Li Jianming, Sun Guotao, κ.λπ.Τεχνολογία γεωργικής μηχανικής κηπευτικών θερμοκηπίων2022-11-21 17:42 Δημοσιεύθηκε στο Πεκίνο

Τα τελευταία χρόνια, η βιομηχανία των θερμοκηπίων έχει αναπτυχθεί δυναμικά.Η ανάπτυξη του θερμοκηπίου όχι μόνο βελτιώνει το ποσοστό χρήσης γης και το ποσοστό παραγωγής των γεωργικών προϊόντων, αλλά λύνει και το πρόβλημα εφοδιασμού με φρούτα και λαχανικά εκτός εποχής.Ωστόσο, το θερμοκήπιο έχει αντιμετωπίσει και πρωτόγνωρες προκλήσεις.Οι αρχικές εγκαταστάσεις, οι μέθοδοι θέρμανσης και οι δομικές μορφές έχουν δημιουργήσει αντίσταση στο περιβάλλον και την ανάπτυξη.Απαιτούνται επειγόντως νέα υλικά και νέα σχέδια για την αλλαγή της δομής του θερμοκηπίου και χρειάζονται επειγόντως νέες πηγές ενέργειας για την επίτευξη των σκοπών της εξοικονόμησης ενέργειας και της προστασίας του περιβάλλοντος και της αύξησης της παραγωγής και του εισοδήματος.

Αυτό το άρθρο συζητά το θέμα «νέα ενέργεια, νέα υλικά, νέος σχεδιασμός για να βοηθήσει τη νέα επανάσταση του θερμοκηπίου», συμπεριλαμβανομένης της έρευνας και της καινοτομίας της ηλιακής ενέργειας, της ενέργειας από βιομάζα, της γεωθερμικής ενέργειας και άλλων νέων πηγών ενέργειας στο θερμοκήπιο, την έρευνα και την εφαρμογή νέων υλικών επικάλυψης, θερμομόνωσης, τοίχων και λοιπού εξοπλισμού, και η μελλοντική προοπτική και σκέψη για νέα ενέργεια, νέα υλικά και νέο σχέδιο για να βοηθήσει τη μεταρρύθμιση του θερμοκηπίου, ώστε να αποτελέσει αναφορά για τη βιομηχανία.

Η ανάπτυξη της γεωργίας εγκαταστάσεων είναι η πολιτική απαίτηση και αναπόφευκτη επιλογή για την εφαρμογή του πνεύματος των σημαντικών οδηγιών και της λήψης αποφάσεων της κεντρικής κυβέρνησης.Το 2020, η συνολική έκταση της προστατευόμενης γεωργίας στην Κίνα θα είναι 2,8 εκατομμύρια hm2 και η αξία παραγωγής θα ξεπεράσει το 1 τρισεκατομμύριο γιουάν.Είναι ένας σημαντικός τρόπος για τη βελτίωση της ικανότητας παραγωγής θερμοκηπίου για τη βελτίωση της απόδοσης φωτισμού και θερμομόνωσης του θερμοκηπίου μέσω νέας ενέργειας, νέων υλικών και νέου σχεδιασμού θερμοκηπίου.Υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα στην παραδοσιακή παραγωγή θερμοκηπίου, όπως ο άνθρακας, το μαζούτ και άλλες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται για θέρμανση και θέρμανση σε παραδοσιακά θερμοκήπια, με αποτέλεσμα μεγάλη ποσότητα αερίου διοξειδίου, το οποίο μολύνει σοβαρά το περιβάλλον, ενώ το φυσικό αέριο, η ηλεκτρική ενέργεια και άλλες πηγές ενέργειας αυξάνουν το λειτουργικό κόστος των θερμοκηπίων.Τα παραδοσιακά υλικά αποθήκευσης θερμότητας για τους τοίχους του θερμοκηπίου είναι ως επί το πλείστον πηλός και τούβλα, τα οποία καταναλώνουν πολύ και προκαλούν σοβαρές ζημιές στους πόρους της γης.Η απόδοση χρήσης γης του παραδοσιακού ηλιακού θερμοκηπίου με γήινο τοίχο είναι μόνο 40% ~ 50%, και το συνηθισμένο θερμοκήπιο έχει κακή ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας, επομένως δεν μπορεί να ζήσει τον χειμώνα για να παράγει ζεστά λαχανικά στη βόρεια Κίνα.Ως εκ τούτου, ο πυρήνας της προώθησης της αλλαγής του θερμοκηπίου ή της βασικής έρευνας βρίσκεται στον σχεδιασμό του θερμοκηπίου, στην έρευνα και ανάπτυξη νέων υλικών και νέας ενέργειας.Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στην έρευνα και την καινοτομία νέων πηγών ενέργειας στο θερμοκήπιο, θα συνοψίσει την ερευνητική κατάσταση των νέων πηγών ενέργειας όπως η ηλιακή ενέργεια, η ενέργεια από βιομάζα, η γεωθερμική ενέργεια, η αιολική ενέργεια και τα νέα διαφανή υλικά κάλυψης, τα θερμομονωτικά υλικά και τα υλικά τοίχου σε θερμοκηπίου, αναλύουν την εφαρμογή νέας ενέργειας και νέων υλικών στην κατασκευή νέου θερμοκηπίου και προσβλέπουν στο ρόλο τους στη μελλοντική ανάπτυξη και μετατροπή του θερμοκηπίου.

Έρευνα και Καινοτομία Θερμοκηπίου Νέας Ενέργειας

Η πράσινη νέα ενέργεια με το μεγαλύτερο δυναμικό γεωργικής χρήσης περιλαμβάνει ηλιακή ενέργεια, γεωθερμική ενέργεια και ενέργεια από βιομάζα ή ολοκληρωμένη χρήση ποικίλων νέων πηγών ενέργειας, ώστε να επιτευχθεί αποτελεσματική χρήση της ενέργειας μαθαίνοντας ο ένας από τα δυνατά σημεία του άλλου.

ηλιακή ενέργεια/ισχύς

Η τεχνολογία ηλιακής ενέργειας είναι ένας τρόπος παροχής ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα, αποδοτικός και βιώσιμος και αποτελεί σημαντικό στοιχείο των στρατηγικών αναδυόμενων βιομηχανιών της Κίνας.Θα γίνει μια αναπόφευκτη επιλογή για τον μετασχηματισμό και την αναβάθμιση της ενεργειακής δομής της Κίνας στο μέλλον.Από την άποψη της ενεργειακής αξιοποίησης, το ίδιο το θερμοκήπιο είναι μια δομή εγκατάστασης για την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας.Μέσω του φαινομένου του θερμοκηπίου, η ηλιακή ενέργεια συγκεντρώνεται σε εσωτερικούς χώρους, η θερμοκρασία του θερμοκηπίου αυξάνεται και παρέχεται η απαιτούμενη θερμότητα για την ανάπτυξη των καλλιεργειών.Η κύρια πηγή ενέργειας για τη φωτοσύνθεση των φυτών του θερμοκηπίου είναι το άμεσο ηλιακό φως, το οποίο είναι η άμεση αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας.

01 Παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας για παραγωγή θερμότητας

Η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας είναι μια τεχνολογία που μετατρέπει άμεσα την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια με βάση το φωτοβολταϊκό φαινόμενο.Το βασικό στοιχείο αυτής της τεχνολογίας είναι η ηλιακή κυψέλη.Όταν η ηλιακή ενέργεια λάμπει στη σειρά των ηλιακών συλλεκτών σε σειρά ή παράλληλα, τα εξαρτήματα ημιαγωγών μετατρέπουν απευθείας την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια.Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία μπορεί άμεσα να μετατρέψει την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, να αποθηκεύσει ηλεκτρική ενέργεια μέσω μπαταριών και να θερμάνει το θερμοκήπιο τη νύχτα, αλλά το υψηλό κόστος της περιορίζει την περαιτέρω ανάπτυξή της.Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια συσκευή θέρμανσης φωτοβολταϊκού γραφενίου, η οποία αποτελείται από εύκαμπτα φωτοβολταϊκά πάνελ, ένα μηχάνημα ανάστροφου ελέγχου all-in-one, μια μπαταρία αποθήκευσης και μια ράβδο θέρμανσης γραφενίου.Σύμφωνα με το μήκος της γραμμής φύτευσης, η θερμαντική ράβδος γραφενίου θάβεται κάτω από τη σακούλα υποστρώματος.Κατά τη διάρκεια της ημέρας, τα φωτοβολταϊκά πάνελ απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και την αποθηκεύουν στην μπαταρία αποθήκευσης και στη συνέχεια η ηλεκτρική ενέργεια απελευθερώνεται τη νύχτα για τη ράβδο θέρμανσης γραφενίου.Στην πραγματική μέτρηση, υιοθετείται ο τρόπος ελέγχου θερμοκρασίας που ξεκινά από τους 17℃ και το κλείσιμο στους 19℃.Λειτουργώντας τη νύχτα (20:00-08:00 τη δεύτερη μέρα) για 8 ώρες, η κατανάλωση ενέργειας για τη θέρμανση μιας σειράς φυτών είναι 1,24 kW·h και η μέση θερμοκρασία του σάκου υποστρώματος τη νύχτα είναι 19,2℃, που είναι 3,5 ~ 5,3℃ υψηλότερο από αυτό του ελέγχου.Αυτή η μέθοδος θέρμανσης σε συνδυασμό με την παραγωγή φωτοβολταϊκών λύνει τα προβλήματα της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας και της υψηλής ρύπανσης στη θέρμανση του θερμοκηπίου το χειμώνα.

02 φωτοθερμική μετατροπή και χρήση

Η ηλιακή φωτοθερμική μετατροπή αναφέρεται στη χρήση μιας ειδικής επιφάνειας συλλογής ηλιακού φωτός από υλικά φωτοθερμικής μετατροπής για τη συλλογή και απορρόφηση όσο το δυνατόν περισσότερης ηλιακής ενέργειας που ακτινοβολείται σε αυτήν και τη μετατροπή της σε θερμική ενέργεια.Σε σύγκριση με τις ηλιακές φωτοβολταϊκές εφαρμογές, οι ηλιακές φωτοθερμικές εφαρμογές αυξάνουν την απορρόφηση της ζώνης εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας, επομένως έχουν υψηλότερη ενεργειακή απόδοση του ηλιακού φωτός, χαμηλότερο κόστος και ώριμη τεχνολογία και είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τρόπος αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας.

Η πιο ώριμη τεχνολογία φωτοθερμικής μετατροπής και χρήσης στην Κίνα είναι ο ηλιακός συλλέκτης, το βασικό συστατικό του οποίου είναι ο πυρήνας της πλάκας απορρόφησης θερμότητας με επίστρωση επιλεκτικής απορρόφησης, που μπορεί να μετατρέψει την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας που διέρχεται από την πλάκα κάλυψης σε θερμική ενέργεια και να μεταδώσει στο μέσο εργασίας που απορροφά τη θερμότητα.Οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες ανάλογα με το εάν υπάρχει χώρος κενού στον συλλέκτη ή όχι: επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες και ηλιακοί συλλέκτες κενού.συγκέντρωση ηλιακών συλλεκτών και μη συγκεντρωμένων ηλιακών συλλεκτών ανάλογα με το εάν η ηλιακή ακτινοβολία στη θύρα φωτισμού ημέρας αλλάζει κατεύθυνση·και υγροί ηλιακοί συλλέκτες και ηλιακοί συλλέκτες αέρα ανάλογα με τον τύπο του μέσου εργασίας μεταφοράς θερμότητας.

Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας στο θερμοκήπιο πραγματοποιείται κυρίως μέσω διαφόρων τύπων ηλιακών συλλεκτών.Το Πανεπιστήμιο Ibn Zor στο Μαρόκο έχει αναπτύξει ένα ενεργό σύστημα θέρμανσης ηλιακής ενέργειας (ASHS) για τη θέρμανση του θερμοκηπίου, το οποίο μπορεί να αυξήσει τη συνολική παραγωγή τομάτας κατά 55% το χειμώνα.Το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο της Κίνας σχεδίασε και ανέπτυξε ένα σύνολο επιφανειακών συστημάτων συλλογής και εκφόρτισης ψύκτη-ανεμιστήρα, με χωρητικότητα συλλογής θερμότητας 390,6~693,0 MJ, και πρότεινε την ιδέα διαχωρισμού της διαδικασίας συλλογής θερμότητας από τη διαδικασία αποθήκευσης θερμότητας με αντλία θερμότητας.Το Πανεπιστήμιο του Μπάρι στην Ιταλία έχει αναπτύξει ένα σύστημα θέρμανσης πολυπαραγωγής θερμοκηπίου, το οποίο αποτελείται από ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας και μια αντλία θερμότητας αέρα-νερού, και μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του αέρα κατά 3,6% και τη θερμοκρασία του εδάφους κατά 92%.Η ερευνητική ομάδα έχει αναπτύξει ένα είδος ενεργού εξοπλισμού συλλογής ηλιακής θερμότητας με μεταβλητή γωνία κλίσης για ηλιακό θερμοκήπιο και μια υποστηρικτική συσκευή αποθήκευσης θερμότητας για υδάτινο σώμα θερμοκηπίου σε όλες τις καιρικές συνθήκες.Η τεχνολογία ενεργής συλλογής ηλιακής θερμότητας με μεταβλητή κλίση ξεπερνά τους περιορισμούς του παραδοσιακού εξοπλισμού συλλογής θερμότητας θερμοκηπίου, όπως η περιορισμένη ικανότητα συλλογής θερμότητας, η σκίαση και η κατάληψη καλλιεργούμενης γης.Με τη χρήση της ειδικής δομής θερμοκηπίου του ηλιακού θερμοκηπίου αξιοποιείται πλήρως ο μη φυτευτικός χώρος του θερμοκηπίου, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την αποδοτικότητα αξιοποίησης του χώρου του θερμοκηπίου.Κάτω από τυπικές ηλιόλουστες συνθήκες εργασίας, το ενεργό σύστημα συλλογής ηλιακής θερμότητας με μεταβλητή κλίση φτάνει τα 1,9 MJ/(m2h), η απόδοση ενεργειακής χρήσης φτάνει το 85,1% και το ποσοστό εξοικονόμησης ενέργειας είναι 77%.Στην τεχνολογία αποθήκευσης θερμότητας θερμοκηπίου, ρυθμίζεται η δομή αποθήκευσης θερμότητας πολλαπλών φάσεων, αυξάνεται η ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας της συσκευής αποθήκευσης θερμότητας και επιτυγχάνεται η αργή απελευθέρωση θερμότητας από τη συσκευή, έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί η αποτελεσματική χρήση του τη θερμότητα που συλλέγεται από τον εξοπλισμό συλλογής ηλιακής θερμότητας του θερμοκηπίου.

ενέργεια βιομάζας

Μια νέα δομή εγκατάστασης κατασκευάζεται συνδυάζοντας τη συσκευή παραγωγής θερμότητας βιομάζας με το θερμοκήπιο και οι πρώτες ύλες βιομάζας όπως η κοπριά χοίρων, τα υπολείμματα μανιταριών και το άχυρο κομποστοποιούνται για να παραχθεί θερμότητα και η παραγόμενη θερμική ενέργεια παρέχεται απευθείας στο θερμοκήπιο [ 5].Σε σύγκριση με το θερμοκήπιο χωρίς δεξαμενή θέρμανσης ζύμωσης βιομάζας, το θερμοκήπιο θέρμανσης μπορεί να αυξήσει αποτελεσματικά τη θερμοκρασία του εδάφους στο θερμοκήπιο και να διατηρήσει τη σωστή θερμοκρασία των ριζών των καλλιεργειών που καλλιεργούνται στο έδαφος στο κανονικό κλίμα το χειμώνα.Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα ασύμμετρο θερμομονωτικό θερμοκήπιο μονής στρώσης με άνοιγμα 17 μέτρα και μήκος 30 μέτρα, προσθέτοντας 8 μέτρα γεωργικών απορριμμάτων (άχυρο ντομάτας και κοπριά χοίρου ανάμεικτα) στην εσωτερική δεξαμενή ζύμωσης για φυσική ζύμωση χωρίς να αναποδογυρίσετε το σωρό. αυξήστε τη μέση ημερήσια θερμοκρασία του θερμοκηπίου κατά 4,2℃ το χειμώνα και η μέση ημερήσια ελάχιστη θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους 4,6℃.

Η ενεργειακή χρησιμοποίηση της ελεγχόμενης ζύμωσης βιομάζας είναι μια μέθοδος ζύμωσης που χρησιμοποιεί όργανα και εξοπλισμό για τον έλεγχο της διαδικασίας ζύμωσης προκειμένου να ληφθεί γρήγορα και να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά η θερμική ενέργεια βιομάζας και το αέριο λίπασμα CO2, μεταξύ των οποίων ο αερισμός και η υγρασία είναι οι βασικοί παράγοντες για τη ρύθμιση της θερμότητας της ζύμωσης. και παραγωγή αερίου βιομάζας.Υπό συνθήκες αερισμού, οι αερόβιοι μικροοργανισμοί στο σωρό ζύμωσης χρησιμοποιούν οξυγόνο για δραστηριότητες ζωής και μέρος της παραγόμενης ενέργειας χρησιμοποιείται για τις δικές τους δραστηριότητες ζωής και μέρος της ενέργειας απελευθερώνεται στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, η οποία είναι ευεργετική για τη θερμοκρασία άνοδος του περιβάλλοντος.Το νερό συμμετέχει σε όλη τη διαδικασία ζύμωσης, παρέχοντας τα απαραίτητα διαλυτά θρεπτικά συστατικά για μικροβιακές δραστηριότητες και ταυτόχρονα απελευθερώνοντας τη θερμότητα του σωρού με τη μορφή ατμού μέσω του νερού, έτσι ώστε να μειωθεί η θερμοκρασία του σωρού και να παραταθεί η διάρκεια ζωής του μικροοργανισμών και αυξάνουν τη θερμοκρασία του όγκου του σωρού.Η εγκατάσταση της συσκευής έκπλυσης άχυρου στη δεξαμενή ζύμωσης μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία εσωτερικού χώρου κατά 3 ~ 5℃ το χειμώνα, να ενισχύσει τη φωτοσύνθεση των φυτών και να αυξήσει την απόδοση της τομάτας κατά 29,6%.

Γεωθερμική ενέργεια

Η Κίνα είναι πλούσια σε γεωθερμικούς πόρους.Επί του παρόντος, ο πιο συνηθισμένος τρόπος για τις γεωργικές εγκαταστάσεις να χρησιμοποιούν γεωθερμική ενέργεια είναι η χρήση αντλίας θερμότητας εδάφους, η οποία μπορεί να μεταφέρει από χαμηλής ποιότητας θερμική ενέργεια σε θερμική ενέργεια υψηλής ποιότητας εισάγοντας μια μικρή ποσότητα ενέργειας υψηλής ποιότητας (όπως π. ηλεκτρική ενέργεια).Διαφορετικά από τα παραδοσιακά μέτρα θέρμανσης του θερμοκηπίου, η θέρμανση με αντλία θερμότητας εδάφους μπορεί όχι μόνο να επιτύχει σημαντικό αποτέλεσμα θέρμανσης, αλλά έχει επίσης την ικανότητα να ψύχει το θερμοκήπιο και να μειώνει την υγρασία στο θερμοκήπιο.Η έρευνα εφαρμογής της αντλίας θερμότητας εδάφους στον τομέα της κατασκευής κατοικιών είναι ώριμη.Το βασικό μέρος που επηρεάζει την ικανότητα θέρμανσης και ψύξης της αντλίας θερμότητας εδάφους είναι η υπόγεια μονάδα ανταλλαγής θερμότητας, η οποία περιλαμβάνει κυρίως θαμμένους σωλήνες, υπόγεια πηγάδια, κ.λπ. Πώς να σχεδιάσετε ένα υπόγειο σύστημα ανταλλαγής θερμότητας με ισορροπημένο κόστος και αποτέλεσμα πάντα αποτέλεσε το επίκεντρο της έρευνας αυτού του μέρους.Ταυτόχρονα, η αλλαγή της θερμοκρασίας του υπόγειου στρώματος εδάφους στην εφαρμογή της αντλίας θερμότητας εδάφους επηρεάζει επίσης το αποτέλεσμα χρήσης του συστήματος αντλίας θερμότητας.Η χρήση της αντλίας θερμότητας εδάφους για την ψύξη του θερμοκηπίου το καλοκαίρι και την αποθήκευση της θερμικής ενέργειας στο βαθύ στρώμα εδάφους μπορεί να μετριάσει την πτώση θερμοκρασίας του υπόγειου στρώματος εδάφους και να βελτιώσει την απόδοση παραγωγής θερμότητας της αντλίας θερμότητας εδάφους το χειμώνα.

Επί του παρόντος, στην έρευνα της απόδοσης και της απόδοσης της αντλίας θερμότητας εδάφους, μέσω των πραγματικών πειραματικών δεδομένων, καθιερώνεται ένα αριθμητικό μοντέλο με λογισμικά όπως το TOUGH2 και το TRNSYS και συμπεραίνεται ότι η απόδοση θέρμανσης και ο συντελεστής απόδοσης (COP ) της αντλίας θερμότητας με πηγή εδάφους μπορεί να φτάσει το 3,0 ~ 4,5, το οποίο έχει καλό αποτέλεσμα ψύξης και θέρμανσης.Στην έρευνα της στρατηγικής λειτουργίας του συστήματος αντλίας θερμότητας, ο Fu Yunzhun και άλλοι βρήκαν ότι σε σύγκριση με την πλευρική ροή του φορτίου, η πλευρική ροή της πηγής εδάφους έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στην απόδοση της μονάδας και στην απόδοση μεταφοράς θερμότητας του θαμμένου σωλήνα .Υπό την προϋπόθεση της ρύθμισης ροής, η μέγιστη τιμή COP της μονάδας μπορεί να φτάσει το 4,17 υιοθετώντας το σχήμα λειτουργίας λειτουργίας για 2 ώρες και διακοπή λειτουργίας για 2 ώρες.Shi Huixian et.υιοθέτησε έναν τρόπο διαλείπουσας λειτουργίας του συστήματος ψύξης αποθήκευσης νερού.Το καλοκαίρι, όταν η θερμοκρασία είναι υψηλή, το COP ολόκληρου του συστήματος παροχής ενέργειας μπορεί να φτάσει το 3,80.

Τεχνολογία αποθήκευσης θερμότητας σε βάθος εδάφους στο θερμοκήπιο

Η αποθήκευση θερμότητας σε βάθος του εδάφους στο θερμοκήπιο ονομάζεται επίσης «τράπεζα αποθήκευσης θερμότητας» στο θερμοκήπιο.Οι ζημιές από το κρύο το χειμώνα και η υψηλή θερμοκρασία το καλοκαίρι είναι τα κύρια εμπόδια στην παραγωγή θερμοκηπίου.Με βάση την ισχυρή ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας του βαθέως εδάφους, η ερευνητική ομάδα σχεδίασε μια υπόγεια συσκευή αποθήκευσης θερμότητας σε βάθος θερμοκηπίου.Η συσκευή είναι ένας παράλληλος αγωγός μεταφοράς θερμότητας διπλής στρώσης, θαμμένος σε βάθος 1,5-2,5 m υπόγεια στο θερμοκήπιο, με είσοδο αέρα στην κορυφή του θερμοκηπίου και έξοδο αέρα στο έδαφος.Όταν η θερμοκρασία στο θερμοκήπιο είναι υψηλή, ο εσωτερικός αέρας αντλείται με δύναμη στο έδαφος από έναν ανεμιστήρα για να πραγματοποιηθεί αποθήκευση θερμότητας και μείωση της θερμοκρασίας.Όταν η θερμοκρασία του θερμοκηπίου είναι χαμηλή, εξάγεται θερμότητα από το έδαφος για να ζεσταθεί το θερμοκήπιο.Τα αποτελέσματα παραγωγής και εφαρμογής δείχνουν ότι η συσκευή μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του θερμοκηπίου κατά 2,3℃ τη χειμερινή νύχτα, να μειώσει την εσωτερική θερμοκρασία κατά 2,6℃ την καλοκαιρινή μέρα και να αυξήσει την απόδοση της ντομάτας κατά 1500kg σε 667 m.².Η συσκευή κάνει πλήρη χρήση των χαρακτηριστικών «ζεστός το χειμώνα και δροσερό το καλοκαίρι» και «σταθερής θερμοκρασίας» του βαθέως υπόγειου εδάφους, παρέχει μια «τράπεζα ενεργειακής πρόσβασης» για το θερμοκήπιο και ολοκληρώνει συνεχώς τις βοηθητικές λειτουργίες ψύξης και θέρμανσης του θερμοκηπίου. .

Συντονισμός πολλαπλών ενεργειών

Η χρήση δύο ή περισσότερων τύπων ενέργειας για τη θέρμανση του θερμοκηπίου μπορεί να καλύψει αποτελεσματικά τα μειονεκτήματα του μεμονωμένου τύπου ενέργειας και να παίξει το φαινόμενο υπέρθεσης του «ένα συν ένα είναι μεγαλύτερο από δύο».Η συμπληρωματική συνεργασία μεταξύ γεωθερμικής και ηλιακής ενέργειας αποτελεί ερευνητικό hotspot αξιοποίησης της νέας ενέργειας στη γεωργική παραγωγή τα τελευταία χρόνια.Emmi et.μελέτησε ένα ενεργειακό σύστημα πολλαπλών πηγών (Εικόνα 1), το οποίο είναι εξοπλισμένο με φωτοβολταϊκό-θερμικό υβριδικό ηλιακό συλλέκτη.Σε σύγκριση με το κοινό σύστημα αντλίας θερμότητας αέρα-νερού, η ενεργειακή απόδοση του ενεργειακού συστήματος πολλαπλών πηγών βελτιώνεται κατά 16%~25%.Οι Zheng et.ανέπτυξε έναν νέο τύπο συζευγμένου συστήματος αποθήκευσης θερμότητας ηλιακής ενέργειας και αντλίας θερμότητας εδάφους.Το σύστημα ηλιακών συλλεκτών μπορεί να πραγματοποιήσει εποχιακή αποθήκευση θέρμανσης υψηλής ποιότητας, δηλαδή υψηλής ποιότητας θέρμανση το χειμώνα και υψηλής ποιότητας ψύξη το καλοκαίρι.Ο εναλλάκτης θερμότητας θαμμένου σωλήνα και η δεξαμενή διαλείπουσας αποθήκευσης θερμότητας μπορούν να λειτουργήσουν καλά στο σύστημα και η τιμή COP του συστήματος μπορεί να φτάσει το 6,96.

Σε συνδυασμό με την ηλιακή ενέργεια, στοχεύει στη μείωση της κατανάλωσης εμπορικής ενέργειας και στη βελτίωση της σταθερότητας της παροχής ηλιακής ενέργειας στο θερμοκήπιο.Wan Ya et.προτείνει ένα νέο σχέδιο τεχνολογίας έξυπνου ελέγχου συνδυασμού παραγωγής ηλιακής ενέργειας με εμπορική ισχύ για θέρμανση θερμοκηπίου, το οποίο μπορεί να κάνει χρήση της φωτοβολταϊκής ενέργειας όταν υπάρχει φως και να τη μετατρέψει σε εμπορική ενέργεια όταν δεν υπάρχει φως, μειώνοντας σημαντικά την έλλειψη ισχύος φορτίου και μείωση του οικονομικού κόστους χωρίς τη χρήση μπαταριών.

Η ηλιακή ενέργεια, η ενέργεια από βιομάζα και η ηλεκτρική ενέργεια μπορούν από κοινού να θερμάνουν θερμοκήπια, τα οποία μπορούν επίσης να επιτύχουν υψηλή απόδοση θέρμανσης.Ο Zhang Liangrui και άλλοι συνδύασαν τη συλλογή θερμότητας ηλιακού σωλήνα κενού με δεξαμενή νερού αποθήκευσης θερμότητας ηλεκτρικής ενέργειας κοιλάδας.Το σύστημα θέρμανσης θερμοκηπίου έχει καλή θερμική άνεση και η μέση απόδοση θέρμανσης του συστήματος είναι 68,70%.Η ηλεκτρική δεξαμενή νερού αποθήκευσης θερμότητας είναι μια συσκευή αποθήκευσης νερού θέρμανσης βιομάζας με ηλεκτρική θέρμανση.Ρυθμίζεται η χαμηλότερη θερμοκρασία εισόδου νερού στο άκρο θέρμανσης και η στρατηγική λειτουργίας του συστήματος καθορίζεται σύμφωνα με τη θερμοκρασία αποθήκευσης νερού του τμήματος συλλογής ηλιακής θερμότητας και του τμήματος αποθήκευσης θερμότητας βιομάζας, έτσι ώστε να επιτευχθεί σταθερή θερμοκρασία θέρμανσης στο τέλος θέρμανσης και εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας και ενεργειακών υλικών βιομάζας στο μέγιστο βαθμό.

Καινοτόμος Έρευνα και Εφαρμογή Νέων Υλικών Θερμοκηπίου

Με την επέκταση του χώρου του θερμοκηπίου, αποκαλύπτονται όλο και περισσότερο τα μειονεκτήματα εφαρμογής παραδοσιακών υλικών θερμοκηπίου όπως τούβλα και χώμα.Επομένως, προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η θερμική απόδοση του θερμοκηπίου και να καλυφθούν οι αναπτυξιακές ανάγκες του σύγχρονου θερμοκηπίου, υπάρχουν πολλές έρευνες και εφαρμογές νέων διαφανών υλικών επικάλυψης, θερμομονωτικών υλικών και υλικών τοίχου.

Έρευνα και εφαρμογή νέων διαφανών υλικών επικάλυψης

Οι τύποι διαφανών υλικών κάλυψης θερμοκηπίου περιλαμβάνουν κυρίως πλαστικό φιλμ, γυαλί, ηλιακό πάνελ και φωτοβολταϊκό πάνελ, μεταξύ των οποίων το πλαστικό φιλμ έχει τη μεγαλύτερη περιοχή εφαρμογής.Το παραδοσιακό φιλμ πολυαιθυλενίου θερμοκηπίου έχει τα ελαττώματα της μικρής διάρκειας ζωής, της μη υποβάθμισης και της απλής λειτουργίας.Επί του παρόντος, μια ποικιλία νέων λειτουργικών μεμβρανών έχει αναπτυχθεί με την προσθήκη λειτουργικών αντιδραστηρίων ή επικαλύψεων.

Φωτεινή ταινία μετατροπής:Το φιλμ μετατροπής φωτός αλλάζει τις οπτικές ιδιότητες του φιλμ χρησιμοποιώντας παράγοντες μετατροπής φωτός όπως σπάνια γη και νανο υλικά και μπορεί να μετατρέψει την περιοχή του υπεριώδους φωτός σε κόκκινο πορτοκαλί φως και μπλε ιώδες φως που απαιτείται από τη φωτοσύνθεση των φυτών, αυξάνοντας έτσι την απόδοση της καλλιέργειας και μειώνοντας τη ζημιά του υπεριώδους φωτός στις καλλιέργειες και τις μεμβράνες θερμοκηπίου σε πλαστικά θερμοκήπια.Για παράδειγμα, το ευρείας ζώνης μωβ σε κόκκινο φιλμ θερμοκηπίου με παράγοντα μετατροπής φωτός VTR-660 μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την υπέρυθρη μετάδοση όταν εφαρμόζεται στο θερμοκήπιο και σε σύγκριση με το θερμοκήπιο ελέγχου, την απόδοση τομάτας ανά εκτάριο, την περιεκτικότητα σε βιταμίνη C και λυκοπένιο είναι σημαντικά αυξημένες κατά 25,71%, 11,11% και 33,04% αντίστοιχα.Ωστόσο, προς το παρόν, η διάρκεια ζωής, η ικανότητα αποικοδόμησης και το κόστος του νέου φιλμ μετατροπής φωτός πρέπει ακόμη να μελετηθούν.

Σκόρπιο γυαλί: Το διάσπαρτο γυαλί στο θερμοκήπιο είναι ένα ειδικό σχέδιο και αντιανακλαστική τεχνολογία στην επιφάνεια του γυαλιού, που μπορεί να μεγιστοποιήσει το ηλιακό φως σε διάσπαρτο φως και να εισέλθει στο θερμοκήπιο, να βελτιώσει την απόδοση φωτοσύνθεσης των καλλιεργειών και να αυξήσει την απόδοση της καλλιέργειας.Το γυαλί σκέδασης μετατρέπει το φως που εισέρχεται στο θερμοκήπιο σε διάσπαρτο φως μέσω ειδικών μοτίβων και το διάσπαρτο φως μπορεί να ακτινοβοληθεί πιο ομοιόμορφα στο θερμοκήπιο, εξαλείφοντας την επίδραση της σκιάς του σκελετού στο θερμοκήπιο.Σε σύγκριση με το συνηθισμένο γυαλί float και το εξαιρετικά λευκό γυαλί float, το πρότυπο διαπερατότητας του φωτός του υαλοπίνακα σκέδασης είναι 91,5% και του κοινού υαλοπίνακα float είναι 88%.Για κάθε αύξηση 1% στη διαπερατότητα του φωτός μέσα στο θερμοκήπιο, η απόδοση μπορεί να αυξηθεί κατά περίπου 3%, και η διαλυτή ζάχαρη και η βιταμίνη C στα φρούτα και τα λαχανικά έχουν αυξηθεί.Το γυαλί διασποράς στο θερμοκήπιο επικαλύπτεται πρώτα και στη συνέχεια μετριάζεται και ο ρυθμός αυτοέκρηξης είναι υψηλότερος από το εθνικό πρότυπο, φθάνοντας το 2‰.

Έρευνα και Εφαρμογή Νέων Θερμομονωτικών Υλικών

Τα παραδοσιακά θερμομονωτικά υλικά στο θερμοκήπιο περιλαμβάνουν κυρίως ψάθες, χάρτινο πάπλωμα, θερμομονωτικό πάπλωμα από βελόνα κ.λπ., που χρησιμοποιούνται κυρίως για εσωτερική και εξωτερική θερμομόνωση ταρατσών, μόνωση τοίχων και θερμομόνωση ορισμένων συσκευών αποθήκευσης και συλλογής θερμότητας .Τα περισσότερα από αυτά έχουν το ελάττωμα της απώλειας της θερμομονωτικής απόδοσης λόγω εσωτερικής υγρασίας μετά από μακροχρόνια χρήση.Ως εκ τούτου, υπάρχουν πολλές εφαρμογές νέων υλικών υψηλής θερμομόνωσης, μεταξύ των οποίων το νέο θερμομονωτικό πάπλωμα, οι συσκευές αποθήκευσης θερμότητας και συλλογής θερμότητας είναι το επίκεντρο της έρευνας.

Τα νέα θερμομονωτικά υλικά κατασκευάζονται συνήθως με επεξεργασία και ανάμειξη επιφανειακών αδιάβροχων και ανθεκτικών στη γήρανση υλικών, όπως υφαντό φιλμ και επικαλυμμένη τσόχα με χνουδωτά θερμομονωτικά υλικά όπως βαμβάκι με επίστρωση ψεκασμού, διάφορα κασμίρι και βαμβάκι μαργαριτάρι.Ένα υφαντό φιλμ βαμβακερό θερμομονωτικό πάπλωμα επικαλυμμένο με σπρέι δοκιμάστηκε στη βορειοανατολική Κίνα.Διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη 500g βαμβακιού με επίστρωση ψεκασμού ισοδυναμούσε με τη θερμομονωτική απόδοση του 4500g μαύρης τσόχας θερμομονωτικού παπλώματος στην αγορά.Κάτω από τις ίδιες συνθήκες, η απόδοση θερμομόνωσης 700g βαμβακιού με επίστρωση ψεκασμού βελτιώθηκε κατά 1~2℃ σε σύγκριση με εκείνη του βαμβακερού θερμομονωτικού πάπλωμα 500g με επικάλυψη ψεκασμού.Ταυτόχρονα, άλλες μελέτες διαπίστωσαν επίσης ότι σε σύγκριση με τα συνήθως χρησιμοποιούμενα θερμομονωτικά παπλώματα στην αγορά, η θερμομονωτική επίδραση των βαμβακερών παπλωμάτων με επίστρωση ψεκασμού και των διάφορων θερμομονωτικών παπλωμάτων από κασμίρ είναι καλύτερη, με τα ποσοστά θερμομόνωσης 84,0% και 83,3 %αντίστοιχα.Όταν η πιο κρύα εξωτερική θερμοκρασία είναι -24,4℃, η εσωτερική θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους 5,4 και 4,2℃ αντίστοιχα.Σε σύγκριση με το μονωτικό πάπλωμα μονής ψάθινης κουβέρτας, το νέο σύνθετο μονωτικό πάπλωμα έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού βάρους, του υψηλού ποσοστού μόνωσης, της ισχυρής αδιάβροχης αντοχής και της γήρανσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως νέος τύπος μονωτικού υλικού υψηλής απόδοσης για ηλιακά θερμοκήπια.

Παράλληλα, σύμφωνα με την έρευνα των θερμομονωτικών υλικών για συσκευές συλλογής και αποθήκευσης θερμότητας θερμοκηπίου, διαπιστώθηκε επίσης ότι όταν το πάχος είναι ίδιο, τα πολυστρωματικά σύνθετα θερμομονωτικά υλικά έχουν καλύτερη θερμομονωτική απόδοση από τα μεμονωμένα υλικά.Η ομάδα του καθηγητή Li Jianming από το Northwest A&F University σχεδίασε και εξέτασε 22 είδη θερμομονωτικών υλικών συσκευών αποθήκευσης νερού θερμοκηπίου, όπως σανίδα κενού, airgel και ελαστικό βαμβάκι, και μέτρησε τις θερμικές τους ιδιότητες.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η επίστρωση θερμομόνωσης 80 mm + αερογέλη + θερμομόνωση από καουτσούκ-πλαστικό σύνθετο μονωτικό υλικό βαμβακιού θα μπορούσε να μειώσει την απαγωγή θερμότητας κατά 0,367 MJ ανά μονάδα χρόνου σε σύγκριση με το βαμβάκι από καουτσούκ-πλαστικό 80 mm και ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας ήταν 0,283 W/(m2 ·κ) όταν το πάχος του συνδυασμού μόνωσης ήταν 100mm.

Το υλικό αλλαγής φάσης είναι ένα από τα καυτά σημεία στην έρευνα για τα υλικά του θερμοκηπίου.Το Northwest A&F University έχει αναπτύξει δύο είδη συσκευών αποθήκευσης υλικού αλλαγής φάσης: το ένα είναι ένα κουτί αποθήκευσης από μαύρο πολυαιθυλένιο, το οποίο έχει μέγεθος 50cm×30cm×14cm (μήκος×ύψος×πάχος) και είναι γεμάτο με υλικά αλλαγής φάσης. ότι μπορεί να αποθηκεύσει θερμότητα και να απελευθερώσει θερμότητα.Δεύτερον, αναπτύσσεται ένας νέος τύπος σανίδας αλλαγής φάσης.Ο πίνακας τοίχου αλλαγής φάσης αποτελείται από υλικό αλλαγής φάσης, πλάκα αλουμινίου, πλάκα αλουμινίου-πλαστικού και κράμα αλουμινίου.Το υλικό αλλαγής φάσης βρίσκεται στην πιο κεντρική θέση της σανίδας τοίχου και οι προδιαγραφές του είναι 200mm×200mm×50mm.Είναι ένα κονιώδες στερεό πριν και μετά την αλλαγή φάσης και δεν υπάρχει φαινόμενο τήξης ή ροής.Τα τέσσερα τοιχώματα του υλικού αλλαγής φάσης είναι πλάκα αλουμινίου και πλάκα αλουμινίου-πλαστικής, αντίστοιχα.Αυτή η συσκευή μπορεί να πραγματοποιήσει τις λειτουργίες της κυρίως αποθήκευσης θερμότητας κατά τη διάρκεια της ημέρας και κυρίως της απελευθέρωσης θερμότητας τη νύχτα.

Επομένως, υπάρχουν ορισμένα προβλήματα στην εφαρμογή ενός μόνο θερμομονωτικού υλικού, όπως χαμηλή θερμομονωτική απόδοση, μεγάλες απώλειες θερμότητας, σύντομος χρόνος αποθήκευσης θερμότητας κ.λπ. Επομένως, η χρήση σύνθετου θερμομονωτικού υλικού ως θερμομονωτική στρώση και θερμομόνωση εσωτερικού και εξωτερικού χώρου Το στρώμα κάλυψης της συσκευής αποθήκευσης θερμότητας μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την απόδοση θερμομόνωσης του θερμοκηπίου, να μειώσει την απώλεια θερμότητας του θερμοκηπίου και έτσι να επιτύχει το αποτέλεσμα της εξοικονόμησης ενέργειας.

Έρευνα και Εφαρμογή Νέου Τείχους

Ως ένα είδος δομής περιβλήματος, ο τοίχος είναι ένα σημαντικό εμπόδιο για την προστασία του θερμοκηπίου από το κρύο και τη διατήρηση της θερμότητας.Σύμφωνα με τα υλικά και τις κατασκευές των τοίχων, η ανάπτυξη του βόρειου τοίχου του θερμοκηπίου μπορεί να χωριστεί σε τρεις τύπους: τον τοίχο μονής στρώσης από χώμα, τούβλα κ.λπ. πλάκες πολυστυρενίου κ.λπ., με εσωτερική αποθήκευση θερμότητας και εξωτερική θερμομόνωση, και οι περισσότεροι από αυτούς τους τοίχους είναι χρονοβόροι και απαιτούν εργασία.Ως εκ τούτου, τα τελευταία χρόνια έχουν εμφανιστεί πολλοί νέοι τύποι τοίχων, οι οποίοι είναι εύκολοι στην κατασκευή και κατάλληλοι για γρήγορη συναρμολόγηση.

Η εμφάνιση συναρμολογημένων τοίχων νέου τύπου προωθεί την ταχεία ανάπτυξη συναρμολογημένων θερμοκηπίων, συμπεριλαμβανομένων σύνθετων τοίχων νέου τύπου με εξωτερικά αδιάβροχα και αντιγηραντικά υλικά επιφάνειας και υλικά όπως τσόχα, βαμβάκι μαργαριτάρι, διαστημικό βαμβάκι, γυάλινο βαμβάκι ή ανακυκλωμένο βαμβάκι ως θερμότητα μονωτικά στρώματα, όπως εύκαμπτοι συναρμολογημένοι τοίχοι από βαμβάκι κολλημένο με ψεκασμό στο Xinjiang.Επιπλέον, άλλες μελέτες έχουν επίσης αναφέρει το βόρειο τείχος του συναρμολογημένου θερμοκηπίου με στρώμα αποθήκευσης θερμότητας, όπως το μπλοκ κονιάματος με κέλυφος σίτου γεμάτο τούβλα στο Xinjiang.Κάτω από το ίδιο εξωτερικό περιβάλλον, όταν η χαμηλότερη εξωτερική θερμοκρασία είναι -20,8℃, η θερμοκρασία στο ηλιακό θερμοκήπιο με σύνθετο τοίχο μπλοκ κονιάματος κελύφους σίτου είναι 7,5℃, ενώ η θερμοκρασία στο ηλιακό θερμοκήπιο με τοίχο από τούβλα-μπετόν είναι 3,2℃.Ο χρόνος συγκομιδής της ντομάτας σε θερμοκήπιο από τούβλα μπορεί να αυξηθεί κατά 16 ημέρες και η απόδοση του μεμονωμένου θερμοκηπίου μπορεί να αυξηθεί κατά 18,4%.

Η ομάδα εγκαταστάσεων του Northwest A&F University πρότεινε την ιδέα σχεδιασμού για τη δημιουργία άχυρου, χώματος, νερού, πέτρας και υλικών αλλαγής φάσης σε θερμομονωτικά και θερμομονωτικά στοιχεία αποθήκευσης από τη γωνία του φωτός και απλοποιημένη σχεδίαση τοίχων, η οποία προώθησε την έρευνα εφαρμογής αρθρωτών συναρμολογούμενων τείχος.Για παράδειγμα, σε σύγκριση με το συνηθισμένο θερμοκήπιο με τοίχο από τούβλα, η μέση θερμοκρασία στο θερμοκήπιο είναι 4,0℃ υψηλότερη σε μια τυπική ηλιόλουστη μέρα.Τρία είδη ανόργανων μονάδων τσιμέντου αλλαγής φάσης, τα οποία είναι κατασκευασμένα από υλικό αλλαγής φάσης (PCM) και τσιμέντο, έχουν συσσωρευμένη θερμότητα 74,5, 88,0 και 95,1 MJ/m³και απελευθερώθηκε θερμότητα 59,8, 67,8 και 84,2 MJ/m³, αντίστοιχα.Έχουν τις λειτουργίες «κόψιμο αιχμής» την ημέρα, «πλήρωση κοιλάδων» τη νύχτα, απορρόφηση θερμότητας το καλοκαίρι και απελευθέρωση θερμότητας το χειμώνα.

Αυτοί οι νέοι τοίχοι συναρμολογούνται επί τόπου, με μικρή περίοδο κατασκευής και μεγάλη διάρκεια ζωής, που δημιουργούν συνθήκες για την κατασκευή ελαφρών, απλοποιημένων και γρήγορα συναρμολογούμενων προκατασκευασμένων θερμοκηπίων και μπορούν να προωθήσουν σημαντικά τη δομική μεταρρύθμιση των θερμοκηπίων.Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα ελαττώματα σε αυτό το είδος τοίχου, όπως το βαμβακερό θερμομονωτικό πάπλωμα τοίχου με ψεκασμό έχει εξαιρετική απόδοση θερμομόνωσης, αλλά δεν διαθέτει ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας και το δομικό υλικό αλλαγής φάσης έχει το πρόβλημα του υψηλού κόστους χρήσης.Στο μέλλον, η έρευνα εφαρμογής του συναρμολογημένου τοίχου θα πρέπει να ενισχυθεί.

Νέα ενέργεια, νέα υλικά και νέα σχέδια βοηθούν τη δομή του θερμοκηπίου να αλλάξει.

Η έρευνα και η καινοτομία νέας ενέργειας και νέων υλικών αποτελούν τη βάση για τη σχεδιαστική καινοτομία του θερμοκηπίου.Το ηλιακό θερμοκήπιο και το υπόστεγο εξοικονόμησης ενέργειας είναι οι μεγαλύτερες κατασκευές υπόστεγων στη γεωργική παραγωγή της Κίνας και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη γεωργική παραγωγή.Ωστόσο, με την ανάπτυξη της κοινωνικής οικονομίας της Κίνας, οι ελλείψεις των δύο ειδών δομών εγκαταστάσεων παρουσιάζονται όλο και περισσότερο.Πρώτον, ο χώρος των δομών των εγκαταστάσεων είναι μικρός και ο βαθμός μηχανοποίησης χαμηλός.Δεύτερον, το ηλιακό θερμοκήπιο εξοικονόμησης ενέργειας έχει καλή θερμομόνωση, αλλά η χρήση γης είναι χαμηλή, κάτι που ισοδυναμεί με την αντικατάσταση της ενέργειας του θερμοκηπίου με γη.Το συνηθισμένο υπόστεγο καμάρας όχι μόνο έχει μικρό χώρο, αλλά έχει και κακή θερμομόνωση.Αν και το θερμοκήπιο πολλαπλών ανοιγμάτων έχει μεγάλο χώρο, έχει κακή θερμομόνωση και υψηλή κατανάλωση ενέργειας.Ως εκ τούτου, είναι επιτακτική ανάγκη να ερευνηθεί και να αναπτυχθεί η δομή του θερμοκηπίου κατάλληλη για το τρέχον κοινωνικό και οικονομικό επίπεδο της Κίνας και η έρευνα και ανάπτυξη νέας ενέργειας και νέων υλικών θα βοηθήσει τη δομή του θερμοκηπίου να αλλάξει και να παράγει μια ποικιλία καινοτόμων μοντέλων ή δομών θερμοκηπίου.

Καινοτόμος Έρευνα για Ασύμμετρο Θερμοκήπιο Ζυθοποιίας Ελεγχόμενου με Νερό μεγάλου εύρους

Το μεγάλου εύρους ασύμμετρο θερμοκήπιο ζυθοποιίας ελεγχόμενου νερού (αριθμός διπλώματος ευρεσιτεχνίας: ZL 201220391214.2) βασίζεται στην αρχή του θερμοκηπίου ηλιακού φωτός, αλλάζοντας τη συμμετρική δομή του συνηθισμένου πλαστικού θερμοκηπίου, αυξάνοντας το νότιο άνοιγμα, αυξάνοντας την περιοχή φωτισμού της νότιας οροφής, μειώνοντας το βόρειο άνοιγμα και μειώνοντας την περιοχή απαγωγής θερμότητας, με άνοιγμα 18~24m και ύψος κορυφογραμμής 6~7m.Μέσω της καινοτομίας σχεδιασμού, η χωρική δομή έχει αυξηθεί σημαντικά.Ταυτόχρονα, τα προβλήματα της ανεπαρκούς θερμότητας στο θερμοκήπιο το χειμώνα και της κακής θερμομόνωσης των κοινών θερμομονωτικών υλικών επιλύονται με τη χρήση νέας τεχνολογίας θερμότητας παραγωγής βιομάζας και θερμομονωτικών υλικών.Τα αποτελέσματα της παραγωγής και της έρευνας δείχνουν ότι το ασύμμετρο θερμοκήπιο ζυθοποιίας μεγάλης έκτασης, με μέση θερμοκρασία 11,7℃ τις ηλιόλουστες μέρες και 10,8℃ τις συννεφιασμένες ημέρες, μπορεί να καλύψει τη ζήτηση ανάπτυξης των καλλιεργειών το χειμώνα και το κόστος κατασκευής του το θερμοκήπιο μειώνεται κατά 39,6% και το ποσοστό χρήσης γης αυξάνεται κατά περισσότερο από 30% σε σύγκριση με αυτό του θερμοκηπίου με τοίχο από τούβλα από πολυστυρένιο, το οποίο είναι κατάλληλο για περαιτέρω διάδοση και εφαρμογή στη λεκάνη του ποταμού Yellow Huaihe της Κίνας.

Συναρμολογημένο θερμοκήπιο ηλιακού φωτός

Το συναρμολογημένο θερμοκήπιο ηλιακού φωτός παίρνει στήλες και σκελετό στέγης ως φέρουσα δομή και το υλικό του τοίχου του είναι κυρίως θερμομονωτικό περίβλημα, αντί για ρουλεμάν και παθητική αποθήκευση και απελευθέρωση θερμότητας.Κυρίως: (1) σχηματίζεται ένας νέος τύπος συναρμολογημένου τοίχου συνδυάζοντας διάφορα υλικά όπως επικαλυμμένη μεμβράνη ή έγχρωμη πλάκα χάλυβα, ψάθινο μπλοκ, εύκαμπτο θερμομονωτικό πάπλωμα, μπλοκ κονιάματος κ.λπ. (2) σύνθετη σανίδα τοίχου από προκατασκευασμένη τσιμεντοσανίδα -σανίδα πολυστυρενίου-τσιμεντοσανίδα?(3) Ελαφρύς και απλός τύπος συναρμολόγησης θερμομονωτικών υλικών με ενεργό σύστημα αποθήκευσης και απελευθέρωσης θερμότητας και σύστημα αφύγρανσης, όπως αποθήκευση θερμότητας σε πλαστικό τετράγωνο κουβά και αποθήκευση θερμότητας αγωγού.Η χρήση διαφορετικών νέων θερμομονωτικών υλικών και υλικών αποθήκευσης θερμότητας αντί του παραδοσιακού χωμάτινου τοίχου για την κατασκευή ηλιακού θερμοκηπίου έχει μεγάλο χώρο και μικρή πολιτική μηχανική.Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η θερμοκρασία του θερμοκηπίου τη νύχτα το χειμώνα είναι 4,5℃ υψηλότερη από αυτή του παραδοσιακού θερμοκηπίου με τοίχο από τούβλα και το πάχος του πίσω τοίχου είναι 166 χιλιοστά.Σε σύγκριση με το θερμοκήπιο με τοίχο από τούβλα πάχους 600 mm, η κατεχόμενη επιφάνεια του τοίχου μειώνεται κατά 72%, και το κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο είναι 334,5 γιουάν, το οποίο είναι 157,2 γιουάν χαμηλότερο από αυτό του θερμοκηπίου με τοίχο από τούβλα και το κόστος κατασκευής έχει μειωθεί σημαντικά.Ως εκ τούτου, το συναρμολογημένο θερμοκήπιο έχει τα πλεονεκτήματα της λιγότερο καλλιεργούμενης καταστροφής γης, της εξοικονόμησης γης, της γρήγορης κατασκευαστικής ταχύτητας και της μεγάλης διάρκειας ζωής και αποτελεί βασική κατεύθυνση για την καινοτομία και την ανάπτυξη των ηλιακών θερμοκηπίων στο παρόν και στο μέλλον.

Συρόμενο θερμοκήπιο ηλιακού φωτός

Το ηλιακό θερμοκήπιο εξοικονόμησης ενέργειας συναρμολογημένο σε skateboard που αναπτύχθηκε από το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Shenyang χρησιμοποιεί τον πίσω τοίχο του ηλιακού θερμοκηπίου για να σχηματίσει ένα σύστημα αποθήκευσης θερμότητας τοίχου με κυκλοφορία νερού για αποθήκευση θερμότητας και αύξηση της θερμοκρασίας, το οποίο αποτελείται κυρίως από μια πισίνα (32 m³), μια πλάκα συλλογής φωτός (360μ²), μια αντλία νερού, ένα σωλήνα νερού και έναν ελεγκτή.Το εύκαμπτο θερμομονωτικό πάπλωμα αντικαθίσταται από ένα νέο ελαφρύ υλικό ατσάλινης πλάκας από πετροβάμβακα στο επάνω μέρος.Η έρευνα δείχνει ότι αυτό το σχέδιο λύνει αποτελεσματικά το πρόβλημα των αετωμάτων που μπλοκάρουν το φως και αυξάνει την περιοχή εισόδου φωτός στο θερμοκήπιο.Η γωνία φωτισμού του θερμοκηπίου είναι 41,5°, η οποία είναι σχεδόν 16° υψηλότερη από αυτή του θερμοκηπίου ελέγχου, βελτιώνοντας έτσι τον ρυθμό φωτισμού.Η κατανομή της εσωτερικής θερμοκρασίας είναι ομοιόμορφη και τα φυτά αναπτύσσονται τακτοποιημένα.Το θερμοκήπιο έχει τα πλεονεκτήματα της βελτίωσης της αποδοτικότητας της χρήσης γης, του ευέλικτου σχεδιασμού του μεγέθους του θερμοκηπίου και της μείωσης της περιόδου κατασκευής, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για την προστασία των καλλιεργούμενων πόρων γης και του περιβάλλοντος.

Φωτοβολταϊκό θερμοκήπιο

Το Αγροτικό θερμοκήπιο είναι ένα θερμοκήπιο που ενσωματώνει την παραγωγή ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας, τον έξυπνο έλεγχο θερμοκρασίας και τη σύγχρονη φύτευση υψηλής τεχνολογίας.Υιοθετεί ένα ατσάλινο σκελετό και καλύπτεται με ηλιακά φωτοβολταϊκά πλαίσια για να διασφαλίσει τις απαιτήσεις φωτισμού των φωτοβολταϊκών μονάδων παραγωγής ενέργειας και τις απαιτήσεις φωτισμού ολόκληρου του θερμοκηπίου.Το συνεχές ρεύμα που παράγεται από την ηλιακή ενέργεια συμπληρώνει άμεσα το φως των γεωργικών θερμοκηπίων, υποστηρίζει άμεσα την κανονική λειτουργία του εξοπλισμού θερμοκηπίου, οδηγεί στην άρδευση των υδάτινων πόρων, αυξάνει τη θερμοκρασία του θερμοκηπίου και προωθεί την ταχεία ανάπτυξη των καλλιεργειών.Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία με αυτόν τον τρόπο θα επηρεάσουν την απόδοση φωτισμού της στέγης του θερμοκηπίου και στη συνέχεια θα επηρεάσουν την κανονική ανάπτυξη των λαχανικών του θερμοκηπίου.Ως εκ τούτου, η ορθολογική διάταξη των φωτοβολταϊκών πάνελ στην οροφή του θερμοκηπίου γίνεται το βασικό σημείο εφαρμογής.Το γεωργικό θερμοκήπιο είναι το προϊόν του οργανικού συνδυασμού της τουριστικής γεωργίας και της κηπουρικής εγκαταστάσεων και είναι μια καινοτόμος γεωργική βιομηχανία που ενσωματώνει την παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας, τα αγροτικά αξιοθέατα, τις γεωργικές καλλιέργειες, τη γεωργική τεχνολογία, το τοπίο και την πολιτιστική ανάπτυξη.

Καινοτόμος σχεδιασμός ομάδας θερμοκηπίων με ενεργειακή αλληλεπίδραση μεταξύ διαφορετικών τύπων θερμοκηπίων

Ο Guo Wenzhong, ερευνητής στην Ακαδημία Γεωργικών και Δασικών Επιστημών του Πεκίνου, χρησιμοποιεί τη μέθοδο θέρμανσης της μεταφοράς ενέργειας μεταξύ των θερμοκηπίων για να συλλέξει την υπόλοιπη θερμική ενέργεια σε ένα ή περισσότερα θερμοκήπια για να θερμάνει ένα άλλο ή περισσότερα θερμοκήπια.Αυτή η μέθοδος θέρμανσης πραγματοποιεί τη μεταφορά της ενέργειας του θερμοκηπίου σε χρόνο και χώρο, βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση της εναπομένουσας θερμικής ενέργειας του θερμοκηπίου και μειώνει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας θέρμανσης.Οι δύο τύποι θερμοκηπίων μπορεί να είναι διαφορετικοί τύποι θερμοκηπίου ή ο ίδιος τύπος θερμοκηπίου για φύτευση διαφόρων καλλιεργειών, όπως θερμοκήπια μαρουλιού και ντομάτας.Οι μέθοδοι συλλογής θερμότητας περιλαμβάνουν κυρίως την εξαγωγή θερμότητας αέρα εσωτερικού χώρου και την άμεση αναχαίτιση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.Μέσω της συλλογής ηλιακής ενέργειας, της εξαναγκασμένης μεταφοράς με εναλλάκτη θερμότητας και της εξαναγκασμένης εξαγωγής με αντλία θερμότητας, η πλεονάζουσα θερμότητα στο θερμοκήπιο υψηλής ενέργειας εξήχθη για θέρμανση του θερμοκηπίου.

συνοψίζω

Αυτά τα νέα ηλιακά θερμοκήπια έχουν τα πλεονεκτήματα της γρήγορης συναρμολόγησης, της συντομευμένης περιόδου κατασκευής και του βελτιωμένου ποσοστού χρήσης γης.Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να διερευνηθούν περαιτέρω οι επιδόσεις αυτών των νέων θερμοκηπίων σε διάφορες περιοχές και να δοθεί η δυνατότητα για μεγάλης κλίμακας εκλαΐκευση και εφαρμογή νέων θερμοκηπίων.Παράλληλα, είναι απαραίτητη η συνεχής ενίσχυση της εφαρμογής νέας ενέργειας και νέων υλικών στα θερμοκήπια, ώστε να παρέχεται ισχύς για τη δομική μεταρρύθμιση των θερμοκηπίων.

Μελλοντική προοπτική και σκέψη

Τα παραδοσιακά θερμοκήπια έχουν συχνά κάποια μειονεκτήματα, όπως υψηλή κατανάλωση ενέργειας, χαμηλό ποσοστό χρήσης γης, χρονοβόρα και εργατικά, κακή απόδοση κ.λπ., τα οποία δεν μπορούν πλέον να ανταποκριθούν στις παραγωγικές ανάγκες της σύγχρονης γεωργίας και είναι βέβαιο ότι θα γίνουν σταδιακά. εξαλειφθεί.Ως εκ τούτου, αποτελεί αναπτυξιακή τάση η χρήση νέων πηγών ενέργειας όπως η ηλιακή ενέργεια, η ενέργεια από βιομάζα, η γεωθερμική και η αιολική ενέργεια, νέα υλικά εφαρμογής θερμοκηπίου και νέα σχέδια για την προώθηση της δομικής αλλαγής του θερμοκηπίου.Πρώτα απ 'όλα, το νέο θερμοκήπιο που οδηγείται από νέα ενέργεια και νέα υλικά δεν πρέπει μόνο να ανταποκρίνεται στις ανάγκες της μηχανοποιημένης λειτουργίας, αλλά και να εξοικονομεί ενέργεια, γη και κόστος.Δεύτερον, είναι απαραίτητο να διερευνάται διαρκώς η απόδοση των νέων θερμοκηπίων σε διάφορες περιοχές, ώστε να παρέχονται συνθήκες για μεγάλης κλίμακας εκλαΐκευση των θερμοκηπίων.Στο μέλλον, θα πρέπει να αναζητήσουμε περαιτέρω νέα ενέργεια και νέα υλικά κατάλληλα για εφαρμογή θερμοκηπίου και να βρούμε τον καλύτερο συνδυασμό νέας ενέργειας, νέων υλικών και θερμοκηπίου, ώστε να καταστεί δυνατή η κατασκευή ενός νέου θερμοκηπίου με χαμηλό κόστος, σύντομη κατασκευή περίοδος, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και η εξαιρετική απόδοση, βοηθούν τη δομή του θερμοκηπίου να αλλάξει και προωθεί την ανάπτυξη εκσυγχρονισμού των θερμοκηπίων στην Κίνα.

Αν και η εφαρμογή νέας ενέργειας, νέων υλικών και νέων σχεδίων στην κατασκευή θερμοκηπίων είναι μια αναπόφευκτη τάση, υπάρχουν ακόμη πολλά προβλήματα που πρέπει να μελετηθούν και να ξεπεραστούν: (1) Το κόστος κατασκευής αυξάνεται.Σε σύγκριση με την παραδοσιακή θέρμανση με άνθρακα, φυσικό αέριο ή πετρέλαιο, η εφαρμογή νέας ενέργειας και νέων υλικών είναι φιλική προς το περιβάλλον και χωρίς ρύπανση, αλλά το κόστος κατασκευής είναι σημαντικά αυξημένο, γεγονός που έχει κάποιο αντίκτυπο στην ανάκαμψη των επενδύσεων της παραγωγής και λειτουργίας .Σε σύγκριση με την ενεργειακή χρήση, το κόστος των νέων υλικών θα αυξηθεί σημαντικά.(2) Ασταθής αξιοποίηση της θερμικής ενέργειας.Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της χρήσης νέας ενέργειας είναι το χαμηλό λειτουργικό κόστος και η χαμηλή εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα, αλλά η παροχή ενέργειας και θερμότητας είναι ασταθής και οι συννεφιασμένες μέρες γίνονται ο μεγαλύτερος περιοριστικός παράγοντας στη χρήση της ηλιακής ενέργειας.Στη διαδικασία παραγωγής θερμότητας βιομάζας με ζύμωση, η αποτελεσματική χρήση αυτής της ενέργειας περιορίζεται από τα προβλήματα της θερμικής ενέργειας χαμηλής ζύμωσης, της δύσκολης διαχείρισης και ελέγχου και του μεγάλου αποθηκευτικού χώρου για τη μεταφορά πρώτων υλών.(3) Τεχνολογική ωριμότητα.Αυτές οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται από τη νέα ενέργεια και τα νέα υλικά αποτελούν προηγμένα ερευνητικά και τεχνολογικά επιτεύγματα και το πεδίο εφαρμογής και το πεδίο εφαρμογής τους είναι ακόμη αρκετά περιορισμένα.Δεν έχουν περάσει πολλές φορές, πολλές τοποθεσίες και μεγάλης κλίμακας επαλήθευση πρακτικής, και αναπόφευκτα υπάρχουν κάποιες ελλείψεις και τεχνικά περιεχόμενα που πρέπει να βελτιωθούν στην εφαρμογή.Οι χρήστες συχνά αρνούνται την πρόοδο της τεχνολογίας λόγω των μικρών ελλείψεων.(4) Το ποσοστό διείσδυσης της τεχνολογίας είναι χαμηλό.Η ευρεία εφαρμογή ενός επιστημονικού και τεχνολογικού επιτεύγματος απαιτεί κάποια δημοτικότητα.Προς το παρόν, η νέα ενέργεια, η νέα τεχνολογία και η νέα τεχνολογία σχεδιασμού θερμοκηπίων ανήκουν στην ομάδα επιστημονικών ερευνητικών κέντρων σε πανεπιστήμια με ορισμένες ικανότητες καινοτομίας, και οι περισσότεροι τεχνικοί απαιτητές ή σχεδιαστές εξακολουθούν να μην γνωρίζουν.Ταυτόχρονα, η εκλαΐκευση και η εφαρμογή νέων τεχνολογιών εξακολουθούν να είναι αρκετά περιορισμένες επειδή ο βασικός εξοπλισμός των νέων τεχνολογιών είναι κατοχυρωμένος με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.(5) Η ενοποίηση της νέας ενέργειας, των νέων υλικών και του σχεδιασμού της δομής του θερμοκηπίου πρέπει να ενισχυθεί περαιτέρω.Επειδή ο σχεδιασμός της ενέργειας, των υλικών και της δομής του θερμοκηπίου ανήκουν σε τρεις διαφορετικούς κλάδους, τα ταλέντα με εμπειρία στο σχεδιασμό θερμοκηπίου συχνά στερούνται έρευνας για την ενέργεια και τα υλικά που σχετίζονται με το θερμοκήπιο και αντίστροφα.Ως εκ τούτου, οι ερευνητές που σχετίζονται με την έρευνα ενέργειας και υλικών πρέπει να ενισχύσουν τη διερεύνηση και την κατανόηση των πραγματικών αναγκών της ανάπτυξης της βιομηχανίας θερμοκηπίου και οι δομικοί σχεδιαστές θα πρέπει επίσης να μελετήσουν νέα υλικά και νέα ενέργεια για να προωθήσουν τη βαθιά ενοποίηση των τριών σχέσεων, ώστε να επιτευχθεί ο στόχος της πρακτικής τεχνολογίας έρευνας θερμοκηπίου, το χαμηλό κόστος κατασκευής και το καλό αποτέλεσμα χρήσης.Με βάση τα παραπάνω προβλήματα, προτείνεται η πολιτεία, οι τοπικές αρχές και τα επιστημονικά ερευνητικά κέντρα να εντείνουν την τεχνική έρευνα, να διεξάγουν κοινή έρευνα σε βάθος, να ενισχύσουν τη δημοσιότητα των επιστημονικών και τεχνολογικών επιτευγμάτων, να βελτιώσουν τη διάδοση των επιτευγμάτων και να συνειδητοποιήσουν γρήγορα στόχος της νέας ενέργειας και νέων υλικών για να βοηθήσει τη νέα ανάπτυξη της βιομηχανίας θερμοκηπίου.

Αναφερόμενες πληροφορίες

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.Νέα ενέργεια, νέα υλικά και νέος σχεδιασμός βοηθούν τη νέα επανάσταση του θερμοκηπίου [J].Λαχανικά, 2022, (10): 1-8.