Li Jianming, Sun Guotao, vb.Sera bahçecilik ziraat mühendisliği teknolojisi2022-11-21 17:42 Pekin'de yayınlandı

Son yıllarda, sera endüstrisi güçlü bir şekilde geliştirilmiştir.Seracılığın geliştirilmesi, yalnızca arazi kullanım oranını ve tarımsal ürünlerin üretim oranını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda sezon dışı meyve ve sebzelerin tedarik sorununu da çözer.Bununla birlikte, sera benzeri görülmemiş zorluklarla da karşılaştı.Orijinal tesisler, ısıtma yöntemleri ve yapısal formlar, çevreye ve gelişmeye karşı direnç üretmiştir.Sera yapısını değiştirmek için acilen yeni malzemelere ve yeni tasarımlara ihtiyaç duyulmaktadır ve enerji tasarrufu ve çevre koruma amaçlarına ulaşmak, üretimi ve geliri artırmak için yeni enerji kaynaklarına acilen ihtiyaç duyulmaktadır.

Bu makale, serada güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji ve diğer yeni enerji kaynaklarının araştırılması ve yenilenmesi, araştırma ve uygulama dahil olmak üzere “yeni enerji, yeni malzemeler, yeni sera devrimine yardımcı olacak yeni tasarım” temasını tartışmaktadır. kaplama, ısı yalıtımı, duvarlar ve diğer ekipmanlar için yeni malzemelerin ve endüstriye referans sağlamak için sera reformuna yardımcı olacak yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni tasarımın geleceği ve düşüncesi.

Tesis tarımını geliştirmek, önemli talimatların ruhunu ve merkezi hükümetin aldığı kararları hayata geçirmek için siyasi gereklilik ve kaçınılmaz tercihtir.2020'de Çin'de korunan tarımın toplam alanı 2,8 milyon hm2 olacak ve üretim değeri 1 trilyon yuan'ı aşacak.Yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni sera tasarımı yoluyla sera aydınlatmasını ve ısı yalıtım performansını iyileştirmek için sera üretim kapasitesini geliştirmenin önemli bir yoludur.Geleneksel seralarda ısıtma ve ısınma amacıyla kullanılan kömür, fuel oil ve diğer enerji kaynakları gibi birçok dezavantaja sahip olan geleneksel seracılıkta, doğal gaz, elektrik enerjisi ve elektrik enerjisi ve diğer yandan çevreyi ciddi şekilde kirleten büyük miktarda dioksit gazı açığa çıkmaktadır. diğer enerji kaynakları seraların işletme maliyetlerini artırmaktadır.Sera duvarları için geleneksel ısı depolama malzemeleri çoğunlukla çok fazla tüketen ve toprak kaynaklarına ciddi zararlar veren kil ve tuğladır.Toprak duvarlı geleneksel güneş serasının arazi kullanım verimliliği yalnızca% 40 ~% 50'dir ve sıradan seranın ısı depolama kapasitesi zayıftır, bu nedenle kuzey Çin'de sıcak sebze üretmek için kış boyunca yaşayamaz.Bu nedenle, sera değişimini veya temel araştırmayı teşvik etmenin özü, sera tasarımında, yeni malzemelerin ve yeni enerjinin araştırılmasında ve geliştirilmesinde yatmaktadır.Bu makale, seracılıkta yeni enerji kaynaklarının araştırılmasına ve yenilenmesine odaklanacak, güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji, rüzgar enerjisi ve yeni şeffaf kaplama malzemeleri, ısı yalıtım malzemeleri ve duvar malzemeleri gibi yeni enerji kaynaklarının araştırma durumunu özetleyecektir. sera yapımında yeni enerji ve yeni malzemelerin uygulanmasını analiz edin ve seranın gelecekteki gelişimi ve dönüşümündeki rollerini dört gözle bekleyin.

Yeni Enerji Sera 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 bir şekilde kullanılmasını içerir, böylece enerjinin verimli bir şekilde kullanılması için birbirlerinin güçlü noktalarından öğrenilir.

güneş enerjisi/güç

Güneş enerjisi teknolojisi, düşük karbonlu, verimli ve sürdürülebilir bir enerji tedarik modudur ve Çin'in gelişmekte olan stratejik endüstrilerinin önemli bir bileşenidir.Gelecekte Çin'in enerji yapısının dönüştürülmesi ve yükseltilmesi için kaçınılmaz bir seçim olacaktır.Enerji kullanımı açısından, seranın kendisi güneş enerjisi kullanımı için bir tesis yapısıdır.Sera etkisi sayesinde güneş enerjisi iç mekanlarda toplanır, seranın sıcaklığı yükseltilir ve mahsulün büyümesi için gerekli olan 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, fotovoltaik etkiye dayalı olarak ışık enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren bir teknolojidir.Bu teknolojinin temel unsuru güneş pilidir.Güneş enerjisi seri veya paralel olarak güneş panelleri dizisine parladığında, yarı iletken bileşenler doğrudan güneş radyasyonu enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.Fotovoltaik teknolojisi, ışık enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilir, piller aracılığıyla elektriği depolayabilir ve geceleri serayı ısıtabilir, ancak yüksek maliyeti, daha fazla geliştirilmesini kısıtlar.Araştırma grubu, esnek fotovoltaik paneller, hepsi bir arada ters kontrol makinesi, bir depolama pili ve bir grafen ısıtma çubuğundan oluşan bir fotovoltaik grafen ısıtma cihazı geliştirdi.Dikim hattının uzunluğuna göre, grafen ısıtma çubuğu alt tabaka torbasının altına gömülür.Gün boyunca, fotovoltaik paneller elektrik üretmek ve akümülatörde depolamak için güneş radyasyonunu emer ve ardından elektrik, grafen ısıtma çubuğu için geceleri serbest bırakılır.Gerçek ölçümde, 17°C'de başlayan ve 19°C'de kapanan sıcaklık kontrol modu benimsenmiştir.Gece (ikinci gün 20:00-08:00) 8 saat çalıştırıldığında, tek sıra bitki ısıtmanın enerji tüketimi 1,24 kW·h ve substrat torbasının gece ortalama sıcaklığı 19,2°C'dir, kontrolden 3,5 ~ 5,3 ℃ daha yüksektir.Fotovoltaik enerji üretimi ile birleştirilen bu ısıtma yöntemi, kışın sera ısıtmasında yüksek enerji tüketimi ve yüksek kirlilik sorunlarını çözer.

02 fototermal dönüşüm ve kullanım

Güneş fototermal dönüşümü, üzerine yayılan güneş enerjisini mümkün olduğu kadar fazla toplamak ve emmek ve ısı enerjisine dönüştürmek için fototermal dönüştürme malzemelerinden yapılmış özel bir güneş ışığı toplama yüzeyinin kullanılması anlamına gelir.Güneş fotovoltaik uygulamalarıyla karşılaştırıldığında, güneş fototermal uygulamaları yakın kızılötesi bandın emilimini arttırır, bu nedenle güneş ışığından daha yüksek enerji kullanım verimliliği, daha düşük maliyet ve olgun teknolojiye sahiptir ve güneş enerjisinden yararlanmanın en yaygın kullanılan yoludur.

Çin'deki en olgun fototermal dönüşüm ve kullanım teknolojisi, çekirdek bileşeni, kapak plakasından geçen güneş radyasyonu enerjisini ısı enerjisine dönüştürebilen ve iletebilen seçici absorpsiyon kaplamalı ısı emici plaka çekirdeği olan güneş kollektörüdür. ısı emici çalışma ortamına.Güneş kollektörleri, kollektörde vakum boşluğu olup olmamasına göre iki kategoriye ayrılabilir: düz güneş kollektörleri ve vakum tüplü güneş kollektörleri;günışığı alma portundaki güneş ışınımının yön değiştirip değiştirmemesine göre konsantre güneş kollektörleri ve konsantre olmayan güneş kollektörleri;ve ısı transfer çalışma ortamının cinsine göre sıvı güneş kollektörleri ve hava güneş kollektörleri.

Seralarda güneş enerjisi kullanımı ağırlıklı olarak çeşitli güneş kollektörleri ile gerçekleştirilir.Fas'taki İbn Zor Üniversitesi, kışın toplam domates üretimini %55 oranında artırabilen sera ısınması için aktif bir güneş enerjili ısıtma sistemi (ASHS) geliştirdi.Çin Ziraat Üniversitesi, 390.6~693.0 MJ ısı toplama kapasitesine sahip bir dizi yüzey soğutucu-fan toplama ve boşaltma sistemi tasarladı ve geliştirdi ve ısı toplama sürecini ısı pompasıyla ısı depolama sürecinden ayırma fikrini ortaya attı.İtalya'daki Bari Üniversitesi, güneş enerjisi sistemi ve hava-su ısı pompasından oluşan ve hava sıcaklığını %3,6 ve toprak sıcaklığını %92 artırabilen bir sera çoklu üretim ısıtma sistemi geliştirdi.Araştırma grubu, güneş serası için değişken eğim açısına sahip bir tür aktif güneş ısısı toplama ekipmanı ve hava boyunca sera su kütlesi için destekleyici bir ısı depolama cihazı geliştirdi.Değişken eğimli aktif güneş ısısı toplama teknolojisi, sınırlı ısı toplama kapasitesi, gölgeleme ve ekili arazi işgali gibi geleneksel sera ısı toplama ekipmanlarının sınırlamalarını ortadan kaldırır.Güneş enerjili seranın özel sera yapısını kullanarak, seranın ekilmeyen alanı tamamen kullanılır ve bu da sera alanının kullanım verimliliğini büyük ölçüde artırır.Tipik güneşli çalışma koşullarında, değişken eğimli aktif güneş ısısı toplama sistemi 1,9 MJ/(m2h), enerji kullanım verimliliği %85,1'e ve enerji tasarruf oranı %77'ye ulaşır.Sera ısı depolama teknolojisinde, çok fazlı değişen ısı depolama yapısı ayarlanır, ısı depolama cihazının ısı depolama kapasitesi artırılır ve verimli kullanımını gerçekleştirmek için cihazdan ısının yavaş salınımı gerçekleştirilir. sera güneş ısısı toplama ekipmanı tarafından toplanan ısı.

biyokütle enerjisi

Biyokütle ısı üreten cihaz sera ile birleştirilerek yeni bir tesis yapısı kurulur ve domuz gübresi, mantar kalıntısı ve saman gibi biyokütle hammaddeleri kompostlanarak ısı demlenir ve üretilen ısı enerjisi doğrudan seraya verilir. 5].Biyokütle fermantasyon ısıtma tankı olmayan sera ile karşılaştırıldığında, ısıtma serası, seradaki zemin sıcaklığını etkili bir şekilde artırabilir ve kışın normal iklimde toprakta yetiştirilen mahsullerin köklerinin uygun sıcaklığını koruyabilir.Örnek olarak 17m açıklığı 30m uzunluğunda tek katmanlı asimetrik ısı yalıtımlı bir sera ele alınarak, 8m tarımsal atık (domates samanı ve domuz gübresi karışımı) kapalı fermantasyon tankına yığın kovasını devirmeden doğal fermantasyon için ilave edilir. seranın ortalama günlük sıcaklığını kışın 4,2 ℃ artırın ve ortalama günlük minimum sıcaklık 4,6 ℃'ye ulaşabilir.

Biyokütle kontrollü fermantasyonun enerji kullanımı, biyokütle ısı enerjisini ve CO2 gazı gübresini hızlı bir şekilde elde etmek ve verimli bir şekilde kullanmak için fermantasyon sürecini kontrol etmek için alet ve ekipman kullanan bir fermantasyon yöntemidir; aralarında havalandırma ve nem, fermantasyon ısısını düzenlemek için anahtar faktörlerdir. ve biyokütlenin gaz üretimi.Havalandırmalı koşullarda fermantasyon yığınındaki aerobik mikroorganizmalar oksijeni yaşam aktiviteleri için kullanırlar ve üretilen enerjinin bir kısmı kendi yaşam aktiviteleri için kullanılır ve enerjinin bir kısmı ısı enerjisi olarak çevreye salınır ve bu da sıcaklığa faydalıdır. ortamın yükselişi.Su, tüm fermantasyon sürecinde yer alır, mikrobiyal faaliyetler için gerekli çözünür besinleri sağlar ve aynı zamanda yığının sıcaklığını düşürmek, ömrünü uzatmak için yığının ısısını su yoluyla buhar şeklinde serbest bırakır. mikroorganizmalar ve yığının kütle sıcaklığını arttırır.Fermantasyon tankına saman süzme cihazının takılması, kışın iç sıcaklığı 3 ~ 5 ℃ artırabilir, bitki fotosentezini güçlendirebilir ve domates verimini %29,6 oranında artırabilir.

Jeotermal enerji

Çin jeotermal kaynaklar açısından zengindir.Şu anda, tarımsal tesislerin jeotermal enerjiyi kullanmasının en yaygın yolu, az miktarda yüksek kaliteli enerji (örneğin, elektrik enerjisi).Geleneksel sera ısıtma önlemlerinden farklı olarak, toprak kaynaklı ısı pompası ısıtması yalnızca önemli bir ısıtma etkisi elde etmekle kalmaz, aynı zamanda serayı soğutma ve seradaki nemi azaltma yeteneğine de sahiptir.Konut inşaatı alanında toprak kaynaklı ısı pompasının uygulama araştırması olgunlaşmıştır.Toprak kaynaklı ısı pompasının ısıtma ve soğutma kapasitesini etkileyen temel kısım, esas olarak gömülü boruları, yer altı kuyularını vb. içeren yer altı ısı değişim modülüdür. bu bölümün araştırma odağı olmuştur.Aynı zamanda toprak kaynaklı ısı pompası uygulamasında yer altı toprak tabakasının sıcaklığının değişimi de ısı pompası sisteminin kullanım etkisini etkiler.Yazın serayı soğutmak ve ısı enerjisini derin toprak tabakasında depolamak için toprak kaynaklı ısı pompasının kullanılması, yeraltı toprak tabakasının sıcaklık düşüşünü hafifletebilir ve kışın toprak kaynaklı ısı pompasının ısı üretim verimliliğini artırabilir.

Halihazırda toprak kaynaklı ısı pompasının performans ve veriminin araştırılmasında, gerçek deneysel veriler üzerinden TOUGH2 ve TRNSYS gibi yazılımlar ile sayısal bir model kurulmakta ve ısıtma performansı ve performans katsayısının (COP) olduğu sonucuna varılmaktadır. ) toprak kaynaklı ısı pompası, iyi bir soğutma ve ısıtma etkisine sahip olan 3.0 ~ 4.5'e ulaşabilir.Isı pompası sisteminin çalışma stratejisi araştırmasında Fu Yunzhun ve diğerleri, yük tarafındaki akışla karşılaştırıldığında, toprak kaynağı tarafındaki akışın ünite performansı ve gömülü borunun ısı transfer performansı üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu buldu. .Akış ayarı koşulu altında, 2 saat çalışma ve 2 saat durma çalışma şemasını benimseyerek ünitenin maksimum COP değeri 4.17'ye ulaşabilir;Shi Huixian et.su depolama soğutma sisteminin aralıklı çalışma modunu benimsemiştir.Yaz aylarında, sıcaklığın yüksek olduğu zamanlarda, tüm enerji besleme sisteminin COP değeri 3,80'e ulaşabilir.

Serada derin toprak ısı depolama teknolojisi

Seradaki derin toprak ısı depolaması, serada “ısı depolama bankası” olarak da adlandırılır.Kışın soğuk zararı, yazın ise yüksek sıcaklıklar sera üretiminin önündeki başlıca engellerdir.Araştırma grubu, derin toprağın güçlü ısı depolama kapasitesine dayanarak, bir sera yeraltı derin ısı depolama cihazı tasarladı.Cihaz, seranın üstünde bir hava girişi ve zeminde bir hava çıkışı olan, serada yerin 1.5~2.5m derinliğine gömülü çift katmanlı paralel bir ısı transfer boru hattıdır.Seradaki sıcaklık yüksek olduğunda, ısı depolamayı ve sıcaklığı düşürmeyi gerçekleştirmek için iç ortam havası bir fan tarafından zorla toprağa pompalanır.Seranın sıcaklığı düşük olduğunda, serayı ısıtmak için topraktan ısı alınır.Üretim ve uygulama sonuçları, cihazın kış geceleri sera sıcaklığını 2,3°C artırabildiğini, yaz günleri iç ortam sıcaklığını 2,6°C azaltabildiğini ve 667 m'de domates verimini 1500kg artırabildiğini göstermektedir.².Cihaz, derin yeraltı toprağının "kışın sıcak, yazın serin" ve "sabit sıcaklık" özelliklerinden tam olarak yararlanır, sera için bir "enerji erişim bankası" sağlar ve seranın soğutma ve ısıtma yardımcı fonksiyonlarını sürekli olarak tamamlar. .

Çoklu enerji koordinasyonu

Serayı ısıtmak için iki veya daha fazla enerji türünün kullanılması, tek enerji türünün dezavantajlarını etkili bir şekilde telafi edebilir ve "bir artı bir ikiden büyüktür" süperpozisyon etkisine yol açabilir.Jeotermal enerji ve güneş enerjisi arasındaki tamamlayıcı işbirliği, son yıllarda tarımsal üretimde yeni enerji kullanımının araştırma noktasıdır.Emmi et.bir fotovoltaik-termal hibrit güneş kollektörü ile donatılmış çok kaynaklı bir enerji sistemini (Şekil 1) inceledi.Ortak hava-su ısı pompası sistemi ile karşılaştırıldığında, çok kaynaklı enerji sisteminin enerji verimliliği %16~%25 oranında iyileştirilir.Zheng et.güneş enerjisi ve toprak kaynaklı ısı pompasından oluşan yeni bir birleşik ısı depolama sistemi geliştirdi.Güneş kollektörü sistemi, yüksek kaliteli mevsimsel ısıtma depolaması, yani kışın yüksek kaliteli ısıtma ve yazın yüksek kaliteli soğutma gerçekleştirebilir.Gömülü borulu ısı eşanjörü ve aralıklı ısı depolama tankı sistemde iyi çalışabilir ve sistemin COP değeri 6,96'ya ulaşabilir.

Güneş enerjisi ile birleştiğinde, ticari güç tüketimini azaltmayı ve serada güneş enerjisi arzının istikrarını artırmayı amaçlar.Wan Ya et.güneş enerjisi üretimini sera ısıtması için ticari güçle birleştiren, ışık olduğunda fotovoltaik gücü kullanabilen ve ışık olmadığında ticari güce çevirebilen, yük gücü eksikliğini büyük ölçüde azaltan yeni bir akıllı kontrol teknolojisi şeması ortaya koyun oranı ve pil kullanmadan ekonomik maliyetin düşürülmesi.

Güneş enerjisi, biyokütle enerjisi ve elektrik enerjisi, aynı zamanda yüksek ısıtma verimliliği elde edebilen seraları ortaklaşa ısıtabilir.Zhang Liangrui ve diğerleri, solar vakum tüpü ısı toplamasını vadi elektriği ısı depolama su deposuyla birleştirdi.Sera ısıtma sistemi iyi bir termal konfora sahiptir ve sistemin ortalama ısıtma verimi %68,70'dir.Elektrikli ısı depolama su deposu, elektrikli ısıtmalı bir biyokütle ısıtma suyu depolama cihazıdır.Isıtma ucundaki su girişinin en düşük sıcaklığı ayarlanır ve sistemin çalışma stratejisi, sabit ısıtma sıcaklığı elde etmek için güneş ısısı toplama kısmının ve biyokütle ısı depolama kısmının su depolama sıcaklığına göre belirlenir. ısıtma biter ve elektrik enerjisi ve biyokütle enerji malzemelerini maksimum ölçüde korur.

Yeni Sera Malzemelerinin Yenilikçi Araştırması ve Uygulaması

Sera alanlarının genişlemesi ile 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, ısı yalıtım malzemeleri ve duvar malzemeleri konusunda birçok araştırma ve uygulama bulunmaktadır.

Yeni şeffaf kaplama malzemelerinin araştırılması ve uygulanması

Sera için şeffaf kaplama malzemeleri türleri arasında plastik film, cam, güneş paneli ve fotovoltaik panel yer almakta olup, bunlar arasında plastik film en geniş uygulama alanına sahiptir.Geleneksel sera PE filmi, kısa hizmet ömrü, bozulmama ve tek işlev kusurlarına sahiptir.Şu anda, fonksiyonel reaktifler veya kaplamalar eklenerek çeşitli yeni fonksiyonel filmler geliştirilmiştir.

Işık dönüştürme filmi:Işık dönüştürme filmi, nadir toprak ve nano malzemeler gibi ışık dönüştürme maddeleri kullanarak filmin optik özelliklerini değiştirir ve ultraviyole ışık bölgesini bitki fotosentezi için gerekli olan kırmızı turuncu ışığa ve mavi mor ışığa dönüştürebilir, böylece mahsul verimini artırır ve azaltır. plastik seralarda ultraviyole ışığın ekinlere ve sera filmlerine verdiği zarar.Örneğin, VTR-660 ışık dönüştürme maddesi içeren geniş bantlı mordan kırmızıya sera filmi, serada uygulandığında kızılötesi geçirgenliği önemli ölçüde artırabilir ve kontrol serasıyla karşılaştırıldığında hektar başına domates verimi, C vitamini ve likopen içeriği sırasıyla %25,71, %11,11 ve %33,04 oranında önemli ölçüde artmıştır.Bununla birlikte, şu anda, yeni ışık dönüştürme filminin hizmet ömrü, bozunabilirliği ve maliyetinin hala incelenmesi gerekmektedir.

dağınık cam: Serada dağınık cam, cam yüzeyinde güneş ışığını dağınık ışığa en üst düzeye çıkarabilen ve seraya girebilen, mahsullerin fotosentez verimliliğini artıran ve mahsul verimini artıran özel bir desen ve yansıma önleyici teknolojidir.Saçılan cam, seraya giren ışığı özel desenler aracılığıyla saçılan ışığa dönüştürür ve saçılan ışık seraya daha eşit bir şekilde ışınlanarak iskeletin sera üzerindeki gölge etkisini ortadan kaldırabilir.Sıradan flot cam ve ultra beyaz flot camla karşılaştırıldığında, saçılan camın ışık geçirgenliği standardı %91,5 ve sıradan flot camınki %88'dir.Sera içi ışık geçirgenliğindeki her %1'lik artış için verim yaklaşık %3 oranında artabilmekte, meyve ve sebzelerde çözünebilir şeker ve C vitamini yükselmektedir.Serada saçılan cam önce kaplanır ve sonra temperlenir ve kendi kendine patlama oranı ulusal standarttan daha yüksektir ve ‰2'ye ulaşır.

Yeni Isı Yalıtım Malzemelerinin Araştırılması ve Uygulanması

Seradaki geleneksel ısı yalıtım malzemeleri, esas olarak çatıların iç ve dış ısı yalıtımı, duvar yalıtımı ve bazı ısı depolama ve ısı toplama cihazlarının ısı yalıtımı için kullanılan hasır hasır, kağıt yorgan, iğneli keçe ısı yalıtım yorganı vb. .Çoğu, uzun süreli kullanımdan sonra iç nemden dolayı ısı yalıtım performansını kaybetme kusuruna sahiptir.Bu nedenle, yeni ısı yalıtım yorganı, ısı depolama ve ısı toplama cihazlarının araştırma odağı olduğu yeni yüksek ısı yalıtım malzemelerinin birçok uygulaması vardır.

Yeni ısı yalıtım malzemeleri genellikle, dokuma film ve kaplanmış keçe gibi su geçirmez ve eskimeye dayanıklı yüzey malzemelerinin, sprey kaplı pamuk, muhtelif kaşmir ve inci pamuk gibi kabarık ısı yalıtım malzemeleri ile işlenmesi ve birleştirilmesiyle yapılır.Dokuma film sprey kaplı pamuklu ısı yalıtım yorganı Kuzeydoğu Çin'de test edildi.500g sprey kaplı pamuk eklenmesinin piyasadaki 4500g siyah keçe ısı yalıtım yorganının ısı yalıtım performansına eşdeğer olduğu görülmüştür.Aynı koşullar altında, 700g sprey kaplı pamuğun ısı yalıtım performansı, 500g sprey kaplı pamuklu ısı yalıtım yorganına kıyasla 1~2℃ iyileştirildi.Aynı zamanda, diğer araştırmalar da piyasada yaygın olarak kullanılan ısı yalıtım yorganlarına kıyasla, %84,0 ve %83,3 ısı yalıtım oranları ile sprey kaplamalı pamuk ve muhtelif kaşmir ısı yalıtım yorganlarının ısı yalıtım etkisinin daha iyi olduğunu bulmuştur. %sırasıyla.En soğuk dış ortam sıcaklığı -24,4°C olduğunda, iç ortam sıcaklığı sırasıyla 5,4°C ve 4,2°C'ye ulaşabilir.Tek hasır battaniye yalıtım yorganı ile karşılaştırıldığında, yeni kompozit yalıtım yorganı hafiflik, yüksek yalıtım oranı, güçlü su geçirmezlik ve yaşlanma direnci avantajlarına sahiptir ve güneş seraları için yeni bir yüksek verimli yalıtım malzemesi türü olarak kullanılabilir.

Aynı zamanda sera ısı toplama ve depolama cihazları için ısı yalıtım malzemeleri araştırmasına göre, kalınlıkları aynı olduğunda çok katlı kompozit ısı yalıtım malzemelerinin tek malzemelere göre daha iyi ısı yalıtım performansına sahip olduğu da tespit edilmiştir.Northwest A&F Üniversitesi'nden Profesör Li Jianming'in ekibi, vakum tahtası, aerojel ve kauçuk pamuk gibi sera suyu depolama cihazlarının 22 çeşit ısı yalıtım malzemesini tasarlayıp taradı ve termal özelliklerini ölçtü.Sonuçlar, 80 mm ısı yalıtım kaplaması + aerojel + kauçuk-plastik ısı yalıtım pamuk kompozit yalıtım malzemesinin, 80 mm kauçuk-plastik pamuğa kıyasla birim zamanda ısı dağılımını 0,367 MJ azaltabildiğini ve ısı transfer katsayısının 0,283 W/(m2) olduğunu göstermiştir. ·k) yalıtım kombinasyonunun kalınlığı 100 mm olduğunda.

Faz değiştiren malzeme, sera malzemeleri araştırmasındaki sıcak noktalardan biridir.Northwest A&F Üniversitesi, iki tür faz değiştiren malzeme depolama cihazı geliştirmiştir: biri, 50cm×30cm×14cm (uzunluk×yükseklik×kalınlık) boyutunda siyah polietilenden yapılmış ve faz değiştiren malzemelerle dolu bir saklama kutusudur. ısıyı depolayabilmesi ve ısıyı serbest bırakabilmesi;İkinci olarak, yeni bir tür faz değişimli duvar kaplaması geliştirildi.Faz değiştiren duvar panosu, faz değiştiren malzeme, alüminyum levha, alüminyum-plastik levha ve alüminyum alaşımından oluşur.Faz değiştiren malzeme, duvar panosunun en merkezi konumunda bulunur ve özelliği 200mm×200mm×50mm'dir.Faz değişiminden önce ve sonra toz halinde bir katıdır ve erime veya akma olgusu yoktur.Faz değiştiren malzemenin dört duvarı sırasıyla alüminyum levha ve alüminyum-plastik levhadır.Bu cihaz, gün boyunca esas olarak ısı depolama ve geceleri ısıyı serbest bırakma işlevlerini gerçekleştirebilir.

Bu nedenle, tek ısı yalıtım malzemesi uygulamasında düşük ısı yalıtım verimi, büyük ısı kaybı, kısa ısı depolama süresi vb. gibi bazı problemler vardır. Bu nedenle, ısı yalıtım tabakası olarak kompozit ısı yalıtım malzemesi kullanılması ve iç ve dış ısı yalıtımı Isı depolama cihazının kaplama tabakası, seranın ısı yalıtım performansını etkili bir şekilde artırabilir, seranın ısı kaybını azaltabilir ve böylece enerji tasarrufu etkisi elde edebilir.

Yeni Duvar Araştırma ve Uygulaması

Bir tür muhafaza yapısı olarak duvar, seranın soğuğa ve ısıya karşı korunması için önemli bir bariyerdir.Duvar malzemelerine ve yapılarına göre, seranın kuzey duvarının gelişimi üç türe ayrılabilir: toprak, tuğla vb.'den yapılmış tek katmanlı duvar ve kil tuğla, blok tuğladan yapılmış katmanlı kuzey duvarı, iç ısı deposu ve dış ısı yalıtımlı polistiren levhalar vb. ve bu duvarların çoğu zaman alıcı ve emek yoğun;Bu nedenle, son yıllarda, inşa edilmesi kolay ve hızlı montaja uygun birçok yeni duvar tipi ortaya çıkmıştır.

Yeni tip monte edilmiş duvarların ortaya çıkışı, harici su geçirmez ve yaşlanma önleyici yüzey malzemeleri ve ısı olarak keçe, inci pamuk, uzay pamuğu, cam pamuğu veya geri dönüştürülmüş pamuk gibi malzemeler içeren yeni tip kompozit duvarlar dahil olmak üzere monte edilmiş seraların hızlı gelişimini teşvik eder. Sincan'daki spreyle bağlanmış pamuktan esnek birleştirilmiş duvarlar gibi yalıtım katmanları.Buna ek olarak, diğer çalışmalar da, Sincan'daki tuğla dolgulu buğday kabuğu harcı bloğu gibi ısı depolama katmanına sahip birleştirilmiş seranın kuzey duvarını bildirmiştir.Aynı dış ortam altında, en düşük dış ortam sıcaklığı -20.8℃ olduğunda, buğday kabuğu harcı blok kompozit duvarlı güneş serasındaki sıcaklık 7.5℃ iken, tuğla-beton duvarlı güneş serasındaki sıcaklık 3.2℃'dir.Tuğla serada domatesin hasat zamanı 16 gün ileri alınabilmekte, tek serada verim %18,4 oranında artırılabilmektedir.

Northwest A&F Üniversitesi tesis ekibi, saman, toprak, su, taş ve faz değiştiren malzemeleri hafif ve basitleştirilmiş duvar tasarımı açısından ısı yalıtımı ve ısı depolama modüllerine dönüştürme tasarım fikrini ortaya koydu ve bu da modüler montajın uygulama araştırmasını teşvik etti. duvar.Örneğin, sıradan tuğla duvarlı sera ile karşılaştırıldığında, tipik güneşli bir günde seradaki ortalama sıcaklık 4,0°C daha yüksektir.Faz değiştiren malzeme (PCM) ve çimentodan yapılan üç çeşit inorganik faz değiştiren çimento modülü 74,5, 88,0 ve 95,1 MJ/m toplam ısıya sahiptir.³ve 59,8, 67,8 ve 84,2 MJ/m ısı açığa çıkardı³, sırasıyla.Gündüzleri “tepe kesme”, geceleri “vadi doldurma”, yazın ısıyı çekme ve kışın ısıyı salma işlevlerine sahiptirler.

Bu yeni duvarlar, kısa inşaat süresi ve uzun hizmet ömrü ile sahada monte edilir, bu da hafif, basitleştirilmiş ve hızlı bir şekilde monte edilen prefabrik seraların inşası için koşullar yaratır ve seraların yapısal reformunu büyük ölçüde teşvik edebilir.Bununla birlikte, bu tür duvarlarda, spreyle bağlanmış pamuklu ısı yalıtımı yorgan duvarının mükemmel ısı yalıtım performansına sahip olması, ancak ısı depolama kapasitesinin olmaması ve faz değişim yapı malzemesinin yüksek kullanım maliyeti sorununa sahip olması gibi bazı kusurlar 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 yenilenmesi, seranın tasarım yeniliğinin temelini oluşturur.Enerji tasarruflu güneş serası ve kemerli sundurma, Çin'in tarımsal üretimindeki en büyük baraka yapılarıdır ve tarımsal üretimde önemli bir rol oynarlar.Bununla birlikte, Çin'in sosyal ekonomisinin gelişmesiyle birlikte, iki tür tesis yapısının eksiklikleri giderek daha fazla ortaya çıkıyor.Birincisi, tesis yapılarının alanı küçüktür ve mekanizasyon derecesi düşüktür;İkincisi, enerji tasarruflu güneş serası iyi bir ısı yalıtımına sahiptir, ancak arazi kullanımı düşüktür, bu da sera enerjisinin arazi ile değiştirilmesine eşdeğerdir.Sıradan bir kemer kulübesi sadece küçük bir alana sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda zayıf bir ısı yalıtımına da sahiptir.Çok açıklıklı sera geniş alana sahip olmasına rağmen, zayıf ısı yalıtımına ve yüksek enerji tüketimine sahiptir.Bu nedenle, Çin'in mevcut sosyal ve ekonomik düzeyine uygun sera yapısının araştırılması ve geliştirilmesi zorunludur ve yeni enerji ve yeni malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi, sera yapısının değişmesine ve çeşitli yenilikçi sera modelleri veya yapıları üretmesine yardımcı olacaktır.

Geniş Açıklıklı Asimetrik Su Kontrollü Mayalama Serasında Yenilikçi Araştırma

Geniş açıklıklı asimetrik su kontrollü bira serası (patent numarası: ZL 201220391214.2), sıradan plastik seranın simetrik yapısını değiştiren, güney açıklığını artıran, güney çatısının aydınlatma alanını artıran, güneş ışığı serası ilkesine dayanmaktadır. 18~24m'lik bir açıklık ve 6~7m'lik bir mahya yüksekliği ile kuzey açıklığı ve ısı dağıtım alanını azaltmak.Tasarım yeniliği sayesinde, mekansal yapı önemli ölçüde artırıldı.Aynı zamanda, kışın serada yetersiz ısı ve yaygın ısı yalıtım malzemelerinin zayıf ısı yalıtımı sorunları, yeni teknoloji biyokütle mayalama ısı ve ısı yalıtım malzemeleri kullanılarak çözülmektedir.Üretim ve araştırma sonuçları, güneşli günlerde ortalama 11.7 ℃ ve bulutlu günlerde 10.8 ℃ sıcaklığa sahip geniş açıklıklı asimetrik su kontrollü bira serasının kışın mahsul büyümesinin talebini ve inşaat maliyetini karşılayabileceğini göstermektedir. Çin'in Sarı Huaihe Nehri Havzasında daha fazla yaygınlaştırma ve uygulama için uygun olan polistiren tuğla duvarlı seraya kıyasla sera %39,6 oranında azaltılmış ve arazi kullanım oranı %30'dan fazla artırılmıştır.

Montajlı güneş serası

Montajlı güneş serası, taşıyıcı yapı olarak kolonları ve çatı iskeletini alır ve duvar malzemesi, taşıyıcı ve pasif ısı depolama ve salma yerine ağırlıklı olarak ısı yalıtım muhafazasıdır.Temel olarak: (1) kaplanmış film veya renkli çelik levha, hasır blok, esnek ısı yalıtım yorganı, harç bloğu vb. - polistiren levha-çimento levha;(3) Plastik kare kova ısı depolama ve boru hattı ısı depolama gibi aktif ısı depolama ve serbest bırakma sistemi ve nem alma sistemi ile hafif ve basit montaj tipi ısı yalıtım malzemeleri.Güneş serası inşa etmek için geleneksel toprak duvar yerine farklı yeni ısı yalıtım malzemeleri ve ısı depolama malzemeleri kullanmak, geniş alana ve küçük inşaat mühendisliğine sahiptir.Deneysel sonuçlar, kışın geceleri seranın sıcaklığının geleneksel tuğla duvarlı seradan 4.5 ℃ daha yüksek olduğunu ve arka duvarın kalınlığının 166 mm olduğunu göstermektedir.600 mm kalınlığındaki tuğla duvarlı sera ile karşılaştırıldığında, duvarın kapladığı alan %72 oranında azalır ve metrekare başına maliyet 334.5 yuan'dır, bu da tuğla duvarlı seranınkinden 157.2 yuan daha düşüktür ve inşaat maliyeti önemli ölçüde düştü.Bu nedenle, monte edilmiş sera, daha az ekili arazi tahribatı, arazi tasarrufu, hızlı inşaat hızı ve uzun hizmet ömrü avantajlarına sahiptir ve şu anda ve gelecekte güneş seralarının yeniliği ve gelişimi için önemli bir yöndür.

Sürgülü güneş serası

Shenyang Ziraat Üniversitesi tarafından geliştirilen kaykay montajlı enerji tasarruflu güneş serası, ısıyı depolamak ve sıcaklığı yükseltmek için esas olarak bir havuzdan (32m) oluşan bir su sirkülasyonlu duvar ısı depolama sistemi oluşturmak için güneş serasının arka duvarını kullanır.³), bir ışık toplama plakası (360m²), bir su pompası, bir su borusu ve bir kontrolör.Esnek ısı yalıtım yorganı, üst kısımda yeni hafif taş yünü renkli çelik levha malzeme ile değiştirilmiştir.Araştırma, bu tasarımın ışığı bloke eden ızgaralar sorununu etkili bir şekilde çözdüğünü ve seranın ışık giriş alanını artırdığını gösteriyor.Seranın aydınlatma açısı, kontrol serasınınkinden yaklaşık 16° daha yüksek olan 41,5°'dir ve böylece aydınlatma oranı iyileştirilir.İç ortam sıcaklığı dağılımı eşittir ve bitkiler düzgün bir şekilde büyür.Sera, arazi kullanım verimliliğini artırma, sera boyutunu esnek bir şekilde tasarlama ve ekili arazi kaynaklarını ve çevreyi korumak için büyük önem taşıyan inşaat süresini kısaltma avantajlarına sahiptir.

fotovoltaik sera

Tarımsal sera, güneş fotovoltaik enerji üretimi, akıllı sıcaklık kontrolü ve modern yüksek teknoloji ekimi entegre eden bir seradır.Çelik bir kemik çerçeve benimser ve fotovoltaik güç üretim modüllerinin aydınlatma gereksinimlerini ve tüm seranın aydınlatma gereksinimlerini sağlamak için güneş fotovoltaik modülleri ile kaplanır.Güneş enerjisi tarafından üretilen doğru akım, tarımsal seraların ışığını doğrudan tamamlar, sera ekipmanlarının normal çalışmasını doğrudan destekler, su kaynaklarının sulanmasını sağlar, sera sıcaklığını artırır ve mahsullerin hızlı büyümesini destekler.Bu şekilde fotovoltaik modüller, sera çatısının aydınlatma verimliliğini etkileyecek ve daha sonra sera sebzelerinin normal büyümesini etkileyecektir.Bu nedenle, sera çatısında fotovoltaik panellerin rasyonel yerleşimi, uygulamanın kilit noktası haline gelir.Tarımsal sera, gezici tarım ve tesis bahçeciliğinin organik kombinasyonunun ürünüdür ve fotovoltaik enerji üretimi, tarımsal gezi, tarımsal ürünler, tarım teknolojisi, peyzaj ve kültürel gelişimi bütünleştiren yenilikçi bir tarım endüstrisidir.

Farklı sera türleri arasında enerji etkileşimi ile sera grubunun yenilikçi tasarımı

Pekin Tarım ve Ormancılık Bilimleri Akademisi'nde araştırmacı olan Guo Wenzhong, bir veya daha fazla serayı ısıtmak için bir veya daha fazla serada kalan ısı enerjisini toplamak için seralar arasında enerji transferi ısıtma yöntemini kullanıyor.Bu ısıtma yöntemi, sera enerjisinin zaman ve mekanda transferini gerçekleştirir, kalan sera ısı enerjisinin enerji kullanım verimliliğini artırır ve toplam ısıtma enerjisi tüketimini azaltır.İki tür sera, farklı sera türleri veya marul ve domates seraları gibi çeşitli mahsullerin ekilmesi için aynı sera türü olabilir.Isı toplama yöntemleri temel olarak iç hava ısısının çıkarılmasını ve doğrudan gelen radyasyonun kesilmesini içerir.Güneş enerjisi toplama, ısı eşanjörü ile zorlamalı konveksiyon ve ısı pompasıyla zorlamalı ekstraksiyon yoluyla, yüksek enerjili seradaki fazla ısı, serayı ısıtmak için çıkarıldı.

özetlemek

Bu yeni güneş seraları, hızlı montaj, daha kısa inşaat süresi ve iyileştirilmiş arazi kullanım oranı gibi avantajlara sahiptir.Bu nedenle, bu yeni seraların farklı alanlardaki performansının daha fazla araştırılması ve yeni seraların geniş çapta yaygınlaştırılması ve uygulanmasına olanak sağlanması gerekmektedir.Aynı zamanda, seraların yapısal reformuna güç sağlamak için seralarda yeni enerji ve yeni malzemelerin uygulanmasını sürekli olarak güçlendirmek gerekmektedir.

Gelecek beklentisi ve düşünme

Geleneksel seraların çoğu zaman, modern tarımın üretim ihtiyaçlarını artık karşılayamayan ve kademeli olarak yok olmaya mahkum olan yüksek enerji tüketimi, düşük arazi kullanım oranı, zaman alıcı ve emek tüketen, düşük performans vb. gibi bazı dezavantajları vardır. elimine edildi.Bu nedenle güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji ve rüzgar enerjisi gibi yeni enerji kaynaklarının, yeni sera uygulama malzemelerinin ve seranın yapısal değişimini teşvik edecek yeni tasarımların kullanılması bir gelişme trendidir.Her şeyden önce, yeni enerji ve yeni malzemelerle çalıştırılan yeni sera, yalnızca mekanize işletme ihtiyaçlarını karşılamamalı, aynı zamanda enerji, arazi ve maliyet tasarrufu da sağlamalıdır.İkinci olarak, seraların geniş çapta yaygınlaşması için gerekli koşulları sağlamak üzere, farklı alanlarda yeni seraların performansını sürekli olarak araştırmak gerekir.Gelecekte, sera uygulamasına uygun yeni enerji ve yeni malzemeler aramalı ve düşük maliyetli, kısa inşaat ile yeni bir sera inşa etmeyi 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 destekler.

Sera yapımında yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni tasarımların uygulanması kaçınılmaz bir trend olsa da, üzerinde çalışılması ve üstesinden gelinmesi gereken birçok sorun var: (1) İnşaat maliyeti artıyor.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 artar, bu da üretim ve işletimin yatırım geri kazanımı üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. .Enerji kullanımı ile karşılaştırıldığında, yeni malzemelerin maliyeti önemli ölçüde artacaktır.(2) Isı enerjisinin dengesiz kullanımı.Yeni enerji kullanımının en büyük avantajı, düşük işletme maliyeti ve düşük karbondioksit emisyonudur, ancak enerji ve ısı arzı istikrarsızdır 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 ham madde nakliyesi için geniş depolama alanı sorunları ile sınırlıdır.(3) Teknoloji olgunluğu.Yeni enerji ve yeni malzemelerin kullandığı bu teknolojiler, ileri araştırma ve teknolojik kazanımlardır ve uygulama alanı ve kapsamı hala oldukça sınırlıdır.Birçok kez, birçok site ve büyük ölçekli uygulama doğrulamasından geçmediler ve uygulamada kaçınılmaz olarak bazı eksiklikler ve geliştirilmesi gereken teknik içerikler var.Kullanıcılar genellikle küçük eksiklikler nedeniyle teknolojinin ilerlemesini reddederler.(4) Teknoloji penetrasyon oranı düşüktür.Bilimsel ve teknolojik bir başarının geniş çapta uygulanması belli bir popülerlik gerektirir.Şu anda, yeni enerji, yeni teknoloji ve yeni sera tasarım teknolojisi, üniversitelerdeki bilimsel araştırma merkezlerinin ekibinde, belirli inovasyon kabiliyetine sahip ve çoğu teknik talep eden veya tasarımcı hala bilmiyor;Aynı zamanda, yeni teknolojilerin temel ekipmanları patentli olduğundan, yeni teknolojilerin yaygınlaştırılması ve uygulanması hala oldukça sınırlıdır.(5) Yeni enerji, yeni malzemeler ve sera yapısı tasarımının entegrasyonunun daha da güçlendirilmesi gerekmektedir.Enerji, malzeme ve sera yapısı tasarımı üç farklı disipline ait olduğu için, sera tasarımı deneyimi olan yetenekler genellikle sera ile ilgili enerji ve malzemeler konusunda araştırmadan yoksundur ve bunun tersi de geçerlidir;Bu nedenle, enerji ve malzeme araştırmasıyla ilgili araştırmacıların, sera endüstrisi gelişiminin gerçek ihtiyaçlarının araştırılmasını ve anlaşılmasını güçlendirmesi gerekir ve yapısal tasarımcılar ayrıca, üç ilişkinin derin entegrasyonunu teşvik etmek için yeni malzemeler ve yeni enerji üzerinde çalışmalıdır. pratik sera araştırma teknolojisinin amacı, düşük inşaat maliyeti ve iyi kullanım etkisi.Yukarıdaki sorunlardan hareketle, devletin, yerel yönetimlerin ve bilimsel araştırma merkezlerinin teknik araştırmaları yoğunlaştırması, derinlemesine ortak araştırmalar yürütmesi, bilimsel ve teknolojik başarıların tanıtımını güçlendirmesi, kazanımların yaygınlaşmasını artırması ve hızla hayata geçirmesi önerilmektedir. Sera endüstrisinin yeni gelişimine yardımcı olmak için yeni enerji ve yeni malzemelerin hedefi.

Alıntılanan bilgiler

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.Yeni enerji, yeni malzemeler ve yeni tasarım, yeni sera devrimine [J] yardımcı oluyor.Sebzeler, 2022,(10):1-8.