Skleníkové zahradnické technologie zemědělské techniky 2022-12-02 17:30 zveřejněno v Pekingu

Rozvoj solárních skleníků v neobdělávaných oblastech, jako je poušť, Gobi a písečná půda, účinně vyřešil rozpor mezi potravinami a zeleninou soutěžícími o půdu.Je to jeden z rozhodujících faktorů prostředí pro růst a vývoj teplotních plodin, který často rozhoduje o úspěchu či neúspěchu produkce skleníkových plodin.Proto, abychom vyvinuli solární skleníky v neobdělávaných oblastech, musíme nejprve vyřešit problém skleníků s teplotou prostředí.V tomto článku jsou shrnuty metody regulace teploty používané v nekultivovaných půdních sklenících v posledních letech a jsou analyzovány a shrnuty stávající problémy a směr vývoje teploty a ochrany životního prostředí v nekultivovaných půdních solárních sklenících.

Čína má velkou populaci a méně dostupných půdních zdrojů.Více než 85 % půdního fondu tvoří neobdělávané půdní zdroje, které jsou soustředěny především na severozápadě Číny.Dokument č. 1 Ústředního výboru z roku 2022 poukázal na to, že je třeba urychlit rozvoj facility zemědělství a na základě ochrany ekologického prostředí prozkoumat využitelnou volnou půdu a pustinu pro rozvoj facility zemědělství.Severozápad Číny je bohatý na poušť, Gobi, pustiny a další neobdělávané půdní zdroje a přírodní zdroje světla a tepla, které jsou vhodné pro rozvoj facility zemědělství.Proto má rozvoj a využití nekultivovaných půdních zdrojů k rozvoji nekultivovaných půdních skleníků velký strategický význam pro zajištění národní potravinové bezpečnosti a zmírnění konfliktů ve využívání půdy.

Nekultivovaný solární skleník je v současnosti hlavní formou vysoce efektivního rozvoje zemědělství na neobdělávané půdě.Na severozápadě Číny je teplotní rozdíl mezi dnem a nocí velký a teplota v noci v zimě je nízká, což často vede k tomu, že vnitřní minimální teplota je nižší než teplota potřebná pro normální růst a vývoj. plodiny.Teplota je jedním z nepostradatelných environmentálních faktorů pro růst a vývoj plodin.Příliš nízká teplota zpomalí fyziologickou a biochemickou reakci plodin a zpomalí jejich růst a vývoj.Když je teplota nižší než limit, který plodiny snesou, povede to dokonce k poranění mrazem.Proto je zvláště důležité zajistit teplotu potřebnou pro normální růst a vývoj plodin.Pro udržení správné teploty solárního skleníku nejde o jediné opatření, které lze vyřešit.Musí být zaručena z hlediska návrhu skleníku, konstrukce, výběru materiálu, regulace a každodenního řízení.Tento článek proto shrne stav výzkumu a pokrok v oblasti regulace teploty nepěstovaných skleníků v Číně v posledních letech z hlediska návrhu a konstrukce skleníků, opatření na uchování tepla a oteplování a environmentálního managementu, aby poskytl systematický odkaz pro racionální návrh a řízení nepěstovaných skleníků.

Konstrukce a materiály skleníku

Tepelné prostředí skleníku závisí především na propustnosti, zachycování a akumulační schopnosti skleníku pro sluneční záření, s čímž souvisí rozumný návrh orientace skleníku, tvaru a materiálu světlopropustné plochy, konstrukce a materiálu stěny a zadní střechy, izolace základů, velikost skleníku, režim noční izolace a materiál přední střechy atd., a také souvisí s tím, zda konstrukce a proces výstavby skleníku může zajistit efektivní realizaci požadavků na design.

Propustnost světla přední střechou

Hlavní energie ve skleníku pochází ze slunce.Zvýšení propustnosti světla přední střechy je pro skleník výhodné pro získání více tepla a je také důležitým základem pro zajištění teplotního prostředí skleníku v zimě.V současné době existují tři hlavní způsoby, jak zvýšit propustnost světla a dobu příjmu světla přední střechou skleníku.

01 navrhněte přiměřenou orientaci a azimut skleníku

Orientace skleníku ovlivňuje světelný výkon skleníku a tepelnou akumulační kapacitu skleníku.Proto, aby bylo možné získat více akumulace tepla ve skleníku, orientace nepěstovaných skleníků v severozápadní Číně směřuje na jih.Pro konkrétní azimut skleníku je při volbě jih až východ výhodné „chytit slunce“ a vnitřní teplota ráno rychle stoupá;Při výběru z jihu na západ je pro skleník výhodné využít odpoledního světla.Jižní směr je kompromisem mezi výše uvedenými dvěma situacemi.Podle poznatků geofyziky se Země za den otočí o 360° a azimut Slunce se posune asi o 1° každé 4 minuty.Proto pokaždé, když se azimut skleníku liší o 1°, doba přímého slunečního záření se bude lišit asi o 4 minuty, to znamená, že azimut skleníku ovlivňuje dobu, kdy skleník vidí ráno a večer světlo.

Když jsou ranní a odpolední světelné hodiny stejné a východ nebo západ jsou ve stejném úhlu, skleník bude mít stejné světelné hodiny.Pro oblast severně od 37° severní šířky je však teplota ráno nízká a doba odkrývání přikrývek pozdní, zatímco odpoledne a večer je teplota poměrně vysoká, proto je vhodné odložit čas uzavření termoizolační přikrývky.Tyto oblasti by proto měly volit jih až západ a plně využívat odpoledního světla.Pro oblasti s 30°~35° severní šířky lze z důvodu lepších ranních světelných podmínek dobu uchování tepla a odkrytí krytu také posunout.Proto by tyto oblasti měly volit směr jih-východ, aby usilovaly o více ranního slunečního záření pro skleník.V oblasti 35°~37°severní šířky je však malý rozdíl ve slunečním záření ráno a odpoledne, takže je lepší zvolit jižní směr.Ať už jde o jihovýchod nebo jihozápad, úhel odchylky je obecně 5° ~ 8° a maximum nesmí překročit 10°.Severozápadní Čína leží v rozmezí 37°~50°severní šířky, takže azimut skleníku je obecně od jihu k západu.Vzhledem k tomu sluneční skleník navržený Zhang Jingshe atd. v oblasti Taiyuan zvolil orientaci 5° na západ od jihu, sluneční skleník postavený Chang Meimei atd. v oblasti Gobi v Hexi Corridor přijal orientaci 5° až 10° na západ od jihu a sluneční skleník postavený Ma Zhigui atd. v severním Sin-ťiangu přijal orientaci 8° na západ od jihu.

02 Navrhněte přiměřený tvar přední střechy a úhel sklonu

Tvar a sklon přední střechy určuje úhel dopadu slunečních paprsků.Čím menší je úhel dopadu, tím větší je propustnost.Sun Juren se domnívá, že tvar přední střechy je dán především poměrem délky hlavní osvětlovací plochy a zadního sklonu.Dlouhý přední sklon a krátký zadní sklon jsou prospěšné pro osvětlení a tepelnou ochranu přední střechy.Chen Wei-Qian a další se domnívají, že hlavní osvětlovací střecha solárního skleníku používaná v oblasti Gobi má kruhový oblouk o poloměru 4,5 m, který dokáže účinně odolávat chladu.Zhang Jingshe atd. si myslí, že v alpských oblastech a ve vyšších zeměpisných šířkách je vhodnější použít na přední střeše skleníku půlkruhový oblouk.Pokud jde o úhel sklonu přední střechy, podle charakteristik propustnosti světla plastové fólie, když je úhel dopadu 0 ~ 40°, odrazivost přední střechy vůči slunečnímu záření je malá, a když překročí 40°, odrazivost se výrazně zvyšuje.Proto se pro výpočet úhlu sklonu přední střechy bere jako maximální úhel dopadu 40°, aby i v zimním slunovratu mohlo sluneční záření vstupovat do skleníku v maximální míře.Proto při navrhování solárního skleníku vhodného pro neobdělávané oblasti ve Wuhai, Vnitřním Mongolsku, He Bin a další vypočítali úhel sklonu přední střechy s úhlem dopadu 40° a domnívali se, že pokud bude větší než 30 °, mohl by splňovat požadavky na osvětlení skleníku a ochranu tepla.Zhang Caihong a další si myslí, že při stavbě skleníků v nekultivovaných oblastech Sin-ťiangu je úhel sklonu přední střechy skleníků v jižním Sin-ťiangu 31°, zatímco v severním Sin-ťiangu je 32°~33,5°.

03 Zvolte vhodné transparentní krycí materiály.

Kromě vlivu podmínek venkovního slunečního záření jsou důležitými faktory ovlivňujícími světelné a tepelné prostředí skleníku také vlastnosti materiálu a propustnosti světla skleníkové fólie.V současné době je propustnost světla u plastových fólií, jako je PE, PVC, EVA a PO, různá kvůli různým materiálům a tloušťkám fólie.Obecně lze říci, že propustnost světla u fólií, které byly používány po dobu 1-3 let, lze zaručit jako celek nad 88 %, což by mělo být vybráno podle požadavků plodin na světlo a teplotu.Kromě propustnosti světla ve skleníku je navíc faktorem, kterému lidé stále více věnují pozornost, také rozložení světelného prostředí ve skleníku.Proto byl v posledních letech průmyslem vysoce uznáván krycí materiál propustný pro světlo se zvýšeným rozptylem světla, zejména v oblastech se silným slunečním zářením v severozápadní Číně.Použití filmu se zlepšeným rozptylem světla snížilo stínící efekt na horní a spodní straně porostu, zvýšilo světlo ve střední a spodní části porostu, zlepšilo fotosyntetické vlastnosti celé plodiny a ukázalo se, že má dobrý účinek na podporu růst a zvyšování produkce.

Rozumný návrh velikosti skleníku

Délka skleníku je příliš dlouhá nebo příliš krátká, což ovlivní regulaci vnitřní teploty.Když je délka skleníku příliš krátká, před východem a západem slunce je plocha zastíněná východním a západním štítem velká, což neprospívá zahřívání skleníku a kvůli malému objemu to ovlivní vnitřní půdu a stěny. absorpce a výdej tepla.Když je délka příliš velká, je obtížné regulovat vnitřní teplotu a ovlivní to pevnost konstrukce skleníku a konfiguraci mechanismu rolování přikrývky pro uchování tepla.Výška a rozpětí skleníku přímo ovlivňují denní osvětlení přední střechy, velikost skleníkového prostoru a poměr izolace.Když jsou rozpětí a délka skleníku pevné, zvýšení výšky skleníku může zvýšit úhel osvětlení přední střechy z pohledu světelného prostředí, což přispívá k prostupu světla;Z hlediska tepelného prostředí se zvyšuje výška stěny a zvětšuje se teploakumulační plocha zadní stěny, což je výhodné pro akumulaci tepla a odvod tepla zadní stěny.Navíc je prostor velký, rychlost tepelné kapacity je také velká a tepelné prostředí skleníku je stabilnější.Samozřejmě, že zvýšení výšky skleníku zvýší náklady na skleník, což vyžaduje komplexní zvážení.Při návrhu skleníku bychom proto měli volit přiměřenou délku, rozpětí a výšku podle místních podmínek.Například Zhang Caihong a další si myslí, že v severním Sin-ťiangu je délka skleníku 50~80m, rozpětí 7m a výška skleníku 3,9m, zatímco v jižním Sin-ťiangu je délka skleníku 50~80m. rozpětí je 8m a výška skleníku je 3,6~4,0m;Rovněž se má za to, že rozpětí skleníku by nemělo být menší než 7 m, a když je rozpětí 8 m, je účinek uchování tepla nejlepší.Kromě toho si Chen Weiqian a další myslí, že délka, rozpětí a výška solárního skleníku by měla být 80 m, 8~10 ma 3,8~4,2 m, když je postaven v oblasti Gobi v Jiuquan, Gansu.

Zlepšete tepelnou akumulaci a izolační schopnost stěny

Během dne stěna akumuluje teplo absorbováním slunečního záření a tepla části vnitřního vzduchu.V noci, kdy je vnitřní teplota nižší než teplota stěny, bude stěna pasivně uvolňovat teplo pro vytápění skleníku.Jako hlavní akumulační těleso skleníku může stěna výrazně zlepšit vnitřní noční teplotní prostředí tím, že zlepší svou tepelnou akumulační kapacitu.Tepelně izolační funkce stěny je přitom základem pro stabilitu tepelného prostředí skleníku.V současné době existuje několik metod, jak zlepšit akumulaci tepla a izolační schopnost stěn.

01 navrhněte rozumnou konstrukci stěny

Funkce stěny zahrnuje především akumulaci a uchování tepla a zároveň většina stěn skleníku slouží i jako nosné prvky pro podepření krovu.Rozumná konstrukce stěny by z hlediska získání dobrého tepelného prostředí měla mít dostatečnou tepelnou akumulační schopnost na vnitřní straně a dostatečnou tepelnou ochranu na vnější straně a zároveň omezit zbytečné tepelné mosty.Ve výzkumu akumulace tepla a izolace stěn Bao Encai a další navrhli pasivní stěnu pro akumulaci tepla ztuhlého písku v pouštní oblasti Wuhai ve Vnitřním Mongolsku.Pórovitá cihla byla použita jako izolační vrstva z vnější strany a zpevněný písek byl použit jako tepelně akumulační vrstva na vnitřní straně.Test ukázal, že vnitřní teplota mohla za slunečných dnů dosáhnout 13,7℃.Ma Yuehong atd. navrhl v severním Sin-ťiangu kompozitní stěnu z maltových bloků z pšeničné skořápky, ve které je nehašené vápno plněno v maltových blocích jako vrstva akumulující teplo a vaky se struskou jsou naskládány venku jako izolační vrstva.Stěna z dutých bloků navržená Zhao Pengem atd. v oblasti Gobi v provincii Gansu používá 100 mm silnou benzenovou desku jako izolační vrstvu na vnější straně a písek a dutou cihlu jako vrstvu akumulující teplo na vnitřní straně.Test ukazuje, že průměrná teplota v zimě je v noci nad 10℃ a regenerace Chai atd. také používá písek a štěrk jako izolační vrstvu a vrstvu akumulující teplo na stěně v oblasti Gobi v provincii Gansu.Z hlediska redukce tepelných mostů navrhl Yan Junyue atd. lehkou a zjednodušenou sestavenou zadní stěnu, která nejen zlepšila tepelný odpor stěny, ale také zlepšila těsnící vlastnosti stěny nalepením polystyrenové desky na vnější stranu zadní strany stěna;Wu Letian atd. umístil železobetonový prstencový nosník nad základ stěny skleníku a použil lichoběžníkové cihlové ražení těsně nad prstencovým nosníkem k podepření zadní střechy, což vyřešilo problém, že ve sklenících v Hotianu snadno dochází k prasklinám a sesedání základů, Xinjiang, čímž ovlivnil tepelnou izolaci skleníků.

02 Zvolte vhodné akumulační a izolační materiály.

Tepelná akumulace a izolační účinek stěny závisí především na volbě materiálů.V severozápadní poušti, Gobi, písečné zemi a dalších oblastech, podle podmínek na místě, výzkumníci vzali místní materiály a podnikli odvážné pokusy navrhnout mnoho různých druhů zadních stěn solárních skleníků.Například, když Zhang Guosen a další stavěli skleníky na pískových a štěrkových polích v Gansu, písek a štěrk byly použity jako tepelná akumulační a izolační vrstvy stěn;Podle charakteristik Gobi a pouště v severozápadní Číně navrhl Zhao Peng jakousi stěnu z dutých bloků s pískovcem a dutým blokem jako materiály.Test ukazuje, že průměrná vnitřní noční teplota je nad 10℃.S ohledem na nedostatek stavebních materiálů, jako jsou cihly a hlína v regionu Gobi na severozápadě Číny, Zhou Changji a další zjistili, že místní skleníky obvykle používají oblázky jako materiál stěn při zkoumání solárních skleníků v oblasti Gobi v Kizilsu Kirgiz, Xinjiang.S ohledem na tepelný výkon a mechanickou pevnost oblázků má skleník postavený z oblázků dobrý výkon z hlediska ochrany tepla, akumulace tepla a nosnosti.Podobně Zhang Yong atd. také používá oblázky jako hlavní materiál stěny a navrhl nezávislou oblázkovou zadní stěnu akumulující teplo v Shanxi a dalších místech.Test ukazuje, že efekt akumulace tepla je dobrý.Zhang atd. navrhl jakousi pískovcovou zeď podle charakteristik severozápadní oblasti Gobi, která může zvýšit vnitřní teplotu o 2,5 ℃.Kromě toho Ma Yuehong a další testovali tepelnou akumulační kapacitu pískové zdi, blokové zdi a cihlové zdi v Hotian, Xinjiang.Výsledky ukázaly, že písková stěna vyplněná bloky měla největší tepelnou akumulační schopnost.Kromě toho výzkumníci aktivně vyvíjejí nové materiály a technologie akumulace tepla, aby se zlepšila tepelná akumulační schopnost stěny.Například Bao Encai navrhl vytvrzovací materiál se změnou fáze, který lze použít ke zlepšení kapacity akumulace tepla zadní stěny solárního skleníku v severozápadních neobdělávaných oblastech.Při průzkumu místních materiálů se jako stěnové materiály používají také kupky sena, struska, benzenové desky a sláma, ale tyto materiály mají obvykle pouze funkci tepelné ochrany a nemají schopnost akumulovat teplo.Obecně lze říci, že stěny vyplněné štěrkem a tvárnicemi mají dobrou tepelnou akumulační a izolační schopnost.

03 Přiměřeně zvětšete tloušťku stěny

Tepelný odpor je obvykle důležitým ukazatelem pro měření tepelně izolačního výkonu stěny a faktorem, který ovlivňuje tepelný odpor, je kromě tepelné vodivosti materiálu i tloušťka vrstvy materiálu.Proto na základě výběru vhodných tepelně izolačních materiálů lze vhodným zvýšením tloušťky stěny zvýšit celkový tepelný odpor stěny a snížit tepelné ztráty stěnou, a tím zvýšit tepelně izolační a tepelně akumulační schopnost stěny a celý skleník.Například v Gansu a dalších oblastech je průměrná tloušťka stěny z pytlů s pískem ve městě Zhangye 2,6 m, zatímco tloušťka zdiva z malty ve městě Jiuquan je 3,7 m.Čím silnější je stěna, tím větší má tepelnou izolaci a tepelnou akumulační schopnost.Příliš silné zdi však zvýší zábor půdy a náklady na výstavbu skleníku.Z hlediska zlepšení tepelněizolační schopnosti bychom proto měli upřednostnit i výběr vysoce tepelně izolačních materiálů s nízkou tepelnou vodivostí, jako je polystyren, polyuretan a další materiály, a následně tloušťku přiměřeně zvýšit.

Rozumná konstrukce zadní střechy

Při návrhu zadní střechy je hlavní hledisko nezpůsobit vliv zastínění a zlepšit tepelně izolační schopnost.Aby se omezil vliv stínění na zadní střechu, je nastavení jejího úhlu sklonu založeno především na skutečnosti, že zadní střecha může během dne, kdy se sázejí a pěstují plodiny, dostávat přímé sluneční světlo.Proto je elevační úhel zadní střechy obecně zvolen tak, aby byl lepší než místní sluneční výškový úhel zimního slunovratu 7°~8°.Například Zhang Caihong a další si myslí, že při stavbě solárních skleníků v Gobi a solno-alkalických oblastech v Sin-ťiangu je projektovaná délka zadní střechy 1,6 m, takže úhel sklonu zadní střechy je 40° na jihu Sin-ťiangu a 45° v severním Sin-ťiangu.Chen Wei-Qian a další si myslí, že zadní střecha solárního skleníku v oblasti Jiuquan Gobi by měla být nakloněna o 40°.U tepelné izolace zadní střechy by měla být tepelněizolační schopnost zajištěna především při výběru tepelně izolačních materiálů, potřebném provedení tloušťky a přiměřeným přeplátováním tepelně izolačních materiálů při výstavbě.

Snižte tepelné ztráty půdy

Během zimní noci, protože teplota vnitřní půdy je vyšší než teplota venkovní půdy, bude teplo vnitřní půdy přenášeno do venkovního prostředí vedením tepla, což způsobí ztrátu skleníkového tepla.Existuje několik způsobů, jak snížit tepelné ztráty půdy.

01 izolace půdy

Půda řádně klesá, vyhýbá se zmrzlé vrstvě půdy a využívá půdu pro uchování tepla.Například solární skleník „1448 tři materiály-jedno tělo“ vyvinutý společností Chai Regeneration a další neobdělávaná půda v Hexi koridoru byl postaven vykopáním 1 m dolů, čímž se účinně zabránilo zmrzlé vrstvě půdy;Vzhledem k tomu, že hloubka zmrzlé půdy v oblasti Turpan je 0,8 m, Wang Huamin a další navrhli vykopat 0,8 m, aby zlepšili tepelně izolační kapacitu skleníku.Když Zhang Guosen atd. stavěli zadní stěnu dvouobloukového dvouplášťového kopacího solárního skleníku na neorné půdě, hloubka kopání byla 1 m.Experiment ukázal, že nejnižší teplota v noci se zvýšila o 2~3℃ ve srovnání s tradičním solárním skleníkem druhé generace.

02 základová ochrana proti chladu

Hlavní metodou je vyhloubení mrazuvzdorného příkopu podél základové části přední střechy, zasypání tepelně izolačními materiály nebo průběžné zakopání tepelně izolačních materiálů pod zem podél části základové zdi, přičemž cílem všech těchto metod je snížit tepelné ztráty způsobené přenos tepla půdou v okrajové části skleníku.Použité tepelně izolační materiály vycházejí především z místních podmínek v severozápadní Číně a lze je získat lokálně, jako je seno, struska, minerální vlna, polystyrenová deska, kukuřičná sláma, koňský hnůj, spadané listí, polámaná tráva, piliny, plevel, sláma atd.

03 mulčovací fólie

Zakrytím plastové fólie se může sluneční světlo přes plastovou fólii během dne dostat k půdě a půda absorbuje sluneční teplo a zahřívá se.Kromě toho může plastová fólie blokovat dlouhovlnné záření odrážené půdou, čímž se snižuje ztráta záření půdy a zvyšuje se akumulace tepla půdy.V noci může plastová fólie bránit konvekční výměně tepla mezi půdou a vnitřním vzduchem, čímž se snižují tepelné ztráty půdy.Plastová fólie může zároveň snížit ztráty latentního tepla způsobené vypařováním půdní vody.Wei Wenxiang pokryl skleník plastovou fólií na plošině Qinghai a experiment ukázal, že teplota země se mohla zvýšit asi o 1 °C.

Posílení tepelně izolačního výkonu přední střechy

Přední střecha skleníku je hlavní plochou pro odvod tepla a ztrátové teplo tvoří více než 75 % celkových tepelných ztrát ve skleníku.Posílení tepelně izolační schopnosti přední střechy skleníku tedy může účinně snížit ztráty přes přední střechu a zlepšit zimní teplotní prostředí skleníku.V současné době existují tři hlavní opatření ke zlepšení tepelně izolační schopnosti přední střechy.

01 Je použit vícevrstvý průhledný kryt.

Strukturálně může použití dvouvrstvého filmu nebo třívrstvého filmu jako světlo propouštějícího povrchu skleníku účinně zlepšit tepelně izolační výkon skleníku.Například Zhang Guosen a další navrhli dvouobloukový dvouvrstvý solární skleník typu kopání v oblasti Gobi ve městě Jiuquan.Vnější strana přední střechy skleníku je vyrobena z EVA fólie a vnitřek skleníku je vyroben z PVC fólie proti stárnutí bez odkapávání.Experimenty ukazují, že ve srovnání s tradičním solárním skleníkem druhé generace je efekt tepelné izolace vynikající a nejnižší teplota v noci stoupá v průměru o 2~3℃.Podobně Zhang Jingshe atd. také navrhl solární skleník s dvojitou fólií pro klimatické charakteristiky velkých zeměpisných šířek a silně chladných oblastí, což výrazně zlepšilo tepelnou izolaci skleníku.Ve srovnání s kontrolním skleníkem se noční teplota zvýšila o 3 ℃.Kromě toho se Wu Letian a další pokusili použít tři vrstvy 0,1 mm silné EVA fólie na přední střeše solárního skleníku navrženého v pouštní oblasti Hetian, Xinjiang.Vícevrstvá fólie může účinně snížit tepelné ztráty přední střechy, ale protože propustnost světla jednovrstvé fólie je v zásadě asi 90 %, vícevrstvá fólie přirozeně povede k útlumu prostupu světla.Při výběru vícevrstvého zakrytí propustnosti světla je proto nutné náležitě zvážit světelné podmínky a požadavky na osvětlení skleníků.

02 Zpevněte noční izolaci přední střechy

Na přední střeše je použita plastová fólie pro zvýšení propustnosti světla ve dne a v noci se stává nejslabším místem v celém skleníku.Proto je u solárních skleníků nezbytným tepelně izolačním opatřením pokrytí vnějšího povrchu přední střechy silnou kompozitní tepelně izolační dekou.Například v alpské oblasti Qinghai Liu Yanjie a další používali slaměné závěsy a kraftový papír jako tepelně izolační přikrývky pro experimenty.Výsledky testů ukázaly, že nejnižší vnitřní teplota ve skleníku v noci mohla dosáhnout nad 7,7℃.Wei Wenxiang dále věří, že tepelné ztráty skleníku lze snížit o více než 90 % použitím dvojitých zatravňovacích závěsů nebo kraftového papíru mimo zatravňovací závěsy pro tepelnou izolaci v této oblasti.Kromě toho Zou Ping atd. použil tepelnou izolační přikrývku z vpichované plsti z recyklovaného vlákna v solárním skleníku v oblasti Gobi v Sin-ťiangu a Chang Meimei atd. použil tepelně izolační sendvičovou bavlněnou tepelnou izolační přikrývku v solárním skleníku v oblasti Gobi Hexi chodba.V současné době se v solárních sklenících používá mnoho druhů tepelně izolačních přikrývek, ale většina z nich je vyrobena z vpichované plsti, stříkané bavlny, perleťové bavlny atd., s voděodolnými nebo anti-aging povrchovými vrstvami na obou stranách.Podle mechanismu tepelné izolace tepelněizolační přikrývky, abychom zlepšili její tepelně izolační vlastnosti, bychom měli začít se zlepšením jejího tepelného odporu a snížením koeficientu prostupu tepla, přičemž hlavními opatřeními je snížení tepelné vodivosti materiálů, zvýšení tloušťky materiálových vrstev nebo zvýšení počtu materiálových vrstev atd. Proto je v současnosti základním materiálem termoizolační přikrývky s vysokými tepelně izolačními vlastnostmi často vícevrstvé kompozitní materiály.Součinitel prostupu tepla tepelně izolační přikrývky s vysokým tepelně izolačním výkonem může v současnosti podle testu dosáhnout 0,5 W/(m2℃), což poskytuje lepší záruku tepelné izolace skleníků v chladných oblastech v zimě.Severozápadní oblast je samozřejmě větrná a prašná a ultrafialové záření je silné, takže povrchová vrstva tepelné izolace by měla mít dobrý výkon proti stárnutí.

03 Přidejte vnitřní tepelně izolační závěs.

I když je přední střecha slunečního skleníku v noci pokryta vnější termoizolační dekou, co se týče ostatních konstrukcí celého skleníku, přední střecha je v noci stále slabým místem celého skleníku.Proto projektový tým „Struktura a technologie výstavby skleníku v severozápadní neorné půdě“ navrhl jednoduchý vnitřní tepelně izolační roll-up systém (obrázek 1), jehož konstrukci tvoří pevný vnitřní tepelně izolační závěs na přední patě a pohyblivá vnitřní tepelně izolační clona v horním prostoru.Horní pohyblivá termoizolační clona se u zadní stěny skleníku během dne otevírá a sklápí, což neovlivňuje osvětlení skleníku;Pevná termoizolační přikrývka ve spodní části plní v noci roli těsnění.Vnitřní izolační design je elegantní a snadno ovladatelný a může také hrát roli stínění a chlazení v létě.

Technologie aktivního zahřívání

Vzhledem k nízkým teplotám v zimě v severozápadní Číně, pokud se spoléháme pouze na uchování tepla a akumulaci tepla ve sklenících, stále nemůžeme splnit požadavky na přezimování plodin v chladném počasí, takže jsou také některá aktivní oteplovací opatření. znepokojený.

Systém akumulace solární energie a uvolňování tepla

Důležitým důvodem je, že stěna plní funkci tepelné ochrany, akumulace tepla a nosnosti, což vede k vysokým stavebním nákladům a nízkému využití půdy solárních skleníků.Zjednodušení a montáž solárních skleníků je proto v budoucnu jistě důležitým vývojovým směrem.Zjednodušením funkce stěny je mezi nimi uvolnění funkce akumulace a odvodu tepla stěny, takže zadní stěna nese pouze funkci tepelnou, což je efektivní způsob, jak zjednodušit vývoj.Například systém aktivního uchovávání a uvolňování tepla Fang Hui (obrázek 2) je široce používán v nekultivovaných oblastech, jako je Gansu, Ningxia a Xinjiang.Jeho zařízení na sběr tepla je zavěšeno na severní stěně.Teplo odebrané tepelným akumulačním zařízením je přes den akumulováno v akumulačním tělese cirkulací teploakumulačního média a v noci se teplo uvolňuje a ohřívá cirkulací teploakumulačního média, čímž dochází k přenos tepla v čase a prostoru.Experimenty ukazují, že minimální teplotu ve skleníku lze pomocí tohoto zařízení zvýšit o 3~5℃.Wang Zhiwei atd. navrhl systém vytápění vodní clonou pro solární skleník v jižní pouštní oblasti Sin-ťiang, který může v noci zvýšit teplotu skleníku o 2,1℃.

Kromě toho Bao Encai atd. navrhl systém aktivní cirkulace tepla pro severní stěnu.Během dne proudí vnitřní horký vzduch prostřednictvím cirkulace axiálních ventilátorů teplosměnným potrubím zapuštěným v severní stěně a teplosměnné potrubí si vyměňuje teplo s akumulační vrstvou uvnitř stěny, což výrazně zlepšuje tepelnou akumulační schopnost. zeď.Kromě toho solární systém akumulace tepla s fázovou změnou navržený Yantao atd. ukládá teplo do materiálů s fázovou změnou prostřednictvím solárních kolektorů během dne a poté odvádí teplo do vnitřního vzduchu prostřednictvím cirkulace vzduchu v noci, což může zvýšit průměrná teplota o 2,0℃ v noci.Výše uvedené technologie a zařízení pro využití solární energie mají charakteristiky hospodárnosti, úspory energie a nízkouhlíkové.Po optimalizaci a vylepšení by měly mít dobré vyhlídky na uplatnění v oblastech s bohatými zdroji solární energie v severozápadní Číně.

Další technologie pomocného vytápění

01 vytápění energií biomasou

Podestýlka, sláma, kravský trus, ovčí trus a drůbež se smíchají s biologickými bakteriemi a zahrabou do půdy ve skleníku.Během fermentačního procesu vzniká velké množství tepla a během fermentačního procesu vzniká mnoho prospěšných kmenů, organické hmoty a CO2.Prospěšné kmeny mohou inhibovat a zabíjet různé zárodky a mohou snížit výskyt skleníkových chorob a škůdců;Organická hmota se může stát hnojivem pro plodiny;Produkovaný CO2 může zlepšit fotosyntézu plodin.Například Wei Wenxiang pohřbil horká organická hnojiva, jako je koňský hnůj, kravský hnůj a ovčí hnůj, do vnitřní půdy v solárním skleníku na plošině Qinghai, což účinně zvýšilo teplotu půdy.V solárním skleníku v pouštní oblasti Gansu použil Zhou Zhilong slámu a organické hnojivo ke fermentaci mezi plodinami.Test ukázal, že teplota skleníku mohla být zvýšena o 2~3℃.

02 topení uhlím

Jsou zde umělá kamna, energeticky úsporný bojler a topení.Například po vyšetřování na náhorní plošině Qinghai Wei Wenxiang zjistil, že umělé vytápění pecí se používá hlavně lokálně.Tento způsob ohřevu má výhody rychlejšího ohřevu a zjevného efektu ohřevu.V procesu spalování uhlí však budou vznikat škodlivé plyny jako SO2, CO a H2S, takže je nutné odvádět škodlivé plyny dobře.

03 elektrické topení

Použijte elektrický topný drát k ohřevu přední střechy skleníku nebo použijte elektrický ohřívač.Topný efekt je pozoruhodný, použití je bezpečné, ve skleníku nevznikají žádné škodliviny a topné zařízení se snadno ovládá.Chen Weiqian a další si myslí, že problém poškození mrazem v zimě v oblasti Jiuquan brání rozvoji místního zemědělství v Gobi a k ​​vytápění skleníku lze použít elektrická topná tělesa.Díky použití vysoce kvalitních zdrojů elektrické energie je však spotřeba energie vysoká a náklady jsou vysoké.Navrhuje se, aby byl používán jako dočasný prostředek nouzového vytápění v extrémně chladném počasí.

Opatření environmentálního managementu

V procesu výroby a používání skleníku nemůže kompletní zařízení a běžný provoz účinně zajistit, že jeho tepelné prostředí splňuje požadavky na design.Používání a správa zařízení ve skutečnosti často hraje klíčovou roli při vytváření a udržování tepelného prostředí, z nichž nejdůležitější je každodenní správa tepelně izolační přikrývky a ventilace.

Správa tepelně izolační přikrývky

Tepelně izolační přikrývka je klíčem k noční tepelné izolaci přední střechy, proto je nesmírně důležité zpřesnit její každodenní správu a údržbu, zejména je třeba věnovat pozornost následujícím problémům:①Zvolit vhodnou dobu otevírání a zavírání termoizolační přikrývky .Doba otevírání a zavírání termoizolační přikrývky ovlivňuje nejen dobu osvětlení skleníku, ale ovlivňuje i proces vytápění ve skleníku.Příliš brzké nebo příliš pozdní otevírání a zavírání termoizolační přikrývky neprospívá akumulaci tepla.Pokud je přikrývka ráno odkryta příliš brzy, vnitřní teplota příliš klesne kvůli nízké venkovní teplotě a slabému světlu.Naopak, pokud je doba odkrytí přikrývky příliš pozdě, zkrátí se doba příjmu světla ve skleníku a zpozdí se doba nárůstu vnitřní teploty.Pokud se v odpoledních hodinách vypne termoizolační přikrývka příliš brzy, zkrátí se doba expozice v interiéru a sníží se akumulace tepla vnitřní půdy a stěn.Naopak, pokud se uchování tepla vypne příliš pozdě, dojde vlivem nízké venkovní teploty a slabého světla ke zvýšení odvodu tepla skleníku.Obecně tedy platí, že když je termoizolační přikrývka ráno zapnutá, je vhodné, aby teplota stoupla po poklesu o 1~2℃, zatímco když je termoizolační přikrývka vypnutá, je vhodné, aby teplota stoupla. po poklesu o 1~2 ℃.② Při zavírání termoizolační přikrývky dávejte pozor, zda tepelně izolační přikrývka těsně pokrývá všechny přední střechy, a v případě mezery je včas upravte.③ Po úplném položení termoizolační přikrývky zkontrolujte, zda je spodní část zhutněná, aby se zabránilo zvedání efektu uchování tepla větrem v noci.④ Tepelně izolační přikrývku včas zkontrolujte a udržujte, zvláště když je tepelně izolační přikrývka poškozená, včas ji opravte nebo vyměňte.⑤ Věnujte pozornost povětrnostním podmínkám včas.Při dešti nebo sněhu včas přikryjte termoizolační přikrývku a včas odstraňte sníh.

Řízení větracích otvorů

Účelem větrání v zimě je upravit teplotu vzduchu, aby se zabránilo nadměrné teplotě kolem poledne;Druhým je odstranění vnitřní vlhkosti, snížení vzdušné vlhkosti ve skleníku a kontrola škůdců a chorob;Třetím je zvýšení koncentrace CO2 v interiéru a podpora růstu plodin.Větrání a uchování tepla jsou však v rozporu.Pokud není ventilace správně řízena, pravděpodobně to povede k problémům s nízkou teplotou.Kdy a na jak dlouho otevírat průduchy je proto potřeba kdykoli dynamicky upravit podle podmínek prostředí skleníku.V severozápadních neobdělávaných oblastech je správa větracích otvorů skleníku rozdělena především na dva způsoby: ruční ovládání a jednoduché mechanické větrání.Doba otevření a doba větrání průduchů však vychází především ze subjektivního úsudku lidí, takže se může stát, že průduchy budou otevřeny příliš brzy nebo příliš pozdě.Pro vyřešení výše uvedených problémů navrhl Yin Yilei aj. střešní inteligentní ventilační zařízení, které dokáže určit dobu otevření a velikost otevření a zavření ventilačních otvorů podle změn vnitřního prostředí.S prohlubujícím se výzkumem zákona o změně životního prostředí a poptávky po plodinách, stejně jako s popularizací a pokrokem technologií a zařízení, jako je vnímání prostředí, sběr informací, analýza a kontrola, by měla být automatizace řízení ventilace v solárních sklenících jednou z hlavních priorit. důležitý směr rozvoje do budoucna.

Další opatření řízení

V procesu používání různých druhů prošlupových fólií bude jejich světelná propustnost postupně slábnout a rychlost slábnutí nesouvisí jen s jejich vlastními fyzikálními vlastnostmi, ale souvisí i s okolním prostředím a hospodařením při používání.V procesu použití je nejdůležitějším faktorem, který vede ke snížení výkonu prostupu světla, znečištění povrchu fólie.Proto je nesmírně důležité provádět pravidelné čištění a čištění, pokud to podmínky dovolí.Kromě toho by měla být pravidelně kontrolována konstrukce ohrazení skleníku.Když dojde k netěsnosti ve stěně a přední střeše, měla by být opravena včas, aby se zabránilo ovlivnění skleníku pronikáním studeného vzduchu.

Stávající problémy a směr vývoje

Vědci po mnoho let zkoumali a studovali technologii uchování a skladování tepla, technologii řízení a oteplování skleníků v severozápadních neobdělávaných oblastech, což v podstatě realizovalo přezimování produkce zeleniny, výrazně zlepšilo schopnost skleníku odolávat poškození způsobenému ochlazením při nízkých teplotách. , a v podstatě realizoval přezimování produkce zeleniny.Historicky přispěla ke zmírnění rozporu mezi potravinami a zeleninou soutěžícími o půdu v ​​Číně.V technologii záruky teploty v severozápadní Číně však stále existují následující problémy.

Typy skleníků, které mají být modernizovány

V současnosti jsou tyto typy skleníků stále běžné ty, které byly postaveny na konci 20. století a na začátku tohoto století, s jednoduchou konstrukcí, nepřiměřeným designem, špatnou schopností udržovat skleníkové tepelné prostředí a odolávat přírodním katastrofám a nedostatkem standardizace.Proto by v budoucím návrhu skleníku měly být standardizovány tvar a sklon přední střechy, azimutový úhel skleníku, výška zadní stěny, hloubka potopení skleníku atd., a to plnou kombinací místní zeměpisné šířky a klimatické vlastnosti.Současně lze ve skleníku vysadit pokud možno pouze jednu plodinu, takže lze provádět standardizované sladění skleníků podle požadavků na světlo a teplotu vysazovaných plodin.

Skleníkové měřítko je relativně malé.

Pokud je skleníkové měřítko příliš malé, ovlivní to stabilitu tepelného prostředí skleníku a rozvoj mechanizace.S postupným zvyšováním mzdových nákladů je důležitým směrem do budoucna rozvoj mechanizace.Do budoucna bychom proto měli vycházet z úrovně místního rozvoje, zohledňovat potřeby rozvoje mechanizace, racionálně navrhovat vnitřní prostor a dispoziční řešení skleníků, urychlit výzkum a vývoj zemědělské techniky vhodné do místních oblastí, racionálně navrhnout vnitřní prostor a uspořádání skleníků, urychlit výzkum a vývoj zemědělské techniky vhodné do místních oblastí, zlepšit rychlost mechanizace produkce skleníků.Současně by podle potřeb plodin a způsobů pěstování mělo být odpovídající vybavení přizpůsobeno normám a měl by být podporován integrovaný výzkum a vývoj, inovace a popularizace zařízení pro větrání, snižování vlhkosti, uchování tepla a vytápění.

Tloušťka stěn, jako je písek a duté bloky, je stále silná.

Pokud je stěna příliš silná, ačkoli izolační účinek je dobrý, sníží se míra využití půdy, zvýší se náklady a obtížnost výstavby.Proto lze v budoucím vývoji na jedné straně vědecky optimalizovat tloušťku stěny podle místních klimatických podmínek;Na druhou stranu bychom měli prosazovat odlehčení a zjednodušení zástavby zadní stěny, aby si zadní stěna skleníku zachovala pouze funkci tepelné ochrany, použít solární kolektory a další zařízení nahrazující akumulaci a uvolňování tepla ze stěny .Solární kolektory se vyznačují vysokou účinností sběru tepla, silnou kapacitou sběru tepla, úsporou energie, nízkým obsahem uhlíku a tak dále a většina z nich může realizovat aktivní regulaci a řízení a může provádět cílené exotermické vytápění podle ekologických požadavků skleníku. v noci, s vyšší účinností využití tepla.

Je třeba vyvinout speciální termoizolační přikrývku.

Přední střecha je hlavním tělesem odvodu tepla ve skleníku a tepelně izolační výkon tepelně izolační přikrývky přímo ovlivňuje vnitřní tepelné prostředí.V současné době není prostředí skleníkových teplot v některých oblastech dobré, částečně proto, že tepelně izolační přikrývka je příliš tenká a tepelně izolační vlastnosti materiálů jsou nedostatečné.Tepelně izolační přikrývka má přitom stále některé problémy, jako je špatná nepromokavá a lyžařská schopnost, snadné stárnutí povrchových a jádrových materiálů atd. Proto by se v budoucnu měly vědecky vybírat vhodné tepelně izolační materiály podle místních měly by být navrženy a vyvinuty klimatické vlastnosti a požadavky a speciální tepelně izolační přikrývky vhodné pro místní použití a popularizaci.

KONEC

Citované informace

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi atd. Výzkum stavu technologie garantující teplotu prostředí solárního skleníku na severozápadě neobdělávané půdy [J].Technologie zemědělské techniky, 2022,42(28):12-20.