Τεχνολογία γεωργικής μηχανικής κηπευτικής θερμοκηπίου 2022-12-02 17:30 δημοσιεύτηκε στο Πεκίνο

Η ανάπτυξη ηλιακών θερμοκηπίων σε μη καλλιεργήσιμες περιοχές όπως η έρημος, το Γκόμπι και η αμμώδης γη έχει λύσει αποτελεσματικά την αντίφαση μεταξύ του ανταγωνισμού μεταξύ των τροφίμων και των λαχανικών για τη γη. Είναι ένας από τους καθοριστικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες για την ανάπτυξη καλλιεργειών θερμοκρασίας, ο οποίος συχνά καθορίζει την επιτυχία ή την αποτυχία της παραγωγής θερμοκηπιακών καλλιεργειών. Επομένως, για την ανάπτυξη ηλιακών θερμοκηπίων σε μη καλλιεργήσιμες περιοχές, πρέπει πρώτα να λύσουμε το πρόβλημα της θερμοκρασίας περιβάλλοντος των θερμοκηπίων. Σε αυτό το άρθρο, συνοψίζονται οι μέθοδοι ελέγχου της θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται σε θερμοκήπια μη καλλιεργήσιμης γης τα τελευταία χρόνια και αναλύονται και συνοψίζονται τα υπάρχοντα προβλήματα και η κατεύθυνση ανάπτυξης της θερμοκρασίας και της προστασίας του περιβάλλοντος σε ηλιακά θερμοκήπια μη καλλιεργήσιμης γης.

Η Κίνα έχει μεγάλο πληθυσμό και λιγότερους διαθέσιμους χερσαίους πόρους. Περισσότερο από το 85% των χερσαίων πόρων είναι μη καλλιεργήσιμοι πόροι γης, οι οποίοι συγκεντρώνονται κυρίως στα βορειοδυτικά της Κίνας. Το Έγγραφο Αρ. 1 της Κεντρικής Επιτροπής το 2022 επεσήμανε ότι η ανάπτυξη της γεωργίας εγκαταστάσεων θα πρέπει να επιταχυνθεί και, με βάση την προστασία του οικολογικού περιβάλλοντος, θα πρέπει να διερευνηθούν οι εκμεταλλεύσιμες κενές εκτάσεις και οι άγονες εκτάσεις για την ανάπτυξη της γεωργίας εγκαταστάσεων. Η Βορειοδυτική Κίνα είναι πλούσια σε έρημο, Γκόμπι, άγονες εκτάσεις και άλλους μη καλλιεργήσιμους χερσαίους πόρους, καθώς και σε φυσικούς πόρους φωτός και θερμότητας, οι οποίοι είναι κατάλληλοι για την ανάπτυξη της γεωργίας εγκαταστάσεων. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη και η αξιοποίηση των μη καλλιεργήσιμων χερσαίων πόρων για την ανάπτυξη θερμοκηπίων μη καλλιεργήσιμης γης έχει μεγάλη στρατηγική σημασία για τη διασφάλιση της εθνικής επισιτιστικής ασφάλειας και την άμβλυνση των συγκρούσεων σχετικά με τη χρήση γης.

Προς το παρόν, τα μη καλλιεργούμενα ηλιακά θερμοκήπια αποτελούν την κύρια μορφή υψηλής απόδοσης γεωργικής ανάπτυξης σε μη καλλιεργήσιμη γη. Στα βορειοδυτικά της Κίνας, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας είναι μεγάλη και η θερμοκρασία τη νύχτα το χειμώνα είναι χαμηλή, γεγονός που συχνά οδηγεί στο φαινόμενο η ελάχιστη εσωτερική θερμοκρασία να είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία που απαιτείται για την κανονική ανάπτυξη και ανάπτυξη των καλλιεργειών. Η θερμοκρασία είναι ένας από τους απαραίτητους περιβαλλοντικούς παράγοντες για την ανάπτυξη και ανάπτυξη των καλλιεργειών. Η πολύ χαμηλή θερμοκρασία θα επιβραδύνει τη φυσιολογική και βιοχημική αντίδραση των καλλιεργειών και θα επιβραδύνει την ανάπτυξη και ανάπτυξή τους. Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από το όριο που μπορούν να αντέξουν οι καλλιέργειες, θα οδηγήσει ακόμη και σε τραυματισμό από το πάγωμα. Επομένως, είναι ιδιαίτερα σημαντικό να διασφαλιστεί η θερμοκρασία που απαιτείται για την κανονική ανάπτυξη και ανάπτυξη των καλλιεργειών. Για να διατηρηθεί η σωστή θερμοκρασία του ηλιακού θερμοκηπίου, δεν υπάρχει ένα μόνο μέτρο που μπορεί να λυθεί. Πρέπει να διασφαλιστεί από τις πτυχές του σχεδιασμού, της κατασκευής, της επιλογής υλικών, της ρύθμισης και της καθημερινής διαχείρισης του θερμοκηπίου. Συνεπώς, το παρόν άρθρο θα συνοψίσει την ερευνητική κατάσταση και την πρόοδο του ελέγχου της θερμοκρασίας σε μη καλλιεργημένα θερμοκήπια στην Κίνα τα τελευταία χρόνια, από την άποψη του σχεδιασμού και της κατασκευής θερμοκηπίων, των μέτρων διατήρησης της θερμότητας και θέρμανσης, καθώς και της περιβαλλοντικής διαχείρισης, ώστε να παρέχει μια συστηματική αναφορά για τον ορθολογικό σχεδιασμό και τη διαχείριση μη καλλιεργημένων θερμοκηπίων.

Δομή και υλικά θερμοκηπίου

Το θερμικό περιβάλλον του θερμοκηπίου εξαρτάται κυρίως από τη μετάδοση, την αναχαίτιση και την ικανότητα αποθήκευσης της ηλιακής ακτινοβολίας από το θερμοκήπιο, η οποία σχετίζεται με τον λογικό σχεδιασμό του προσανατολισμού του θερμοκηπίου, το σχήμα και το υλικό της επιφάνειας μετάδοσης φωτός, τη δομή και το υλικό του τοίχου και της πίσω στέγης, τη μόνωση των θεμελίων, το μέγεθος του θερμοκηπίου, τον τρόπο νυχτερινής μόνωσης και το υλικό της μπροστινής στέγης κ.λπ., και σχετίζεται επίσης με το κατά πόσον η διαδικασία κατασκευής του θερμοκηπίου μπορεί να διασφαλίσει την αποτελεσματική υλοποίηση των απαιτήσεων σχεδιασμού.

Ικανότητα μετάδοσης φωτός της μπροστινής οροφής

Η κύρια ενέργεια στο θερμοκήπιο προέρχεται από τον ήλιο. Η αύξηση της ικανότητας μετάδοσης φωτός της μπροστινής στέγης είναι ευεργετική για την απόκτηση περισσότερης θερμότητας από το θερμοκήπιο και αποτελεί επίσης σημαντική βάση για τη διασφάλιση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος του θερμοκηπίου τον χειμώνα. Προς το παρόν, υπάρχουν τρεις κύριες μέθοδοι για την αύξηση της ικανότητας μετάδοσης φωτός και του χρόνου λήψης φωτός από την μπροστινή στέγη του θερμοκηπίου.

01 σχεδιασμός λογικού προσανατολισμού θερμοκηπίου και αζιμουθίου

Ο προσανατολισμός του θερμοκηπίου επηρεάζει την απόδοση φωτισμού του θερμοκηπίου και την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας του. Επομένως, για να επιτευχθεί μεγαλύτερη αποθήκευση θερμότητας στο θερμοκήπιο, ο προσανατολισμός των μη καλλιεργούμενων θερμοκηπίων στη βορειοδυτική Κίνα είναι στραμμένος προς τον νότο. Για το συγκεκριμένο αζιμούθιο του θερμοκηπίου, όταν επιλέγεται από νότο προς ανατολικά, είναι ωφέλιμο να «αρπάξει τον ήλιο» και η εσωτερική θερμοκρασία αυξάνεται γρήγορα το πρωί. Όταν επιλέγεται από νότο προς δύση, είναι ωφέλιμο για το θερμοκήπιο να αξιοποιεί το απογευματινό φως. Η νότια κατεύθυνση είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ των δύο παραπάνω καταστάσεων. Σύμφωνα με τις γνώσεις της γεωφυσικής, η γη περιστρέφεται 360° την ημέρα και το αζιμούθιο του ήλιου κινείται περίπου 1° κάθε 4 λεπτά. Επομένως, κάθε φορά που το αζιμούθιο του θερμοκηπίου διαφέρει κατά 1°, ο χρόνος του άμεσου ηλιακού φωτός θα διαφέρει κατά περίπου 4 λεπτά, δηλαδή, το αζιμούθιο του θερμοκηπίου επηρεάζει τον χρόνο που το θερμοκήπιο βλέπει φως το πρωί και το βράδυ.

Όταν οι ώρες φωτός το πρωί και το απόγευμα είναι ίσες και η ανατολή ή η δύση βρίσκονται στην ίδια γωνία, το θερμοκήπιο θα έχει τις ίδιες ώρες φωτός. Ωστόσο, για την περιοχή βόρεια των 37° βόρειου γεωγραφικού πλάτους, η θερμοκρασία είναι χαμηλή το πρωί και ο χρόνος ανοίγματος του πάπλωμα είναι αργά, ενώ η θερμοκρασία είναι σχετικά υψηλή το απόγευμα και το βράδυ, επομένως είναι σκόπιμο να καθυστερήσει ο χρόνος κλεισίματος του θερμομονωτικού πάπλωμα. Επομένως, αυτές οι περιοχές θα πρέπει να επιλέξουν την κατεύθυνση από νότο προς δύση και να αξιοποιήσουν πλήρως το απογευματινό φως. Για τις περιοχές με 30°~35° βόρειο γεωγραφικό πλάτος, λόγω των καλύτερων συνθηκών φωτισμού το πρωί, ο χρόνος διατήρησης της θερμότητας και το άνοιγμα του καλύμματος μπορεί επίσης να επιταχυνθεί. Επομένως, αυτές οι περιοχές θα πρέπει να επιλέξουν την κατεύθυνση από νότο προς ανατολή για να επιδιώξουν περισσότερη πρωινή ηλιακή ακτινοβολία για το θερμοκήπιο. Ωστόσο, στην περιοχή 35°~37° βόρειου γεωγραφικού πλάτους, υπάρχει μικρή διαφορά στην ηλιακή ακτινοβολία το πρωί και το απόγευμα, επομένως είναι καλύτερο να επιλέξετε την κατεύθυνση από νότο. Είτε πρόκειται για νοτιοανατολικό είτε για νοτιοδυτικό, η γωνία απόκλισης είναι γενικά 5° ~ 8° και η μέγιστη δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 10°. Η βορειοδυτική Κίνα βρίσκεται στην περιοχή των 37°~50° βόρειου γεωγραφικού πλάτους, επομένως η γωνία αζιμουθίου του θερμοκηπίου είναι γενικά από νότο προς δύση. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, το θερμοκήπιο ηλιακού φωτός που σχεδιάστηκε από τους Zhang Jingshe κ.λπ. στην περιοχή Taiyuan έχει επιλέξει τον προσανατολισμό των 5° δυτικά του νότου, το θερμοκήπιο ηλιακού φωτός που κατασκευάστηκε από τους Chang Meimei κ.λπ. στην περιοχή Gobi του διαδρόμου Hexi έχει υιοθετήσει τον προσανατολισμό των 5° έως 10° δυτικά του νότου και το θερμοκήπιο ηλιακού φωτός που κατασκευάστηκε από τους Ma Zhigui κ.λπ. στο βόρειο Xinjiang έχει υιοθετήσει τον προσανατολισμό των 8° δυτικά του νότου.

02 Σχεδιασμός λογικού σχήματος μπροστινής στέγης και γωνίας κλίσης

Το σχήμα και η κλίση της μπροστινής στέγης καθορίζουν τη γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων. Όσο μικρότερη είναι η γωνία πρόσπτωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαπερατότητα. Ο Sun Juren πιστεύει ότι το σχήμα της μπροστινής στέγης καθορίζεται κυρίως από την αναλογία του μήκους της κύριας επιφάνειας φωτισμού και της πίσω κλίσης. Η μεγάλη μπροστινή κλίση και η μικρή πίσω κλίση είναι ευεργετικές για τη διατήρηση του φωτισμού και της θερμότητας της μπροστινής στέγης. Ο Chen Wei-Qian και άλλοι πιστεύουν ότι η κύρια φωτιστική στέγη του ηλιακού θερμοκηπίου που χρησιμοποιείται στην περιοχή Gobi υιοθετεί ένα κυκλικό τόξο με ακτίνα 4,5 m, το οποίο μπορεί να αντισταθεί αποτελεσματικά στο κρύο. Ο Zhang Jingshe, κ.λπ. πιστεύουν ότι είναι πιο κατάλληλο να χρησιμοποιείται ημικυκλική αψίδα στην μπροστινή στέγη του θερμοκηπίου σε αλπικές και υψηλού γεωγραφικού πλάτους περιοχές. Όσον αφορά τη γωνία κλίσης της μπροστινής στέγης, σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά μετάδοσης φωτός της πλαστικής μεμβράνης, όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι 0 ~ 40°, η ανακλαστικότητα της μπροστινής στέγης στο ηλιακό φως είναι μικρή και όταν υπερβαίνει τις 40°, η ανακλαστικότητα αυξάνεται σημαντικά. Επομένως, οι 40° λαμβάνονται ως η μέγιστη γωνία πρόσπτωσης για τον υπολογισμό της γωνίας κλίσης της μπροστινής στέγης, έτσι ώστε ακόμη και κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο, η ηλιακή ακτινοβολία να μπορεί να εισέλθει στο θερμοκήπιο στο μέγιστο βαθμό. Επομένως, κατά το σχεδιασμό ενός ηλιακού θερμοκηπίου κατάλληλου για μη καλλιεργούμενες περιοχές στο Γουχάι της Εσωτερικής Μογγολίας, ο Χε Μπιν και άλλοι υπολόγισαν τη γωνία κλίσης της μπροστινής στέγης με γωνία πρόσπτωσης 40° και σκέφτηκαν ότι εφόσον ήταν μεγαλύτερη από 30°, θα μπορούσε να καλύψει τις απαιτήσεις φωτισμού του θερμοκηπίου και διατήρησης της θερμότητας. Ο Ζανγκ Καϊχονγκ και άλλοι πιστεύουν ότι κατά την κατασκευή θερμοκηπίων στις μη καλλιεργούμενες περιοχές του Σιντσιάνγκ, η γωνία κλίσης της μπροστινής στέγης των θερμοκηπίων στο νότιο Σιντσιάνγκ είναι 31°, ενώ στο βόρειο Σιντσιάνγκ είναι 32°~33,5°.

03 Επιλέξτε κατάλληλα διαφανή υλικά κάλυψης.

Εκτός από την επίδραση των εξωτερικών συνθηκών ηλιακής ακτινοβολίας, τα χαρακτηριστικά υλικού και μετάδοσης φωτός της μεμβράνης θερμοκηπίου είναι επίσης σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν το περιβάλλον φωτός και θερμότητας του θερμοκηπίου. Προς το παρόν, η μετάδοση φωτός των πλαστικών μεμβρανών όπως PE, PVC, EVA και PO διαφέρει λόγω των διαφορετικών υλικών και πάχους της μεμβράνης. Γενικά, η μετάδοση φωτός των μεμβρανών που έχουν χρησιμοποιηθεί για 1-3 χρόνια μπορεί να εγγυηθεί ότι είναι πάνω από 88% συνολικά, η οποία πρέπει να επιλέγεται ανάλογα με τη ζήτηση των καλλιεργειών για φως και θερμοκρασία. Επιπλέον, εκτός από τη μετάδοση φωτός στο θερμοκήπιο, η κατανομή του περιβάλλοντος φωτός στο θερμοκήπιο είναι επίσης ένας παράγοντας στον οποίο οι άνθρωποι δίνουν όλο και μεγαλύτερη προσοχή. Επομένως, τα τελευταία χρόνια, το υλικό κάλυψης μετάδοσης φωτός με ενισχυμένη σκέδαση φωτός έχει αναγνωριστεί ιδιαίτερα από τη βιομηχανία, ειδικά στις περιοχές με ισχυρή ηλιακή ακτινοβολία στη βορειοδυτική Κίνα. Η εφαρμογή μεμβράνης φωτός ενισχυμένης σκέδασης έχει μειώσει την επίδραση σκίασης στο πάνω και κάτω μέρος της κόμης των καλλιεργειών, έχει αυξήσει το φως στα μεσαία και κάτω μέρη της κόμης των καλλιεργειών, έχει βελτιώσει τα φωτοσυνθετικά χαρακτηριστικά ολόκληρης της καλλιέργειας και έχει δείξει ένα καλό αποτέλεσμα στην προώθηση της ανάπτυξης και στην αύξηση της παραγωγής.

Λογικός σχεδιασμός μεγέθους θερμοκηπίου

Το μήκος του θερμοκηπίου είναι πολύ μεγάλο ή πολύ μικρό, γεγονός που θα επηρεάσει τον έλεγχο της εσωτερικής θερμοκρασίας. Όταν το μήκος του θερμοκηπίου είναι πολύ μικρό, πριν από την ανατολή και τη δύση του ηλίου, η περιοχή που σκιάζεται από τα ανατολικά και δυτικά αετώματα είναι μεγάλη, γεγονός που δεν ευνοεί τη θέρμανση του θερμοκηπίου, και λόγω του μικρού όγκου του, θα επηρεάσει την απορρόφηση και την απελευθέρωση θερμότητας από το εσωτερικό έδαφος και τους τοίχους. Όταν το μήκος είναι πολύ μεγάλο, είναι δύσκολο να ελεγχθεί η εσωτερική θερμοκρασία, και αυτό θα επηρεάσει τη σταθερότητα της δομής του θερμοκηπίου και τη διαμόρφωση του μηχανισμού κύλισης του πάπλωμα διατήρησης θερμότητας. Το ύψος και το άνοιγμα του θερμοκηπίου επηρεάζουν άμεσα τον φυσικό φωτισμό της μπροστινής στέγης, το μέγεθος του χώρου του θερμοκηπίου και τον λόγο μόνωσης. Όταν το άνοιγμα και το μήκος του θερμοκηπίου είναι σταθερά, η αύξηση του ύψους του θερμοκηπίου μπορεί να αυξήσει τη γωνία φωτισμού της μπροστινής στέγης από την άποψη του φωτεινού περιβάλλοντος, κάτι που ευνοεί τη μετάδοση του φωτός. Από την άποψη του θερμικού περιβάλλοντος, το ύψος του τοίχου αυξάνεται και η περιοχή αποθήκευσης θερμότητας του πίσω τοίχου αυξάνεται, γεγονός που είναι ευεργετικό για την αποθήκευση και την απελευθέρωση θερμότητας του πίσω τοίχου. Επιπλέον, ο χώρος είναι μεγάλος, ο ρυθμός θερμοχωρητικότητας είναι επίσης μεγάλος και το θερμικό περιβάλλον του θερμοκηπίου είναι πιο σταθερό. Φυσικά, η αύξηση του ύψους του θερμοκηπίου θα αυξήσει το κόστος του, το οποίο απαιτεί ολοκληρωμένη εξέταση. Επομένως, κατά το σχεδιασμό ενός θερμοκηπίου, θα πρέπει να επιλέγουμε ένα λογικό μήκος, άνοιγμα και ύψος ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες. Για παράδειγμα, ο Zhang Caihong και άλλοι πιστεύουν ότι στο βόρειο Xinjiang, το μήκος του θερμοκηπίου είναι 50~80m, το άνοιγμα είναι 7m και το ύψος του θερμοκηπίου είναι 3,9m, ενώ στο νότιο Xinjiang, το μήκος του θερμοκηπίου είναι 50~80m, το άνοιγμα είναι 8m και το ύψος του θερμοκηπίου είναι 3,6~4,0m. Θεωρείται επίσης ότι το άνοιγμα του θερμοκηπίου δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 7m, και όταν το άνοιγμα είναι 8m, το αποτέλεσμα διατήρησης της θερμότητας είναι το καλύτερο. Επιπλέον, ο Chen Weiqian και άλλοι πιστεύουν ότι το μήκος, το άνοιγμα και το ύψος του ηλιακού θερμοκηπίου θα πρέπει να είναι 80 μέτρα, 8~10 μέτρα και 3,8~4,2 μέτρα αντίστοιχα, όταν κατασκευαστεί στην περιοχή Gobi του Jiuquan, στο Gansu.

Βελτιώστε την αποθήκευση θερμότητας και την ικανότητα μόνωσης του τοίχου

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο τοίχος συσσωρεύει θερμότητα απορροφώντας την ηλιακή ακτινοβολία και τη θερμότητα κάποιου εσωτερικού αέρα. Τη νύχτα, όταν η εσωτερική θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του τοίχου, ο τοίχος απελευθερώνει παθητικά θερμότητα για να θερμάνει το θερμοκήπιο. Ως το κύριο σώμα αποθήκευσης θερμότητας του θερμοκηπίου, ο τοίχος μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη θερμοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος τη νύχτα βελτιώνοντας την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας. Ταυτόχρονα, η θερμομονωτική λειτουργία του τοίχου αποτελεί τη βάση για τη σταθερότητα του θερμικού περιβάλλοντος του θερμοκηπίου. Προς το παρόν, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τη βελτίωση της αποθήκευσης θερμότητας και της μονωτικής ικανότητας των τοίχων.

01 σχεδιασμός λογικής δομής τοίχου

Η λειτουργία του τοίχου περιλαμβάνει κυρίως την αποθήκευση και τη διατήρηση θερμότητας, και ταυτόχρονα, τα περισσότερα από τα τοιχώματα του θερμοκηπίου χρησιμεύουν επίσης ως φέροντα μέλη για τη στήριξη της στέγης. Από την άποψη της επίτευξης ενός καλού θερμικού περιβάλλοντος, μια λογική δομή τοίχου θα πρέπει να έχει επαρκή χωρητικότητα αποθήκευσης θερμότητας στην εσωτερική πλευρά και επαρκή χωρητικότητα διατήρησης θερμότητας στην εξωτερική πλευρά, μειώνοντας παράλληλα τις περιττές ψυχρές γέφυρες. Στην έρευνα για την αποθήκευση και τη μόνωση θερμότητας τοίχου, ο Bao Encai και άλλοι σχεδίασαν τον τοίχο αποθήκευσης θερμότητας από στερεοποιημένη άμμο στην περιοχή της ερήμου Wuhai, στην Εσωτερική Μογγολία. Πορώδες τούβλο χρησιμοποιήθηκε ως μονωτικό στρώμα στο εξωτερικό και στερεοποιημένη άμμος ως στρώμα αποθήκευσης θερμότητας στο εσωτερικό. Η δοκιμή έδειξε ότι η εσωτερική θερμοκρασία θα μπορούσε να φτάσει τους 13,7℃ σε ηλιόλουστες ημέρες. Ο Ma Yuehong κ.λπ. σχεδίασε έναν σύνθετο τοίχο από μπλοκ κονιάματος από κελύφη σιταριού στο βόρειο Xinjiang, στον οποίο ασβέστης γεμίζεται με μπλοκ κονιάματος ως στρώμα αποθήκευσης θερμότητας και σακούλες σκωρίας στοιβάζονται εξωτερικά ως μονωτικό στρώμα. Ο τοίχος από κοίλα τούβλα που σχεδιάστηκε από τους Zhao Peng κ.λπ. στην περιοχή Gobi της επαρχίας Gansu, χρησιμοποιεί βενζολική πλάκα πάχους 100 mm ως μονωτικό στρώμα στο εξωτερικό και άμμο και κοίλα τούβλα ως στρώμα αποθήκευσης θερμότητας στο εσωτερικό. Η δοκιμή δείχνει ότι η μέση θερμοκρασία τον χειμώνα είναι πάνω από 10℃ τη νύχτα, και η Chai Regeneration κ.λπ. χρησιμοποιεί επίσης άμμο και χαλίκι ως μονωτικό στρώμα και στρώμα αποθήκευσης θερμότητας του τοίχου στην περιοχή Gobi της επαρχίας Gansu. Όσον αφορά τη μείωση των ψυχρών γεφυρών, οι Yan Junyue κ.λπ. σχεδίασαν έναν ελαφρύ και απλοποιημένο συναρμολογημένο οπίσθιο τοίχο, ο οποίος όχι μόνο βελτίωσε τη θερμική αντίσταση του τοίχου, αλλά και βελτίωσε την ιδιότητα στεγανοποίησης του τοίχου κολλώντας πλάκα πολυστυρενίου στο εξωτερικό του οπίσθιου τοίχου. Οι Wu Letian κ.λπ. τοποθέτησαν δακτυλιοειδή δοκό από οπλισμένο σκυρόδεμα πάνω από τη θεμελίωση του τοίχου του θερμοκηπίου και χρησιμοποίησαν τραπεζοειδή σφράγιση από τούβλα ακριβώς πάνω από τη δακτυλιοειδή δοκό για να στηρίξουν την πίσω οροφή, γεγονός που έλυσε το πρόβλημα ότι οι ρωγμές και οι καθιζήσεις των θεμελίων είναι εύκολο να εμφανιστούν σε θερμοκήπια στο Hotian, Xinjiang, επηρεάζοντας έτσι τη θερμομόνωση των θερμοκηπίων.

02 Επιλέξτε κατάλληλα υλικά αποθήκευσης θερμότητας και μόνωσης.

Η αποθήκευση θερμότητας και η μονωτική επίδραση του τοίχου εξαρτάται πρώτα από την επιλογή των υλικών. Στη βορειοδυτική έρημο, το Γκόμπι, την αμμώδη γη και άλλες περιοχές, ανάλογα με τις συνθήκες του χώρου, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τοπικά υλικά και έκαναν τολμηρές προσπάθειες να σχεδιάσουν πολλά διαφορετικά είδη οπίσθιων τοίχων ηλιακών θερμοκηπίων. Για παράδειγμα, όταν ο Zhang Guosen και άλλοι έχτισαν θερμοκήπια σε χωράφια άμμου και χαλικιού στο Γκανσού, η άμμος και το χαλίκι χρησιμοποιήθηκαν ως στρώματα αποθήκευσης θερμότητας και μόνωσης των τοίχων. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του Γκόμπι και της ερήμου στη βορειοδυτική Κίνα, ο Zhao Peng σχεδίασε ένα είδος τοίχου από κοίλα τούβλα με υλικά ψαμμίτη και κοίλα τούβλα. Η δοκιμή δείχνει ότι η μέση εσωτερική νυχτερινή θερμοκρασία είναι πάνω από 10℃. Λόγω της σπανιότητας δομικών υλικών όπως τούβλα και άργιλος στην περιοχή Γκόμπι της βορειοδυτικής Κίνας, ο Zhou Changji και άλλοι διαπίστωσαν ότι τα τοπικά θερμοκήπια χρησιμοποιούν συνήθως βότσαλα ως υλικά τοίχων κατά την έρευνα ηλιακών θερμοκηπίων στην περιοχή Γκόμπι του Κιζίλσου Κιργιστάν, στο Σιντσιάνγκ. Λόγω της θερμικής απόδοσης και της μηχανικής αντοχής του βότσαλου, το θερμοκήπιο που κατασκευάστηκε με βότσαλο έχει καλή απόδοση όσον αφορά τη διατήρηση της θερμότητας, την αποθήκευση θερμότητας και τη φέρουσα ικανότητα. Ομοίως, οι Zhang Yong κ.λπ. χρησιμοποίησαν επίσης βότσαλα ως κύριο υλικό του τοίχου και σχεδίασαν έναν ανεξάρτητο οπίσθιο τοίχο με βότσαλα αποθήκευσης θερμότητας στο Shanxi και σε άλλα μέρη. Η δοκιμή δείχνει ότι το αποτέλεσμα αποθήκευσης θερμότητας είναι καλό. Οι Zhang κ.λπ. σχεδίασαν ένα είδος τοίχου από ψαμμίτη σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της βορειοδυτικής περιοχής Gobi, ο οποίος μπορεί να αυξήσει την εσωτερική θερμοκρασία κατά 2,5℃. Επιπλέον, ο Ma Yuehong και άλλοι δοκίμασαν την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας του τοίχου από άμμο, του τοίχου από τούβλα και του τοίχου από τούβλα στο Hotian, Xinjiang. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο τοίχος από άμμο με ογκόλιθους είχε τη μεγαλύτερη ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας. Επιπλέον, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση αποθήκευσης θερμότητας του τοίχου, οι ερευνητές αναπτύσσουν ενεργά νέα υλικά και τεχνολογίες αποθήκευσης θερμότητας. Για παράδειγμα, ο Bao Encai πρότεινε ένα υλικό παράγοντα σκλήρυνσης αλλαγής φάσης, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της ικανότητας αποθήκευσης θερμότητας του οπίσθιου τοίχου ηλιακού θερμοκηπίου σε βορειοδυτικές μη καλλιεργούμενες περιοχές. Καθώς εξερευνώνται τοπικά υλικά, χρησιμοποιούνται επίσης θημωνιές, σκωρία, βενζολικές σανίδες και άχυρο ως υλικά τοίχων, αλλά αυτά τα υλικά συνήθως έχουν μόνο τη λειτουργία της διατήρησης θερμότητας και όχι την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας. Γενικά, οι τοίχοι που είναι γεμάτοι με χαλίκι και τούβλα έχουν καλή αποθήκευση θερμότητας και μονωτική ικανότητα.

03 Αυξήστε κατάλληλα το πάχος του τοίχου

Συνήθως, η θερμική αντίσταση είναι ένας σημαντικός δείκτης για τη μέτρηση της απόδοσης θερμομόνωσης του τοίχου και ο παράγοντας που επηρεάζει τη θερμική αντίσταση είναι το πάχος του στρώματος του υλικού εκτός από τη θερμική αγωγιμότητα του υλικού. Επομένως, με βάση την επιλογή κατάλληλων θερμομονωτικών υλικών, η κατάλληλη αύξηση του πάχους του τοίχου μπορεί να αυξήσει τη συνολική θερμική αντίσταση του τοίχου και να μειώσει την απώλεια θερμότητας μέσω του τοίχου, αυξάνοντας έτσι τη θερμομόνωση και την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας του τοίχου και ολόκληρου του θερμοκηπίου. Για παράδειγμα, στο Γκανσού και σε άλλες περιοχές, το μέσο πάχος του τοίχου από σακούλες άμμου στην πόλη Ζανγκγιέ είναι 2,6 μέτρα, ενώ του τοίχου από τοιχοποιία στην πόλη Τζιουκουάν είναι 3,7 μέτρα. Όσο πιο παχύς είναι ο τοίχος, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμομόνωση και η ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας. Ωστόσο, οι πολύ χοντροί τοίχοι θα αυξήσουν την κατοχή γης και το κόστος κατασκευής του θερμοκηπίου. Επομένως, από την άποψη της βελτίωσης της ικανότητας θερμομόνωσης, θα πρέπει επίσης να δώσουμε προτεραιότητα στην επιλογή υλικών υψηλής θερμομόνωσης με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, όπως πολυστυρένιο, πολυουρεθάνη και άλλα υλικά, και στη συνέχεια να αυξήσουμε κατάλληλα το πάχος.

Λογικός σχεδιασμός της πίσω οροφής

Για τον σχεδιασμό της πίσω στέγης, η κύρια σκέψη είναι να μην προκαλείται η επίδραση της σκίασης και να βελτιώνεται η θερμομονωτική ικανότητα. Προκειμένου να μειωθεί η επίδραση της σκίασης στην πίσω στέγη, η ρύθμιση της γωνίας κλίσης της βασίζεται κυρίως στο γεγονός ότι η πίσω στέγη μπορεί να δέχεται άμεσο ηλιακό φως κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν φυτεύονται και παράγονται καλλιέργειες. Επομένως, η γωνία ανύψωσης της πίσω στέγης επιλέγεται γενικά να είναι καλύτερη από την τοπική γωνία ηλιακού υψομέτρου του χειμερινού ηλιοστασίου, η οποία είναι 7°~8°. Για παράδειγμα, ο Zhang Caihong και άλλοι πιστεύουν ότι κατά την κατασκευή ηλιακών θερμοκηπίων σε περιοχές Gobi και αλατούχων-αλκαλικών εκτάσεων στο Xinjiang, το προβλεπόμενο μήκος της πίσω στέγης είναι 1,6 m, επομένως η γωνία κλίσης της πίσω στέγης είναι 40° στο νότιο Xinjiang και 45° στο βόρειο Xinjiang. Ο Chen Wei-Qian και άλλοι πιστεύουν ότι η πίσω στέγη του ηλιακού θερμοκηπίου στην περιοχή Jiuquan Gobi θα πρέπει να έχει κλίση 40°. Για τη θερμομόνωση της πίσω στέγης, η θερμομονωτική ικανότητα θα πρέπει να διασφαλίζεται κυρίως με την επιλογή των θερμομονωτικών υλικών, τον απαραίτητο σχεδιασμό πάχους και την εύλογη επικάλυψη των θερμομονωτικών υλικών κατά την κατασκευή.

Μειώστε την απώλεια θερμότητας του εδάφους

Κατά τη διάρκεια της χειμερινής νύχτας, επειδή η θερμοκρασία του εσωτερικού εδάφους είναι υψηλότερη από αυτή του εξωτερικού εδάφους, η θερμότητα του εσωτερικού εδάφους μεταφέρεται στον εξωτερικό χώρο μέσω θερμικής αγωγιμότητας, προκαλώντας απώλεια θερμότητας του θερμοκηπίου. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να μειωθεί η απώλεια θερμότητας του εδάφους.

01 μόνωση εδάφους

Το έδαφος βυθίζεται σωστά, αποφεύγοντας το παγωμένο στρώμα εδάφους και χρησιμοποιώντας το έδαφος για τη διατήρηση της θερμότητας. Για παράδειγμα, το ηλιακό θερμοκήπιο "1448 τριών υλικών-ενός σώματος" που αναπτύχθηκε από την Chai Regeneration και άλλες μη καλλιεργήσιμες εκτάσεις στον διάδρομο Hexi κατασκευάστηκε με σκάψιμο 1 μέτρου, αποφεύγοντας αποτελεσματικά το παγωμένο στρώμα εδάφους. Σύμφωνα με το γεγονός ότι το βάθος του παγωμένου εδάφους στην περιοχή Turpan είναι 0,8 μέτρα, ο Wang Huamin και άλλοι πρότειναν σκάψιμο 0,8 μέτρων για τη βελτίωση της θερμομονωτικής ικανότητας του θερμοκηπίου. Όταν ο Zhang Guosen κ.λπ. κατασκεύασε τον πίσω τοίχο του ηλιακού θερμοκηπίου διπλής αψίδας με διπλή μεμβράνη σε μη καλλιεργήσιμη γη, το βάθος σκάψιμο ήταν 1 μέτρο. Το πείραμα έδειξε ότι η χαμηλότερη θερμοκρασία τη νύχτα αυξήθηκε κατά 2~3℃ σε σύγκριση με το παραδοσιακό ηλιακό θερμοκήπιο δεύτερης γενιάς.

02 προστασία από το κρύο θεμελίωσης

Η κύρια μέθοδος είναι η εκσκαφή μιας τάφρου ανθεκτικής στο κρύο κατά μήκος του τμήματος θεμελίωσης της μπροστινής στέγης, η συμπλήρωση θερμομονωτικών υλικών ή η συνεχής ταφή θερμομονωτικών υλικών υπόγεια κατά μήκος του τμήματος του τοίχου θεμελίωσης, όλα αυτά με στόχο τη μείωση της απώλειας θερμότητας που προκαλείται από τη μεταφορά θερμότητας μέσω του εδάφους στο οριακό τμήμα του θερμοκηπίου. Τα θερμομονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται βασίζονται κυρίως στις τοπικές συνθήκες στη βορειοδυτική Κίνα και μπορούν να αγοραστούν τοπικά, όπως σανός, σκωρία, πετροβάμβακας, σανίδα πολυστερίνης, άχυρο καλαμποκιού, κοπριά αλόγου, πεσμένα φύλλα, σπασμένο γρασίδι, πριονίδι, ζιζάνια, άχυρο κ.λπ.

03 μεμβράνη εδαφοκάλυψης

Καλύπτοντας την πλαστική μεμβράνη, το ηλιακό φως μπορεί να φτάσει στο έδαφος μέσω της πλαστικής μεμβράνης κατά τη διάρκεια της ημέρας και το έδαφος απορροφά τη θερμότητα του ήλιου και θερμαίνεται. Επιπλέον, η πλαστική μεμβράνη μπορεί να μπλοκάρει την ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος που ανακλάται από το έδαφος, μειώνοντας έτσι την απώλεια ακτινοβολίας του εδάφους και αυξάνοντας την αποθήκευση θερμότητας του εδάφους. Τη νύχτα, η πλαστική μεμβράνη μπορεί να εμποδίσει την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του εδάφους και του εσωτερικού αέρα, μειώνοντας έτσι την απώλεια θερμότητας του εδάφους. Ταυτόχρονα, η πλαστική μεμβράνη μπορεί επίσης να μειώσει την απώλεια λανθάνουσας θερμότητας που προκαλείται από την εξάτμιση του νερού του εδάφους. Ο Wei Wenxiang κάλυψε το θερμοκήπιο με πλαστική μεμβράνη στο οροπέδιο Qinghai και το πείραμα έδειξε ότι η θερμοκρασία του εδάφους θα μπορούσε να αυξηθεί κατά περίπου 1℃.

Ενισχύστε την απόδοση θερμομόνωσης της μπροστινής στέγης

Η μπροστινή στέγη του θερμοκηπίου είναι η κύρια επιφάνεια απαγωγής θερμότητας και η απώλεια θερμότητας αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 75% της συνολικής απώλειας θερμότητας στο θερμοκήπιο. Επομένως, η ενίσχυση της θερμομονωτικής ικανότητας της μπροστινής στέγης του θερμοκηπίου μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την απώλεια μέσω της μπροστινής στέγης και να βελτιώσει το χειμερινό περιβάλλον θερμοκρασίας του θερμοκηπίου. Προς το παρόν, υπάρχουν τρία κύρια μέτρα για τη βελτίωση της θερμομονωτικής ικανότητας της μπροστινής στέγης.

01 Υιοθετείται πολυστρωματική διαφανής κάλυψη.

Δομικά, η χρήση μεμβράνης διπλής στρώσης ή μεμβράνης τριών στρώσεων ως επιφάνεια μετάδοσης φωτός του θερμοκηπίου μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την απόδοση θερμομόνωσης του θερμοκηπίου. Για παράδειγμα, ο Zhang Guosen και άλλοι σχεδίασαν ένα ηλιακό θερμοκήπιο διπλής αψίδας τύπου εκσκαφής στην περιοχή Gobi της πόλης Jiuquan. Το εξωτερικό της μπροστινής οροφής του θερμοκηπίου είναι κατασκευασμένο από μεμβράνη EVA και το εσωτερικό του θερμοκηπίου είναι κατασκευασμένο από μεμβράνη PVC που δεν στάζει και είναι αντιγηραντική. Τα πειράματα δείχνουν ότι σε σύγκριση με το παραδοσιακό ηλιακό θερμοκήπιο δεύτερης γενιάς, το αποτέλεσμα θερμομόνωσης είναι εξαιρετικό και η χαμηλότερη θερμοκρασία τη νύχτα αυξάνεται κατά μέσο όρο κατά 2~3℃. Ομοίως, ο Zhang Jingshe και άλλοι σχεδίασαν επίσης ένα ηλιακό θερμοκήπιο με διπλή μεμβράνη για τα κλιματικά χαρακτηριστικά των περιοχών υψηλού γεωγραφικού πλάτους και των πολύ κρύων περιοχών, γεγονός που βελτίωσε σημαντικά τη θερμομόνωση του θερμοκηπίου. Σε σύγκριση με το θερμοκήπιο ελέγχου, η νυχτερινή θερμοκρασία αυξήθηκε κατά 3℃. Επιπλέον, ο Wu Letian και άλλοι προσπάθησαν να χρησιμοποιήσουν τρία στρώματα μεμβράνης EVA πάχους 0,1 mm στην μπροστινή οροφή του ηλιακού θερμοκηπίου που σχεδιάστηκε στην έρημο Hetian, στο Xinjiang. Η πολυστρωματική μεμβράνη μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την απώλεια θερμότητας της μπροστινής στέγης, αλλά επειδή η διαπερατότητα φωτός της μονής στρώσης είναι ουσιαστικά περίπου 90%, η πολυστρωματική μεμβράνη θα οδηγήσει φυσικά σε εξασθένηση της διαπερατότητας του φωτός. Επομένως, κατά την επιλογή πολυστρωματικής επικάλυψης διαπερατότητας φωτός, είναι απαραίτητο να ληφθούν δεόντως υπόψη οι συνθήκες φωτισμού και οι απαιτήσεις φωτισμού των θερμοκηπίων.

02 Ενισχύστε τη νυχτερινή μόνωση της μπροστινής στέγης

Πλαστική μεμβράνη χρησιμοποιείται στην μπροστινή οροφή για την αύξηση της διαπερατότητας του φωτός κατά τη διάρκεια της ημέρας, και τη νύχτα γίνεται το πιο αδύναμο σημείο σε ολόκληρο το θερμοκήπιο. Επομένως, η κάλυψη της εξωτερικής επιφάνειας της μπροστινής οροφής με παχύ σύνθετο θερμομονωτικό πάπλωμα είναι ένα απαραίτητο μέτρο θερμομόνωσης για τα ηλιακά θερμοκήπια. Για παράδειγμα, στην αλπική περιοχή Qinghai, ο Liu Yanjie και άλλοι χρησιμοποίησαν κουρτίνες από άχυρο και χαρτί kraft ως θερμομονωτικά πάπλωμα για πειράματα. Τα αποτελέσματα των δοκιμών έδειξαν ότι η χαμηλότερη εσωτερική θερμοκρασία στο θερμοκήπιο τη νύχτα θα μπορούσε να φτάσει πάνω από 7,7℃. Επιπλέον, ο Wei Wenxiang πιστεύει ότι η απώλεια θερμότητας του θερμοκηπίου μπορεί να μειωθεί κατά περισσότερο από 90% χρησιμοποιώντας διπλές κουρτίνες από γρασίδι ή χαρτί kraft εξωτερικές κουρτίνες από γρασίδι για θερμομόνωση σε αυτήν την περιοχή. Επιπλέον, οι Zou Ping κ.λπ. χρησιμοποίησαν θερμομονωτικό πάπλωμα από ανακυκλωμένες ίνες βελονωτής τσόχας στο ηλιακό θερμοκήπιο στην περιοχή Gobi του Xinjiang, και οι Chang Meimei κ.λπ. χρησιμοποίησαν θερμομονωτικό πάπλωμα από σάντουιτς βαμβάκι στο ηλιακό θερμοκήπιο στην περιοχή Gobi του διαδρόμου Hexi. Προς το παρόν, υπάρχουν πολλά είδη θερμομονωτικών παπλωμάτων που χρησιμοποιούνται σε ηλιακά θερμοκήπια, αλλά τα περισσότερα από αυτά είναι κατασκευασμένα από βελονωτή τσόχα, βαμβάκι ψεκασμένο με κόλλα, βαμβάκι με μαργαριτάρια κ.λπ., με αδιάβροχα ή αντιγηραντικά επιφανειακά στρώματα και στις δύο πλευρές. Σύμφωνα με τον μηχανισμό θερμομόνωσης του θερμομονωτικού παπλώματος, για να βελτιωθεί η θερμομονωτική του απόδοση, θα πρέπει να ξεκινήσουμε με τη βελτίωση της θερμικής του αντίστασης και τη μείωση του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, και τα κύρια μέτρα είναι η μείωση της θερμικής αγωγιμότητας των υλικών, η αύξηση του πάχους των στρωμάτων υλικού ή η αύξηση του αριθμού των στρωμάτων υλικού κ.λπ. Επομένως, προς το παρόν, το βασικό υλικό του θερμομονωτικού παπλώματος με υψηλή θερμομονωτική απόδοση κατασκευάζεται συχνά από πολυστρωματικά σύνθετα υλικά. Σύμφωνα με τη δοκιμή, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του θερμομονωτικού παπλώματος με υψηλή θερμομονωτική απόδοση προς το παρόν μπορεί να φτάσει τα 0,5W/(m2℃), γεγονός που παρέχει καλύτερη εγγύηση για τη θερμομόνωση των θερμοκηπίων σε κρύες περιοχές το χειμώνα. Φυσικά, η βορειοδυτική περιοχή είναι θυελλώδης και σκονισμένη, και η υπεριώδης ακτινοβολία είναι ισχυρή, επομένως το επιφανειακό στρώμα θερμομόνωσης θα πρέπει να έχει καλή αντιγηραντική απόδοση.

03 Προσθέστε μια εσωτερική θερμομονωτική κουρτίνα.

Παρόλο που η μπροστινή οροφή του θερμοκηπίου ηλιακού φωτός καλύπτεται με εξωτερικό θερμομονωτικό κάλυμμα τη νύχτα, όσον αφορά τις άλλες κατασκευές ολόκληρου του θερμοκηπίου, η μπροστινή οροφή εξακολουθεί να αποτελεί ένα αδύναμο σημείο για ολόκληρο το θερμοκήπιο τη νύχτα. Ως εκ τούτου, η ομάδα έργου «Τεχνολογία Δομής και Κατασκευής Θερμοκηπίου σε Βορειοδυτική Μη Καλλιεργήσιμη Γη» σχεδίασε ένα απλό εσωτερικό σύστημα θερμομόνωσης με ρολό (Σχήμα 1), του οποίου η δομή αποτελείται από μια σταθερή εσωτερική θερμομονωτική κουρτίνα στο μπροστινό πόδι και μια κινητή εσωτερική θερμομονωτική κουρτίνα στον επάνω χώρο. Η άνω κινητή θερμομονωτική κουρτίνα ανοίγει και διπλώνεται στον πίσω τοίχο του θερμοκηπίου κατά τη διάρκεια της ημέρας, κάτι που δεν επηρεάζει τον φωτισμό του θερμοκηπίου. Το σταθερό θερμομονωτικό κάλυμμα στο κάτω μέρος παίζει ρόλο στεγανοποίησης τη νύχτα. Ο σχεδιασμός της εσωτερικής μόνωσης είναι κομψός και εύκολος στη λειτουργία, και μπορεί επίσης να παίξει ρόλο σκίασης και ψύξης το καλοκαίρι.

Τεχνολογία ενεργητικής θέρμανσης

Λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας τον χειμώνα στη βορειοδυτική Κίνα, αν βασιστούμε μόνο στη διατήρηση και την αποθήκευση θερμότητας σε θερμοκήπια, δεν θα μπορέσουμε να καλύψουμε τις απαιτήσεις της διαχειμάζουσας παραγωγής των καλλιεργειών σε ορισμένες ψυχρές καιρικές συνθήκες, επομένως πρόκειται επίσης για ορισμένα ενεργά μέτρα θέρμανσης.

Σύστημα αποθήκευσης και απελευθέρωσης θερμότητας ηλιακής ενέργειας

Είναι ένας σημαντικός λόγος ότι ο τοίχος φέρει τις λειτουργίες διατήρησης θερμότητας, αποθήκευσης θερμότητας και φέρουσας δύναμης, γεγονός που οδηγεί στο υψηλό κόστος κατασκευής και στο χαμηλό ποσοστό αξιοποίησης γης των ηλιακών θερμοκηπίων. Επομένως, η απλοποίηση και η συναρμολόγηση των ηλιακών θερμοκηπίων είναι αναπόφευκτα μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης στο μέλλον. Μεταξύ αυτών, η απλοποίηση της λειτουργίας του τοίχου είναι η απελευθέρωση της λειτουργίας αποθήκευσης και απελευθέρωσης θερμότητας του τοίχου, έτσι ώστε ο πίσω τοίχος να φέρει μόνο τη λειτουργία διατήρησης θερμότητας, κάτι που αποτελεί έναν αποτελεσματικό τρόπο απλοποίησης της ανάπτυξης. Για παράδειγμα, το ενεργό σύστημα αποθήκευσης και απελευθέρωσης θερμότητας της Fang Hui (Σχήμα 2) χρησιμοποιείται ευρέως σε μη καλλιεργούμενες περιοχές όπως η Gansu, η Ningxia και η Xinjiang. Η συσκευή συλλογής θερμότητας είναι κρεμασμένη στον βόρειο τοίχο. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η θερμότητα που συλλέγεται από τη συσκευή συλλογής θερμότητας αποθηκεύεται στο σώμα αποθήκευσης θερμότητας μέσω της κυκλοφορίας του μέσου αποθήκευσης θερμότητας, και τη νύχτα, η θερμότητα απελευθερώνεται και θερμαίνεται από την κυκλοφορία του μέσου αποθήκευσης θερμότητας, επιτυγχάνοντας έτσι τη μεταφορά θερμότητας στο χρόνο και τον χώρο. Τα πειράματα δείχνουν ότι η ελάχιστη θερμοκρασία στο θερμοκήπιο μπορεί να αυξηθεί κατά 3~5℃ χρησιμοποιώντας αυτήν τη συσκευή. Οι Wang Zhiwei κ.λπ. πρότειναν ένα σύστημα θέρμανσης με κουρτίνα νερού για ηλιακό θερμοκήπιο στη νότια έρημο Xinjiang, το οποίο μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του θερμοκηπίου κατά 2,1℃ τη νύχτα.

Επιπλέον, οι Bao Encai κ.λπ. σχεδίασαν ένα ενεργό σύστημα κυκλοφορίας αποθήκευσης θερμότητας για τον βόρειο τοίχο. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, μέσω της κυκλοφορίας αξονικών ανεμιστήρων, ο εσωτερικός θερμός αέρας ρέει μέσω του αγωγού μεταφοράς θερμότητας που είναι ενσωματωμένος στον βόρειο τοίχο και ο αγωγός μεταφοράς θερμότητας ανταλλάσσει θερμότητα με το στρώμα αποθήκευσης θερμότητας στο εσωτερικό του τοίχου, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας του τοίχου. Επιπλέον, το ηλιακό σύστημα αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης που σχεδιάστηκε από τους Yan Yantao κ.λπ. αποθηκεύει θερμότητα στα υλικά αλλαγής φάσης μέσω ηλιακών συλλεκτών κατά τη διάρκεια της ημέρας και στη συνέχεια διαχέει τη θερμότητα στον εσωτερικό αέρα μέσω της κυκλοφορίας του αέρα τη νύχτα, γεγονός που μπορεί να αυξήσει τη μέση θερμοκρασία κατά 2,0℃ τη νύχτα. Οι παραπάνω τεχνολογίες και ο εξοπλισμός αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας έχουν τα χαρακτηριστικά της οικονομίας, της εξοικονόμησης ενέργειας και των χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Μετά τη βελτιστοποίηση και τη βελτίωση, θα πρέπει να έχουν καλές προοπτικές εφαρμογής στις περιοχές με άφθονους ηλιακούς ενεργειακούς πόρους στη βορειοδυτική Κίνα.

Άλλες τεχνολογίες βοηθητικής θέρμανσης

01 θέρμανση ενέργειας από βιομάζα

Η στρωμνή, το άχυρο, η κοπριά αγελάδας, η κοπριά προβάτου και η κοπριά πουλερικών αναμειγνύονται με βιολογικά βακτήρια και θάβονται στο έδαφος του θερμοκηπίου. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ζύμωσης παράγεται πολλή θερμότητα και πολλά ευεργετικά στελέχη, οργανική ύλη και CO2 παράγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ζύμωσης. Τα ευεργετικά στελέχη μπορούν να αναστείλουν και να σκοτώσουν μια ποικιλία μικροβίων και να μειώσουν την εμφάνιση ασθενειών και παρασίτων του θερμοκηπίου. Η οργανική ύλη μπορεί να γίνει λίπασμα για τις καλλιέργειες. Το παραγόμενο CO2 μπορεί να ενισχύσει τη φωτοσύνθεση των καλλιεργειών. Για παράδειγμα, ο Wei Wenxiang έθαψε ζεστά οργανικά λιπάσματα όπως κοπριά αλόγου, κοπριά αγελάδας και κοπριά προβάτου σε εσωτερικό έδαφος στο ηλιακό θερμοκήπιο στο οροπέδιο Qinghai, γεγονός που αύξησε αποτελεσματικά τη θερμοκρασία του εδάφους. Στο ηλιακό θερμοκήπιο στην περιοχή της ερήμου Gansu, ο Zhou Zhilong χρησιμοποίησε άχυρο και οργανικό λίπασμα για ζύμωση μεταξύ των καλλιεργειών. Η δοκιμή έδειξε ότι η θερμοκρασία του θερμοκηπίου θα μπορούσε να αυξηθεί κατά 2~3℃.

02 θέρμανση με άνθρακα

Υπάρχουν τεχνητές σόμπες, θερμοσίφωνες εξοικονόμησης ενέργειας και θέρμανση. Για παράδειγμα, μετά από έρευνα στο οροπέδιο Qinghai, ο Wei Wenxiang διαπίστωσε ότι η θέρμανση με τεχνητό φούρνο χρησιμοποιούνταν κυρίως τοπικά. Αυτή η μέθοδος θέρμανσης έχει τα πλεονεκτήματα της ταχύτερης θέρμανσης και του εμφανούς θερμαντικού αποτελέσματος. Ωστόσο, κατά τη διαδικασία καύσης άνθρακα παράγονται επιβλαβή αέρια όπως SO2, CO2 και H2S, επομένως είναι απαραίτητο να γίνεται καλή δουλειά στην αποβολή επιβλαβών αερίων.

03 ηλεκτρική θέρμανση

Χρησιμοποιήστε ηλεκτρικό καλώδιο θέρμανσης για να θερμάνετε την μπροστινή οροφή του θερμοκηπίου ή χρησιμοποιήστε ηλεκτρική θερμάστρα. Το θερμαντικό αποτέλεσμα είναι αξιοσημείωτο, η χρήση είναι ασφαλής, δεν παράγονται ρύποι στο θερμοκήπιο και ο εξοπλισμός θέρμανσης είναι εύκολος στον έλεγχο. Ο Chen Weiqian και άλλοι πιστεύουν ότι το πρόβλημα των ζημιών από το πάγωμα τον χειμώνα στην περιοχή Jiuquan εμποδίζει την ανάπτυξη της τοπικής γεωργίας Gobi και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρικά θερμαντικά στοιχεία για τη θέρμανση του θερμοκηπίου. Ωστόσο, λόγω της χρήσης ηλεκτρικών πηγών ενέργειας υψηλής ποιότητας, η κατανάλωση ενέργειας είναι υψηλή και το κόστος είναι υψηλό. Προτείνεται η χρήση του ως προσωρινό μέσο έκτακτης θέρμανσης σε ακραίο κρύο καιρό.

Μέτρα περιβαλλοντικής διαχείρισης

Κατά τη διαδικασία παραγωγής και χρήσης ενός θερμοκηπίου, ο πλήρης εξοπλισμός και η κανονική λειτουργία δεν μπορούν να διασφαλίσουν αποτελεσματικά ότι το θερμικό του περιβάλλον πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Στην πραγματικότητα, η χρήση και η διαχείριση του εξοπλισμού συχνά διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη διαμόρφωση και τη διατήρηση του θερμικού περιβάλλοντος, με σημαντικότερο τον καθημερινό έλεγχο της θερμομονωτικής επένδυσης και του αεραγωγού.

Διαχείριση θερμομονωτικού πάπλωμα

Το θερμομονωτικό πάπλωμα είναι το κλειδί για τη νυχτερινή θερμομόνωση της μπροστινής στέγης, επομένως είναι εξαιρετικά σημαντικό να βελτιώνεται η καθημερινή διαχείριση και συντήρησή του, ιδιαίτερα στα ακόλουθα προβλήματα που πρέπει να δοθεί προσοχή:①Επιλέξτε τον κατάλληλο χρόνο ανοίγματος και κλεισίματος του θερμομονωτικού παπλώματος. Ο χρόνος ανοίγματος και κλεισίματος του θερμομονωτικού παπλώματος όχι μόνο επηρεάζει τον χρόνο φωτισμού του θερμοκηπίου, αλλά επηρεάζει και τη διαδικασία θέρμανσης στο θερμοκήπιο. Το άνοιγμα και το κλείσιμο του θερμομονωτικού παπλώματος πολύ νωρίς ή πολύ αργά δεν ευνοεί τη συλλογή θερμότητας. Το πρωί, εάν το πάπλωμα αποκαλυφθεί πολύ νωρίς, η εσωτερική θερμοκρασία θα πέσει πολύ λόγω της χαμηλής εξωτερικής θερμοκρασίας και του ασθενούς φωτός. Αντίθετα, εάν ο χρόνος αποκάλυψης του παπλώματος είναι πολύ αργά, ο χρόνος λήψης φωτός στο θερμοκήπιο θα μειωθεί και ο χρόνος αύξησης της εσωτερικής θερμοκρασίας θα καθυστερήσει. Το απόγευμα, εάν το θερμομονωτικό πάπλωμα απενεργοποιηθεί πολύ νωρίς, ο χρόνος έκθεσης στο εσωτερικό θα μειωθεί και η αποθήκευση θερμότητας του εσωτερικού εδάφους και των τοίχων θα μειωθεί. Αντίθετα, εάν η διατήρηση θερμότητας απενεργοποιηθεί πολύ αργά, η απαγωγή θερμότητας του θερμοκηπίου θα αυξηθεί λόγω της χαμηλής εξωτερικής θερμοκρασίας και του ασθενούς φωτός. Επομένως, γενικά, όταν το θερμομονωτικό πάπλωμα ενεργοποιείται το πρωί, συνιστάται η αύξηση της θερμοκρασίας μετά από πτώση 1~2℃, ενώ όταν το θερμομονωτικό πάπλωμα απενεργοποιείται, συνιστάται η αύξηση της θερμοκρασίας μετά από πτώση 1~2℃. ② Όταν κλείνετε το θερμομονωτικό πάπλωμα, προσέξτε να παρατηρήσετε εάν το θερμομονωτικό πάπλωμα καλύπτει σφιχτά όλες τις μπροστινές στέγες και ρυθμίστε τα εγκαίρως εάν υπάρχει κενό. ③ Αφού τοποθετήσετε πλήρως το θερμομονωτικό πάπλωμα, ελέγξτε εάν το κάτω μέρος έχει συμπιεστεί, ώστε να αποφευχθεί η εξασθένηση της θερμομονωτικής προστασίας από τον άνεμο τη νύχτα. ④ Ελέγξτε και συντηρήστε το θερμομονωτικό πάπλωμα εγκαίρως, ειδικά όταν το θερμομονωτικό πάπλωμα έχει υποστεί ζημιά, επισκευάστε ή αντικαταστήστε το εγκαίρως. ⑤ Δώστε προσοχή στις καιρικές συνθήκες εγκαίρως. Όταν υπάρχει βροχή ή χιόνι, καλύψτε το θερμομονωτικό πάπλωμα εγκαίρως και αφαιρέστε το χιόνι εγκαίρως.

Διαχείριση αεραγωγών

Ο σκοπός του αερισμού το χειμώνα είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας του αέρα για την αποφυγή υπερβολικής θερμοκρασίας γύρω στο μεσημέρι. Ο δεύτερος είναι η εξάλειψη της εσωτερικής υγρασίας, η μείωση της υγρασίας του αέρα στο θερμοκήπιο και ο έλεγχος παρασίτων και ασθενειών. Ο τρίτος είναι η αύξηση της εσωτερικής συγκέντρωσης CO2 και η προώθηση της ανάπτυξης των καλλιεργειών. Ωστόσο, ο αερισμός και η διατήρηση της θερμότητας είναι αντιφατικά. Εάν ο αερισμός δεν διαχειρίζεται σωστά, πιθανότατα θα οδηγήσει σε προβλήματα χαμηλής θερμοκρασίας. Επομένως, το πότε και για πόσο χρόνο θα ανοίγουν οι αεραγωγοί πρέπει να προσαρμόζεται δυναμικά ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες του θερμοκηπίου ανά πάσα στιγμή. Στις βορειοδυτικές μη καλλιεργούμενες περιοχές, η διαχείριση των αεραγωγών του θερμοκηπίου χωρίζεται κυρίως σε δύο τρόπους: χειροκίνητη λειτουργία και απλό μηχανικό αερισμό. Ωστόσο, ο χρόνος ανοίγματος και ο χρόνος αερισμού των αεραγωγών βασίζονται κυρίως στην υποκειμενική κρίση των ανθρώπων, επομένως μπορεί να συμβεί οι αεραγωγοί να ανοίξουν πολύ νωρίς ή πολύ αργά. Για την επίλυση των παραπάνω προβλημάτων, ο Yin Yilei κ.λπ. σχεδίασε μια έξυπνη συσκευή αερισμού οροφής, η οποία μπορεί να καθορίσει τον χρόνο ανοίγματος και το μέγεθος ανοίγματος και κλεισίματος των οπών αερισμού ανάλογα με τις αλλαγές στο εσωτερικό περιβάλλον. Με την εμβάθυνση της έρευνας σχετικά με τον νόμο της περιβαλλοντικής αλλαγής και της ζήτησης καλλιεργειών, καθώς και τη διάδοση και την πρόοδο τεχνολογιών και εξοπλισμού όπως η περιβαλλοντική αντίληψη, η συλλογή, η ανάλυση και ο έλεγχος πληροφοριών, η αυτοματοποίηση της διαχείρισης αερισμού σε ηλιακά θερμοκήπια θα πρέπει να αποτελέσει σημαντική αναπτυξιακή κατεύθυνση στο μέλλον.

Άλλα μέτρα διαχείρισης

Κατά τη χρήση διαφόρων ειδών μεμβρανών υπόστεγων, η ικανότητα μετάδοσης φωτός τους θα εξασθενήσει σταδιακά και η ταχύτητα εξασθένισης δεν σχετίζεται μόνο με τις δικές τους φυσικές ιδιότητες, αλλά και με το περιβάλλον και τη διαχείριση κατά τη χρήση. Κατά τη χρήση, ο σημαντικότερος παράγοντας που οδηγεί στη μείωση της απόδοσης μετάδοσης φωτός είναι η ρύπανση της επιφάνειας της μεμβράνης. Επομένως, είναι εξαιρετικά σημαντικό να διεξάγεται τακτικός καθαρισμός και καθάρισμα όταν το επιτρέπουν οι συνθήκες. Επιπλέον, η δομή περιβλήματος του θερμοκηπίου θα πρέπει να ελέγχεται τακτικά. Όταν υπάρχει διαρροή στον τοίχο και την μπροστινή οροφή, θα πρέπει να επισκευάζεται εγκαίρως για να αποφευχθεί η επηρεασμός του θερμοκηπίου από τη διείσδυση κρύου αέρα.

Υφιστάμενα προβλήματα και κατεύθυνση ανάπτυξης

Οι ερευνητές έχουν διερευνήσει και μελετήσει την τεχνολογία διατήρησης και αποθήκευσης θερμότητας, την τεχνολογία διαχείρισης και τις μεθόδους θέρμανσης θερμοκηπίων σε βορειοδυτικές μη καλλιεργούμενες περιοχές για πολλά χρόνια, γεγονός που ουσιαστικά πραγματοποίησε την παραγωγή λαχανικών κατά τη διάρκεια του χειμώνα, βελτίωσε σημαντικά την ικανότητα του θερμοκηπίου να αντιστέκεται στις βλάβες από την ψύξη σε χαμηλές θερμοκρασίες και ουσιαστικά πραγματοποίησε την παραγωγή λαχανικών κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Έχει συμβάλει ιστορικά στην άμβλυνση της αντίφασης μεταξύ του ανταγωνισμού μεταξύ των τροφίμων και των λαχανικών για τη γη στην Κίνα. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν τα ακόλουθα προβλήματα στην τεχνολογία εγγύησης θερμοκρασίας στη βορειοδυτική Κίνα.

Τύποι θερμοκηπίων που θα αναβαθμιστούν

Προς το παρόν, οι τύποι θερμοκηπίων εξακολουθούν να είναι οι συνηθισμένοι που κατασκευάστηκαν στα τέλη του 20ού αιώνα και στις αρχές του τρέχοντος αιώνα, με απλή δομή, παράλογο σχεδιασμό, κακή ικανότητα διατήρησης θερμικού περιβάλλοντος θερμοκηπίου και αντοχής σε φυσικές καταστροφές, καθώς και έλλειψη τυποποίησης. Επομένως, στο μελλοντικό σχεδιασμό θερμοκηπίων, το σχήμα και η κλίση της μπροστινής οροφής, η γωνία αζιμουθίου του θερμοκηπίου, το ύψος του πίσω τοίχου, το βάθος βύθισης του θερμοκηπίου κ.λπ. θα πρέπει να τυποποιηθούν συνδυάζοντας πλήρως το τοπικό γεωγραφικό πλάτος και τα κλιματικά χαρακτηριστικά. Ταυτόχρονα, μόνο μία καλλιέργεια μπορεί να φυτευτεί σε ένα θερμοκήπιο, στο μέτρο του δυνατού, έτσι ώστε η τυποποιημένη αντιστοίχιση θερμοκηπίων να μπορεί να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις φωτισμού και θερμοκρασίας των φυτευμένων καλλιεργειών.

Η κλίμακα του θερμοκηπίου είναι σχετικά μικρή.

Εάν η κλίμακα του θερμοκηπίου είναι πολύ μικρή, αυτό θα επηρεάσει τη σταθερότητα του θερμικού περιβάλλοντος του θερμοκηπίου και την ανάπτυξη της μηχανοποίησης. Με τη σταδιακή αύξηση του κόστους εργασίας, η ανάπτυξη της μηχανοποίησης αποτελεί σημαντική κατεύθυνση στο μέλλον. Επομένως, στο μέλλον, θα πρέπει να βασιστούμε στο τοπικό επίπεδο ανάπτυξης, να λάβουμε υπόψη τις ανάγκες της μηχανοποίησης, να σχεδιάσουμε ορθολογικά τον εσωτερικό χώρο και τη διάταξη των θερμοκηπίων, να επιταχύνουμε την έρευνα και ανάπτυξη γεωργικού εξοπλισμού κατάλληλου για τις τοπικές περιοχές και να βελτιώσουμε τον ρυθμό μηχανοποίησης της παραγωγής θερμοκηπίων. Ταυτόχρονα, ανάλογα με τις ανάγκες των καλλιεργειών και τα πρότυπα καλλιέργειας, ο σχετικός εξοπλισμός θα πρέπει να ανταποκρίνεται στα πρότυπα και να προωθηθεί η ολοκληρωμένη έρευνα και ανάπτυξη, η καινοτομία και η διάδοση του εξοπλισμού εξαερισμού, μείωσης της υγρασίας, διατήρησης της θερμότητας και θέρμανσης.

Το πάχος των τοίχων, όπως η άμμος και τα κοίλα μπλοκ, εξακολουθεί να είναι παχύ.

Εάν ο τοίχος είναι πολύ παχύς, αν και το μονωτικό αποτέλεσμα είναι καλό, αυτό θα μειώσει τον ρυθμό αξιοποίησης του εδάφους, θα αυξήσει το κόστος και τη δυσκολία κατασκευής. Επομένως, στη μελλοντική ανάπτυξη, αφενός, το πάχος του τοίχου μπορεί να βελτιστοποιηθεί επιστημονικά σύμφωνα με τις τοπικές κλιματικές συνθήκες. Αφετέρου, θα πρέπει να προωθήσουμε την ελαφριά και απλοποιημένη ανάπτυξη του πίσω τοίχου, έτσι ώστε ο πίσω τοίχος του θερμοκηπίου να διατηρεί μόνο τη λειτουργία της διατήρησης της θερμότητας, να χρησιμοποιήσουμε ηλιακούς συλλέκτες και άλλο εξοπλισμό για να αντικαταστήσουμε την αποθήκευση και την απελευθέρωση θερμότητας του τοίχου. Οι ηλιακοί συλλέκτες έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής απόδοσης συλλογής θερμότητας, της ισχυρής ικανότητας συλλογής θερμότητας, της εξοικονόμησης ενέργειας, των χαμηλών εκπομπών άνθρακα κ.ο.κ., και οι περισσότεροι από αυτούς μπορούν να πραγματοποιήσουν ενεργή ρύθμιση και έλεγχο, και μπορούν να πραγματοποιήσουν στοχευμένη εξώθερμη θέρμανση σύμφωνα με τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις του θερμοκηπίου τη νύχτα, με υψηλότερη απόδοση αξιοποίησης θερμότητας.

Πρέπει να αναπτυχθεί ειδικό θερμομονωτικό πάπλωμα.

Η μπροστινή οροφή είναι το κύριο σώμα απαγωγής θερμότητας στο θερμοκήπιο και η απόδοση θερμομόνωσης του θερμομονωτικού παπλώματος επηρεάζει άμεσα το εσωτερικό θερμικό περιβάλλον. Προς το παρόν, η θερμοκρασία του θερμοκηπίου σε ορισμένες περιοχές δεν είναι καλή, εν μέρει επειδή το θερμομονωτικό πάπλωμα είναι πολύ λεπτό και η απόδοση θερμομόνωσης των υλικών είναι ανεπαρκής. Ταυτόχρονα, το θερμομονωτικό πάπλωμα εξακολουθεί να παρουσιάζει ορισμένα προβλήματα, όπως κακή αδιαβροχοποίηση και αντοχή στο σκι, εύκολη γήρανση των υλικών επιφάνειας και πυρήνα κ.λπ. Επομένως, στο μέλλον, τα κατάλληλα θερμομονωτικά υλικά θα πρέπει να επιλέγονται επιστημονικά σύμφωνα με τα τοπικά κλιματικά χαρακτηριστικά και απαιτήσεις και θα πρέπει να σχεδιάζονται και να αναπτύσσονται ειδικά προϊόντα θερμομονωτικού παπλώματος κατάλληλα για τοπική χρήση και διάδοση.

ΤΕΛΟΣ

Αναφερόμενες πληροφορίες

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, κ.λπ. Ερευνητική κατάσταση της τεχνολογίας εγγύησης θερμοκρασίας περιβάλλοντος για ηλιακό θερμοκήπιο σε μη καλλιεργήσιμη γη στα βορειοδυτικά [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022,42(28):12-20.