Li Jianming, Sun Guotao, vb.Sera Bahçecilik Tarım Mühendisliği Teknolojisi2022-11-21 17:42 Pekin'de yayınlandı

Son yıllarda, sera endüstrisi şiddetle geliştirildi. Seranın geliştirilmesi sadece arazi kullanım oranını ve tarım ürünlerinin çıktı oranını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda sezon dışı meyve ve sebzelerin arz problemini de çözer. Bununla birlikte, sera da benzeri görülmemiş zorluklarla karşılaştı. Orijinal tesisler, ısıtma yöntemleri ve yapısal formlar çevreye ve kalkınmaya karşı direnç yaratmıştır. Sera yapısını değiştirmek için acilen yeni malzemeler ve yeni tasarımlar gereklidir ve enerji tasarrufu ve çevre koruması amaçlarına ulaşmak ve üretim ve geliri artırmak için acilen yeni enerji kaynaklarına ihtiyaç vardır.

Bu makalede, güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji ve seradaki diğer yeni enerji kaynaklarının araştırması ve yeniliği, araştırma ve uygulama dahil olmak üzere “yeni enerji, yeni malzemeler, seranın yeni devrimine yardımcı olacak yeni tasarım” temasını tartışmaktadır. kaplama, termal yalıtım, duvarlar ve diğer ekipmanlar için yeni malzemelerin ve sektör için referans sağlamak için sera reformuna yardımcı olacak yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni tasarım beklentisi ve düşünmesi.

Tesis tarımının geliştirilmesi, önemli talimatların ruhunu ve merkezi hükümetin karar verme sürecini uygulamak için siyasi gereklilik ve kaçınılmaz seçimdir. 2020'de, Çin'deki korunan tarımın toplam alanı 2,8 milyon hm2 olacak ve çıktı değeri 1 trilyon yuan'ı aşacak. Yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni sera tasarımı yoluyla sera aydınlatmasını ve termal yalıtım performansını iyileştirmek için sera üretim kapasitesini iyileştirmenin önemli bir yoludur. Geleneksel sera üretiminde, geleneksel seralarda ısıtma ve ısıtma için kullanılan kömür, akaryakıt ve diğer enerji kaynakları gibi birçok dezavantaj vardır, bu da doğal gaz, elektrik enerjisi ve elektrik enerjisi ve çevreyi ciddi şekilde kirleten büyük miktarda dioksit gaz ile sonuçlanır. Diğer enerji kaynakları seraların işletme maliyetini arttırır. Sera duvarları için geleneksel ısı depolama malzemeleri çoğunlukla kil ve tuğlalardır, bu da çok fazla tüketir ve arazi kaynaklarında ciddi hasara neden olur. Toprak duvarı olan geleneksel güneş serasının arazi kullanım verimliliği sadece% 40 ~% 50'dir ve sıradan sera zayıf ısı depolama kapasitesine sahiptir, bu nedenle kuzey Çin'de sıcak sebzeler üretmek için kışın yaşayamaz. Bu nedenle, sera değişimini teşvik etmenin çekirdeği veya temel araştırmalar, yeni malzemelerin ve yeni enerjinin sera tasarımı, araştırması ve geliştirilmesinde yatmaktadır. Bu makale, seradaki yeni enerji kaynaklarının araştırılmasına ve yeniliğine odaklanacak, güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji, rüzgar enerjisi ve yeni şeffaf kaplama malzemeleri, termal yalıtım malzemeleri ve duvar malzemeleri gibi yeni enerji kaynaklarının araştırma durumunu özetleyecek. Sera, yeni seranın yapımında yeni enerji ve yeni malzemelerin uygulanmasını analiz edin ve seranın gelecekteki gelişimi ve dönüşümündeki rollerini dört gözle bekleyin.

Yeni Enerji Serasının Araştırma ve İnovasyonu

En büyük tarımsal kullanım potansiyeline sahip yeşil yeni enerji, güneş enerjisi, jeotermal enerji ve biyokütle enerjisi veya çeşitli yeni enerji kaynaklarının kapsamlı kullanımı, birbirlerinin güçlü noktalarından öğrenerek enerjinin etkili bir şekilde kullanılmasını içerir.

Güneş enerjisi/güç

Güneş enerjisi teknolojisi düşük karbonlu, verimli ve sürdürülebilir bir enerji tedarik modudur ve Çin'in stratejik gelişmekte olan endüstrilerinin önemli bir bileşenidir. Gelecekte Çin'in enerji yapısının dönüşümü ve yükseltilmesi için kaçınılmaz bir seçim olacak. Enerji kullanımı açısından, seranın kendisi güneş enerjisi kullanımı için bir tesis yapısıdır. Sera etkisi sayesinde güneş enerjisi iç mekanda toplanır, seranın sıcaklığı yükselir ve mahsul büyümesi için gerekli ısı sağlanır. Sera bitkilerinin fotosentezinin ana enerji kaynağı, güneş enerjisinin doğrudan kullanımı olan doğrudan güneş ışığıdır.

01 Isı üretmek için fotovoltaik enerji üretimi

Fotovoltaik enerji üretimi, ışık enerjisini doğrudan fotovoltaik etkiye dayalı elektrik enerjisine dönüştüren bir teknolojidir. Bu teknolojinin temel unsuru güneş pilidir. Güneş enerjisi seri veya paralel olarak güneş panelleri dizisinde parladığında, yarı iletken bileşenler doğrudan güneş radyasyon enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Fotovoltaik teknoloji, ışık enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilir, elektriği piller aracılığıyla saklayabilir ve geceleri serayı ısıtabilir, ancak yüksek maliyeti daha da geliştirilmesini kısıtlar. Araştırma grubu, esnek fotovoltaik paneller, hepsi bir arada ters kontrol makinesi, bir depolama pil ve grafen ısıtma çubuğundan oluşan bir fotovoltaik grafen ısıtma cihazı geliştirdi. Dikim hattının uzunluğuna göre, grafen ısıtma çubuğu substrat torbasının altına gömülür. Gün boyunca, fotovoltaik paneller elektrik üretmek ve depolama bataryasında saklamak için güneş radyasyonunu emer ve daha sonra elektrik grafen ısıtma çubuğu için serbest bırakılır. Gerçek ölçümde, 17 ℃ 'den başlamanın ve 19 ℃' da kapanmanın sıcaklık kontrol modu benimsenir. Geceleri (20: 00-08: 00 ikinci gün) 8 saat boyunca koşarken, tek bir bitki sırasının ısıtılmasının enerji tüketimi 1.24 kW · s'dir ve substrat torbasının geceleri ortalama sıcaklığı 19.2 ℃, bu da kontrolünkinden 3,5 ~ 5.3 ℃ daha yüksektir. Bu ısıtma yöntemi ile birleştirilmiş bu ısıtma güç üretimi, kışın sera ısıtmasında yüksek enerji tüketimi ve yüksek kirlilik sorunlarını çözmektedir.

02 Fototermal dönüşüm ve kullanım

Güneş fototermal dönüşümü, eline yayılan güneş enerjisini toplamak ve emmek ve ısı enerjisine dönüştürmek için fototermal dönüşüm malzemelerinden yapılmış özel bir güneş ışığı toplama yüzeyinin kullanımını ifade eder. Güneş fotovoltaik uygulamalarıyla karşılaştırıldığında, güneş fototermal uygulamaları kızılötesine yakın bandın emilimini arttırır, bu nedenle güneş ışığı, daha düşük maliyet ve olgun teknolojinin daha yüksek enerji kullanım verimliliğine sahiptir ve en yaygın kullanılan güneş enerjisi kullanımının yoludur.

Çin'de fototermal dönüşüm ve kullanımın en olgun teknolojisi, çekirdek bileşeni, kapak plakasından geçiren güneş radyasyon enerjisini ısı enerjisine dönüştürebilen seçici emilim kaplamalı ısı emme plakası çekirdeği olan güneş koleksiyoncusudur. Isı emici çalışma ortamına. Güneş koleksiyoncuları, toplayıcıda bir vakum alanı olup olmadığına göre iki kategoriye ayrılabilir: düz güneş koleksiyoncuları ve vakum tüp güneş koleksiyoncuları; Gün ışığı portundaki güneş radyasyonunun yön değiştirip değiştirmediğine göre güneş koleksiyoncularını ve konsantre olmayan güneş koleksiyoncularını konsantre etmek; ve ısı transferi çalışma ortamının tipine göre sıvı güneş enerjisi toplayıcıları ve hava güneş koleksiyoncuları.

Serada güneş enerjisi kullanımı esas olarak çeşitli güneş koleksiyoncuları aracılığıyla gerçekleştirilir. Fas'taki İbn Zor Üniversitesi, sera ısınması için aktif bir güneş enerjisi ısıtma sistemi (Ashs) geliştirdi, bu da toplam domates üretimini kışın% 55 artırabilir. Çin Tarım Üniversitesi, 390.6 ～ 693.0 MJ ısı toplama kapasitesine sahip bir dizi yüzey soğutucu-fan toplama ve deşarj sistemi tasarladı ve geliştirdi ve ısı toplama işlemini ısı depolama işleminden ısı pompası ile ayırma fikrini ortaya koydu. İtalya'daki Bari Üniversitesi, bir güneş enerjisi sistemi ve hava suyu ısı pompasından oluşan bir sera polenerasyon ısıtma sistemi geliştirdi ve hava sıcaklığını% 3,6 ve toprak sıcaklığını% 92 artırabilir. Araştırma grubu, güneş serası için değişken eğim açısına sahip bir tür aktif güneş ısı toplama ekipmanı ve hava durumu boyunca sera su gövdesi için destekleyici bir ısı depolama cihazı geliştirdi. Değişken eğime sahip aktif güneş ısı toplama teknolojisi, sınırlı ısı toplama kapasitesi, ekili arazilerin gölgelenmesi ve işgali gibi geleneksel sera ısı toplama ekipmanlarının sınırlamalarıyla kırılır. Güneş serasının özel sera yapısını kullanarak, sera alanının tesisli olmayan alanı tamamen kullanılır, bu da sera alanının kullanım verimliliğini büyük ölçüde artırır. Tipik güneşli çalışma koşulları altında, değişken eğime sahip aktif güneş ısı toplama sistemi 1.9 MJ/(M2H) 'a ulaşır, enerji kullanım verimliliği% 85.1'e ve enerji tasarrufu oranı% 77'dir. Serada ısı depolama teknolojisinde, çok fazlı değişim ısı depolama yapısı ayarlanır, ısı depolama cihazının ısı depolama kapasitesi arttırılır ve cihazdan yavaş salınması gerçekleşir, böylece etkili kullanımını gerçekleştirir. Sera güneş ısı toplama ekipmanları tarafından toplanan ısı.

biyokütle enerjisi

Biyokütle ısı üreten cihazın sera ile birleştirilmesiyle yeni bir tesis yapısı inşa edilir ve domuz gübresi, mantar kalıntısı ve saman gibi biyokütle hammaddeleri demleme ısısı için kompostlanır ve üretilen ısı enerjisi doğrudan seraya verilir [ 5]. Biyokütle fermantasyon ısıtma tankı olmadan sera ile karşılaştırıldığında, ısıtma serası seradaki zemin sıcaklığını etkili bir şekilde artırabilir ve kışın normal iklimde toprakta yetiştirilen ürünlerin köklerinin uygun sıcaklığını koruyabilir. Örnek olarak 17 metre ve 30m uzunluğunda tek katmanlı asimetrik termal yalıtım serası almak, 8m tarımsal atık (domates samanı ve domates samanı ve domuz gübresi), iç mekan fermantasyon tankına yığının üstesinden gelmeden iç mekan fermantasyon tankına eklemek Seranın ortalama günlük sıcaklığını kışın 4.2 ℃ artırın ve ortalama günlük minimum sıcaklık 4,6 ℃ 'a ulaşabilir.

Biyokütle kontrollü fermantasyonun enerji kullanımı, biyokütle ısı enerjisini ve CO2 gaz gübresini hızlı bir şekilde elde etmek ve verimli bir şekilde kullanmak için fermantasyon sürecini kontrol etmek için araçları ve ekipmanları kullanan bir fermantasyon yöntemidir; ve biyokütlenin gaz üretimi. Havalandırılmış koşullar altında, fermantasyon yığınındaki aerobik mikroorganizmalar yaşam aktiviteleri için oksijen kullanır ve üretilen enerjinin bir kısmı kendi yaşam aktiviteleri için kullanılır ve enerjinin bir kısmı, sıcaklığa faydalı olan ısı enerjisi olarak çevreye salınır. Çevrenin yükselişi. Su, mikrobiyal aktiviteler için gerekli çözünür besinleri sağlayan tüm fermantasyon işlemine katılır ve aynı zamanda yığın sıcaklığını su yoluyla buhar şeklinde serbest bırakır, böylece yığın sıcaklığını azaltmak için ömrünü uzatır. mikroorganizmalar ve yığın yığın sıcaklığını arttırır. Fermantasyon tankına saman süzme cihazının takılması, iç mekan sıcaklığını kışın 3 ~ 5 artırabilir, bitki fotosentezini güçlendirebilir ve domates verimini%29.6 artırabilir.

Jeotermal enerji

Çin jeotermal kaynaklar açısından zengindir. Şu anda, tarımsal tesislerin jeotermal enerji kullanmasının en yaygın yolu, az miktarda yüksek dereceli enerji girerek düşük dereceli ısı enerjisinden yüksek dereceli ısı enerjisine aktarabilen yer kaynaklı ısı pompasını kullanmaktır ( elektrik enerjisi). Geleneksel sera ısıtma önlemlerinden farklı olarak, yer kaynaklı ısı pompası ısıtma sadece önemli ısıtma etkisi elde etmekle kalmaz, aynı zamanda serayı soğutma ve seradaki nemi azaltma yeteneğine de sahiptir. Konut inşaatı alanında yer kaynaklı ısı pompasının uygulama araştırması olgundur. Zemin kaynaklı ısı pompasının ısıtma ve soğutma kapasitesini etkileyen temel kısım, esas olarak gömülü borular, yeraltı kuyuları vb. İçeren yeraltı ısı değişim modülüdür. Bu bölümün araştırma odağı oldu. Aynı zamanda, yeraltı toprak tabakasının sıcaklığının yer kaynaklı ısı pompasının uygulanması da ısı pompası sisteminin kullanım etkisini etkiler. Yaz aylarında serayı soğutmak için zemin kaynağı ısı pompasını kullanmak ve derin toprak tabakasında ısı enerjisini depolamak, yeraltı toprak tabakasının sıcaklık düşüşünü hafifletebilir ve kışın zemin kaynağı ısı pompasının ısı üretim verimliliğini artırabilir.

Şu anda, yer kaynaklı ısı pompasının performansı ve verimliliğinin araştırılmasında, gerçek deneysel veriler aracılığıyla, TOUT2 ve TRNSYS gibi yazılımlarla sayısal bir model kurulur ve ısıtma performansı ve performans katsayısının (COP yer kaynaklı ısı pompasının iyi bir soğutma ve ısıtma etkisine sahip 3.0 ~ 4.5'e ulaşabilir. Isı pompası sisteminin çalışma stratejisinin araştırılmasında, Fu Yunzhun ve diğerleri, yük yan akışıyla karşılaştırıldığında, yer kaynağı yan akışının ünitenin performansı ve gömülü borunun ısı transfer performansı üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu bulmuşlardır. . Akış ayarı koşulu altında, ünitenin maksimum COP değeri, 2 saat çalıştırma işlem şemasını benimseyerek ve 2 saat durarak 4.17'ye ulaşabilir; Shi Huixian et. Su depolama soğutma sisteminin aralıklı bir çalışma modu benimsedi. Yaz aylarında, sıcaklık yüksek olduğunda, tüm enerji tedarik sisteminin COP'u 3.80'e ulaşabilir.

Serada derin toprak ısı depolama teknolojisi

Serada derin toprak ısı depolamasına serada “ısı depolama bankası” da denir. Kışın soğuk hasar ve yaz aylarında yüksek sıcaklık, sera üretiminin önündeki en önlüklerdir. Derin toprağın güçlü ısı depolama kapasitesine dayanan araştırma grubu, bir sera yeraltı derin ısı depolama cihazı tasarladı. Cihaz, seranın üstünde bir hava girişi ve yerde bir hava çıkışı olan 1,5 ～ 2.5m yeraltında gömülü çift katmanlı paralel bir ısı transfer boru hattıdır. Seradaki sıcaklık yüksek olduğunda, iç mekan hava, ısı depolama ve sıcaklık azaltmayı gerçekleştirmek için bir fan tarafından zorla yere pompalanır. Seranın sıcaklığı düşük olduğunda, serayı ısıtmak için topraktan ısı çıkarılır. Üretim ve uygulama sonuçları, cihazın kış gecesinde sera sıcaklığını 2,3 ℃ artırabileceğini, yaz gününde iç mekan sıcaklığını 2,6 ℃ azaltabileceğini ve domates verimini 667 m'de 1500kg artırabileceğini gösteriyor.². Cihaz, “kışın sıcak ve yaz aylarında serin” ve derin yeraltı toprağının “sabit sıcaklığı” özelliklerini tam olarak kullanır, sera için bir “enerji erişim bankası” sağlar ve sera soğutma ve ısıtmanın yardımcı işlevlerini sürekli olarak tamamlar .

Çok enerjili koordinasyon

Serayı ısıtmak için iki veya daha fazla enerji türü kullanmak, tek enerji tipinin dezavantajlarını etkili bir şekilde telafi edebilir ve “bir artı bir artı ikiden daha büyük” nin süperpozisyon etkisine oyun verebilir. Jeotermal enerji ve güneş enerjisi arasındaki tamamlayıcı işbirliği, son yıllarda tarımsal üretimde yeni enerji kullanımının bir araştırma sıcak noktasıdır. Emmi ve. bir fotovoltaik-termal hibrid güneş koleksiyoncusu ile donatılmış çok kaynaklı bir enerji sistemi (Şekil 1) inceledi. Ortak hava suyu ısı pompası sistemi ile karşılaştırıldığında, çok kaynaklı enerji sisteminin enerji verimliliği%16 ~%25 artırılır. Zheng et. Güneş enerjisi ve yer kaynaklı ısı pompasının yeni bir bağlantılı ısı depolama sistemi geliştirdi. Güneş koleksiyoncusu sistemi, yüksek kaliteli mevsimsel ısıtma depolamasını, yani kışın yüksek kaliteli ısıtma ve yaz aylarında yüksek kaliteli soğutma gerçekleştirebilir. Gömülü tüp ısı eşanjörü ve aralıklı ısı depolama tankı tüm sistemde iyi çalışabilir ve sistemin COP değeri 6.96'ya ulaşabilir.

Güneş enerjisi ile birleştiğinde, ticari güç tüketimini azaltmayı ve serada güneş enerjisi kaynağının istikrarını artırmayı amaçlamaktadır. Wan ya et. Güneş enerjisi üretimini, ışık olduğunda fotovoltaik güçten yararlanabilen ve ışık olmadığında ticari güce dönüştüren, yük enerjisi kıtlığını büyük ölçüde azaltan, güneş enerjisi üretimini sera ısıtma için ticari güçle birleştirmek için yeni bir akıllı kontrol teknolojisi şeması koyun. ve pil kullanmadan ekonomik maliyetin azaltılması.

Güneş enerjisi, biyokütle enerjisi ve elektrik enerjisi, yüksek ısıtma verimliliği elde edebilen seraları birlikte ısıtabilir. Zhang Liangrui ve diğerleri, Valley Elektrikli Isı Depolama Su Tankı ile Kombine Güneş Vakum Tüpü Isı Toplama. Sera ısıtma sistemi iyi termal konfora sahiptir ve sistemin ortalama ısıtma verimliliği%68,70'tir. Elektrikli ısı depolama su deposu, elektrikli ısıtmalı bir biyokütle ısıtma su depolama cihazıdır. Isıtma ucundaki en düşük su giriş sıcaklığı ayarlanır ve sistemin çalışma stratejisi, güneş ısı toplama kısmının su depolama sıcaklığına ve biyokütle ısı depolama kısmına göre belirlenir, böylece sabit ısıtma sıcaklığı elde etmek için Isıtma ucu ve elektrik enerjisi ve biyokütle enerji malzemeleri maksimum ölçüde tasarruf edin.

Yeni sera malzemelerinin yenilikçi araştırması ve uygulaması

Sera alanının genişlemesiyle, tuğla ve toprak gibi geleneksel sera malzemelerinin uygulama dezavantajları giderek daha fazla ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, seranın termal performansını daha da iyileştirmek ve modern seranın geliştirme ihtiyaçlarını karşılamak için, yeni şeffaf kaplama malzemeleri, termal yalıtım malzemeleri ve duvar malzemelerinin birçok araştırması ve uygulaması vardır.

Yeni şeffaf kaplama malzemelerinin araştırılması ve uygulaması

Sera için şeffaf kaplama malzemeleri türleri esas olarak plastik film, cam, güneş paneli ve fotovoltaik panel içerir ve aralarında en büyük uygulama alanına sahiptir. Geleneksel Greenhouse PE filmi kısa hizmet ömrü, ayrışmama ve tek fonksiyonun kusurlarına sahiptir. Şu anda, fonksiyonel reaktifler veya kaplamalar eklenerek çeşitli yeni fonksiyonel filmler geliştirilmiştir.

Işık Dönüşüm Filmi:Işık Dönüşüm Filmi, nadir toprak ve nano malzemeleri gibi ışık dönüşüm ajanlarını kullanarak filmin optik özelliklerini değiştirir ve ultraviyole ışık bölgesini bitki fotosentezinin gerektirdiği kırmızı turuncu ışığa ve mavi menekşe ışığına dönüştürebilir, böylece mahsul verimini arttırır ve azaltabilir Plastik seralarda ultraviyole ışığın mahsullere ve sera filmlerine verilmesi. Örneğin, VTR-660 ışık dönüşüm ajanına sahip geniş bantlı mor-kırmızı sera filmi, serada uygulandığında kızılötesi geçirgenliği önemli ölçüde iyileştirebilir ve kontrol serası ile karşılaştırıldığında, hektar, C vitamini ve likopen içeriği başına domates verimi, sırasıyla% 25.71,% 11.11 ve% 33.04 oranında önemli ölçüde artmaktadır. Bununla birlikte, şu anda, yeni ışık dönüşüm filminin hizmet ömrü, bozunabilirliği ve maliyetinin hala incelenmesi gerekmektedir.

Dağınık cam: Serada dağınık cam, cam yüzeyinde güneş ışığını dağınık ışığa en üst düzeye çıkarabilecek ve seraya girebilen, mahsullerin fotosentez verimliliğini artırabilen ve mahsul verimini artırabilen özel bir desen ve yansıma önleyici teknolojidir. Saçılma camı, seraya giren ışığı özel desenler aracılığıyla dağınık ışığa dönüştürür ve dağınık ışık, iskeletin sera üzerindeki gölge etkisini ortadan kaldırarak seraya daha eşit bir şekilde ışınlanabilir. Sıradan şamandıra camı ve ultra beyaz şamandıra camı ile karşılaştırıldığında, saçılma camının ışık geçirgenliği standardı%91.5 ve sıradan şamandıra camının%88'dir. Sera içindeki ışık geçirgenliğindeki her% 1 artış için verim yaklaşık% 3 artabilir ve meyve ve sebzelerde çözünür şeker ve C vitamini artmıştır. Serada saçılma camı önce kaplanır ve daha sonra temperlenir ve kendi kendine çıkma oranı ulusal standarttan daha yüksektir ve 2 ‰ ulaşır.

Yeni termal yalıtım malzemelerinin araştırılması ve uygulanması

Serada geleneksel termal yalıtım malzemeleri esas olarak saman paspas, kağıt yorgan, iğneli keçe termal yalıtım yorganı vb. . Çoğu, uzun süreli kullanımdan sonra iç nem nedeniyle termal yalıtım performansını kaybetme kusuruna sahiptir. Bu nedenle, yeni termal yalıtım yorganı, ısı depolama ve ısı toplama cihazlarının araştırma odağı olduğu yeni yüksek termal yalıtım malzemelerinin birçok uygulaması vardır.

Yeni termal yalıtım malzemeleri genellikle yüzey su geçirmez ve dokuma film gibi yaşlanmaya dirençli malzemelerin işlenmesi ve birleştirilmesi ile yapılır ve keçe, sprey kaplı pamuk, çeşitli kaşmir ve inci pamuk gibi kabarık termal yalıtım malzemeleri ile keçe. Kuzeydoğu Çin'de dokuma bir film sprey kaplı pamuklu termal yalıtım yorganı test edildi. 500g sprey kaplı pamuk eklenmesinin, piyasadaki 4500g siyah keçe termal yalıtım yorgasının termal yalıtım performansına eşdeğer olduğu bulunmuştur. Aynı koşullar altında, 700g sprey kaplı pamuğun termal yalıtım performansı, 500g sprey kaplı pamuklu termal yalıtım yorganı ile karşılaştırıldığında 1 ~ 2 ℃ iyileştirildi. Aynı zamanda, diğer çalışmalar, piyasadaki yaygın olarak kullanılan termal yalıtım yorganları ile karşılaştırıldığında, sprey kaplı pamuk ve çeşitli kaşmir termal yalıtım yorganlarının termal yalıtım etkisinin daha iyi olduğunu,% 84.0 ve 83.3 termal yalıtım oranları ile daha iyi olduğunu buldu. %sırasıyla. En soğuk dış mekan sıcaklığı -24.4 ℃ olduğunda, iç mekan sıcaklığı sırasıyla 5.4 ve 4.2 ℃ 'a ulaşabilir. Tek saman battaniye yalıtım yorganı ile karşılaştırıldığında, yeni kompozit yalıtım yorganı hafif ağırlık, yüksek yalıtım hızı, güçlü su geçirmez ve yaşlanma direnci avantajlarına sahiptir ve güneş seraları için yeni bir yüksek verimli yalıtım malzemesi olarak kullanılabilir.

Aynı zamanda, sera ısı toplama ve depolama cihazları için termal yalıtım malzemelerinin araştırılmasına göre, kalınlık aynı olduğunda, çok katmanlı kompozit termal yalıtım malzemelerinin tek malzemelerden daha iyi termal yalıtım performansına sahip olduğu da bulunmuştur. Northwest A&F Üniversitesi'nden Profesör Li Jianming'in ekibi, vakum tahtası, hava regl ve lastik pamuk gibi sera su depolama cihazlarının 22 çeşit termal yalıtım malzemesini tasarladı ve taradı ve termal özelliklerini ölçtü. Sonuçlar, 80mm termal yalıtım kaplaması+airgel+kauçuk-plastik termal yalıtım pamuklu kompozit yalıtım malzemesinin, 80mm kauçuk-plastik pamukla karşılaştırıldığında ısı yayılmasını birim zaman başına 0.367MJ azaltabileceğini ve ısı transfer katsayısının 0.283W/(m2 olduğunu gösterdi. · K) Yalıtım kombinasyonunun kalınlığı 100 mm olduğunda.

Faz değişimi malzemesi, sera malzemeleri araştırmalarındaki sıcak noktalardan biridir. Northwest A&F Üniversitesi, iki çeşit faz değişimi malzeme depolama cihazı geliştirdi: biri, 50 cm × 30cm × 14cm (uzunluk × yükseklik × kalınlık) boyutuna sahip siyah polietilenden yapılmış bir saklama kutusudur ve faz değişim malzemeleriyle doldurulur, bu nedenle Isı depolayabileceğini ve ısıyı serbest bırakabileceğini; İkincisi, yeni bir faz değişikliği duvar panosu geliştirilmiştir. Faz değişim duvar paneli faz değişim malzemesi, alüminyum plaka, alüminyum plastik plaka ve alüminyum alaşımdan oluşur. Faz değişim malzemesi, duvar tahtasının en merkezi konumunda bulunur ve spesifikasyonu 200mm × 200mm × 50mm'dir. Faz değişiminden önce ve sonra tozlu bir katıdır ve erime veya akma olgusu yoktur. Faz değişim malzemesinin dört duvarı sırasıyla alüminyum plaka ve alüminyum plastik plakadır. Bu cihaz, esas olarak gün boyunca ısıyı saklama ve esas olarak geceleri ısıyı serbest bırakma işlevlerini gerçekleştirebilir.

Bu nedenle, düşük termal yalıtım verimliliği, büyük ısı kaybı, kısa ısı depolama süresi vb. Gibi tek termal yalıtım malzemesinin uygulanmasında bazı problemler vardır. Bu nedenle, termal yalıtım tabakası ve iç ve dış mekan termal yalıtım olarak kompozit termal yalıtım malzemesini kullanma Isı depolama cihazı katmanı, seranın termal yalıtım performansını etkili bir şekilde iyileştirebilir, seranın ısı kaybını azaltabilir ve böylece enerji tasarrufu etkisini elde edebilir.

Yeni Duvar Araştırma ve Uygulaması

Bir tür muhafaza yapısı olarak, duvar seranın soğuk koruması ve ısı koruması için önemli bir engeldir. Duvar malzemelerine ve yapılarına göre, sera kuzey duvarının gelişimi üç türe ayrılabilir: topraktan, tuğladan, vb. İç ısı depolama ve dış ısı yalıtımı ile polistiren tahtaları vb. ve bu duvarların çoğu zaman alıcı ve emek yoğundur; Bu nedenle, son yıllarda, inşa edilmesi kolay ve hızlı montaj için uygun olan birçok yeni duvar türü ortaya çıkmıştır.

Yeni tip monte edilmiş duvarların ortaya çıkışı, dış su geçirmez ve yaşlanma karşıtı yüzey malzemeleri ve keçe, inci pamuk, boşluk pamuk, cam pamuk veya geri dönüştürülmüş pamuk gibi malzemelere sahip yeni tip kompozit duvarlar dahil olmak üzere monte edilmiş seraların hızlı gelişimini teşvik eder. Xinjiang'da esnek bir şekilde monte edilmiş püskürtülmüş pamuk duvarları gibi yalıtım tabakaları. Buna ek olarak, diğer çalışmalar, Sincan'daki tuğla dolu buğday kabuğu harç bloğu gibi ısı depolama tabakası ile monte edilmiş sera kuzey duvarını bildirmiştir. Aynı dış ortam altında, en düşük dış mekan sıcaklığı -20.8 ℃ olduğunda, buğday kabuğu harç bloğu kompozit duvarlı güneş serresindeki sıcaklık 7,5 ℃ iken, tuğla -betreye duvarlı güneş serresindeki sıcaklık 3,2 ℃'dir. Tuğla serada domates hasat süresi 16 gün ilerleyebilir ve tek sera verimi%18.4 artırılabilir.

Northwest A&F Üniversitesi Tesis Ekibi, modüler monte edilmiş modüler montajlı uygulama araştırmasını teşvik eden ışık ve basitleştirilmiş duvar tasarımı açısından saman, toprak, su, taş ve faz değiştirme malzemelerini termal yalıtım ve ısı depolama modüllerine dönüştürme tasarım fikrini ortaya koydu. duvar. Örneğin, sıradan tuğla duvar serası ile karşılaştırıldığında, seradaki ortalama sıcaklık tipik bir güneşli günde 4.0 ℃ daha yüksektir. Faz değişim malzemesi (PCM) ve çimentodan yapılmış üç çeşit inorganik faz değişimi çimento modülü, 74.5, 88.0 ve 95.1 mJ/m'lik ısıyı biriktirmiştir³ve 59.8, 67.8 ve 84.2 mJ/m salan ısısı³, sırasıyla. Gündüz “tepe kesme”, geceleri “vadi dolgusu” işlevlerine sahipler, yaz aylarında ısıyı emiyor ve kışın ısıyı serbest bırakıyorlar.

Bu yeni duvarlar, ışık, basitleştirilmiş ve hızlı bir şekilde monte edilmiş prefabrik seraların inşası için koşullar yaratan kısa inşaat dönemi ve uzun hizmet ömrü ile birlikte monte edilir ve seraların yapısal reformunu büyük ölçüde teşvik edebilir. Bununla birlikte, bu tür bir duvarda sprey bağlı pamuklu termal yalıtım yorgan duvarı gibi mükemmel termal yalıtım performansına sahiptir, ancak ısı depolama kapasitesinden yoksundur ve faz değişimi yapı malzemesinin yüksek kullanım maliyeti sorunu vardır. Gelecekte, monte edilmiş duvarın uygulama araştırması güçlendirilmelidir.

Yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni tasarımlar sera yapısının değişmesine yardımcı olur.

Yeni enerji ve yeni malzemelerin araştırılması ve yeniliği, seranın tasarım inovasyonunun temelini oluşturur. Enerji tasarrufu sağlayan güneş serası ve kemer kulübesi, Çin'in tarımsal üretiminde en büyük kulübe yapılarıdır ve tarımsal üretimde önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, Çin'in sosyal ekonomisinin gelişmesiyle, iki tür tesis yapısının eksiklikleri giderek daha fazla sunulmaktadır. Birincisi, tesis yapılarının alanı küçüktür ve mekanizasyon derecesi düşüktür; İkincisi, enerji tasarrufu sağlayan güneş serası iyi termal yalıtıma sahiptir, ancak arazi kullanımı düşüktür, bu da sera enerjisini kara ile değiştirmeye eşdeğerdir. Sıradan kemer kulübesi sadece küçük bir alana sahip değil, aynı zamanda zayıf termal yalıtım vardır. Çok açıklıklı sera geniş bir alana sahip olsa da, zayıf termal yalıtım ve yüksek enerji tüketimi vardır. Bu nedenle, Çin'in mevcut sosyal ve ekonomik seviyesi için uygun sera yapısını araştırmak ve geliştirmek zorunludur ve yeni enerji ve yeni malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi, sera yapısının değişmesine yardımcı olacak ve çeşitli yenilikçi sera modelleri veya yapıları üretecektir.

Büyük açıklıklı su kontrollü bira serası üzerine yenilikçi araştırma

Geniş açıklıklı asimetrik su kontrollü demleme serası (patent numarası: ZL 201220391214.2), güneş ışığı serası ilkesine dayanır, sıradan plastik seranın simetrik yapısını değiştirir, güney açıklığı arttırır, güney çatısının aydınlatma alanını arttırır, azaltma kuzey açıklığı ve 18 ~ 24m açıklık ve 6 ~ 7m'lik bir sırt yüksekliği ile ısı dağılma alanını azaltıyor. Tasarım yeniliği yoluyla, mekansal yapı önemli ölçüde artmıştır. Aynı zamanda, kışın serada yetersiz ısı problemleri ve yaygın termal yalıtım malzemelerinin zayıf termal yalıtımı, yeni biyokütle demleme ısısı ve termal yalıtım malzemeleri teknolojisi kullanılarak çözülür. Üretim ve araştırma sonuçları, güneşli günlerde ortalama 11.7 ℃ ve bulutlu günlerde ortalama 11.7 ℃ sıcaklık ile büyük açıklıklı asimetrik su kontrollü bira serasının, kışın mahsul büyümesi talebini karşılayabileceğini ve inşaat maliyetini karşılayabileceğini göstermektedir. Sera% 39,6 oranında azaltılır ve arazi kullanım oranı, polistiren tuğla duvar serisininkine kıyasla% 30'dan fazla artırılır, bu da daha fazla popülerleştirme ve uygulama için uygundur. Çin'in Sarı Huaihe Nehri Havzası.

Monte edilmiş güneş ışığı serası

Birleştirilmiş Güneş Işığı Serası, yük taşıma yapısı olarak sütunları ve çatı iskeletini alır ve duvar malzemesi, yatak ve pasif ısı depolama ve salınımı yerine esas olarak ısı yalıtım muhafazasıdır. Temel olarak: (1) Kaplamalı film veya renkli çelik plaka, saman bloğu, esnek termal yalıtım yorganı, harç bloğu, vb. Gibi çeşitli malzemeler birleştirilerek yeni bir monte edilmiş duvar oluşturulur. -polistiren kart-çimento kartı; (3) Aktif ısı depolama ve serbest bırakma sistemi ve plastik kare kova ısı depolama ve boru hattı ısı depolama gibi nem alım sistemi ile Işık ve Basit Montaj Tipi Termal Yalıtım Malzemeleri. Güneş sera inşa etmek için geleneksel toprak duvarı yerine farklı yeni ısı yalıtım malzemeleri ve ısı depolama malzemeleri kullanmak geniş bir alana ve küçük inşaat mühendisliğine sahiptir. Deneysel sonuçlar, kışın geceleri seranın sıcaklığının geleneksel tuğla duvar serisininkinden 4,5 ℃ daha yüksek olduğunu ve arka duvarın kalınlığının 166 mm olduğunu göstermektedir. 600mm kalınlığında tuğla duvar serası ile karşılaştırıldığında, duvarın işgal altındaki alanı%72 azalır ve metrekare başına maliyet 334.5 yuan'dır, bu da tuğla duvar serisininkinden 157.2 yuan daha düşüktür ve inşaat maliyeti önemli ölçüde düştü. Bu nedenle, monte edilmiş sera daha az ekili arazi imha, arazi tasarrufu, hızlı inşaat hızı ve uzun hizmet ömrü avantajlarına sahiptir ve şu anda ve gelecekte güneş seralarının yeniliği ve geliştirilmesi için önemli bir yöntür.

Kayar güneş ışığı serası

Shenyang Tarım Üniversitesi tarafından geliştirilen kaykay montajlı enerji tasarrufu sağlayan güneş serası, güneş seranın arka duvarını, esas olarak bir havuzdan (32m'lik bir sıcaklıktan oluşan sıcaklığı ve sıcaklığı yükseltmek için bir su dolaşımı duvar ısı depolama sistemi oluşturmak için kullanır.³), ışık toplama plakası (360m²), bir su pompası, bir su borusu ve bir kontrolör. Esnek termal yalıtım yorganı, üstte yeni bir hafif kaya yünü renkli çelik plaka malzemesi ile değiştirilir. Araştırma, bu tasarımın ışığı engelleyen gables problemini etkili bir şekilde çözdüğünü ve seranın ışık giriş alanını arttırdığını gösteriyor. Seranın aydınlatma açısı 41.5 ° 'dir, bu da kontrol serisininkinden yaklaşık 16 ° daha yüksek, böylece aydınlatma hızını iyileştirir. İç mekan sıcaklığı dağılımı eşittir ve bitkiler düzgün bir şekilde büyür. Sera, arazi kullanım verimliliğini artırma, esnek bir şekilde sera boyutu tasarlama ve ekili arazi kaynaklarını ve çevresini korumanın büyük bir öneme sahip inşaat süresini kısaltma avantajlarına sahiptir.

Fotovoltaik sera

Tarım serası, güneş fotovoltaik enerji üretimi, akıllı sıcaklık kontrolü ve modern yüksek teknoloji ekimini entegre eden bir seradır. Çelik bir kemik çerçevesini benimser ve fotovoltaik enerji üretim modüllerinin aydınlatma gereksinimlerini ve tüm seranın aydınlatma gereksinimlerini sağlamak için güneş fotovoltaik modüllerle kaplıdır. Güneş enerjisi tarafından üretilen doğrudan akım, tarımsal seraların ışığını doğrudan destekler, sera ekipmanlarının normal çalışmasını doğrudan destekler, su kaynaklarının sulamasını yönlendirir, sera sıcaklığını arttırır ve mahsullerin hızlı büyümesini teşvik eder. Fotovoltaik modüller bu şekilde sera çatısının aydınlatma verimliliğini etkileyecek ve daha sonra sera sebzelerinin normal büyümesini etkileyecektir. Bu nedenle, seranın çatısındaki fotovoltaik panellerin rasyonel düzeni uygulamanın kilit noktası haline gelir. Tarımsal sera, gezi tarım ve tesis bahçeciliğinin organik kombinasyonunun ürünüdür ve fotovoltaik enerji üretimi, tarımsal gezi, tarımsal mahsuller, tarımsal teknoloji, manzara ve kültürel kalkınmayı entegre eden yenilikçi bir tarım endüstrisidir.

Farklı seralar arasında enerji etkileşimi olan sera grubunun yenilikçi tasarımı

Pekin Tarım ve Orman Bilimleri Akademisi'nde araştırmacı olan Guo Wenzhong, kalan ısı enerjisini bir veya daha fazla serada veya daha fazla sera ısıtmak için kalan ısı enerjisini toplamak için seralar arasında enerji transferi ısıtma yöntemini kullanıyor. Bu ısıtma yöntemi, sera enerjisinin zaman ve mekanda aktarılmasını gerçekleştirir, kalan sera ısı enerjisinin enerji kullanım verimliliğini artırır ve toplam ısıtma enerji tüketimini azaltır. İki tür sera, marul ve domates seraları gibi çeşitli mahsulleri dikmek için farklı sera tipleri veya aynı sera tipi olabilir. Isı toplama yöntemleri esas olarak iç mekan hava ısısının çıkarılmasını ve doğrudan durdurulan olay radyasyonunu içerir. Güneş enerjisi toplama, ısı eşanjörü ile zorla konveksiyon ve ısı pompası ile zorla ekstraksiyon, yüksek enerjili seradaki fazla ısı, ısıtma serası için çıkarıldı.

özetlemek

Bu yeni güneş seraları, hızlı montaj, kısaltılmış inşaat süresi ve arazi kullanım oranının avantajlarına sahiptir. Bu nedenle, bu yeni seraların farklı alanlarda performansını daha fazla araştırmak ve yeni seraların büyük ölçekli popülerleştirilmesi ve uygulanması olasılığını sağlamak gerekir. Aynı zamanda, seraların yapısal reformu için güç sağlamak için seralarda yeni enerji ve yeni malzemelerin uygulanmasını sürekli olarak güçlendirmek gerekir.

Gelecekteki beklentisi ve düşünce

Geleneksel seralar genellikle modern tarımın üretim ihtiyaçlarını karşılayamayan ve yavaş yavaş karşılayamayan yüksek enerji tüketimi, düşük arazi kullanım oranı, zaman alıcı ve işgücü tüketici, düşük performans vb. Gibi bazı dezavantajlara sahiptir. ortadan kaldırıldı. Bu nedenle, seranın yapısal değişimini teşvik etmek için güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji ve rüzgar enerjisi, yeni sera uygulama malzemeleri ve yeni tasarımlar gibi yeni enerji kaynakları kullanmak bir geliştirme eğilimidir. Her şeyden önce, yeni enerji ve yeni malzemeler tarafından yönlendirilen yeni sera sadece mekanize operasyon ihtiyaçlarını karşılamakla kalmadı, aynı zamanda enerji, arazi ve maliyet tasarruf etmelidir. İkincisi, farklı alanlarda yeni seraların performansını sürekli olarak keşfetmek gerekir, böylece seraların büyük ölçekli popülerleştirilmesi için toprovide koşulları. Gelecekte, sera uygulaması için uygun yeni enerji ve yeni malzemeler aramalı ve düşük maliyetli, kısa inşaatla yeni bir sera oluşturmayı mümkün kılmak için yeni enerji, yeni malzemeler ve seranın en iyi kombinasyonunu bulmalıyız. Dönem, düşük enerji tüketimi ve mükemmel performans, sera yapısının değişmesine yardımcı olur ve Çin'deki seraların modernizasyon gelişimini teşvik eder.

Sera inşaatında yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni tasarımların uygulanması kaçınılmaz bir eğilim olsa da, hala incelenecek ve üstesinden gelmek için birçok sorun var: (1) İnşaat maliyeti artar. Kömür, doğal gaz veya petrol ile geleneksel ısıtma ile karşılaştırıldığında, yeni enerji ve yeni malzemelerin uygulanması çevre dostu ve kirlilik içermez, ancak inşaat maliyeti önemli ölçüde artmıştır, bu da üretim ve operasyonun yatırım geri kazanımı üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. . Enerji kullanımı ile karşılaştırıldığında, yeni malzemelerin maliyeti önemli ölçüde artırılacaktır. (2) Isı enerjisinin kararsız kullanımı. Yeni enerji kullanımının en büyük avantajı düşük işletme maliyeti ve düşük karbondioksit emisyonudur, ancak enerji ve ısı arzı kararsızdır ve bulutlu günler güneş enerjisi kullanımında en büyük sınırlayıcı faktör haline gelir. Fermantasyon yoluyla biyokütle ısı üretimi sürecinde, bu enerjinin etkili kullanımı düşük fermantasyon ısı enerjisi, zor yönetim ve kontrol ve hammadde taşımacılığı için büyük depolama alanı sorunları ile sınırlıdır. (3) Teknoloji olgunluğu. Yeni enerji ve yeni materyaller tarafından kullanılan bu teknolojiler ileri araştırma ve teknolojik başarılardır ve bunların uygulama alanı ve kapsamı hala oldukça sınırlıdır. Birçok kez, birçok site ve büyük ölçekli uygulama doğrulaması geçmemişlerdir ve kaçınılmaz olarak uygulamada geliştirilmesi gereken bazı eksiklikler ve teknik içerikler vardır. Kullanıcılar genellikle küçük eksiklikler nedeniyle teknolojinin ilerlemesini reddediyorlar. (4) Teknoloji penetrasyon oranı düşüktür. Bilimsel ve teknolojik bir başarının geniş uygulaması belirli bir popülerlik gerektirir. Şu anda, yeni enerji, yeni teknoloji ve yeni sera tasarım teknolojisi, belirli inovasyon yeteneğine sahip üniversitelerde bilimsel araştırma merkezleri ekibinde ve çoğu teknik talepçinin veya tasarımcı hala bilmiyor; Aynı zamanda, yeni teknolojilerin popülerleştirilmesi ve uygulanması hala oldukça sınırlıdır, çünkü yeni teknolojilerin temel ekipmanı patentlidir. (5) Yeni enerji, yeni malzemeler ve sera yapısı tasarımının entegrasyonu daha da güçlendirilmelidir. Enerji, malzeme ve sera yapısı tasarımı üç farklı disipline ait olduğundan, sera tasarımı deneyimine sahip yetenekler genellikle sera ile ilgili enerji ve malzemeler üzerinde araştırma yapılmaz ve tam tersi; Bu nedenle, enerji ve malzeme araştırmaları ile ilgili araştırmacılar, sera endüstrisi gelişiminin gerçek ihtiyaçlarının araştırılmasını ve anlayışını güçlendirmelidir ve yapısal tasarımcılar, üç ilişkinin derin entegrasyonunu teşvik etmek için yeni materyaller ve yeni enerji incelemelidir. Pratik sera araştırma teknolojisi, düşük inşaat maliyeti ve iyi kullanım etkisi. Yukarıdaki sorunlara dayanarak, devlet, yerel yönetimler ve bilimsel araştırma merkezlerinin teknik araştırmaları yoğunlaştırması, ortak araştırmaları derinlemesine gerçekleştirmesi, bilimsel ve teknolojik başarıların tanıtımını güçlendirmesi, başarıların popülerleştirilmesini geliştirmesi ve hızlı bir şekilde fark etmesi önerilmektedir. Sera endüstrisinin yeni gelişimine yardımcı olacak yeni enerji ve yeni malzemelerin hedefi.

Alıntı yapılan bilgiler

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Yeni Enerji, Yeni Malzemeler ve Yeni Tasarım Yeni Sera Devrimi [J] 'de yardımcı oluyor. Sebzeler, 2022, (10): 1-8.