Li Jianming, Sun Guotao, dll.Teknologi kejuruteraan pertanian hortikultur rumah hijau21-11-2022 17:42 Diterbitkan di Beijing

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, industri rumah hijau telah dibangunkan dengan pesat.Pembangunan rumah hijau bukan sahaja meningkatkan kadar penggunaan tanah dan kadar keluaran produk pertanian, tetapi juga menyelesaikan masalah bekalan buah-buahan dan sayur-sayuran di luar musim.Walau bagaimanapun, rumah hijau juga telah menghadapi cabaran yang tidak pernah berlaku sebelum ini.Kemudahan asal, kaedah pemanasan dan bentuk struktur telah menghasilkan ketahanan terhadap alam sekitar dan pembangunan.Bahan baharu dan reka bentuk baharu amat diperlukan untuk mengubah struktur rumah hijau, dan sumber tenaga baharu amat diperlukan untuk mencapai tujuan pemuliharaan tenaga dan perlindungan alam sekitar, serta meningkatkan pengeluaran dan pendapatan.

Artikel ini membincangkan tema "tenaga baharu, bahan baharu, reka bentuk baharu untuk membantu revolusi baharu rumah hijau", termasuk penyelidikan dan inovasi tenaga suria, tenaga biojisim, tenaga geoterma dan sumber tenaga baharu lain dalam rumah hijau, penyelidikan dan aplikasi. bahan baru untuk penutup, penebat haba, dinding dan peralatan lain, dan prospek masa depan dan pemikiran tenaga baru, bahan baru dan reka bentuk baru untuk membantu pembaharuan rumah hijau, untuk menyediakan rujukan untuk industri.

Membangunkan kemudahan pertanian adalah keperluan politik dan pilihan yang tidak dapat dielakkan untuk melaksanakan semangat arahan penting dan membuat keputusan kerajaan pusat.Pada tahun 2020, jumlah kawasan pertanian yang dilindungi di China ialah 2.8 juta hm2, dan nilai output akan melebihi 1 trilion yuan.Ia merupakan cara penting untuk meningkatkan kapasiti pengeluaran rumah hijau untuk meningkatkan pencahayaan rumah hijau dan prestasi penebat haba melalui tenaga baharu, bahan baharu dan reka bentuk rumah hijau baharu.Terdapat banyak kelemahan dalam pengeluaran rumah hijau tradisional, seperti arang batu, minyak bahan api dan sumber tenaga lain yang digunakan untuk pemanasan dan pemanasan di rumah hijau tradisional, mengakibatkan sejumlah besar gas dioksida, yang mencemarkan alam sekitar secara serius, manakala gas asli, tenaga elektrik dan sumber tenaga lain meningkatkan kos operasi rumah hijau.Bahan penyimpanan haba tradisional untuk dinding rumah hijau kebanyakannya adalah tanah liat dan batu bata, yang memakan banyak dan menyebabkan kerosakan serius kepada sumber tanah.Kecekapan penggunaan tanah rumah hijau suria tradisional dengan dinding bumi hanya 40% ~ 50%, dan rumah hijau biasa mempunyai kapasiti penyimpanan haba yang lemah, jadi ia tidak boleh hidup sepanjang musim sejuk untuk menghasilkan sayur-sayuran hangat di utara China.Oleh itu, teras untuk menggalakkan perubahan rumah hijau, atau penyelidikan asas terletak pada reka bentuk rumah hijau, penyelidikan dan pembangunan bahan baharu dan tenaga baharu.Artikel ini akan memberi tumpuan kepada penyelidikan dan inovasi sumber tenaga baharu di rumah hijau, meringkaskan status penyelidikan sumber tenaga baharu seperti tenaga suria, tenaga biojisim, tenaga geoterma, tenaga angin dan bahan penutup lutsinar baharu, bahan penebat haba dan bahan dinding dalam rumah hijau, menganalisis penggunaan tenaga baharu dan bahan baharu dalam pembinaan rumah hijau baharu, dan menantikan peranan mereka dalam pembangunan dan transformasi rumah hijau pada masa hadapan.

Penyelidikan dan Inovasi Rumah Hijau Tenaga Baharu

Tenaga baharu hijau dengan potensi penggunaan pertanian terbesar termasuk tenaga suria, tenaga geoterma dan tenaga biojisim, atau penggunaan menyeluruh pelbagai sumber tenaga baharu, untuk mencapai penggunaan tenaga yang cekap dengan belajar daripada kelebihan masing-masing.

tenaga/tenaga suria

Teknologi tenaga suria ialah mod bekalan tenaga rendah karbon, cekap dan mampan, dan ia merupakan komponen penting dalam industri baru muncul strategik China.Ia akan menjadi pilihan yang tidak dapat dielakkan untuk transformasi dan menaik taraf struktur tenaga China pada masa hadapan.Dari sudut penggunaan tenaga, rumah hijau itu sendiri adalah struktur kemudahan untuk penggunaan tenaga suria.Melalui kesan rumah hijau, tenaga suria dikumpulkan di dalam rumah, suhu rumah hijau dinaikkan, dan haba yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman disediakan.Sumber tenaga utama fotosintesis tumbuhan rumah hijau adalah cahaya matahari langsung, yang merupakan penggunaan langsung tenaga suria.

01 Penjanaan kuasa fotovoltaik untuk menjana haba

Penjanaan kuasa fotovoltaik ialah teknologi yang menukarkan tenaga cahaya secara langsung kepada tenaga elektrik berdasarkan kesan fotovoltan.Elemen utama teknologi ini ialah sel solar.Apabila tenaga suria bersinar pada susunan panel solar secara bersiri atau selari, komponen semikonduktor secara langsung menukar tenaga sinaran suria kepada tenaga elektrik.Teknologi fotovoltaik boleh secara langsung menukar tenaga cahaya kepada tenaga elektrik, menyimpan elektrik melalui bateri, dan memanaskan rumah hijau pada waktu malam, tetapi kosnya yang tinggi menyekat pembangunan selanjutnya.Kumpulan penyelidik membangunkan peranti pemanasan graphene fotovoltaik, yang terdiri daripada panel fotovoltaik fleksibel, mesin kawalan terbalik semua-dalam-satu, bateri simpanan dan rod pemanas graphene.Mengikut panjang garisan penanaman, batang pemanas graphene ditanam di bawah beg substrat.Pada siang hari, panel fotovoltaik menyerap sinaran suria untuk menjana elektrik dan menyimpannya dalam bateri simpanan, dan kemudian elektrik dilepaskan pada waktu malam untuk rod pemanas graphene.Dalam pengukuran sebenar, mod kawalan suhu bermula pada 17 ℃ dan menutup pada 19 ℃ diguna pakai.Berjalan pada waktu malam (20:00-08:00 pada hari kedua) selama 8 jam, penggunaan tenaga untuk memanaskan satu baris tumbuhan ialah 1.24 kW·j, dan suhu purata beg substrat pada waktu malam ialah 19.2℃, iaitu 3.5 ~ 5.3 ℃ lebih tinggi daripada kawalan.Kaedah pemanasan ini digabungkan dengan penjanaan kuasa fotovoltaik menyelesaikan masalah penggunaan tenaga yang tinggi dan pencemaran yang tinggi dalam pemanasan rumah hijau pada musim sejuk.

02 penukaran dan penggunaan fototerma

Penukaran fototerma suria merujuk kepada penggunaan permukaan pengumpulan cahaya matahari khas yang diperbuat daripada bahan penukaran fototerma untuk mengumpul dan menyerap sebanyak mungkin tenaga suria yang dipancarkan ke atasnya dan menukarkannya kepada tenaga haba.Berbanding dengan aplikasi fotovoltaik suria, aplikasi fototerma suria meningkatkan penyerapan jalur inframerah dekat, jadi ia mempunyai kecekapan penggunaan tenaga cahaya matahari yang lebih tinggi, kos yang lebih rendah dan teknologi matang, dan merupakan cara penggunaan tenaga suria yang paling banyak digunakan.

Teknologi penukaran dan penggunaan fototerma yang paling matang di China ialah pengumpul suria, komponen terasnya ialah teras plat penyerap haba dengan salutan serapan terpilih, yang boleh menukar tenaga sinaran suria yang melalui plat penutup kepada tenaga haba dan menghantar ke medium kerja yang menyerap haba.Pengumpul suria boleh dibahagikan kepada dua kategori mengikut sama ada terdapat ruang vakum dalam pengumpul atau tidak: pengumpul suria rata dan pengumpul suria tiub vakum;menumpukan pengumpul suria dan pengumpul suria tidak menumpukan mengikut sama ada sinaran suria di pelabuhan siang hari bertukar arah;dan pengumpul suria cecair dan pengumpul suria udara mengikut jenis medium kerja pemindahan haba.

Penggunaan tenaga suria di rumah hijau terutamanya dijalankan melalui pelbagai jenis pengumpul suria.Universiti Ibn Zor di Maghribi telah membangunkan sistem pemanasan tenaga suria aktif (ASHS) untuk pemanasan rumah hijau, yang boleh meningkatkan jumlah pengeluaran tomato sebanyak 55% pada musim sejuk.Universiti Pertanian China telah mereka bentuk dan membangunkan satu set sistem pengumpulan dan nyahcas kipas penyejuk permukaan, dengan kapasiti pengumpulan haba 390.6～693.0 MJ, dan mengemukakan idea untuk mengasingkan proses pengumpulan haba daripada proses penyimpanan haba dengan pam haba.Universiti Bari di Itali telah membangunkan sistem pemanasan poligenerasi rumah hijau, yang terdiri daripada sistem tenaga suria dan pam haba air-udara, dan boleh meningkatkan suhu udara sebanyak 3.6% dan suhu tanah sebanyak 92%.Kumpulan penyelidik telah membangunkan sejenis peralatan pengumpulan haba suria aktif dengan sudut kecondongan berubah-ubah untuk rumah hijau suria, dan peranti penyimpanan haba sokongan untuk badan air rumah hijau merentas cuaca.Teknologi pengumpulan haba suria aktif dengan kecenderungan berubah-ubah menembusi batasan peralatan pengumpulan haba rumah hijau tradisional, seperti kapasiti pengumpulan haba yang terhad, teduhan dan pendudukan tanah yang ditanam.Dengan menggunakan struktur rumah hijau khas rumah hijau suria, ruang bukan penanaman rumah hijau digunakan sepenuhnya, yang meningkatkan kecekapan penggunaan ruang rumah hijau.Di bawah keadaan kerja yang cerah, sistem pengumpulan haba suria aktif dengan kecenderungan berubah-ubah mencapai 1.9 MJ/(m2j), kecekapan penggunaan tenaga mencapai 85.1% dan kadar penjimatan tenaga ialah 77%.Dalam teknologi penyimpanan haba rumah hijau, struktur penyimpanan haba perubahan pelbagai fasa ditetapkan, kapasiti penyimpanan haba peranti penyimpanan haba meningkat, dan pelepasan haba perlahan dari peranti direalisasikan, untuk merealisasikan penggunaan yang cekap haba yang dikumpul oleh peralatan pengumpulan haba suria rumah hijau.

tenaga biojisim

Struktur kemudahan baharu dibina dengan menggabungkan peranti penghasil haba biojisim dengan rumah hijau, dan bahan mentah biojisim seperti najis babi, sisa cendawan dan jerami dikompos untuk membancuh haba, dan tenaga haba yang dijana dibekalkan terus ke rumah hijau [ 5].Berbanding dengan rumah hijau tanpa tangki pemanasan penapaian biojisim, rumah hijau pemanasan secara berkesan boleh meningkatkan suhu tanah di rumah hijau dan mengekalkan suhu yang sesuai bagi akar tanaman yang ditanam di dalam tanah dalam iklim biasa pada musim sejuk.Mengambil rumah hijau penebat haba asimetri satu lapisan dengan jarak 17m dan panjang 30m sebagai contoh, menambah 8m sisa pertanian (jerami tomato dan baja babi dicampur) ke dalam tangki penapaian dalaman untuk penapaian semula jadi tanpa membalikkan timbunan tin meningkatkan purata suhu harian rumah hijau sebanyak 4.2 ℃ pada musim sejuk, dan purata suhu minimum harian boleh mencapai 4.6 ℃.

Penggunaan tenaga penapaian terkawal biojisim adalah kaedah penapaian yang menggunakan instrumen dan peralatan untuk mengawal proses penapaian untuk mendapatkan dengan cepat dan menggunakan tenaga haba biojisim dan baja gas CO2 dengan cepat, antaranya pengudaraan dan kelembapan adalah faktor utama untuk mengawal haba penapaian. dan pengeluaran gas biojisim.Di bawah keadaan pengudaraan, mikroorganisma aerobik dalam timbunan penapaian menggunakan oksigen untuk aktiviti kehidupan, dan sebahagian daripada tenaga yang dijana digunakan untuk aktiviti kehidupan mereka sendiri, dan sebahagian daripada tenaga dilepaskan ke alam sekitar sebagai tenaga haba, yang bermanfaat kepada suhu. kebangkitan alam sekitar.Air mengambil bahagian dalam keseluruhan proses penapaian, menyediakan nutrien larut yang diperlukan untuk aktiviti mikrob, dan pada masa yang sama membebaskan haba timbunan dalam bentuk wap melalui air, untuk mengurangkan suhu timbunan, memanjangkan hayat timbunan mikroorganisma dan meningkatkan suhu pukal timbunan.Memasang peranti larut lesap jerami dalam tangki penapaian boleh meningkatkan suhu dalaman sebanyak 3 ~ 5 ℃ pada musim sejuk, menguatkan fotosintesis tumbuhan dan meningkatkan hasil tomato sebanyak 29.6%.

Tenaga geoterma

China kaya dengan sumber geoterma.Pada masa ini, cara yang paling biasa untuk kemudahan pertanian untuk menggunakan tenaga geoterma ialah menggunakan pam haba sumber tanah, yang boleh memindahkan daripada tenaga haba gred rendah kepada tenaga haba gred tinggi dengan memasukkan sejumlah kecil tenaga gred tinggi (seperti tenaga elektrik).Berbeza daripada langkah pemanasan rumah hijau tradisional, pemanasan pam haba sumber tanah bukan sahaja boleh mencapai kesan pemanasan yang ketara, tetapi juga mempunyai keupayaan untuk menyejukkan rumah hijau dan mengurangkan kelembapan di rumah hijau.Penyelidikan aplikasi pam haba sumber tanah dalam bidang pembinaan perumahan adalah matang.Bahagian teras yang mempengaruhi kapasiti pemanasan dan penyejukan pam haba sumber tanah ialah modul pertukaran haba bawah tanah, yang terutamanya termasuk paip tertimbus, telaga bawah tanah, dll. Bagaimana untuk mereka bentuk sistem pertukaran haba bawah tanah dengan kos dan kesan yang seimbang sentiasa menjadi fokus kajian bahagian ini.Pada masa yang sama, perubahan suhu lapisan tanah bawah tanah dalam penggunaan pam haba sumber tanah juga mempengaruhi kesan penggunaan sistem pam haba.Menggunakan pam haba sumber tanah untuk menyejukkan rumah hijau pada musim panas dan menyimpan tenaga haba dalam lapisan tanah dalam boleh mengurangkan penurunan suhu lapisan tanah bawah tanah dan meningkatkan kecekapan pengeluaran haba pam haba sumber tanah pada musim sejuk.

Pada masa ini, dalam penyelidikan prestasi dan kecekapan pam haba sumber tanah, melalui data eksperimen sebenar, model berangka ditubuhkan dengan perisian seperti TOUGH2 dan TRNSYS, dan disimpulkan bahawa prestasi pemanasan dan pekali prestasi (COP). ) pam haba sumber tanah boleh mencapai 3.0 ~ 4.5, yang mempunyai kesan penyejukan dan pemanasan yang baik.Dalam penyelidikan strategi operasi sistem pam haba, Fu Yunzhun dan lain-lain mendapati bahawa berbanding dengan aliran sisi beban, aliran sisi sumber tanah mempunyai kesan yang lebih besar terhadap prestasi unit dan prestasi pemindahan haba paip yang tertimbus. .Di bawah keadaan tetapan aliran, nilai COP maksimum unit boleh mencapai 4.17 dengan mengguna pakai skim operasi beroperasi selama 2 jam dan berhenti selama 2 jam;Shi Huixian et.menggunakan mod operasi sekejap sistem penyejukan simpanan air.Pada musim panas, apabila suhu tinggi, COP seluruh sistem bekalan tenaga boleh mencapai 3.80.

Teknologi penyimpanan haba tanah dalam di rumah hijau

Penyimpanan haba tanah dalam di rumah hijau juga dipanggil "bank simpanan haba" di rumah hijau.Kerosakan sejuk pada musim sejuk dan suhu tinggi pada musim panas adalah halangan utama kepada pengeluaran rumah hijau.Berdasarkan kapasiti penyimpanan haba yang kuat bagi tanah dalam, kumpulan penyelidik mereka bentuk peranti penyimpanan haba dalam bawah tanah rumah hijau.Peranti ini adalah saluran paip pemindahan haba selari dua lapisan yang ditanam pada kedalaman 1.5～2.5m di bawah tanah di rumah hijau, dengan saluran masuk udara di bahagian atas rumah hijau dan saluran keluar udara di atas tanah.Apabila suhu di rumah hijau tinggi, udara dalaman dipam secara paksa ke dalam tanah oleh kipas untuk merealisasikan penyimpanan haba dan pengurangan suhu.Apabila suhu rumah hijau rendah, haba diekstrak dari tanah untuk memanaskan rumah hijau.Keputusan pengeluaran dan aplikasi menunjukkan bahawa peranti boleh meningkatkan suhu rumah hijau sebanyak 2.3 ℃ pada malam musim sejuk, mengurangkan suhu dalaman sebanyak 2.6 ℃ pada hari musim panas, dan meningkatkan hasil tomato sebanyak 1500kg dalam 667 m².Peranti ini menggunakan sepenuhnya ciri-ciri "panas pada musim sejuk dan sejuk pada musim panas" dan "suhu malar" tanah bawah tanah yang dalam, menyediakan "bank akses tenaga" untuk rumah hijau, dan secara berterusan melengkapkan fungsi tambahan penyejukan dan pemanasan rumah hijau .

Penyelarasan pelbagai tenaga

Menggunakan dua atau lebih jenis tenaga untuk memanaskan rumah hijau boleh mengimbangi keburukan jenis tenaga tunggal dengan berkesan, dan memberi permainan kepada kesan superposisi "satu tambah satu lebih besar daripada dua".Kerjasama pelengkap antara tenaga geoterma dan tenaga suria merupakan titik panas penyelidikan penggunaan tenaga baharu dalam pengeluaran pertanian sejak beberapa tahun kebelakangan ini.Emmi et.mengkaji sistem tenaga pelbagai sumber (Rajah 1), yang dilengkapi dengan pengumpul suria hibrid fotovoltaik-terma.Berbanding dengan sistem pam haba udara-air biasa, kecekapan tenaga sistem tenaga pelbagai sumber bertambah baik sebanyak 16%~25%.Zheng et.membangunkan jenis baharu sistem penyimpanan haba berganding tenaga suria dan pam haba sumber tanah.Sistem pengumpul suria boleh merealisasikan penyimpanan pemanasan bermusim berkualiti tinggi, iaitu, pemanasan berkualiti tinggi pada musim sejuk dan penyejukan berkualiti tinggi pada musim panas.Penukar haba tiub terkubur dan tangki simpanan haba terputus-putus semuanya boleh berjalan dengan baik dalam sistem, dan nilai COP sistem boleh mencapai 6.96.

Digabungkan dengan tenaga solar, ia bertujuan untuk mengurangkan penggunaan kuasa komersial dan meningkatkan kestabilan bekalan kuasa solar di rumah hijau.Wan Ya et.mengemukakan skim teknologi kawalan pintar baharu untuk menggabungkan penjanaan kuasa solar dengan kuasa komersial untuk pemanasan rumah hijau, yang boleh menggunakan kuasa fotovoltaik apabila terdapat cahaya, dan mengubahnya menjadi kuasa komersial apabila tiada cahaya, mengurangkan kekurangan kuasa beban dengan ketara kadar, dan mengurangkan kos ekonomi tanpa menggunakan bateri.

Tenaga suria, tenaga biojisim dan tenaga elektrik boleh bersama-sama memanaskan rumah hijau, yang juga boleh mencapai kecekapan pemanasan yang tinggi.Zhang Liangrui dan lain-lain menggabungkan pengumpulan haba tiub vakum solar dengan tangki air simpanan haba elektrik lembah.Sistem pemanasan rumah hijau mempunyai keselesaan terma yang baik, dan kecekapan pemanasan purata sistem ialah 68.70%.Tangki air simpanan haba elektrik ialah peranti penyimpanan air pemanasan biojisim dengan pemanasan elektrik.Suhu terendah salur masuk air pada hujung pemanasan ditetapkan, dan strategi operasi sistem ditentukan mengikut suhu penyimpanan air bahagian pengumpulan haba suria dan bahagian penyimpanan haba biojisim, untuk mencapai suhu pemanasan yang stabil pada tamat pemanasan dan menjimatkan tenaga elektrik dan bahan tenaga biojisim ke tahap maksimum.

Penyelidikan Inovatif dan Aplikasi Bahan Rumah Hijau Baharu

Dengan pengembangan kawasan rumah hijau, kelemahan aplikasi bahan rumah hijau tradisional seperti batu bata dan tanah semakin terbongkar.Oleh itu, untuk meningkatkan lagi prestasi terma rumah hijau dan memenuhi keperluan pembangunan rumah hijau moden, terdapat banyak penyelidikan dan aplikasi bahan penutup telus baharu, bahan penebat haba dan bahan dinding.

Penyelidikan dan penggunaan bahan penutup lutsinar baharu

Jenis bahan penutup lutsinar untuk rumah hijau terutamanya termasuk filem plastik, kaca, panel solar dan panel fotovoltaik, antaranya filem plastik mempunyai kawasan aplikasi terbesar.Filem PE rumah hijau tradisional mempunyai kecacatan hayat perkhidmatan yang pendek, tidak degradasi dan fungsi tunggal.Pada masa ini, pelbagai filem berfungsi baharu telah dibangunkan dengan menambah reagen atau salutan berfungsi.

Filem penukaran cahaya:Filem penukaran cahaya mengubah sifat optik filem dengan menggunakan agen penukaran cahaya seperti nadir bumi dan bahan nano, dan boleh menukar kawasan cahaya ultraungu kepada cahaya oren merah dan cahaya ungu biru yang diperlukan oleh fotosintesis tumbuhan, sekali gus meningkatkan hasil tanaman dan mengurangkan kerosakan cahaya ultraungu kepada tanaman dan filem rumah hijau di rumah hijau plastik.Sebagai contoh, filem rumah hijau jalur lebar ungu-ke-merah dengan agen penukaran cahaya VTR-660 boleh meningkatkan ketransmisian inframerah dengan ketara apabila digunakan di rumah hijau, dan berbanding dengan rumah hijau kawalan, hasil tomato sehektar, kandungan vitamin C dan likopena. meningkat dengan ketara masing-masing sebanyak 25.71%, 11.11% dan 33.04%.Walau bagaimanapun, pada masa ini, hayat perkhidmatan, keterdegradasian dan kos filem penukaran cahaya baharu masih perlu dikaji.

Kaca bertaburan: Kaca bertaburan di rumah hijau adalah corak khas dan teknologi anti-pantulan pada permukaan kaca, yang boleh memaksimumkan cahaya matahari menjadi cahaya bertaburan dan memasuki rumah hijau, meningkatkan kecekapan fotosintesis tanaman dan meningkatkan hasil tanaman.Kaca taburan menukarkan cahaya yang memasuki rumah hijau kepada cahaya berselerak melalui corak khas, dan cahaya yang berselerak boleh disinari dengan lebih sekata ke dalam rumah hijau, menghapuskan pengaruh bayang-bayang rangka pada rumah hijau.Berbanding dengan kaca apungan biasa dan kaca apungan ultra-putih, standard penghantaran cahaya kaca penyerakan ialah 91.5%, dan kaca apungan biasa ialah 88%.Untuk setiap peningkatan 1% dalam penghantaran cahaya di dalam rumah hijau, hasil boleh ditingkatkan sebanyak kira-kira 3%, dan gula larut dan vitamin C dalam buah-buahan dan sayur-sayuran telah meningkat.Kaca taburan di rumah hijau disalut dahulu dan kemudian dibaja, dan kadar letupan sendiri lebih tinggi daripada standard kebangsaan, mencapai 2‰.

Penyelidikan dan Penggunaan Bahan Penebat Terma Baharu

Bahan penebat haba tradisional di rumah hijau terutamanya termasuk tikar jerami, selimut kertas, selimut penebat haba yang dirasai jarum, dsb., yang digunakan terutamanya untuk penebat haba dalaman dan luaran bumbung, penebat dinding dan penebat haba beberapa penyimpanan haba dan peranti pengumpulan haba .Kebanyakan daripada mereka mempunyai kecacatan kehilangan prestasi penebat haba disebabkan oleh kelembapan dalaman selepas penggunaan jangka panjang.Oleh itu, terdapat banyak aplikasi bahan penebat haba tinggi baharu, antaranya kuilt penebat haba baharu, penyimpanan haba dan peranti pengumpulan haba menjadi tumpuan penyelidikan.

Bahan penebat haba baharu biasanya dibuat dengan memproses dan menggabungkan bahan kalis air dan tahan penuaan permukaan seperti filem tenunan dan kain rasa bersalut dengan bahan penebat haba gebu seperti kapas bersalut semburan, pelbagai kasmir dan kapas mutiara.Selimut penebat haba kapas bersalut semburan filem tenunan telah diuji di Timur Laut China.Didapati bahawa menambah 500g kapas bersalut semburan adalah bersamaan dengan prestasi penebat haba 4500g selimut penebat haba rasa hitam di pasaran.Di bawah keadaan yang sama, prestasi penebat haba 700g kapas bersalut semburan telah dipertingkatkan sebanyak 1~2 ℃ berbanding dengan selimut penebat haba kapas bersalut semburan 500g.Pada masa yang sama, kajian lain juga mendapati bahawa berbanding dengan kuilt penebat haba yang biasa digunakan di pasaran, kesan penebat haba kapas bersalut semburan dan pelbagai kuilt penebat haba kasmir adalah lebih baik, dengan kadar penebat haba 84.0% dan 83.3 %masing.Apabila suhu luar paling sejuk ialah -24.4 ℃, suhu dalaman boleh mencapai 5.4 dan 4.2 ℃ masing-masing.Berbanding dengan selimut penebat selimut jerami tunggal, selimut penebat komposit baharu mempunyai kelebihan berat ringan, kadar penebat yang tinggi, kalis air yang kuat dan rintangan penuaan, dan boleh digunakan sebagai jenis bahan penebat kecekapan tinggi baharu untuk rumah hijau solar.

Pada masa yang sama, menurut penyelidikan bahan penebat haba untuk pengumpulan haba rumah hijau dan peranti penyimpanan, juga didapati bahawa apabila ketebalan adalah sama, bahan penebat haba komposit berbilang lapisan mempunyai prestasi penebat haba yang lebih baik daripada bahan tunggal.Pasukan Profesor Li Jianming dari Northwest A&F University mereka bentuk dan menyaring 22 jenis bahan penebat haba peranti penyimpanan air rumah hijau, seperti papan vakum, airgel dan kapas getah, dan mengukur sifat termanya.Keputusan menunjukkan bahawa salutan penebat haba 80mm+aerogel+penebat haba plastik-getah bahan penebat komposit kapas boleh mengurangkan pelesapan haba sebanyak 0.367MJ seunit masa berbanding dengan kapas getah-plastik 80mm, dan pekali pemindahan habanya ialah 0.283W/(m2). ·k) apabila ketebalan gabungan penebat ialah 100mm.

Bahan perubahan fasa adalah salah satu titik panas dalam penyelidikan bahan rumah hijau.Northwest A&F University telah membangunkan dua jenis peranti penyimpanan bahan perubahan fasa: satu ialah kotak penyimpanan yang diperbuat daripada polietilena hitam, yang mempunyai saiz 50cm×30cm×14cm (panjang×tinggi×tebal) dan diisi dengan bahan perubahan fasa, jadi bahawa ia boleh menyimpan haba dan membebaskan haba;Kedua, jenis papan dinding perubahan fasa baharu dibangunkan.Papan dinding perubahan fasa terdiri daripada bahan perubahan fasa, plat aluminium, plat aluminium-plastik dan aloi aluminium.Bahan perubahan fasa terletak pada kedudukan paling tengah papan dinding, dan spesifikasinya ialah 200mm×200mm×50mm.Ia adalah pepejal serbuk sebelum dan selepas perubahan fasa, dan tiada fenomena lebur atau mengalir.Empat dinding bahan perubahan fasa ialah plat aluminium dan plat aluminium-plastik, masing-masing.Peranti ini boleh merealisasikan fungsi terutamanya menyimpan haba pada waktu siang dan terutamanya melepaskan haba pada waktu malam.

Oleh itu, terdapat beberapa masalah dalam penggunaan bahan penebat haba tunggal, seperti kecekapan penebat haba yang rendah, kehilangan haba yang besar, masa penyimpanan haba yang singkat, dan lain-lain. Oleh itu, menggunakan bahan penebat haba komposit sebagai lapisan penebat haba dan penebat haba dalaman dan luaran meliputi lapisan peranti penyimpanan haba dengan berkesan boleh meningkatkan prestasi penebat haba rumah hijau, mengurangkan kehilangan haba rumah hijau, dan dengan itu mencapai kesan penjimatan tenaga.

Penyelidikan dan Penggunaan Tembok Baru

Sebagai sejenis struktur kepungan, dinding adalah penghalang penting untuk perlindungan sejuk rumah hijau dan pemeliharaan haba.Mengikut bahan dan struktur dinding, pembangunan dinding utara rumah hijau boleh dibahagikan kepada tiga jenis: dinding lapisan tunggal yang diperbuat daripada tanah, batu bata, dan lain-lain, dan dinding utara berlapis yang diperbuat daripada bata tanah liat, bata blok, papan polistirena, dsb., dengan penyimpanan haba dalam dan penebat haba luar, dan kebanyakan dinding ini memakan masa dan intensif buruh;Oleh itu, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banyak jenis dinding baru telah muncul, yang mudah dibina dan sesuai untuk pemasangan cepat.

Kemunculan dinding pemasangan jenis baharu menggalakkan pembangunan pesat rumah hijau yang dipasang, termasuk dinding komposit jenis baharu dengan bahan permukaan kalis air dan anti-penuaan luaran dan bahan seperti kain felt, kapas mutiara, kapas ruang, kapas kaca atau kapas kitar semula sebagai haba. lapisan penebat, seperti dinding pemasangan fleksibel kapas terikat semburan di Xinjiang.Di samping itu, kajian lain juga telah melaporkan dinding utara rumah hijau yang dipasang dengan lapisan penyimpanan haba, seperti blok mortar cengkerang gandum yang dipenuhi bata di Xinjiang.Di bawah persekitaran luaran yang sama, apabila suhu luar paling rendah ialah -20.8 ℃, suhu di rumah hijau suria dengan dinding komposit blok mortar shell gandum ialah 7.5 ℃, manakala suhu di rumah hijau suria dengan dinding konkrit bata ialah 3.2 ℃.Masa penuaian tomato di rumah hijau bata boleh dimajukan selama 16 hari, dan hasil rumah hijau tunggal boleh ditingkatkan sebanyak 18.4%.

Pasukan fasiliti Northwest A&F University mengemukakan idea reka bentuk untuk membuat jerami, tanah, air, batu dan bahan perubahan fasa menjadi penebat haba dan modul penyimpanan haba dari sudut reka bentuk dinding yang ringan dan mudah, yang mempromosikan penyelidikan aplikasi pemasangan modular. dinding.Sebagai contoh, berbanding rumah hijau dinding bata biasa, suhu purata di rumah hijau adalah 4.0 ℃ lebih tinggi pada hari cerah biasa.Tiga jenis modul simen perubahan fasa bukan organik, yang diperbuat daripada bahan perubahan fasa (PCM) dan simen, telah terkumpul haba sebanyak 74.5, 88.0 dan 95.1 MJ/m³, dan membebaskan haba sebanyak 59.8, 67.8 dan 84.2 MJ/m³, masing-masing.Mereka mempunyai fungsi “peak cutting” pada waktu siang, “lembah mengisi” pada waktu malam, menyerap haba pada musim panas dan melepaskan haba pada musim sejuk.

Dinding baru ini dipasang di tapak, dengan tempoh pembinaan yang singkat dan hayat perkhidmatan yang panjang, yang mewujudkan keadaan untuk pembinaan rumah hijau pasang siap yang ringan, dipermudahkan dan dipasang dengan cepat, dan boleh menggalakkan pembaharuan struktur rumah hijau.Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kecacatan pada dinding jenis ini, seperti dinding selimut penebat haba kapas terikat semburan mempunyai prestasi penebat haba yang sangat baik, tetapi tidak mempunyai kapasiti penyimpanan haba, dan bahan binaan perubahan fasa mempunyai masalah kos penggunaan yang tinggi.Pada masa akan datang, penyelidikan aplikasi dinding yang dipasang harus diperkukuh.

Tenaga baharu, bahan baharu dan reka bentuk baharu membantu struktur rumah hijau berubah.

Penyelidikan dan inovasi tenaga baharu dan bahan baharu menyediakan asas bagi inovasi reka bentuk rumah hijau.Rumah hijau suria penjimatan tenaga dan bangsal gerbang adalah struktur bangsal terbesar dalam pengeluaran pertanian China, dan ia memainkan peranan penting dalam pengeluaran pertanian.Walau bagaimanapun, dengan perkembangan ekonomi sosial China, kelemahan kedua-dua jenis struktur kemudahan semakin dibentangkan.Pertama, ruang struktur kemudahan adalah kecil dan tahap mekanisasi adalah rendah;Kedua, rumah hijau suria penjimatan tenaga mempunyai penebat haba yang baik, tetapi penggunaan tanah adalah rendah, yang bersamaan dengan menggantikan tenaga rumah hijau dengan tanah.Bangsal gerbang biasa bukan sahaja mempunyai ruang kecil, tetapi juga mempunyai penebat haba yang lemah.Walaupun rumah hijau berbilang rentang mempunyai ruang yang besar, ia mempunyai penebat haba yang lemah dan penggunaan tenaga yang tinggi.Oleh itu, adalah penting untuk menyelidik dan membangunkan struktur rumah hijau yang sesuai untuk tahap sosial dan ekonomi semasa China, dan penyelidikan dan pembangunan tenaga baharu dan bahan baharu akan membantu struktur rumah hijau berubah dan menghasilkan pelbagai model atau struktur rumah hijau yang inovatif.

Penyelidikan Inovatif mengenai Rumah Kaca Pembuatan Bir dikawal Air Asimetri Span Besar

Rumah hijau pembuatan bir terkawal air asimetri rentang besar (nombor paten: ZL 201220391214.2) adalah berdasarkan prinsip rumah hijau cahaya matahari, mengubah struktur simetri rumah hijau plastik biasa, meningkatkan rentang selatan, meningkatkan kawasan pencahayaan bumbung selatan, mengurangkan rentang utara dan mengurangkan kawasan pelesapan haba, dengan rentang 18~24m dan ketinggian rabung 6~7m.Melalui inovasi reka bentuk, struktur spatial telah meningkat dengan ketara.Pada masa yang sama, masalah haba yang tidak mencukupi di rumah hijau pada musim sejuk dan penebat haba yang lemah bagi bahan penebat haba biasa diselesaikan dengan menggunakan teknologi baharu haba pembuatan biojisim dan bahan penebat haba.Hasil pengeluaran dan penyelidikan menunjukkan bahawa rumah hijau pembuatan bir terkawal air asimetri rentang besar, dengan suhu purata 11.7 ℃ pada hari cerah dan 10.8 ℃ pada hari mendung, boleh memenuhi permintaan pertumbuhan tanaman pada musim sejuk, dan kos pembinaan rumah hijau dikurangkan sebanyak 39.6% dan kadar penggunaan tanah meningkat lebih daripada 30% berbanding rumah hijau dinding bata polistirena, yang sesuai untuk dipopularkan dan diaplikasikan di Lembangan Sungai Huaihe Kuning di China.

Rumah hijau cahaya matahari dipasang

Rumah hijau cahaya matahari yang dipasang mengambil tiang dan rangka bumbung sebagai struktur galas beban, dan bahan dindingnya terutamanya kandang penebat haba, bukannya penyimpanan dan pelepasan haba galas dan pasif.Terutamanya: (1) jenis baru dinding dipasang dibentuk dengan menggabungkan pelbagai bahan seperti filem bersalut atau plat keluli warna, blok jerami, kuilt penebat haba fleksibel, blok mortar, dll. (2) papan dinding komposit diperbuat daripada papan simen pasang siap -papan polistirena-papan simen;(3) Jenis pemasangan yang ringan dan ringkas bagi bahan penebat haba dengan sistem penyimpanan dan pelepasan haba aktif dan sistem penyahlembapan, seperti penyimpanan haba baldi persegi plastik dan penyimpanan haba saluran paip.Menggunakan bahan penebat haba baharu yang berbeza dan bahan simpanan haba dan bukannya dinding bumi tradisional untuk membina rumah hijau suria mempunyai ruang yang besar dan kejuruteraan awam yang kecil.Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa suhu rumah hijau pada waktu malam pada musim sejuk adalah 4.5 ℃ lebih tinggi daripada rumah hijau dinding bata tradisional, dan ketebalan dinding belakang ialah 166mm.Berbanding dengan rumah hijau dinding bata setebal 600mm, kawasan yang diduduki dinding dikurangkan sebanyak 72%, dan kos setiap meter persegi ialah 334.5 yuan, iaitu 157.2 yuan lebih rendah daripada rumah hijau dinding bata, dan kos pembinaan telah menurun dengan ketara.Oleh itu, rumah hijau yang dipasang mempunyai kelebihan pemusnahan tanah yang kurang ditanam, penjimatan tanah, kelajuan pembinaan yang cepat dan hayat perkhidmatan yang panjang, dan ia merupakan hala tuju utama untuk inovasi dan pembangunan rumah hijau suria pada masa kini dan akan datang.

rumah hijau cahaya matahari gelongsor

Rumah hijau suria penjimatan tenaga yang dipasang papan selaju yang dibangunkan oleh Universiti Pertanian Shenyang menggunakan dinding belakang rumah hijau suria untuk membentuk sistem penyimpanan haba dinding yang beredar untuk menyimpan haba dan meningkatkan suhu, yang kebanyakannya terdiri daripada kolam (32m).³), plat pengumpul cahaya (360m²), pam air, paip air dan pengawal.Kuilt penebat haba yang fleksibel digantikan dengan bahan plat keluli berwarna bulu batu ringan baharu di bahagian atas.Penyelidikan menunjukkan bahawa reka bentuk ini berkesan menyelesaikan masalah gables menghalang cahaya, dan meningkatkan kawasan kemasukan cahaya rumah hijau.Sudut pencahayaan rumah hijau ialah 41.5°, iaitu hampir 16° lebih tinggi daripada rumah hijau kawalan, sekali gus meningkatkan kadar pencahayaan.Pengagihan suhu dalaman adalah seragam, dan tumbuh-tumbuhan tumbuh dengan kemas.Rumah hijau mempunyai kelebihan untuk meningkatkan kecekapan penggunaan tanah, mereka bentuk saiz rumah hijau secara fleksibel dan memendekkan tempoh pembinaan, yang sangat penting untuk melindungi sumber tanah dan alam sekitar yang ditanam.

rumah hijau fotovoltaik

Rumah hijau pertanian ialah rumah hijau yang mengintegrasikan penjanaan tenaga fotovoltaik suria, kawalan suhu pintar dan penanaman berteknologi tinggi moden.Ia menggunakan rangka tulang keluli dan ditutup dengan modul fotovoltaik solar untuk memastikan keperluan pencahayaan modul penjanaan kuasa fotovoltaik dan keperluan pencahayaan seluruh rumah hijau.Arus terus yang dijana oleh tenaga suria secara langsung menambah cahaya rumah hijau pertanian, secara langsung menyokong operasi biasa peralatan rumah hijau, memacu pengairan sumber air, meningkatkan suhu rumah hijau dan menggalakkan pertumbuhan pesat tanaman.Modul fotovoltaik dengan cara ini akan menjejaskan kecekapan pencahayaan bumbung rumah hijau, dan kemudian menjejaskan pertumbuhan normal sayur-sayuran rumah hijau.Oleh itu, susun atur rasional panel fotovoltaik di atas bumbung rumah hijau menjadi titik utama aplikasi.Rumah hijau pertanian ialah produk gabungan organik pertanian bersiar-siar dan berkebun kemudahan, dan ia merupakan industri pertanian inovatif yang mengintegrasikan penjanaan kuasa fotovoltaik, bersiar-siar pertanian, tanaman pertanian, teknologi pertanian, landskap dan pembangunan budaya.

Reka bentuk inovatif kumpulan rumah hijau dengan interaksi tenaga antara pelbagai jenis rumah hijau

Guo Wenzhong, seorang penyelidik di Akademi Sains Pertanian dan Perhutanan Beijing, menggunakan kaedah pemanasan pemindahan tenaga antara rumah hijau untuk mengumpul tenaga haba yang tinggal dalam satu atau lebih rumah hijau untuk memanaskan satu lagi atau lebih rumah hijau.Kaedah pemanasan ini merealisasikan pemindahan tenaga rumah hijau dalam masa dan ruang, meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga tenaga haba rumah hijau yang tinggal, dan mengurangkan jumlah penggunaan tenaga pemanasan.Kedua-dua jenis rumah hijau boleh menjadi jenis rumah hijau yang berbeza atau jenis rumah hijau yang sama untuk menanam pelbagai tanaman, seperti rumah hijau salad dan tomato.Kaedah pengumpulan haba terutamanya termasuk mengekstrak haba udara dalaman dan memintas terus sinaran kejadian.Melalui pengumpulan tenaga suria, perolakan paksa oleh penukar haba dan pengekstrakan paksa oleh pam haba, lebihan haba dalam rumah hijau bertenaga tinggi telah diekstrak untuk pemanasan rumah hijau.

meringkaskan

Rumah hijau solar baharu ini mempunyai kelebihan pemasangan pantas, tempoh pembinaan yang dipendekkan dan kadar penggunaan tanah yang lebih baik.Oleh itu, adalah perlu untuk meneroka lebih lanjut prestasi rumah hijau baru ini di kawasan yang berbeza, dan menyediakan kemungkinan untuk mempopularkan dan aplikasi rumah hijau baru secara besar-besaran.Pada masa yang sama, adalah perlu untuk terus mengukuhkan penggunaan tenaga baru dan bahan baru di rumah hijau, untuk menyediakan kuasa untuk pembaharuan struktur rumah hijau.

Prospek dan pemikiran masa depan

Rumah hijau tradisional selalunya mempunyai beberapa kelemahan, seperti penggunaan tenaga yang tinggi, kadar penggunaan tanah yang rendah, memakan masa dan memakan buruh, prestasi yang lemah, dsb., yang tidak lagi dapat memenuhi keperluan pengeluaran pertanian moden, dan pasti akan beransur-ansur. dihapuskan.Oleh itu, adalah trend pembangunan untuk menggunakan sumber tenaga baharu seperti tenaga suria, tenaga biojisim, tenaga geoterma dan tenaga angin, bahan aplikasi rumah hijau baharu dan reka bentuk baharu untuk menggalakkan perubahan struktur rumah hijau.Pertama sekali, rumah hijau baharu yang didorong oleh tenaga baharu dan bahan baharu bukan sahaja harus memenuhi keperluan operasi berjentera, tetapi juga menjimatkan tenaga, tanah dan kos.Kedua, adalah perlu untuk sentiasa meneroka prestasi rumah hijau baru di kawasan yang berbeza, untuk menyediakan keadaan untuk mempopularkan rumah hijau secara besar-besaran.Pada masa hadapan, kita harus terus mencari tenaga baharu dan bahan baharu yang sesuai untuk aplikasi rumah hijau, dan mencari gabungan terbaik tenaga baharu, bahan baharu dan rumah hijau, supaya dapat membina rumah hijau baharu dengan kos rendah, pembinaan singkat. tempoh, penggunaan tenaga yang rendah dan prestasi cemerlang, membantu perubahan struktur rumah hijau dan menggalakkan pembangunan pemodenan rumah hijau di China.

Walaupun penggunaan tenaga baharu, bahan baharu dan reka bentuk baharu dalam pembinaan rumah hijau merupakan satu trend yang tidak dapat dielakkan, masih terdapat banyak masalah yang perlu dikaji dan diatasi: (1) Kos pembinaan meningkat.Berbanding dengan pemanasan tradisional dengan arang batu, gas asli atau minyak, penggunaan tenaga baru dan bahan baru adalah mesra alam dan bebas pencemaran, tetapi kos pembinaan meningkat dengan ketara, yang mempunyai kesan tertentu terhadap pemulihan pelaburan pengeluaran dan operasi. .Berbanding dengan penggunaan tenaga, kos bahan baharu akan meningkat dengan ketara.(2) Penggunaan tenaga haba yang tidak stabil.Kelebihan terbesar penggunaan tenaga baharu ialah kos operasi yang rendah dan pelepasan karbon dioksida yang rendah, tetapi bekalan tenaga dan haba tidak stabil, dan hari mendung menjadi faktor pengehad terbesar dalam penggunaan tenaga suria.Dalam proses pengeluaran haba biojisim melalui penapaian, penggunaan berkesan tenaga ini dihadkan oleh masalah tenaga haba penapaian yang rendah, pengurusan dan kawalan yang sukar, dan ruang penyimpanan yang besar untuk pengangkutan bahan mentah.(3) Kematangan teknologi.Teknologi yang digunakan oleh tenaga baharu dan bahan baharu ini merupakan pencapaian penyelidikan dan teknologi termaju, dan kawasan dan skop penggunaannya masih agak terhad.Mereka tidak melepasi banyak kali, banyak tapak dan pengesahan amalan berskala besar, dan sudah pasti terdapat beberapa kekurangan dan kandungan teknikal yang perlu diperbaiki dalam aplikasi.Pengguna sering menafikan kemajuan teknologi kerana kekurangan kecil.(4) Kadar penembusan teknologi adalah rendah.Aplikasi luas pencapaian saintifik dan teknologi memerlukan populariti tertentu.Pada masa ini, tenaga baharu, teknologi baharu dan teknologi reka bentuk rumah hijau baharu semuanya berada dalam pasukan pusat penyelidikan saintifik di universiti dengan keupayaan inovasi tertentu, dan kebanyakan permintaan atau pereka teknikal masih tidak tahu;Pada masa yang sama, popularisasi dan aplikasi teknologi baharu masih agak terhad kerana peralatan teras teknologi baharu dipatenkan.(5) Penyepaduan tenaga baharu, bahan baharu dan reka bentuk struktur rumah hijau perlu diperkukuhkan lagi.Oleh kerana tenaga, bahan dan reka bentuk struktur rumah hijau tergolong dalam tiga disiplin yang berbeza, bakat dengan pengalaman reka bentuk rumah hijau sering kekurangan penyelidikan mengenai tenaga dan bahan berkaitan rumah hijau, dan sebaliknya;Oleh itu, penyelidik yang berkaitan dengan penyelidikan tenaga dan bahan perlu mengukuhkan penyiasatan dan pemahaman tentang keperluan sebenar pembangunan industri rumah hijau, dan pereka struktur juga harus mengkaji bahan baharu dan tenaga baharu untuk menggalakkan penyepaduan mendalam ketiga-tiga perhubungan itu, untuk mencapai matlamat teknologi penyelidikan rumah hijau praktikal, kos pembinaan yang rendah dan kesan penggunaan yang baik.Berdasarkan permasalahan di atas, adalah dicadangkan agar negeri, kerajaan tempatan dan pusat penyelidikan saintifik memperhebatkan penyelidikan teknikal, menjalankan penyelidikan bersama secara mendalam, mengukuhkan publisiti pencapaian saintifik dan teknologi, meningkatkan popularisasi pencapaian, dan merealisasikan dengan cepat matlamat tenaga baharu dan bahan baharu untuk membantu pembangunan baharu industri rumah hijau.

Maklumat yang dipetik

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.Tenaga baharu, bahan baharu dan reka bentuk baharu membantu revolusi baharu rumah hijau [J].Sayur-sayuran, 2022,(10):1-8.