Tecnologia d'enginyeria agrícola hortícola d'hivernacle 2022-12-02 17:30 publicat a Pequín

El desenvolupament d'hivernacles solars en zones no cultivades com el desert, el Gobi i les terres sorrenques ha resolt de manera efectiva la contradicció entre els aliments i les verdures que competeixen per la terra.És un dels factors ambientals decisius per al creixement i desenvolupament dels cultius de temperatura, que sovint determina l'èxit o el fracàs de la producció de cultius d'hivernacle.Per tant, per desenvolupar hivernacles solars en zones no cultivades, primer hem de resoldre el problema de la temperatura ambiental dels hivernacles.En aquest article, es resumeixen els mètodes de control de temperatura utilitzats en hivernacles de terres no conreades en els darrers anys, i s'analitzen i resumeixen els problemes existents i la direcció de desenvolupament de la temperatura i la protecció del medi ambient en hivernacles solars de terres no conreades.

La Xina té una gran població i menys recursos terrestres disponibles.Més del 85% dels recursos terrestres són recursos terrestres no cultivats, que es concentren principalment al nord-oest de la Xina.El document núm. 1 del Comitè Central l'any 2022 va assenyalar que s'hauria d'accelerar el desenvolupament de l'agricultura d'instal·lacions i, sobre la base de la protecció del medi ambient ecològic, s'hauria d'explorar les terres buides i els erms explotables per desenvolupar l'agricultura d'instal·lacions.El nord-oest de la Xina és ric en deserts, Gobi, erms i altres recursos terrestres no cultivats i recursos de llum i calor naturals, adequats per al desenvolupament de l'agricultura d'instal·lacions.Per tant, el desenvolupament i la utilització de recursos de terra no conreada per desenvolupar hivernacles de terres no conreades té una gran importància estratègica per garantir la seguretat alimentària nacional i alleujar els conflictes d'ús de la terra.

Actualment, l'hivernacle solar no conreat és la principal forma de desenvolupament agrícola d'alta eficiència en terres no conreades.Al nord-oest de la Xina, la diferència de temperatura entre el dia i la nit és gran i la temperatura a la nit a l'hivern és baixa, cosa que sovint condueix al fenomen que la temperatura mínima interior és inferior a la temperatura necessària per al creixement i desenvolupament normals de la Xina. cultius.La temperatura és un dels factors ambientals indispensables per al creixement i desenvolupament dels cultius.Una temperatura massa baixa frenarà la reacció fisiològica i bioquímica dels cultius i frenarà el seu creixement i desenvolupament.Quan la temperatura és inferior al límit que poden suportar els cultius, fins i tot provocarà danys per congelació.Per tant, és especialment important assegurar la temperatura necessària per al creixement i desenvolupament normals dels cultius.Per mantenir la temperatura adequada de l'hivernacle solar, no és una sola mesura que es pugui resoldre.S'ha de garantir des dels aspectes del disseny d'hivernacle, construcció, selecció de materials, regulació i gestió diària.Per tant, aquest article resumirà l'estat de la investigació i el progrés del control de la temperatura dels hivernacles no cultivats a la Xina en els darrers anys des dels aspectes del disseny i construcció d'hivernacles, mesures de preservació de la calor i escalfament i gestió ambiental, per tal de proporcionar una referència sistemàtica per el disseny i gestió racional dels hivernacles no conreats.

Estructura i materials de l'hivernacle

L'entorn tèrmic de l'hivernacle depèn principalment de la capacitat de transmissió, intercepció i emmagatzematge de l'hivernacle a la radiació solar, que està relacionada amb el disseny raonable de l'orientació de l'hivernacle, la forma i el material de la superfície de transmissió de la llum, l'estructura i el material de la paret i el sostre posterior, aïllament de la base, mida de l'hivernacle, mode d'aïllament nocturn i material del sostre frontal, etc., i també es relaciona amb si el procés de construcció i construcció de l'hivernacle pot garantir la realització efectiva dels requisits de disseny.

Capacitat de transmissió de llum del sostre davanter

La principal energia de l'hivernacle prové del sol.Augmentar la capacitat de transmissió de la llum del sostre davanter és beneficiós perquè l'hivernacle obtingui més calor, i també és una base important per garantir la temperatura ambient de l'hivernacle a l'hivern.Actualment, hi ha tres mètodes principals per augmentar la capacitat de transmissió de la llum i el temps de recepció de la llum del sostre davanter de l'hivernacle.

01 dissenyar una orientació raonable d'hivernacle i azimut

L'orientació de l'hivernacle afecta el rendiment de la il·luminació de l'hivernacle i la capacitat d'emmagatzematge de calor de l'hivernacle.Per tant, per obtenir més emmagatzematge de calor a l'hivernacle, l'orientació dels hivernacles no cultivats al nord-oest de la Xina està orientada al sud.Per a l'azimut específic de l'hivernacle, en triar de sud a est, és beneficiós "agafar el sol" i la temperatura interior augmenta ràpidament al matí;Quan es selecciona de sud a oest, és beneficiós que l'hivernacle faci ús de la llum de la tarda.La direcció sud és un compromís entre les dues situacions anteriors.Segons el coneixement de la geofísica, la terra gira 360° en un dia, i l'azimut del sol es mou aproximadament 1° cada 4 minuts.Per tant, cada vegada que l'azimut de l'hivernacle difereix 1 °, el temps de llum solar directa diferirà uns 4 minuts, és a dir, l'azimut de l'hivernacle afecta el moment en què l'hivernacle veu la llum al matí i al vespre.

Quan les hores de llum del matí i de la tarda són iguals, i l'est o l'oest estan al mateix angle, l'hivernacle tindrà les mateixes hores de llum.Tanmateix, per a l'àrea al nord dels 37° de latitud nord, la temperatura és baixa al matí i l'hora de descoberta de l'edredó és tard, mentre que la temperatura és relativament alta a la tarda i al vespre, per la qual cosa és convenient retardar l'hora de tancant l'edredó d'aïllament tèrmic.Per tant, aquestes zones haurien de triar de sud a oest i aprofitar al màxim la llum de la tarda.Per a les zones amb una latitud nord de 30 ° ~ 35 °, a causa de les millors condicions d'il·luminació al matí, també es pot avançar el temps de conservació de la calor i descoberta de la coberta.Per tant, aquestes zones haurien de triar la direcció sud-est per esforçar-se per obtenir més radiació solar matinal per a l'hivernacle.Tanmateix, a l'àrea de 35 ° ~ 37 ° de latitud nord, hi ha poca diferència de radiació solar al matí i a la tarda, per la qual cosa és millor triar la direcció sud.Tant si es tracta del sud-est com del sud-oest, l'angle de desviació és generalment de 5 ° ~ 8 °, i el màxim no ha de superar els 10 °.El nord-oest de la Xina es troba entre els 37° i 50° de latitud nord, de manera que l'angle azimut de l'hivernacle és generalment de sud a oest.En vista d'això, l'hivernacle de llum solar dissenyat per Zhang Jingshe etc. a la zona de Taiyuan ha escollit l'orientació de 5 ° a l'oest del sud, l'hivernacle de llum solar construït per Chang Meimei, etc. a la zona de Gobi del corredor Hexi ha adoptat l'orientació. de 5° a 10° a l'oest del sud, i l'hivernacle de llum solar construït per Ma Zhigui, etc. al nord de Xinjiang ha adoptat l'orientació de 8° a l'oest del sud.

02 Dissenyar una forma raonable del sostre davanter i un angle d'inclinació

La forma i la inclinació del sostre davanter determinen l'angle d'incidència dels raigs solars.Com més petit sigui l'angle d'incidència, més gran serà la transmitància.Sun Juren creu que la forma del sostre davanter està determinada principalment per la relació entre la longitud de la superfície d'il·luminació principal i el pendent posterior.El pendent frontal llarg i el pendent posterior curt són beneficiosos per a la il·luminació i la conservació de la calor del sostre davanter.Chen Wei-Qian i altres pensen que el sostre d'il·luminació principal de l'hivernacle solar utilitzat a la zona de Gobi adopta un arc circular amb un radi de 4,5 m, que pot resistir eficaçment el fred.Zhang Jingshe, etc. pensen que és més apropiat utilitzar arc de mig punt al sostre davanter de l'hivernacle a les zones alpines i de latitud alta.Pel que fa a l'angle d'inclinació del sostre davanter, segons les característiques de transmissió de la llum de la pel·lícula plàstica, quan l'angle d'incidència és de 0 ~ 40 °, la reflectivitat del sostre davant la llum del sol és petita, i quan supera els 40 °, el la reflectivitat augmenta significativament.Per tant, es pren 40° com a angle d'incidència màxim per calcular l'angle d'inclinació del sostre davanter, de manera que fins i tot al solstici d'hivern, la radiació solar pot entrar a l'hivernacle en la màxima mesura.Per tant, en dissenyar un hivernacle solar adequat per a zones no cultivades a Wuhai, Mongòlia Interior, He Bin i altres van calcular l'angle d'inclinació del sostre davanter amb un angle d'incidència de 40 ° i van pensar que sempre que fos superior a 30. °, podria complir els requisits d'il·luminació d'hivernacle i conservació de la calor.Zhang Caihong i altres pensen que quan es construeixen hivernacles a les zones no cultivades de Xinjiang, l'angle d'inclinació del sostre davanter dels hivernacles al sud de Xinjiang és de 31 °, mentre que al nord de Xinjiang és de 32 ° ~ 33,5 °.

03 Trieu els materials de recobriment transparents adequats.

A més de la influència de les condicions de radiació solar exterior, el material i les característiques de transmissió de la llum de la pel·lícula d'hivernacle també són factors importants que afecten l'ambient de llum i calor de l'hivernacle.Actualment, la transmitància de la llum de les pel·lícules de plàstic com PE, PVC, EVA i PO és diferent a causa dels diferents materials i gruixos de pel·lícula.En termes generals, la transmitància de la llum de les pel·lícules que s'han utilitzat durant 1-3 anys es pot garantir per sobre del 88% en conjunt, que s'ha de seleccionar segons la demanda de llum i temperatura dels cultius.A més, a més de la transmissió de llum a l'hivernacle, la distribució de l'ambient de llum a l'hivernacle també és un factor al qual la gent presta cada cop més atenció.Per tant, en els darrers anys, el material que cobreix la transmissió de la llum amb una llum de dispersió millorada ha estat molt reconegut per la indústria, especialment a les zones amb una forta radiació solar al nord-oest de la Xina.L'aplicació d'una pel·lícula de llum de dispersió millorada ha reduït l'efecte d'ombrejat a la part superior i inferior del dosser del cultiu, ha augmentat la llum a les parts mitjanes i inferiors del dosser del cultiu, ha millorat les característiques fotosintètiques de tot el cultiu i ha mostrat un bon efecte de promoció. creixement i augment de la producció.

Disseny raonable de la mida de l'hivernacle

La longitud de l'hivernacle és massa llarga o massa curta, cosa que afectarà el control de la temperatura interior.Quan la longitud de l'hivernacle és massa curta, abans de la sortida i la posta del sol, l'àrea ombrejada pels frontons de l'est i l'oest és gran, cosa que no afavoreix l'escalfament de l'hivernacle i, a causa del seu petit volum, afectarà el sòl interior i la paret. absorció i alliberament de calor.Quan la longitud és massa gran, és difícil controlar la temperatura interior i afectarà la fermesa de l'estructura de l'hivernacle i la configuració del mecanisme d'enrotllament de la coberta de preservació de la calor.L'alçada i l'amplitud de l'hivernacle afecten directament la il·luminació natural del sostre davanter, la mida de l'espai de l'hivernacle i la relació d'aïllament.Quan es fixen l'envergadura i la longitud de l'hivernacle, augmentar l'alçada de l'hivernacle pot augmentar l'angle d'il·luminació del sostre davanter des de la perspectiva de l'entorn de llum, que afavoreix la transmissió de la llum;Des del punt de vista de l'entorn tèrmic, l'alçada de la paret augmenta i l'àrea d'emmagatzematge de calor de la paret posterior augmenta, la qual cosa és beneficiosa per a l'emmagatzematge i l'alliberament de calor de la paret posterior.A més, l'espai és gran, la taxa de capacitat calorífica també és gran i l'entorn tèrmic de l'hivernacle és més estable.Per descomptat, augmentar l'alçada de l'hivernacle augmentarà el cost de l'hivernacle, que necessita una consideració exhaustiva.Per tant, a l'hora de dissenyar un hivernacle, hauríem de triar una longitud, un abast i una alçada raonables segons les condicions locals.Per exemple, Zhang Caihong i altres pensen que al nord de Xinjiang, la longitud de l'hivernacle és de 50 ~ 80 m, l'envergadura és de 7 m i l'alçada de l'hivernacle és de 3,9 m, mentre que al sud de Xinjiang, la longitud de l'hivernacle és de 50 ~ 80 m, el l'envergadura és de 8 m i l'alçada de l'hivernacle és de 3,6 ~ 4,0 m;També es considera que l'envergadura de l'hivernacle no ha de ser inferior a 7 m, i quan l'envergadura és de 8 m, l'efecte de conservació de la calor és el millor.A més, Chen Weiqian i altres pensen que la longitud, l'envergadura i l'alçada de l'hivernacle solar hauria de ser de 80 m, 8 ~ 10 m i 3,8 ~ 4,2 m respectivament quan es construeix a la zona de Gobi de Jiuquan, Gansu.

Millorar l'emmagatzematge de calor i la capacitat d'aïllament de la paret

Durant el dia, la paret acumula calor absorbint la radiació solar i la calor d'una mica d'aire interior.A la nit, quan la temperatura interior és inferior a la temperatura de la paret, la paret alliberarà calor de manera passiva per escalfar l'hivernacle.Com a principal cos d'emmagatzematge de calor de l'hivernacle, la paret pot millorar significativament l'ambient de temperatura nocturna interior millorant la seva capacitat d'emmagatzematge de calor.Al mateix temps, la funció d'aïllament tèrmic de la paret és la base per a l'estabilitat de l'entorn tèrmic d'hivernacle.Actualment, hi ha diversos mètodes per millorar l'emmagatzematge de calor i la capacitat d'aïllament de les parets.

01 dissenyar una estructura de paret raonable

La funció de la paret inclou principalment l'emmagatzematge de la calor i la conservació de la calor i, al mateix temps, la majoria de les parets de l'hivernacle també serveixen com a membres de càrrega per suportar l'armadura del sostre.Des del punt de vista d'obtenir un bon ambient tèrmic, una estructura de paret raonable hauria de tenir prou capacitat d'emmagatzematge de calor a la part interior i prou capacitat de conservació de calor a la part exterior, alhora que redueix els ponts freds innecessaris.En la recerca de l'emmagatzematge i l'aïllament de la calor de la paret, Bao Encai i altres van dissenyar la paret d'emmagatzematge de calor passiu de sorra solidificada a la zona del desert de Wuhai, Mongòlia Interior.El maó porós es va utilitzar com a capa d'aïllament a l'exterior i la sorra solidificada es va utilitzar com a capa d'emmagatzematge de calor a l'interior.La prova va demostrar que la temperatura interior podria arribar als 13,7 ℃ en dies assolellats.Ma Yuehong etc. va dissenyar una paret composta de blocs de morter de closca de blat al nord de Xinjiang, en què la calç viva s'omple de blocs de morter com a capa d'emmagatzematge de calor i les bosses d'escòria s'apilen a l'aire lliure com a capa d'aïllament.La paret de blocs buits dissenyada per Zhao Peng, etc. a la zona de Gobi a la província de Gansu, utilitza un tauler de benzè de 100 mm de gruix com a capa d'aïllament a l'exterior i sorra i maó de bloc buit com a capa d'emmagatzematge de calor a l'interior.La prova mostra que la temperatura mitjana a l'hivern és superior a 10 ℃ a la nit, i Chai Regeneration, etc. també utilitzen sorra i grava com a capa d'aïllament i capa d'emmagatzematge de calor de la paret a la zona de Gobi a la província de Gansu.Pel que fa a la reducció de ponts freds, Yan Junyue etc. va dissenyar una paret posterior muntada lleugera i simplificada, que no només va millorar la resistència tèrmica de la paret, sinó que també va millorar la propietat de segellat de la paret enganxant un tauler de poliestirè a l'exterior de la part posterior. paret;Wu Letian, etc. va establir una biga d'anell de formigó armat per sobre de la base de la paret de l'hivernacle i va utilitzar l'estampació de maons trapezoïdals just a sobre de la biga d'anell per suportar el sostre posterior, cosa que va resoldre el problema que les esquerdes i l'enfonsament de la base són fàcils de produir als hivernacles a Hotian. Xinjiang, afectant així l'aïllament tèrmic dels hivernacles.

02 Trieu materials d'emmagatzematge de calor i aïllament adequats.

L'efecte d'emmagatzematge de calor i aïllament de la paret depèn primer de l'elecció dels materials.Al desert del nord-oest, Gobi, terres sorrenques i altres zones, segons les condicions del lloc, els investigadors van agafar materials locals i van fer intents audaços de dissenyar molts tipus diferents de parets posteriors d'hivernacles solars.Per exemple, quan Zhang Guosen i altres van construir hivernacles en camps de sorra i grava a Gansu, la sorra i la grava es van utilitzar com a emmagatzematge de calor i capes d'aïllament de les parets;Segons les característiques de Gobi i el desert del nord-oest de la Xina, Zhao Peng va dissenyar una mena de paret de blocs buits amb pedra arenisca i bloc buit com a materials.La prova mostra que la temperatura mitjana nocturna interior és superior a 10 ℃.En vista de l'escassetat de materials de construcció com ara maons i argila a la regió de Gobi, al nord-oest de la Xina, Zhou Changji i altres van trobar que els hivernacles locals solen utilitzar còdols com a materials de paret quan s'investiguen els hivernacles solars a la regió de Gobi de Kizilsu Kirgiz, Xinjiang.Tenint en compte el rendiment tèrmic i la resistència mecànica del còdol, l'hivernacle construït amb còdol té un bon rendiment en termes de conservació de la calor, emmagatzematge de calor i suport de càrrega.De la mateixa manera, Zhang Yong, etc. també utilitzen còdols com a material principal de la paret i van dissenyar una paret posterior de còdols d'emmagatzematge de calor independent a Shanxi i altres llocs.La prova mostra que l'efecte d'emmagatzematge de calor és bo.Zhang etc. va dissenyar una mena de paret de gres segons les característiques de la zona nord-oest de Gobi, que pot augmentar la temperatura interior en 2,5 ℃.A més, Ma Yuehong i altres van provar la capacitat d'emmagatzematge de calor de la paret de sorra plena de blocs, la paret de blocs i la paret de maó a Hotian, Xinjiang.Els resultats van mostrar que la paret de sorra plena de blocs tenia la capacitat d'emmagatzematge de calor més gran.A més, per tal de millorar el rendiment d'emmagatzematge de calor de la paret, els investigadors desenvolupen activament nous materials i tecnologies d'emmagatzematge de calor.Per exemple, Bao Encai va proposar un material d'agent de curació de canvi de fase, que es pot utilitzar per millorar la capacitat d'emmagatzematge de calor de la paret posterior de l'hivernacle solar a les zones no cultivades del nord-oest.Com a l'exploració de materials locals, el paller, l'escòria, el tauler de benzè i la palla també s'utilitzen com a materials de paret, però aquests materials normalment només tenen la funció de conservar la calor i no tenen capacitat d'emmagatzematge de calor.En termes generals, els murs farcits de grava i blocs tenen una bona capacitat d'emmagatzematge de calor i d'aïllament.

03 Augmentar adequadament el gruix de la paret

En general, la resistència tèrmica és un índex important per mesurar el rendiment d'aïllament tèrmic de la paret, i el factor que afecta la resistència tèrmica és el gruix de la capa de material a més de la conductivitat tèrmica del material.Per tant, a partir de la selecció de materials d'aïllament tèrmic adequats, augmentar adequadament el gruix de la paret pot augmentar la resistència tèrmica general de la paret i reduir la pèrdua de calor a través de la paret, augmentant així l'aïllament tèrmic i la capacitat d'emmagatzematge de calor de la paret i tot l'hivernacle.Per exemple, a Gansu i altres zones, el gruix mitjà de la paret de la bossa de sorra a la ciutat de Zhangye és de 2,6 m, mentre que la del mur de maçoneria de morter a la ciutat de Jiuquan és de 3,7 m.Com més gruixuda sigui la paret, més gran serà l'aïllament tèrmic i la capacitat d'emmagatzematge de calor.Tanmateix, les parets massa gruixudes augmentaran l'ocupació del sòl i el cost de la construcció d'hivernacles.Per tant, des de la perspectiva de millorar la capacitat d'aïllament tèrmic, també hem de donar prioritat a la selecció de materials d'aïllament tèrmic elevats amb baixa conductivitat tèrmica, com ara poliestirè, poliuretà i altres materials, i després augmentar el gruix adequadament.

Disseny raonable del sostre posterior

Per al disseny del sostre posterior, la consideració principal és no provocar la influència de l'ombra i millorar la capacitat d'aïllament tèrmic.Per tal de reduir la influència de l'ombra al sostre posterior, la configuració del seu angle d'inclinació es basa principalment en el fet que el sostre posterior pot rebre la llum solar directa durant el dia quan es planten i es produeixen cultius.Per tant, l'angle d'elevació del sostre posterior es tria en general per ser millor que l'angle d'altitud solar local del solstici d'hivern de 7 ° ~ 8 °.Per exemple, Zhang Caihong i altres pensen que quan es construeixen hivernacles solars a Gobi i zones de terra salina-àlcali a Xinjiang, la longitud projectada del sostre posterior és d'1,6 m, de manera que l'angle d'inclinació del sostre posterior és de 40 ° al sud de Xinjiang i 45° al nord de Xinjiang.Chen Wei-Qian i altres pensen que el sostre posterior de l'hivernacle solar a la zona de Jiuquan Gobi hauria d'estar inclinat a 40 °.Per a l'aïllament tèrmic del sostre posterior, la capacitat d'aïllament tèrmic s'ha de garantir principalment en la selecció de materials d'aïllament tèrmic, el disseny de gruix necessari i l'articulació raonable dels materials d'aïllament tèrmic durant la construcció.

Reduir la pèrdua de calor del sòl

Durant la nit d'hivern, com que la temperatura del sòl interior és més alta que la del sòl exterior, la calor del sòl interior es transferirà a l'exterior per conducció de calor, provocant la pèrdua de calor de l'hivernacle.Hi ha diverses maneres de reduir la pèrdua de calor del sòl.

01 aïllament del sòl

El sòl s'enfonsa correctament, evitant la capa de terra congelada i utilitzant el sòl per a la conservació de la calor.Per exemple, l'hivernacle solar "1448 de tres materials-un cos" desenvolupat per Chai Regeneration i altres terrenys no conreats al corredor Hexi es va construir excavant 1 m cap avall, evitant efectivament la capa de sòl congelat;Segons el fet que la profunditat del sòl congelat a la zona de Turpan és de 0,8 m, Wang Huamin i altres van suggerir excavar 0,8 m per millorar la capacitat d'aïllament tèrmic de l'hivernacle.Quan Zhang Guosen, etc. va construir la paret posterior de l'hivernacle solar d'excavació de doble arc de doble pel·lícula en terres no cultivables, la profunditat d'excavació era d'1 m.L'experiment va demostrar que la temperatura més baixa a la nit va augmentar entre 2 i 3 ℃ en comparació amb l'hivernacle solar tradicional de segona generació.

02 base de protecció contra el fred

El mètode principal és excavar una rasa a prova de fred al llarg de la part de la base del sostre davanter, omplir materials d'aïllament tèrmic o enterrar contínuament materials d'aïllament tèrmic sota terra al llarg de la part de la paret de la fundació, tot això amb l'objectiu de reduir la pèrdua de calor causada per transferència de calor a través del sòl a la part límit de l'hivernacle.Els materials d'aïllament tèrmic utilitzats es basen principalment en les condicions locals del nord-oest de la Xina i es poden obtenir localment, com ara fenc, escòries, llana de roca, taulers de poliestirè, palla de blat de moro, fems de cavall, fulles caigudes, herba trencada, serradures, males herbes, palla, etc.

03 pel·lícula de mulch

En cobrir la pel·lícula de plàstic, la llum solar pot arribar al sòl a través de la pel·lícula de plàstic durant el dia, i el sòl absorbeix la calor del sol i s'escalfa.A més, la pel·lícula de plàstic pot bloquejar la radiació d'ona llarga reflectida pel sòl, reduint així la pèrdua de radiació del sòl i augmentant l'emmagatzematge de calor del sòl.A la nit, la pel·lícula de plàstic pot dificultar l'intercanvi de calor convectiu entre el sòl i l'aire interior, reduint així la pèrdua de calor del sòl.Al mateix temps, la pel·lícula de plàstic també pot reduir la pèrdua de calor latent causada per l'evaporació de l'aigua del sòl.Wei Wenxiang va cobrir l'hivernacle amb una pel·lícula de plàstic a l'altiplà de Qinghai i l'experiment va demostrar que la temperatura del sòl es podia augmentar aproximadament 1 ℃.

Reforçar el rendiment d'aïllament tèrmic del sostre davanter

El sostre frontal de l'hivernacle és la principal superfície de dissipació de calor i la pèrdua de calor representa més del 75% de la pèrdua total de calor a l'hivernacle.Per tant, l'enfortiment de la capacitat d'aïllament tèrmic del sostre davanter de l'hivernacle pot reduir eficaçment la pèrdua a través del sostre davanter i millorar l'ambient de temperatura hivernal de l'hivernacle.Actualment, hi ha tres mesures principals per millorar la capacitat d'aïllament tèrmic de la coberta davantera.

01 S'adopta una coberta transparent multicapa.

Estructuralment, l'ús de pel·lícules de doble capa o de tres capes com a superfície de transmissió de llum de l'hivernacle pot millorar eficaçment el rendiment d'aïllament tèrmic de l'hivernacle.Per exemple, Zhang Guosen i altres van dissenyar un hivernacle solar tipus excavació de doble pel·lícula de doble arc a la zona de Gobi de la ciutat de Jiuquan.L'exterior del sostre davanter de l'hivernacle està fet de pel·lícula EVA i l'interior de l'hivernacle està fet de pel·lícula anti-envelliment sense degoteig de PVC.Els experiments mostren que, en comparació amb l'hivernacle solar tradicional de segona generació, l'efecte d'aïllament tèrmic és excepcional i la temperatura més baixa a la nit augmenta entre 2 i 3 ℃ de mitjana.De la mateixa manera, Zhang Jingshe, etc. també va dissenyar un hivernacle solar amb coberta de doble pel·lícula per a les característiques climàtiques d'alta latitud i zones de fred intens, que va millorar significativament l'aïllament tèrmic de l'hivernacle.En comparació amb l'hivernacle de control, la temperatura nocturna va augmentar en 3 ℃.A més, Wu Letian i altres van intentar utilitzar tres capes de pel·lícula EVA de 0,1 mm de gruix al sostre davanter de l'hivernacle solar dissenyat a la zona del desert de Hetian, Xinjiang.La pel·lícula multicapa pot reduir eficaçment la pèrdua de calor del sostre davanter, però com que la transmitància de la llum de la pel·lícula d'una sola capa és bàsicament d'un 90%, la pel·lícula multicapa conduirà naturalment a l'atenuació de la transmitància de la llum.Per tant, en seleccionar una coberta de transmissió de la llum multicapa, cal tenir en compte les condicions d'il·luminació i els requisits d'il·luminació dels hivernacles.

02 Reforçar l'aïllament nocturn del sostre davanter

La pel·lícula de plàstic s'utilitza al sostre davanter per augmentar la transmissió de la llum durant el dia i es converteix en el lloc més feble de tot l'hivernacle a la nit.Per tant, cobrir la superfície exterior del sostre davanter amb un edredó gruixut d'aïllament tèrmic compost és una mesura d'aïllament tèrmica necessària per als hivernacles solars.Per exemple, a la regió alpina de Qinghai, Liu Yanjie i altres van utilitzar cortines de palla i paper kraft com a edredons d'aïllament tèrmic per als experiments.Els resultats de la prova van mostrar que la temperatura interior més baixa a l'hivernacle a la nit podria arribar a superar els 7,7 ℃.A més, Wei Wenxiang creu que la pèrdua de calor de l'hivernacle es pot reduir en més d'un 90% utilitzant cortines d'herba doble o paper kraft fora de cortines d'herba per a l'aïllament tèrmic en aquesta zona.A més, Zou Ping, etc. va utilitzar un edredó d'aïllament tèrmic de feltre agullat de fibra reciclada a l'hivernacle solar a la regió de Gobi de Xinjiang, i Chang Meimei, etc. van utilitzar un edredó d'aïllament tèrmic de cotó sandvitx d'aïllament tèrmic a l'hivernacle solar a la regió de Gobi de Corredor Hexi.Actualment, hi ha molts tipus de edredons d'aïllament tèrmic que s'utilitzen als hivernacles solars, però la majoria estan fets de feltre agullat, cotó ruixat amb cola, cotó perlat, etc., amb capes superficials impermeables o antienvelliment a banda i banda.Segons el mecanisme d'aïllament tèrmic de la coberta d'aïllament tèrmic, per millorar el seu rendiment d'aïllament tèrmic, hauríem de començar per millorar la seva resistència tèrmica i reduir el seu coeficient de transferència de calor, i les mesures principals són reduir la conductivitat tèrmica dels materials, augmentar el gruix de capes de material o augmentar el nombre de capes de material, etc. Per tant, actualment, el material bàsic de l'edredó d'aïllament tèrmic amb un alt rendiment d'aïllament tèrmic sovint es fa amb materials compostos multicapa.Segons la prova, el coeficient de transferència de calor de l'edredó d'aïllament tèrmic amb un alt rendiment d'aïllament tèrmic en l'actualitat pot arribar a 0,5 W/(m2 ℃), cosa que proporciona una millor garantia per a l'aïllament tèrmic dels hivernacles a les zones fredes a l'hivern.Per descomptat, la zona nord-oest fa vent i pols, i la radiació ultraviolada és forta, de manera que la capa superficial d'aïllament tèrmic hauria de tenir un bon rendiment anti-envelliment.

03 Afegiu una cortina d'aïllament tèrmic interior.

Tot i que el sostre davanter de l'hivernacle solar està cobert amb un edredó d'aïllament tèrmic exterior a la nit, pel que fa a altres estructures de tot l'hivernacle, el sostre davanter segueix sent un lloc feble per a tot l'hivernacle a la nit.Per tant, l'equip del projecte de "Tecnologia d'estructura i construcció d'hivernacle a les terres no cultivables del nord-oest" va dissenyar un sistema d'enrotllament d'aïllament tèrmic intern senzill (figura 1), l'estructura del qual consta d'una cortina d'aïllament tèrmic interna fixa al peu davanter i una cortina d'aïllament tèrmic interior mòbil a l'espai superior.La cortina d'aïllament tèrmic mòbil superior s'obre i es plega a la paret posterior de l'hivernacle durant el dia, cosa que no afecta la il·luminació de l'hivernacle;L'edredó d'aïllament tèrmic fix a la part inferior té el paper de segellar a la nit.El disseny d'aïllament intern és net i fàcil d'operar, i també pot tenir el paper d'ombrejar i refrescar a l'estiu.

Tecnologia d'escalfament actiu

A causa de la baixa temperatura a l'hivern al nord-oest de la Xina, si només confiem en la conservació de la calor i l'emmagatzematge de la calor als hivernacles, encara no podem complir els requisits de la producció d'hivernada dels cultius en un temps fred, de manera que també hi ha algunes mesures d'escalfament actives. preocupat.

Sistema d'emmagatzematge d'energia solar i alliberament de calor

És una raó important per la qual la paret té les funcions de conservació de la calor, emmagatzematge de calor i suport de càrrega, la qual cosa comporta un alt cost de construcció i una baixa taxa d'utilització del sòl dels hivernacles solars.Per tant, la simplificació i el muntatge d'hivernacles solars serà una direcció de desenvolupament important en el futur.Entre ells, la simplificació de la funció de la paret és alliberar la funció d'emmagatzematge i alliberament de calor de la paret, de manera que la paret posterior només té la funció de conservació de la calor, que és una manera eficaç de simplificar el desenvolupament.Per exemple, el sistema actiu d'emmagatzematge i alliberament de calor de Fang Hui (figura 2) s'utilitza àmpliament en zones no cultivades com Gansu, Ningxia i Xinjiang.El seu dispositiu de recollida de calor està penjat a la paret nord.Durant el dia, la calor recollida pel dispositiu de recollida de calor s'emmagatzema al cos d'emmagatzematge de calor mitjançant la circulació del medi d'emmagatzematge de calor, i a la nit, la calor s'allibera i s'escalfa per la circulació del medi d'emmagatzematge de calor, aconseguint així el transferència de calor en el temps i l'espai.Els experiments mostren que la temperatura mínima a l'hivernacle es pot augmentar entre 3 i 5 ℃ utilitzant aquest dispositiu.Wang Zhiwei etc. va presentar un sistema de calefacció de cortina d'aigua per a hivernacle solar a la zona del desert de Xinjiang del sud, que pot augmentar la temperatura de l'hivernacle en 2,1 ℃ a la nit.

A més, Bao Encai etc. va dissenyar un sistema actiu de circulació d'emmagatzematge de calor per a la paret nord.Durant el dia, a través de la circulació de ventiladors axials, l'aire calent interior flueix pel conducte de transferència de calor incrustat a la paret nord i el conducte de transferència de calor intercanvia calor amb la capa d'emmagatzematge de calor dins de la paret, la qual cosa millora significativament la capacitat d'emmagatzematge de calor de la paret.A més, el sistema solar d'emmagatzematge de calor de canvi de fase dissenyat per Yan Yantao, etc. emmagatzema calor als materials de canvi de fase a través de col·lectors solars durant el dia i després dissipa la calor a l'aire interior mitjançant la circulació d'aire a la nit, cosa que pot augmentar la temperatura mitjana de 2,0 ℃ a la nit.Les tecnologies i equips d'utilització de l'energia solar anteriors tenen les característiques d'economia, estalvi d'energia i baix carboni.Després de l'optimització i millora, haurien de tenir una bona perspectiva d'aplicació a les zones amb abundants recursos d'energia solar al nord-oest de la Xina.

Altres tecnologies de calefacció auxiliar

01 calefacció per energia de biomassa

La roba de llit, la palla, els fems de vaca, d'ovella i d'aus de corral es barregen amb bacteris biològics i s'enterren al sòl de l'hivernacle.Durant el procés de fermentació es genera molta calor, i durant el procés de fermentació es generen moltes soques beneficioses, matèria orgànica i CO2.Les soques beneficioses poden inhibir i matar una varietat de gèrmens, i poden reduir l'aparició de malalties i plagues d'hivernacle;La matèria orgànica es pot convertir en adob per als cultius;El CO2 produït pot millorar la fotosíntesi dels cultius.Per exemple, Wei Wenxiang va enterrar fertilitzants orgànics calents com ara fems de cavall, fems de vaca i fems d'ovelles a terra interior a l'hivernacle solar de l'altiplà de Qinghai, fet que va augmentar efectivament la temperatura del sòl.A l'hivernacle solar de la zona del desert de Gansu, Zhou Zhilong va utilitzar palla i fertilitzants orgànics per fermentar entre cultius.La prova va demostrar que la temperatura de l'hivernacle es podria augmentar en 2 ~ 3 ℃.

02 calefacció de carbó

Hi ha estufa artificial, escalfador d'aigua d'estalvi d'energia i calefacció.Per exemple, després d'una investigació a l'altiplà de Qinghai, Wei Wenxiang va trobar que la calefacció del forn artificial s'utilitzava principalment localment.Aquest mètode de calefacció té els avantatges d'un escalfament més ràpid i un efecte de calefacció evident.Tanmateix, en el procés de combustió del carbó es produiran gasos nocius com SO2, CO i H2S, per la qual cosa cal fer una bona feina de descàrrega de gasos nocius.

03 calefacció elèctrica

Utilitzeu un cable de calefacció elèctric per escalfar el sostre davanter de l'hivernacle o utilitzeu un escalfador elèctric.L'efecte de calefacció és notable, l'ús és segur, no es generen contaminants a l'hivernacle i l'equip de calefacció és fàcil de controlar.Chen Weiqian i altres pensen que el problema dels danys per congelació a l'hivern a la zona de Jiuquan dificulta el desenvolupament de l'agricultura local de Gobi i es poden utilitzar elements de calefacció elèctrica per escalfar l'hivernacle.Tanmateix, a causa de l'ús de recursos d'energia elèctrica d'alta qualitat, el consum d'energia és elevat i el cost és elevat.Es suggereix que s'utilitzi com a mitjà temporal de calefacció d'emergència en temps de fred extrem.

Mesures de gestió ambiental

En el procés de producció i ús d'hivernacle, l'equip complet i el funcionament normal no poden garantir de manera eficaç que el seu entorn tèrmic compleixi els requisits de disseny.De fet, l'ús i la gestió d'equips sovint tenen un paper clau en la formació i el manteniment de l'entorn tèrmic, el més important dels quals és la gestió diària de la coberta i la ventilació d'aïllament tèrmic.

Gestió d'edredons d'aïllament tèrmic

L'edredó d'aïllament tèrmic és la clau per a l'aïllament tèrmic nocturn del sostre davanter, per la qual cosa és extremadament important perfeccionar la seva gestió i manteniment diari, especialment s'ha de prestar atenció als problemes següents: ① Trieu el temps d'obertura i tancament adequat de l'edredó d'aïllament tèrmic. .El temps d'obertura i tancament de la coberta d'aïllament tèrmic no només afecta el temps d'il·luminació de l'hivernacle, sinó que també afecta el procés de calefacció a l'hivernacle.Obrir i tancar l'edredó d'aïllament tèrmic massa aviat o massa tard no afavoreix la captació de calor.Al matí, si el cobrellit es descobreix massa d'hora, la temperatura interior baixarà massa a causa de la baixa temperatura exterior i la poca llum.Per contra, si el temps de descoberta de l'edredó és massa tard, el temps de recepció de llum a l'hivernacle s'escurçarà i el temps d'augment de la temperatura interior es retardarà.A la tarda, si s'apaga l'edredó d'aïllament tèrmic massa aviat, el temps d'exposició interior s'escurçarà i l'emmagatzematge de calor del sòl i les parets interiors es reduirà.Per contra, si la conservació de la calor s'apaga massa tard, la dissipació de calor de l'hivernacle augmentarà a causa de la baixa temperatura exterior i la poca llum.Per tant, en termes generals, quan l'edredó d'aïllament tèrmic s'encén al matí, és recomanable que la temperatura augmenti després d'una caiguda d'1 ~ 2 ℃, mentre que quan s'apaga l'edredó d'aïllament tèrmic, és recomanable que augmenti la temperatura. després de caiguda d'1 ~ 2 ℃.② Quan tanqueu l'edredó d'aïllament tèrmic, presteu atenció a observar si l'edredó d'aïllament tèrmic cobreix bé tots els sostres davanters i ajusteu-los a temps si hi ha un buit.③ Després que l'edredó d'aïllament tèrmic estigui completament posat, comproveu si la part inferior s'ha compactat, per evitar que l'efecte de conservació de la calor s'aixequi pel vent a la nit.④ Comproveu i mantingueu l'edredó d'aïllament tèrmic a temps, especialment quan l'edredó d'aïllament tèrmic està danyat, repareu-lo o substituïu-lo a temps.⑤ Presteu atenció a les condicions meteorològiques a temps.Quan hi hagi pluja o neu, cobriu la coberta d'aïllament tèrmic a temps i traieu la neu a temps.

Gestió de ventilacions

La finalitat de la ventilació a l'hivern és ajustar la temperatura de l'aire per evitar una temperatura excessiva al voltant del migdia;El segon és eliminar la humitat interior, reduir la humitat de l'aire a l'hivernacle i controlar plagues i malalties;El tercer és augmentar la concentració interior de CO2 i promoure el creixement dels cultius.Tanmateix, la ventilació i la conservació de la calor són contradictòries.Si la ventilació no es gestiona correctament, probablement provocarà problemes de baixa temperatura.Per tant, quan i quant de temps obrir les reixetes s'han d'ajustar dinàmicament segons les condicions ambientals de l'hivernacle en qualsevol moment.A les zones no conreades del nord-oest, la gestió dels respiradors d'hivernacle es divideix principalment en dues maneres: operació manual i ventilació mecànica simple.Tanmateix, el temps d'obertura i el temps de ventilació de les reixetes es basen principalment en el judici subjectiu de la gent, de manera que pot passar que les reixetes s'obrin massa aviat o massa tard.Per resoldre els problemes anteriors, Yin Yilei etc. va dissenyar un dispositiu de ventilació intel·ligent per al sostre, que pot determinar el temps d'obertura i la mida d'obertura i tancament dels forats de ventilació segons els canvis de l'entorn interior.Amb l'aprofundiment de la investigació sobre la llei del canvi ambiental i la demanda de cultius, així com la popularització i el progrés de tecnologies i equipaments com la percepció ambiental, la recollida d'informació, l'anàlisi i el control, l'automatització de la gestió de la ventilació en hivernacles solars hauria de ser un una important direcció de desenvolupament en el futur.

Altres mesures de gestió

En el procés d'utilitzar diversos tipus de pel·lícules, la seva capacitat de transmissió de llum es debilitarà gradualment i la velocitat de debilitament no només està relacionada amb les seves pròpies propietats físiques, sinó també amb l'entorn i la gestió durant l'ús.En el procés d'ús, el factor més important que condueix a la disminució del rendiment de la transmissió de la llum és la contaminació de la superfície de la pel·lícula.Per tant, és molt important dur a terme una neteja i una neteja regulars quan les condicions ho permetin.A més, l'estructura del tancament de l'hivernacle s'ha de revisar regularment.Quan hi ha una fuita a la paret i al sostre frontal, s'ha de reparar a temps per evitar que l'hivernacle es vegi afectat per la infiltració d'aire fred.

Problemes existents i direcció de desenvolupament

Els investigadors han explorat i estudiat la tecnologia de conservació i emmagatzematge de la calor, la tecnologia de gestió i els mètodes d'escalfament dels hivernacles a les zones no cultivades del nord-oest durant molts anys, que bàsicament es van adonar de la producció d'hortalisses durant l'hivern, van millorar considerablement la capacitat de l'hivernacle per resistir lesions per fred a baixa temperatura. , i bàsicament es va adonar de la producció hivernada de verdures.Ha fet una contribució històrica per pal·liar la contradicció entre aliments i verdures que competeixen per la terra a la Xina.Tanmateix, encara hi ha els següents problemes en la tecnologia de garantia de temperatura al nord-oest de la Xina.

Tipus d'hivernacle a millorar

Actualment, els tipus d'hivernacles segueixen sent els comuns construïts a finals del segle XX i principis d'aquest segle, amb una estructura senzilla, un disseny poc raonable, poca capacitat per mantenir l'ambient tèrmic de l'hivernacle i resistir desastres naturals i manca d'estandardització.Per tant, en el futur disseny d'hivernacle, la forma i la inclinació del sostre davanter, l'angle azimut de l'hivernacle, l'alçada de la paret posterior, la profunditat d'enfonsament de l'hivernacle, etc. s'han d'estandarditzar combinant completament la latitud geogràfica local. i característiques climàtiques.Al mateix temps, només es pot plantar un cultiu en un hivernacle en la mesura del possible, de manera que es pot dur a terme una combinació estandarditzada d'hivernacle segons els requisits de llum i temperatura dels cultius plantats.

L'escala d'hivernacle és relativament petita.

Si l'escala de l'hivernacle és massa petita, afectarà l'estabilitat de l'entorn tèrmic de l'hivernacle i el desenvolupament de la mecanització.Amb l'augment gradual del cost laboral, el desenvolupament de la mecanització és una direcció important en el futur.Per tant, en el futur, hauríem de basar-nos en el nivell de desenvolupament local, tenir en compte les necessitats del desenvolupament de la mecanització, dissenyar racionalment l'espai interior i la disposició dels hivernacles, accelerar la investigació i el desenvolupament d'equips agrícoles adequats per a les zones locals i millorar la taxa de mecanització de la producció d'hivernacle.Al mateix temps, d'acord amb les necessitats dels cultius i els patrons de cultiu, els equips rellevants s'han de combinar amb els estàndards i s'ha de promoure la investigació i desenvolupament integrat, la innovació i la popularització de la ventilació, la reducció d'humitat, la preservació de la calor i l'equip de calefacció.

El gruix de les parets com la sorra i els blocs buits encara és gruixut.

Si la paret és massa gruixuda, tot i que l'efecte d'aïllament és bo, reduirà la taxa d'utilització del sòl, augmentarà el cost i la dificultat de la construcció.Per tant, en el desenvolupament futur, d'una banda, el gruix de la paret es pot optimitzar científicament segons les condicions climàtiques locals;D'altra banda, hem de promoure el desenvolupament lleuger i simplificat de la paret posterior, de manera que la paret posterior de l'hivernacle només conserva la funció de conservació de la calor, utilitzar col·lectors solars i altres equips per substituir l'emmagatzematge de calor i l'alliberament de la paret. .Els col·lectors solars tenen les característiques d'alta eficiència de recollida de calor, forta capacitat de recollida de calor, estalvi d'energia, baix carboni, etc., i la majoria d'ells poden realitzar una regulació i control actius i poden dur a terme un escalfament exotèrmic dirigit segons els requisits ambientals de l'hivernacle. a la nit, amb una major eficiència en l'aprofitament de la calor.

Cal desenvolupar un edredó especial d'aïllament tèrmic.

El sostre davanter és el cos principal de la dissipació de calor a l'hivernacle, i el rendiment d'aïllament tèrmic de la coberta d'aïllament tèrmic afecta directament l'entorn tèrmic interior.Actualment, l'ambient de temperatura de l'hivernacle en algunes zones no és bo, en part perquè l'edredó d'aïllament tèrmic és massa prim i el rendiment d'aïllament tèrmic dels materials és insuficient.Al mateix temps, l'edredó d'aïllament tèrmic encara té alguns problemes, com ara una mala capacitat d'impermeabilitat i d'esquí, un fàcil envelliment de la superfície i dels materials bàsics, etc. Per tant, en el futur, els materials d'aïllament tèrmic adequats s'han de seleccionar científicament segons els criteris locals. característiques i requisits climàtics, i productes especials d'aïllament tèrmic adequats per a l'ús local i la divulgació s'han de dissenyar i desenvolupar.

FINAL

Informació citada

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, etc. Estat de la investigació de la tecnologia de garantia de temperatura ambiental d'hivernacle solar al nord-oest de terres no conreades [J].Tecnologia de l'Enginyeria Agrícola, 2022,42(28):12-20.