанику та порожнистих блоків як матеріалів. Тест показує, що середня нічна температура в приміщенні вище 10 ℃. З огляду на дефіцит будівельних матеріалів, таких як цегла та глина, у регіоні Гобі на північному заході Китаю, Чжоу Чанцзі та інші виявили, що місцеві теплиці зазвичай використовують гальку як матеріал для стін під час дослідження сонячних теплиць у регіоні Гобі Кизилсу Киргиз, Сіньцзян. З огляду на теплові характеристики та механічну міцність гальки, теплиця, побудована з гальки, має хороші характеристики з точки зору збереження тепла, зберігання тепла та несіння навантаження. Подібним чином Чжан Юн та інші також використовують гальку як основний матеріал стіни та розробили незалежну задню стінку з гальки для зберігання тепла в Шаньсі та інших місцях. Тест показує, що ефект акумуляції тепла хороший. Чжан тощо спроектував своєрідну стіну з пісковика відповідно до характеристик північно-західної області Гобі, яка може підвищити температуру в приміщенні на 2,5 ℃. Крім того, Ма Юехонг та інші перевірили теплоємність піщаної стіни, блокової стіни та цегляної стіни в Хотяні, Сіньцзян. Результати показали, що піщана стіна, наповнена блоками, мала найбільшу теплоємність. Крім того, щоб покращити теплоакумуляційні характеристики стіни, дослідники активно розробляють нові теплоакумулюючі матеріали та технології. Наприклад, Bao Encai запропонував матеріал затверджувача зі зміною фази, який можна використовувати для підвищення теплоємності задньої стінки сонячної теплиці на північно-західних необроблених територіях. Як дослідження місцевих матеріалів, копиця сіна, шлак, бензольна дошка та солома також використовуються як стінові матеріали, але ці матеріали зазвичай мають лише функцію збереження тепла і не мають здатності накопичувати тепло. Загалом, стіни, заповнені гравієм і блоками, мають хороші теплозберігаючі та теплоізоляційні властивості.

03 Відповідним чином збільшити товщину стінки

Зазвичай термічний опір є важливим показником для вимірювання теплоізоляційних характеристик стіни, а фактором, який впливає на термічний опір, є товщина шару матеріалу, окрім теплопровідності матеріалу. Таким чином, на основі вибору відповідних теплоізоляційних матеріалів, відповідне збільшення товщини стіни може збільшити загальний термічний опір стіни та зменшити втрати тепла через стіну, таким чином збільшуючи теплоізоляцію та теплоємність стіни та всю теплицю. Наприклад, у Ганьсу та інших районах середня товщина стіни з мішків з піском у місті Чжан’є становить 2,6 м, тоді як товщина стіни з розчину в місті Цзюцюань становить 3,7 м. Чим товщі стіни, тим вище її теплоізоляційні та теплоакумулюючі властивості. Однак занадто товсті стіни збільшать зайнятість землі і вартість будівництва теплиці. Тому, з точки зору підвищення теплоізоляційної здатності, ми також повинні віддати перевагу вибору високотеплоізоляційних матеріалів з низькою теплопровідністю, таких як полістирол, поліуретан та інші матеріали, а потім відповідно збільшити товщину.

Розумна конструкція заднього даху

Для дизайну заднього даху головним міркуванням є запобігання впливу затінення та покращення теплоізоляційної здатності. Щоб зменшити вплив затінення на задній дах, налаштування кута його нахилу в основному базується на тому факті, що задній дах може отримувати пряме сонячне світло в денний час, коли висаджуються та вирощуються культури. Тому кут підйому заднього даху зазвичай вибирається кращим, ніж місцевий кут сонячної висоти під час зимового сонцестояння 7°~8°. Наприклад, Чжан Цайхун та інші вважають, що при будівництві сонячних теплиць у Гобі та на солончаково-лужних землях у Сіньцзяні проектована довжина заднього даху становить 1,6 м, тому кут нахилу заднього даху становить 40° у південному Сіньцзяні та 45° на півночі Сіньцзяну. Чень Вей-Цянь та інші вважають, що задня дах сонячної теплиці в районі Цзюцюань Гобі має бути нахилена під кутом 40°. Для теплоізоляції заднього даху теплоізоляційна здатність повинна бути забезпечена в основному під час вибору теплоізоляційних матеріалів, конструкції необхідної товщини та розумного з’єднання теплоізоляційних матеріалів внапуск під час будівництва.

Зменшити втрати тепла ґрунту

Протягом зимової ночі, оскільки температура ґрунту в приміщенні вища, ніж температура ґрунту на відкритому повітрі, тепло ґрунту в приміщенні буде передаватися на вулицю шляхом теплопровідності, спричиняючи втрату тепла теплиці. Знизити тепловтрати ґрунту можна кількома способами.

01 утеплення грунту

Грунт правильно занурюється, уникаючи промерзлого шару ґрунту та використовуючи ґрунт для збереження тепла. Наприклад, сонячна теплиця «1448 із трьох матеріалів і одного тіла», розроблена компанією Chai Regeneration та інші необроблені землі в коридорі Hexi, була побудована шляхом копання на 1 м униз, ефективно уникаючи замерзлого шару ґрунту; Відповідно до того факту, що глибина промерзлого ґрунту в районі Турпан становить 0,8 м, Ван Хуамін та інші запропонували копати 0,8 м для покращення теплоізоляційної здатності теплиці. Коли Чжан Гуосен та ін. побудували задню стінку сонячної теплиці з подвійною аркою та подвійною плівкою на неорній землі, глибина копання становила 1 м. Експеримент показав, що найнижча температура вночі зросла на 2~3 ℃ порівняно з традиційною сонячною теплицею другого покоління.

02 холодозахист фундаменту

Основним методом є викопування холодостійкого котловану вздовж фундаментної частини передньої покрівлі, засипання теплоізоляційних матеріалів або безперервне закопування теплоізоляційних матеріалів під землю вздовж фундаментної стінової частини, усі ці дії спрямовані на зменшення втрат тепла, спричинених тепловіддача через ґрунт на прикордонній частині теплиці. Використовувані теплоізоляційні матеріали в основному базуються на місцевих умовах північно-західного Китаю та можуть бути отримані на місці, наприклад сіно, шлак, кам’яна вата, полістирольна плита, кукурудзяна солома, кінський гній, опале листя, зламана трава, тирса, бур’яни, солома та ін.

03 мульчуюча плівка

Покриваючи пластикову плівку, сонячне світло може потрапляти на ґрунт через поліетиленову плівку протягом дня, а ґрунт поглинає тепло сонця та нагрівається. Крім того, пластикова плівка може блокувати довгохвильове випромінювання, відбите від ґрунту, таким чином зменшуючи радіаційні втрати ґрунту та збільшуючи накопичення тепла ґрунтом. Вночі пластикова плівка може перешкоджати конвективному теплообміну між ґрунтом і повітрям у приміщенні, таким чином зменшуючи втрати тепла ґрунтом. У той же час пластикова плівка також може зменшити приховану втрату тепла, спричинену випаровуванням води з ґрунту. Вей Веньсян накрив теплицю поліетиленовою плівкою на плато Цинхай, і експеримент показав, що температуру землі можна підняти приблизно на 1 ℃.

Посилення теплоізоляційних характеристик переднього даху

Передня покрівля теплиці є основною поверхнею розсіювання тепла, а втрачене тепло становить понад 75% від загальної втрати тепла в теплиці. Таким чином, посилення теплоізоляційної здатності переднього даху теплиці може ефективно зменшити втрати через передній дах і покращити температурне середовище теплиці взимку. На даний момент існує три основні заходи щодо підвищення теплоізоляційної здатності переднього даху.

01 Прийнято багатошарове прозоре покриття.

Конструктивно використання двошарової або тришарової плівки як світлопроникної поверхні теплиці може ефективно покращити теплоізоляційні характеристики теплиці. Наприклад, Чжан Гуосен та інші розробили сонячну теплицю з подвійною аркою та подвійною плівкою в районі Гобі міста Цзюцюань. Зовнішня сторона передньої покрівлі теплиці виготовлена ​​з плівки EVA, а всередині теплиці виготовлена ​​з ПВХ плівки проти старіння. Експерименти показують, що порівняно з традиційною сонячною теплицею другого покоління ефект теплоізоляції є видатним, а найнижча температура вночі підвищується в середньому на 2~3 ℃. Подібним чином Чжан Цзінше та ін. також розробили сонячну теплицю з подвійним плівковим покриттям для кліматичних особливостей високих широт і сильних холодів, що значно покращило теплоізоляцію теплиці. Порівняно з контрольною теплицею нічна температура зросла на 3℃. Крім того, Ву Летянь та інші спробували використати три шари плівки EVA товщиною 0,1 мм на передньому даху сонячної теплиці, розробленої в районі пустелі Хетянь, Сіньцзян. Багатошарова плівка може ефективно зменшити втрати тепла переднього даху, але оскільки пропускна здатність одношарової плівки в основному становить близько 90%, багатошарова плівка природним чином призведе до ослаблення пропускання світла. Тому при виборі багатошарового світлопроникного покриття необхідно враховувати умови освітлення та вимоги до освітлення теплиць.

02 Посилити нічну ізоляцію переднього даху

Поліетиленова плівка використовується на передньому даху для збільшення світлопроникності вдень, а вночі вона стає найслабшим місцем у всій теплиці. Тому покриття зовнішньої поверхні переднього даху товстою композитною теплоізоляційною ковдрою є необхідним заходом теплоізоляції для сонячних теплиць. Наприклад, у альпійському регіоні Цинхай Лю Яньцзе та інші використовували солом’яні штори та крафт-папір як теплоізоляційні ковдри для експериментів. Результати тесту показали, що найнижча температура в приміщенні теплиці вночі може досягати вище 7,7 ℃. Крім того, Wei Wenxiang вважає, що втрати тепла в теплиці можна зменшити більш ніж на 90%, використовуючи подвійні трав’яні завіси або крафт-папір поза трав’яними завісами для теплоізоляції в цій зоні. Крім того, Zou Ping тощо використовували теплоізоляційну ковдру з переробленого волокна в сонячній теплиці в регіоні Гобі в Сіньцзяні, а Chang Meimei тощо використовували теплоізоляційну ковдру з сендвіч-бавовни в сонячній теплиці в регіоні Гобі. Коридор Hexi. В даний час існує багато видів теплоізоляційних ковдр, які використовуються в теплицях на сонячних батареях, але більшість із них виготовлені з голчастого повсті, бавовни з напиленням клею, перламутрової бавовни тощо, з водонепроникними або антистаріючими поверхневими шарами з обох сторін. Відповідно до механізму теплоізоляції теплоізоляційної ковдри, щоб покращити її теплоізоляційні характеристики, ми повинні почати з покращення її теплового опору та зменшення коефіцієнта теплопередачі, а основними заходами є зменшення теплопровідності матеріалів, збільшення товщини шарів матеріалу або збільшення кількості шарів матеріалу тощо. Тому нині основний матеріал теплоізоляційної ковдри з високими показниками теплоізоляції часто виготовляють із багатошарових композитних матеріалів. Згідно з випробуванням, коефіцієнт теплопередачі теплоізоляційної ковдри з високими показниками теплоізоляції на даний момент може досягати 0,5 Вт/(м2℃), що забезпечує кращу гарантію теплоізоляції теплиць у холодних зонах взимку. Звичайно, північно-західна місцевість вітряна та пилова, а ультрафіолетове випромінювання сильне, тому поверхневий шар теплоізоляції повинен мати хороші показники проти старіння.

03 Додайте внутрішню теплоізоляційну завісу.

Незважаючи на те, що передній дах сонячної теплиці накривається зовнішньою теплоізоляційною ковдрою вночі, що стосується інших конструкцій усієї теплиці, передній дах все ще є слабким місцем для всієї теплиці вночі. Таким чином, команда проекту «Структура та технологія будівництва теплиць на північно-західних неорних землях» розробила просту внутрішню теплоізоляційну рулонну систему (рис. 1), структура якої складається з фіксованої внутрішньої теплоізоляційної завіси на передній основі та рухома внутрішня теплоізоляційна завіса у верхньому просторі. Верхня рухома теплоізоляційна завіса вдень відкривається і складається біля задньої стінки теплиці, що не впливає на освітленість теплиці; Фіксована теплоізоляційна ковдра внизу відіграє роль ущільнення вночі. Конструкція внутрішньої ізоляції акуратна та проста в експлуатації, а також може відігравати роль затінення та охолодження влітку.

Технологія активного утеплення

Через низьку температуру взимку на північному заході Китаю, якщо ми покладаємося лише на теплозбереження та накопичення тепла в теплицях, ми все ще не можемо задовольнити вимоги до зимівлі сільськогосподарських культур у холодну погоду, тому деякі активні заходи зігрівання також стурбований.

Система зберігання та виділення тепла сонячної енергії

Важливою причиною є те, що стіна несе функції збереження тепла, накопичення тепла та несіння навантаження, що призводить до високої вартості будівництва та низького рівня використання землі сонячних теплиць. Тому спрощення та збірка сонячних теплиць неминуче стане важливим напрямком розвитку в майбутньому. Серед них спрощення функції стіни полягає у звільненні функції зберігання тепла та вивільнення функції стіни, так що задня стінка несе лише функцію збереження тепла, що є ефективним способом спрощення розробки. Наприклад, система активного зберігання та виділення тепла Fang Hui (рис. 2) широко використовується в необроблених районах, таких як Ганьсу, Нінся та Сіньцзян. Його теплозбірник вішають на північну стіну. Протягом дня тепло, зібране пристроєм збору тепла, зберігається в теплоакумулюючому тілі через циркуляцію теплоносія, а вночі тепло виділяється та нагрівається за рахунок циркуляції теплоакумулюючого середовища, таким чином реалізуючи теплообмін у часі та просторі. Експерименти показують, що за допомогою цього пристрою мінімальну температуру в теплиці можна підняти на 3~5 ℃. Wang Zhiwei та інші запропонували систему опалення водяною завісою для сонячної теплиці в південній пустелі Сіньцзян, яка може підвищити температуру теплиці на 2,1 ℃ вночі.

Крім того, Bao Encai та інші розробили систему циркуляції активного тепла для північної стіни. У денний час завдяки циркуляції осьових вентиляторів гаряче повітря в приміщенні проходить через теплообмінний канал, вбудований у північну стіну, а теплообмінний канал обмінюється теплом із теплоакумулюючим шаром усередині стіни, що значно покращує теплозберігаючу здатність стіна. Крім того, сонячна система зберігання тепла з фазовою зміною, розроблена Янь Яньтао тощо, зберігає тепло в матеріалах з фазовою зміною через сонячні колектори вдень, а потім розсіює тепло в повітря в приміщенні через циркуляцію повітря вночі, що може збільшити середня температура на 2,0 ℃ вночі. Вищевказані технології та обладнання для використання сонячної енергії мають характеристики економії, енергозбереження та низького вмісту вуглецю. Після оптимізації та вдосконалення вони повинні мати гарну перспективу застосування в районах з багатими ресурсами сонячної енергії на північному заході Китаю.

Інші технології допоміжного опалення

01 опалення енергією біомаси

Підстилку, солому, коров’ячий, овечий і пташиний послід змішують з біологічними бактеріями і закопують у ґрунт теплиці. У процесі бродіння виділяється багато тепла, а також утворюється багато корисних штамів, органічних речовин і CO2 під час процесу бродіння. Корисні штами можуть пригнічувати та вбивати різні мікроби, а також можуть зменшити появу тепличних хвороб і шкідників; Органіка може стати добривом для сільськогосподарських культур; Утворений CO2 може посилити фотосинтез сільськогосподарських культур. Наприклад, Вей Веньсян закопував гарячі органічні добрива, такі як кінський, коров’ячий і овечий гній, у закритий ґрунт у сонячній теплиці на плато Цінхай, що ефективно підвищувало температуру землі. У сонячній теплиці в пустелі Ганьсу Чжоу Чжилун використовував солому та органічні добрива для бродіння між культурами. Тест показав, що температуру в теплиці можна підвищити на 2~3 ℃.

02 опалення вугіллям

Є штучна піч, енергозберігаючий водонагрівач та опалення. Наприклад, після дослідження на плато Цінхай, Вей Веньсян виявив, що штучне опалення в печах переважно використовується на місцевому рівні. Цей метод нагрівання має переваги швидшого нагрівання та очевидного теплового ефекту. Однак шкідливі гази, такі як SO2, CO і H2S, будуть вироблятися в процесі спалювання вугілля, тому необхідно добре попрацювати над видаленням шкідливих газів.

03 електричне опалення

Використовуйте електричний нагрівальний дріт для обігріву переднього даху теплиці або використовуйте електричний обігрівач. Нагрівальний ефект чудовий, використання безпечне, у теплиці не утворюються забруднюючі речовини, а опалювальне обладнання легко контролювати. Чень Вейцянь та інші вважають, що проблема замерзання взимку в районі Цзюцюань перешкоджає розвитку місцевого сільського господарства Гобі, і для обігріву теплиці можна використовувати електричні нагрівальні елементи. Однак завдяки використанню високоякісних джерел електроенергії споживання енергії є високим, а вартість – високою. Пропонується використовувати його як тимчасовий засіб екстреного обігріву в сильну холодну погоду.

Екологічні заходи

У процесі виробництва та використання теплиці повне обладнання та нормальна експлуатація не можуть ефективно забезпечити, щоб її теплове середовище відповідало проектним вимогам. Насправді використання та управління обладнанням часто відіграють ключову роль у формуванні та підтримці теплового середовища, найважливішим з яких є щоденне керування теплоізоляційною ковдрою та вентиляційним отвором.

Управління теплоізоляційною ковдрою

Теплоізоляційна ковдра є ключем до нічної теплоізоляції переднього даху, тому надзвичайно важливо вдосконалити щоденне керування та обслуговування, особливо слід звернути увагу на такі проблеми: ①Виберіть відповідний час відкриття та закриття теплоізоляційної ковдри . Час відкриття і закриття теплоізоляційної ковдри не тільки впливає на час освітлення теплиці, але також впливає на процес опалення в теплиці. Відкривання та закривання теплоізоляційної ковдри надто рано чи надто пізно не сприяє збору тепла. Вранці, якщо ковдру розкрити занадто рано, температура в приміщенні впаде занадто сильно через низьку зовнішню температуру та слабке освітлення. Навпаки, якщо час розкриття ковдри надто пізній, час отримання світла в теплиці буде скорочений, а час підвищення температури в приміщенні буде затримано. У другій половині дня, якщо теплоізоляційну ковдру вимкнути занадто рано, час витримки в приміщенні буде скорочено, а накопичення тепла ґрунту та стін у приміщенні зменшиться. Навпаки, якщо теплозбереження вимкнути занадто пізно, тепловіддача теплиці буде збільшена через низьку зовнішню температуру і слабке освітлення. Тому, загалом кажучи, коли теплоізоляційна ковдра вмикається вранці, бажано, щоб температура піднялася після падіння на 1~2 ℃, а коли теплоізоляційна ковдра вимкнена, бажано, щоб температура підвищувалася після падіння на 1~2 ℃. ② Закриваючи теплоізоляційну ковдру, зверніть увагу на те, чи теплоізоляційна ковдра щільно охоплює всі передні дахи, і вчасно відрегулюйте їх, якщо є щілина. ③ Після того, як теплоізоляційна ковдра повністю опущена, перевірте, чи була нижня частина ущільнена, щоб запобігти ефекту збереження тепла від підйому вітром вночі. ④ Вчасно перевіряйте та обслуговуйте теплоізоляційну ковдру, особливо якщо теплоізоляційна ковдра пошкоджена, вчасно ремонтуйте або замінюйте її. ⑤ Вчасно зверніть увагу на погодні умови. Коли йде дощ або сніг, вчасно накривайте теплоізоляційну ковдру і вчасно прибирайте сніг.

Управління вентиляційними отворами

Мета провітрювання взимку – регулювати температуру повітря, щоб уникнути надмірної температури навколо полудня; Другий — усунення внутрішньої вологи, зниження вологості повітря в теплиці та боротьба зі шкідниками та хворобами; По-третє, це підвищення концентрації CO2 у приміщенні та сприяння росту культур. Однак вентиляція і теплозбереження суперечать один одному. Якщо вентиляція не буде належним чином керована, це, ймовірно, призведе до проблем із низькою температурою. Таким чином, коли та як довго відкривати вентиляційні отвори, потрібно динамічно регулювати відповідно до умов навколишнього середовища теплиці в будь-який час. У північно-західних необроблених районах управління вентиляційними отворами теплиць в основному поділяється на два способи: ручне керування та проста механічна вентиляція. Однак час відкриття та провітрювання вентиляційних отворів в основному залежить від суб’єктивних суджень людей, тому може статися, що вентиляційні отвори відкриваються занадто рано або занадто пізно. Щоб вирішити вищезазначені проблеми, Yin Yilei тощо розробили інтелектуальний вентиляційний пристрій на даху, який може визначати час відкриття та розмір відкриття та закриття вентиляційних отворів відповідно до змін середовища в приміщенні. З поглибленням досліджень закону зміни навколишнього середовища та попиту на врожай, а також популяризацією та прогресом технологій і обладнання, таких як сприйняття навколишнього середовища, збір інформації, аналіз і контроль, автоматизація управління вентиляцією в сонячних теплицях повинна стати важливий напрям розвитку в майбутньому.

Інші заходи управління

У процесі використання різних видів захисних плівок їх пропускна здатність світла поступово слабшає, і швидкість ослаблення пов’язана не лише з їхніми власними фізичними властивостями, але й з навколишнім середовищем та керуванням під час використання. У процесі експлуатації найважливішим фактором, який призводить до зниження світлопроникності, є забруднення поверхні плівки. Тому вкрай важливо проводити регулярне прибирання і прибирання, коли дозволяють умови. Крім того, слід регулярно перевіряти конструкцію огорожі теплиці. Якщо є протікання стіни та переднього даху, його слід вчасно відремонтувати, щоб теплиця не постраждала від інфільтрації холодного повітря.

Існуючі проблеми та напрямки розвитку

Дослідники досліджували та вивчали технологію збереження та зберігання тепла, технологію управління та методи утеплення теплиць на північно-західних необроблених територіях протягом багатьох років, що в основному реалізувало зимівлю виробництва овочів, значно покращило здатність теплиці протистояти низькотемпературному охолодженню. , і в основному реалізовано виробництво овочів на зимівлю. Він зробив історичний внесок у пом’якшення протиріччя між їжею та овочами, які конкурують за землю в Китаї. Однак у технології гарантування температури на північному заході Китаю все ще існують наступні проблеми.

Типи теплиць, що підлягають модернізації

В даний час типи теплиць все ще звичайні, побудовані в кінці 20-го століття і на початку цього століття, з простою конструкцією, нерозумною конструкцією, поганою здатністю підтримувати теплове середовище теплиці та протистояти стихійним лихам, а також відсутністю стандартизації. Тому в майбутньому проекті теплиці слід стандартизувати форму і нахил передньої покрівлі, азимутальний кут теплиці, висоту задньої стінки, глибину занурення теплиці тощо, повністю поєднуючи місцеву географічну широту і кліматичні характеристики. У той же час у теплиці можна висаджувати лише одну культуру, наскільки це можливо, щоб можна було здійснити стандартизований підбір теплиці відповідно до вимог освітлення та температури висаджених культур.

Масштаб теплиці порівняно невеликий.

Якщо масштаб теплиці занадто малий, це вплине на стабільність теплового середовища теплиці та розвиток механізації. З поступовим зростанням вартості робочої сили розвиток механізації є важливим напрямком у майбутньому. Тому в майбутньому ми повинні спиратися на рівень місцевого розвитку, враховувати потреби розвитку механізації, раціонально проектувати внутрішній простір і планування теплиць, прискорювати дослідження та розробку сільськогосподарського обладнання, придатного для місцевих територій, і підвищити рівень механізації тепличного виробництва. У той же час, відповідно до потреб культур і моделей вирощування, відповідне обладнання має бути узгоджено зі стандартами, а також слід сприяти комплексним дослідженням і розробкам, інноваціям і популяризації вентиляції, зниження вологості, збереження тепла та опалення.

Товщина стін, таких як пісок і пустотілі блоки, як і раніше велика.

Якщо стіна занадто товста, хоча ізоляційний ефект хороший, це зменшить коефіцієнт використання ґрунту, збільшить вартість і складність будівництва. Таким чином, у майбутньому розвитку, з одного боку, товщина стінки може бути науково оптимізована відповідно до місцевих кліматичних умов; З іншого боку, ми повинні сприяти легкій та спрощеній розробці задньої стінки, щоб задня стінка теплиці зберігала лише функцію збереження тепла, використовувати сонячні колектори та інше обладнання для заміни накопичення тепла та виділення стіни . Сонячні колектори мають характеристики високої ефективності збору тепла, потужної теплозбірної здатності, енергозбереження, низького вмісту вуглецю тощо, і більшість із них можуть реалізувати активне регулювання та контроль, а також можуть здійснювати цільове екзотермічне нагрівання відповідно до екологічних вимог теплиці. вночі, з більшою ефективністю використання тепла.

Потрібно розробити спеціальну теплоізоляційну ковдру.

Передній дах є основним органом розсіювання тепла в теплиці, а теплоізоляційні характеристики теплоізоляційної ковдри безпосередньо впливають на теплове середовище в приміщенні. В даний час температурне середовище теплиці в деяких районах є поганим, частково через те, що теплоізоляційна ковдра занадто тонка, а теплоізоляційні характеристики матеріалів недостатні. У той же час теплоізоляційна ковдра все ще має деякі проблеми, такі як погана водонепроникність і здатність кататися на лижах, легке старіння поверхні та матеріалів серцевини тощо. Тому в майбутньому відповідні теплоізоляційні матеріали повинні бути науково вибрані відповідно до місцевих кліматичні характеристики та вимоги, а також спеціальні теплоізоляційні ковдри, придатні для місцевого використання та популяризації, повинні бути розроблені та розроблені.

КІНЕЦЬ

Цитована інформація

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi та ін. Статус дослідження технології гарантії температури навколишнього середовища сонячної теплиці на північно-західних необроблених землях [J]. Технологія сільськогосподарського машинобудування, 2022,42(28):12-20.