Sera bahçecilik ziraat mühendisliği teknolojisi 2022-12-02 17:30 Pekin'de yayınlandı

Çöl, Gobi ve kumlu arazi gibi ekili olmayan alanlarda güneş seralarının geliştirilmesi, arazi için rekabet eden gıda ve sebzeler arasındaki çelişkiyi etkili bir şekilde çözmüştür.Sera mahsulü üretiminin başarısını veya başarısızlığını sıklıkla belirleyen, sıcaklık mahsullerinin büyümesi ve gelişmesi için belirleyici çevresel faktörlerden biridir.Bu nedenle ekili olmayan alanlarda güneş seraları geliştirmek için öncelikle seraların çevre sıcaklığı problemini çözmeliyiz.Bu makalede, son yıllarda ekili olmayan kara seralarında kullanılan sıcaklık kontrol yöntemleri özetlenerek, ekili olmayan kara güneş seralarında sıcaklık ve çevre korumanın mevcut sorunları ve gelişim yönü analiz edilerek özetlenmektedir.

Çin'in büyük bir nüfusu ve daha az kullanılabilir arazi kaynağı var.Arazi kaynaklarının %85'inden fazlası, çoğunlukla Çin'in kuzeybatısında yoğunlaşan ekilmemiş arazi kaynaklarıdır.Merkez Komite'nin 2022 tarihli 1 No'lu Belgesi, tesis tarımının gelişiminin hızlandırılması gerektiğine ve ekolojik çevrenin korunması temelinde tesis tarımının geliştirilmesi için işletilebilir boş arazilerin ve çorak arazilerin keşfedilmesi gerektiğine işaret etti.Kuzeybatı Çin, tesis tarımının gelişmesine uygun çöl, Gobi, çorak arazi ve diğer ekilmemiş arazi kaynakları ile doğal ışık ve ısı kaynakları açısından zengindir.Bu nedenle, ekilmemiş toprak kaynaklarının geliştirilmesi ve kullanılması, ekilmemiş toprak seralarının geliştirilmesi için ulusal gıda güvenliğinin sağlanması ve arazi kullanım çatışmalarının hafifletilmesi için büyük stratejik öneme sahiptir.

Şu anda, ekilmemiş güneş serası, ekilmemiş arazide yüksek verimli tarımsal kalkınmanın ana şeklidir.Çin'in kuzeybatısında, gündüz ve gece arasındaki sıcaklık farkı büyüktür ve kışın gece sıcaklığı düşüktür, bu da genellikle iç mekan minimum sıcaklığının normal büyüme ve gelişme için gereken sıcaklıktan daha düşük olduğu olgusuna yol açar. ekinlerSıcaklık, bitkilerin büyümesi ve gelişmesi için vazgeçilmez çevresel faktörlerden biridir.Çok düşük sıcaklık, mahsullerin fizyolojik ve biyokimyasal reaksiyonlarını yavaşlatır ve büyümelerini ve gelişmelerini yavaşlatır.Sıcaklık, mahsulün dayanabileceği sınırın altına düştüğünde, donma yaralanmasına bile yol açacaktır.Bu nedenle, mahsullerin normal büyümesi ve gelişmesi için gereken sıcaklığın sağlanması özellikle önemlidir.Güneş serasının uygun sıcaklığını korumak için çözülebilecek tek bir önlem yoktur.Sera tasarımı, inşaatı, malzeme seçimi, düzenlemesi ve günlük yönetimi açısından garanti altına alınması gerekir.Bu nedenle, bu makale sera tasarımı ve yapımı, ısı koruma ve ısıtma önlemleri ve çevre yönetimi açılarından son yıllarda Çin'de yetiştirilmeyen seraların sıcaklık kontrolünün araştırma durumunu ve ilerlemesini özetleyecek ve sistematik bir referans sağlayacaktır. ekilmemiş seraların rasyonel tasarımı ve yönetimi.

Sera yapısı ve malzemeleri

Seranın termal ortamı esas olarak, sera yöneliminin makul tasarımı, ışık ileten yüzeyin şekli ve malzemesi, duvar ve arka çatının yapısı ve malzemesi ile ilgili olan seranın güneş radyasyonuna iletme, durdurma ve depolama kapasitesine bağlıdır. temel yalıtımı, sera boyutu, gece yalıtım modu ve ön çatı malzemesi vb. ve ayrıca seranın inşaat ve inşaat sürecinin tasarım gereksinimlerinin etkili bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlayıp sağlayamayacağı ile ilgilidir.

Ön tavanın ışık geçirme kapasitesi

Seradaki ana enerji güneşten gelir.Ön çatının ışık geçirgenlik kapasitesinin arttırılması seranın daha fazla ısı elde etmesi için faydalı olduğu gibi kış aylarında da seranın sıcaklık ortamının sağlanması için önemli bir dayanaktır.Şu anda, sera ön çatısının ışık iletim kapasitesini ve ışık alma süresini artırmak için üç ana yöntem vardır.

01 makul sera yönü ve azimut tasarımı

Seranın yönü, seranın aydınlatma performansını ve seranın ısı depolama kapasitesini etkiler.Bu nedenle, serada daha fazla ısı depolamak için kuzeybatı Çin'deki ekilmemiş seraların yönü güneye bakıyor.Seranın belirli azimutu için, güneyden doğuya doğru seçim yaparken “güneşi kapmak”ta fayda vardır ve sabahları iç ortam sıcaklığı hızla yükselir;Güneyden batıya doğru seçildiğinde, seranın öğleden sonra ışığından faydalanması faydalıdır.Güney yönü, yukarıdaki iki durum arasında bir uzlaşmadır.Jeofizik bilgisine göre dünya bir günde 360° döner ve güneşin azimutu her 4 dakikada bir yaklaşık 1° hareket eder.Bu nedenle, seranın azimutunun her 1° farklılığında, doğrudan güneş ışığı alma süresi yaklaşık 4 dakika farklı olacaktır, yani seranın azimutu, seranın sabah ve akşam ışık gördüğü zamanı etkiler.

Sabah ve öğleden sonra ışık saatleri eşit olduğunda ve doğu veya batı aynı açıda olduğunda, sera aynı ışık saatlerini alacaktır.Ancak 37° kuzey enleminin kuzeyindeki bölge için sabahları sıcaklık düşük, yorgan açma zamanı geç, öğleden sonra ve akşam ise sıcaklık nispeten yüksek olduğundan, bu sürenin ertelenmesi uygundur. ısı yalıtım yorganının kapatılması.Bu nedenle, bu alanlar güneyden batıya doğru seçilmeli ve öğleden sonra ışığından tam olarak yararlanmalıdır.30°~35° kuzey enlemli alanlar için sabahları daha iyi aydınlatma koşulları nedeniyle, ısı koruma ve örtü açma süresi de ileri alınabilir.Bu nedenle, bu alanlar, sera için daha fazla sabah güneş radyasyonu elde etmek için güney-doğu yönünü seçmelidir.Ancak, 35°~37° kuzey enlem alanında, sabah ve öğleden sonra güneş radyasyonunda çok az fark vardır, bu nedenle güney yönünü seçmek daha iyidir.İster güneydoğu ister güneybatı olsun, sapma açısı genellikle 5° ~8°'dir ve maksimum 10°'yi geçmemelidir.Kuzeybatı Çin, 37°~50° kuzey enlem aralığında yer alır, bu nedenle seranın azimut açısı genellikle güneyden batıyadır.Bunun ışığında, Taiyuan bölgesinde Zhang Jingshe vb. tarafından tasarlanan güneş ışığı serası, güneyin batısına 5° yönlendirmeyi seçti, Hexi Koridoru'nun Gobi bölgesinde Chang Meimei vb. tarafından inşa edilen güneş ışığı serası yönlendirmeyi benimsedi. güneyin batısında 5° ila 10° arasında ve kuzey Sincan'da Ma Zhigui vb. tarafından inşa edilen güneş ışığı serası, güneyin batısında 8° yönünü benimsemiştir.

02 Makul ön çatı şekli ve eğim açısı tasarlayın

Ön tavanın şekli ve eğimi, güneş ışınlarının geliş açısını belirler.Geliş açısı ne kadar küçük olursa, geçirgenlik o kadar büyük olur.Sun Juren, ön tavanın şeklinin esas olarak ana aydınlatma yüzeyinin uzunluğunun ve arka eğimin oranına göre belirlendiğine inanıyor.Uzun ön eğim ve kısa arka eğim, ön tavanın aydınlatması ve ısı koruması için faydalıdır.Chen Wei-Qian ve diğerleri, Gobi bölgesinde kullanılan güneş serasının ana aydınlatma çatısının, soğuğa etkili bir şekilde direnebilen 4,5 m yarıçaplı dairesel bir yayı benimsediğini düşünüyor.Zhang Jingshe, vb. Alplerde ve yüksek enlemlerde seraların ön çatısında yarım daire kemer kullanmanın daha uygun olduğunu düşünüyor.Ön çatının eğim açısına gelince, plastik filmin ışık geçirgenlik özelliklerine göre, geliş açısı 0 ~ 40° olduğunda, ön çatının güneş ışığını yansıtması küçüktür ve 40°'yi aştığında, yansıtma önemli ölçüde artar.Bu nedenle, ön çatının eğim açısını hesaplamak için maksimum geliş açısı olarak 40 ° alınır, böylece kış gündönümünde bile güneş radyasyonu seraya maksimum ölçüde girebilir.Bu nedenle, Wuhai, İç Moğolistan, He Bin ve diğerleri ekili olmayan alanlar için uygun bir güneş enerjisi serası tasarlarken, ön çatının eğim açısını 40°'lik bir geliş açısıyla hesapladılar ve 30°'den büyük olduğu sürece bunu düşündüler. °, sera aydınlatması ve ısı koruma gereksinimlerini karşılayabilir.Zhang Caihong ve diğerleri, Sincan'ın ekili olmayan bölgelerine sera inşa ederken, güney Sincan'daki seraların ön çatısının eğim açısının 31°, kuzey Sincan'dakinin ise 32°~33,5° olduğunu düşünüyor.

03 Uygun şeffaf kaplama malzemeleri seçin.

Dış mekan güneş radyasyonu koşullarının etkisine ek olarak, sera filminin malzeme ve ışık geçirgenlik özellikleri de seranın ışık ve ısı ortamını etkileyen önemli faktörlerdir.Şu anda PE, PVC, EVA ve PO gibi plastik filmlerin ışık geçirgenliği, farklı malzeme ve film kalınlıklarından dolayı farklıdır.Genel olarak 1-3 yıl kullanılmış filmlerin ışık geçirgenliği toplamda %88'in üzerinde garanti edilebilir, bu filmlerin bitkilerin ışık ve sıcaklık talebine göre seçilmesi gerekir.Ayrıca serada ışık iletiminin yanı sıra serada ışık ortamının dağılımı da insanların giderek daha fazla dikkat ettiği bir faktördür.Bu nedenle, son yıllarda, gelişmiş saçılma ışığına sahip ışık geçirgen kaplama malzemesi, özellikle kuzeybatı Çin'de güçlü güneş radyasyonu olan bölgelerde endüstri tarafından oldukça kabul görmüştür.Geliştirilmiş saçılma ışık filmi uygulaması, bitki örtüsünün üstünde ve altında gölgeleme etkisini azaltmış, bitki örtüsünün orta ve alt kısımlarında ışığı artırmış, tüm mahsulün fotosentetik özelliklerini iyileştirmiş ve iyi bir teşvik edici etki göstermiştir. büyüme ve artan üretim.

Sera boyutunun makul tasarımı

Seranın uzunluğu çok uzun veya çok kısa, bu da iç ortam sıcaklık kontrolünü etkileyecektir.Seranın uzunluğu çok kısa olduğunda, gün doğumu ve gün batımından önce, doğu ve batı duvarlarının gölgelediği alan büyüktür, bu da seranın ısınmasına elverişli değildir ve küçük hacmi nedeniyle iç mekan toprağı ve duvarlarını etkiler. ısının emilmesi ve serbest bırakılması.Uzunluk çok büyük olduğunda, iç sıcaklığı kontrol etmek zordur ve sera yapısının sertliğini ve ısı koruma yorgan sarma mekanizmasının konfigürasyonunu etkiler.Seranın yüksekliği ve açıklığı, ön çatının gün ışığı almasını, sera alanının büyüklüğünü ve yalıtım oranını doğrudan etkiler.Seranın açıklığı ve uzunluğu sabitlendiğinde, seranın yüksekliğini artırmak, ışık iletimine elverişli olan ışık ortamı açısından ön çatının aydınlatma açısını artırabilir;Termal ortam açısından bakıldığında duvarın yüksekliği artmakta ve arka duvarın ısı depolama alanı artmakta, bu da arka duvarın ısı depolaması ve ısı salımı için faydalı olmaktadır.Ayrıca alan geniş, ısı kapasitesi oranı da büyük ve seranın termal ortamı daha kararlı.Tabii ki, seranın yüksekliğini artırmak, kapsamlı bir değerlendirme gerektiren seranın maliyetini artıracaktır.Bu nedenle, bir sera tasarlarken, yerel koşullara göre makul bir uzunluk, açıklık ve yükseklik seçmeliyiz.Örneğin, Zhang Caihong ve diğerleri, kuzey Sincan'da seranın uzunluğunun 50~80m, açıklığın 7m ve sera yüksekliğinin 3,9m olduğunu düşünürken, güney Sincan'da seranın uzunluğu 50~80m, açıklık 8m ve seranın yüksekliği 3.6~4.0m'dir;Ayrıca sera açıklığının 7m'den az olmaması gerektiği ve açıklık 8m olduğunda ısı koruma etkisinin en iyi olduğu düşünülmektedir.Ek olarak Chen Weiqian ve diğerleri, Gansu, Jiuquan'ın Gobi bölgesinde inşa edildiğinde güneş serasının uzunluğunun, açıklığının ve yüksekliğinin sırasıyla 80m, 8~10m ve 3.8~4.2m olması gerektiğini düşünüyor.

Duvarın ısı depolama ve yalıtım kapasitesini iyileştirin

Gündüz saatlerinde duvar, güneş ışınımını ve bir miktar iç ortam havasının ısısını emerek ısı biriktirir.Geceleri, iç ortam sıcaklığı duvar sıcaklığından düşük olduğunda, duvar serayı ısıtmak için pasif olarak ısı salar.Seranın ana ısı depolama gövdesi olan duvar, ısı depolama kapasitesini artırarak iç mekan gece sıcaklık ortamını önemli ölçüde iyileştirebilir.Aynı zamanda, duvarın ısı yalıtım işlevi, sera termal ortamının stabilitesinin temelidir.Şu anda, duvarların ısı depolama ve yalıtım kapasitesini iyileştirmek için çeşitli yöntemler bulunmaktadır.

01 tasarım makul duvar yapısı

Duvarın işlevi temel olarak ısı depolamayı ve ısı korumayı içerir ve aynı zamanda sera duvarlarının çoğu çatı kirişini desteklemek için taşıyıcı elemanlar olarak da işlev görür.İyi bir termal ortam elde etmek açısından, makul bir duvar yapısı, gereksiz soğuk köprüleri azaltırken, iç tarafta yeterli ısı depolama kapasitesine ve dış tarafta yeterli ısı koruma kapasitesine sahip olmalıdır.Bao Encai ve diğerleri, duvarda ısı depolama ve yalıtım araştırmasında, İç Moğolistan'daki Wuhai çöl bölgesinde katılaştırılmış kumdan pasif ısı depolama duvarı tasarladılar.Dışta yalıtım katmanı olarak gözenekli tuğla, içte ısı depolama katmanı olarak katılaşmış kum kullanılmıştır.Test, iç mekan sıcaklığının güneşli günlerde 13.7℃'ye ulaşabileceğini gösterdi.Ma Yuehong vb., kuzey Sincan'da bir buğday kabuğu harç bloğu kompozit duvar tasarladı.Zhao Peng, vb. tarafından Gansu eyaletinin Gobi bölgesinde tasarlanan içi boş blok duvar, dışta yalıtım katmanı olarak 100 mm kalınlığında benzen levha ve içte ısı depolama katmanı olarak kum ve içi boş blok tuğla kullanıyor.Test, kışın ortalama sıcaklığın geceleri 10°C'nin üzerinde olduğunu ve Chai Rejenerasyon, vb.'nin de Gansu eyaletinin Gobi bölgesindeki duvarın yalıtım katmanı ve ısı depolama katmanı olarak kum ve çakıl kullandığını gösteriyor.Soğuk köprüleri azaltmak açısından, Yan Junyue vb. hafif ve basitleştirilmiş bir montajlı arka duvar tasarladı; duvar;Wu Letian vb. sera duvarının temelinin üzerine betonarme halka kiriş yerleştirdi ve arka çatıyı desteklemek için halka kirişin hemen üzerine yamuk tuğla damgası kullandı, bu da Hotian'daki seralarda çatlakların ve temel çökmelerinin kolayca oluşması sorununu çözdü. Sincan, böylece seraların ısı yalıtımını etkiler.

02 Uygun ısı depolama ve yalıtım malzemeleri seçin.

Duvarın ısı depolama ve yalıtım etkisi öncelikle malzeme seçimine bağlıdır.Kuzeybatı çölünde, Gobi'de, kumlu arazide ve saha koşullarına göre diğer alanlarda, araştırmacılar yerel malzemeleri aldılar ve güneş seralarının birçok farklı arka duvarını tasarlamak için cesur girişimlerde bulundular.Örneğin, Zhang Guosen ve diğerleri Gansu'daki kum ve çakıl tarlalarında seralar inşa ettiğinde, ısı depolama ve duvarların yalıtım katmanları olarak kum ve çakıl kullanıldı;Zhao Peng, kuzeybatı Çin'deki Gobi ve çölün özelliklerine göre, malzeme olarak kumtaşı ve içi boş bloktan oluşan bir tür içi boş blok duvar tasarladı.Test, ortalama iç mekan gece sıcaklığının 10°C'nin üzerinde olduğunu gösteriyor.Çin'in kuzeybatısındaki Gobi bölgesinde tuğla ve kil gibi inşaat malzemelerinin kıtlığı göz önüne alındığında, Zhou Changji ve diğerleri, Sincan, Kızılsu Kırgız'ın Gobi bölgesindeki güneş seralarını araştırırken yerel seraların duvar malzemesi olarak genellikle çakıl taşları kullandığını keşfetti.Çakıl taşının termal performansı ve mekanik mukavemeti göz önüne alındığında, çakıl taşı ile inşa edilen sera, ısı koruma, ısı depolama ve yük taşıma açısından iyi bir performansa sahiptir.Benzer şekilde, Zhang Yong vb. de duvarın ana malzemesi olarak çakıl taşları kullanır ve Shanxi ve diğer yerlerde bağımsız bir ısı depolama çakıl arka duvarı tasarlar.Test, ısı depolama etkisinin iyi olduğunu gösteriyor.Zhang vb., kuzeybatı Gobi bölgesinin özelliklerine göre, iç mekan sıcaklığını 2,5 ℃ artırabilen bir tür kumtaşı duvar tasarladı.Ek olarak, Ma Yuehong ve diğerleri Sincan, Hotian'da blok dolgulu kum duvar, blok duvar ve tuğla duvarın ısı depolama kapasitesini test ettiler.Sonuçlar, blok dolgulu kum duvarın en büyük ısı depolama kapasitesine sahip olduğunu gösterdi.Ayrıca duvarın ısı depolama performansını iyileştirmek için araştırmacılar aktif olarak yeni ısı depolama malzemeleri ve teknolojileri geliştirmektedir.Örneğin, Bao Encai, kuzeybatıda ekili olmayan alanlarda güneş enerjisi serasının arka duvarının ısı depolama kapasitesini geliştirmek için kullanılabilen bir faz değişim kürleme maddesi malzemesi önerdi.Yerel malzemelerin keşfi olarak samanlık, cüruf, benzen tahtası ve saman da duvar malzemeleri olarak kullanılır, ancak bu malzemeler genellikle yalnızca ısı koruma işlevine sahiptir ve ısı depolama kapasitesi yoktur.Genel olarak konuşursak, çakıl ve bloklarla doldurulmuş duvarlar iyi ısı depolama ve yalıtım kapasitesine sahiptir.

03 Duvar kalınlığını uygun şekilde artırın

Genellikle ısıl direnç, duvarın ısı yalıtım performansını ölçmek için önemli bir indekstir ve ısıl direnci etkileyen faktör, malzemenin ısıl iletkenliğinin yanı sıra malzeme tabakasının kalınlığıdır.Bu nedenle, uygun ısı yalıtım malzemelerinin seçilmesi temelinde, duvarın kalınlığının uygun şekilde arttırılması, duvarın toplam ısıl direncini artırabilir ve duvardan ısı kaybını azaltabilir, böylece duvarın ısı yalıtımını ve ısı depolama kapasitesini artırabilir ve bütün sera.Örneğin, Gansu ve diğer bölgelerde, Zhangye Şehrindeki kum torbalı duvarın ortalama kalınlığı 2,6 m, Jiuquan Şehrindeki harç duvar duvarının kalınlığı ise 3,7 m'dir.Duvar ne kadar kalınsa, ısı yalıtımı ve ısı depolama kapasitesi o kadar fazladır.Ancak çok kalın duvarlar, arazi işgalini ve sera yapım maliyetini artıracaktır.Bu nedenle ısı yalıtım kapasitesinin geliştirilmesi açısından polistiren, poliüretan ve diğer malzemeler gibi ısı iletkenliği düşük olan yüksek ısı yalıtım malzemelerinin seçilmesine de öncelik verilmeli ve ardından kalınlık buna uygun olarak artırılmalıdır.

Arka tavanın makul tasarımı

Arka çatı tasarımında, gölgeleme etkisine neden olmamak ve ısı yalıtım kapasitesini iyileştirmek temel husustur.Arka tavan üzerindeki gölgeleme etkisini azaltmak için, eğim açısının ayarı, temel olarak, mahsullerin ekildiği ve üretildiği gündüz saatlerinde arka tavanın doğrudan güneş ışığı alabilmesi gerçeğine dayanmaktadır.Bu nedenle, arka çatının yükseklik açısı genellikle kış gündönümünün yerel güneş yükseklik açısından 7°~8°'den daha iyi olacak şekilde seçilir.Örneğin, Zhang Caihong ve diğerleri, Sincan'daki Gobi ve tuzlu-alkali arazi alanlarında güneş enerjisi seraları inşa ederken, arka çatının öngörülen uzunluğunun 1,6 m olduğunu, dolayısıyla güney Sincan'da arka çatının eğim açısının 40° olduğunu ve Kuzey Sincan'da 45°.Chen Wei-Qian ve diğerleri, Jiuquan Gobi bölgesindeki güneş enerjisi serasının arka çatısının 40° eğimli olması gerektiğini düşünüyor.Arka çatının ısı yalıtımı için, ısı yalıtım kapasitesi, esas olarak ısı yalıtım malzemelerinin seçiminde, gerekli kalınlık tasarımında ve inşaat sırasında ısı yalıtım malzemelerinin makul bindirme derzinde sağlanmalıdır.

Toprak ısı kaybını azaltın

Kış gecesi, iç mekan toprağının sıcaklığı dış mekan toprağından daha yüksek olduğu için, iç mekan toprağının ısısı, ısı iletimi ile dışarıya aktarılacak ve sera ısısının kaybına neden olacaktır.Toprak ısı kaybını azaltmanın birkaç yolu vardır.

01 toprak yalıtımı

Zemin, donmuş toprak tabakasından kaçınarak ve toprağı ısı koruması için kullanarak düzgün bir şekilde çöker.Örneğin, Chai Rejenerasyon tarafından geliştirilen "1448 üç malzeme tek gövde" güneş serası ve Hexi Koridoru'ndaki diğer ekilmemiş arazi, donmuş toprak tabakasından etkili bir şekilde kaçınarak 1 m aşağı kazılarak inşa edildi;Turpan bölgesindeki donmuş toprağın derinliğinin 0,8 m olduğu gerçeğine göre Wang Huamin ve diğerleri, seranın ısı yalıtım kapasitesini artırmak için 0,8 m kazmayı önerdi.Zhang Guosen, vb. çift kemerli çift filmli güneş enerjisi serasının arka duvarını ekilebilir olmayan araziye inşa ettiğinde, kazma derinliği 1 m idi.Deney, geleneksel ikinci nesil güneş serasına kıyasla gece en düşük sıcaklığın 2~3℃ arttığını gösterdi.

02 temel soğuk koruması

Ana yöntem, ön çatının temel kısmı boyunca soğuğa dayanıklı bir hendek kazmak, ısı yalıtım malzemeleri doldurmak veya temel duvar kısmı boyunca ısı yalıtım malzemelerini sürekli olarak yeraltına gömmektir; bunların tümü, neden olduğu ısı kaybını azaltmayı amaçlamaktadır. seranın sınır kısmında toprak yoluyla ısı transferi.Kullanılan ısı yalıtım malzemeleri ağırlıklı olarak kuzeybatı Çin'deki yerel koşullara dayanmaktadır ve saman, cüruf, taş yünü, polistiren levha, mısır samanı, at gübresi, düşen yapraklar, kırık çimen, talaş, yabani otlar gibi yerel olarak temin edilebilir. saman vb.

03 malç filmi

Plastik filmi kaplayarak gün boyunca güneş ışığı plastik film aracılığıyla toprağa ulaşabilir ve toprak güneşin ısısını emerek ısınır.Ayrıca, plastik film toprağın yansıttığı uzun dalga radyasyonunu bloke edebilir, böylece toprağın radyasyon kaybını azaltabilir ve toprağın ısı depolamasını artırabilir.Geceleri plastik film, toprak ile iç ortam havası arasındaki konvektif ısı alışverişini engelleyerek toprağın ısı kaybını azaltabilir.Aynı zamanda plastik film, toprak suyunun buharlaşmasından kaynaklanan gizli ısı kaybını da azaltabilir.Wei Wenxiang, Qinghai Platosu'ndaki serayı plastik filmle kapladı ve deney, zemin sıcaklığının yaklaşık 1 ℃ artırılabileceğini gösterdi.

Ön çatının ısı yalıtım performansını güçlendirin

Seranın ön çatısı ana ısı dağıtım yüzeyidir ve kaybedilen ısı, seradaki toplam ısı kaybının %75'inden fazlasını oluşturur.Bu nedenle, seranın ön çatısının ısı yalıtım kapasitesinin güçlendirilmesi, ön çatıdan kaynaklanan kayıpları etkili bir şekilde azaltabilir ve seranın kış sıcaklığı ortamını iyileştirebilir.Şu anda, ön çatının ısı yalıtım kapasitesini iyileştirmek için üç ana önlem var.

01 Çok katmanlı şeffaf kaplama benimsenmiştir.

Yapısal olarak, seranın ışık ileten yüzeyi olarak çift katmanlı film veya üç katmanlı film kullanmak, seranın ısı yalıtım performansını etkili bir şekilde artırabilir.Örneğin, Zhang Guosen ve diğerleri, Jiuquan Şehrinin Gobi bölgesinde çift kemerli, çift filmli kazı tipi bir güneş enerjisi serası tasarladılar.Seranın ön çatısının dışı EVA filmden, seranın içi PVC damlatmayan anti-aging filmden yapılmıştır.Deneyler, geleneksel ikinci nesil güneş serası ile karşılaştırıldığında, ısı yalıtım etkisinin olağanüstü olduğunu ve geceleri en düşük sıcaklığın ortalama 2~3℃ arttığını göstermektedir.Benzer şekilde, Zhang Jingshe, vb. ayrıca yüksek enlem ve şiddetli soğuk bölgelerin iklimsel özellikleri için çift film kaplamalı bir güneş serası tasarladı ve bu da seranın ısı yalıtımını önemli ölçüde geliştirdi.Kontrol serası ile karşılaştırıldığında, gece sıcaklığı 3°C arttı.Ek olarak Wu Letian ve diğerleri, Sincan, Hetian çöl bölgesinde tasarlanan güneş enerjisi serasının ön çatısında üç kat 0,1 mm kalınlığında EVA filmi kullanmayı denedi.Çok katmanlı film, ön çatının ısı kaybını etkili bir şekilde azaltabilir, ancak tek katmanlı filmin ışık geçirgenliği temelde yaklaşık %90 olduğundan, çok katmanlı film doğal olarak ışık geçirgenliğinin zayıflamasına yol açacaktır.Bu nedenle, çok katlı ışık geçirgenliği olan örtüler seçilirken, seraların aydınlatma koşullarına ve aydınlatma gereksinimlerine gereken önemin verilmesi gerekmektedir.

02 Ön çatının gece yalıtımını güçlendirin

Gün boyunca ışık geçirgenliğini artırmak için ön çatıda plastik film kullanılır ve geceleri tüm seranın en zayıf yeri haline gelir.Bu nedenle ön çatı dış yüzeyinin kalın kompozit ısı yalıtım yorganı ile kaplanması güneş seraları için gerekli bir ısı yalıtım önlemidir.Örneğin, Qinghai Alp bölgesinde, Liu Yanjie ve diğerleri, deneyler için ısı yalıtım yorganı olarak hasır perdeler ve kraft kağıdı kullandılar.Test sonuçları, geceleri seradaki en düşük iç mekan sıcaklığının 7.7℃'nin üzerine çıkabileceğini gösterdi.Ayrıca Wei Wenxiang, bu alanda ısı yalıtımı için çift çim perdeler veya çim perdelerin dışında kraft kağıt kullanılarak seranın ısı kaybının %90'dan fazla azaltılabileceğine inanıyor.Buna ek olarak, Zou Ping, vb. Sincan'ın Gobi bölgesindeki güneş serasında geri dönüştürülmüş elyaf iğneli keçe ısı yalıtım yorganı kullandı ve Chang Meimei, vb. Hexi Koridoru.Şu anda, güneş seralarında kullanılan birçok ısı yalıtım yorganı türü vardır, ancak bunların çoğu, her iki tarafında su geçirmez veya yaşlanma önleyici yüzey katmanları olan iğneli keçe, yapıştırıcı püskürtülmüş pamuk, inci pamuk vb.Isı yalıtım yorganının ısı yalıtım mekanizmasına göre, ısı yalıtım performansını iyileştirmek için, ısı direncini iyileştirmek ve ısı transfer katsayısını azaltmakla başlamalıyız ve ana önlemler, malzemelerin ısı iletkenliğini azaltmak, kalınlığını arttırmaktır. malzeme katmanları veya malzeme katmanlarının sayısını artırın, vb. Bu nedenle, şu anda, yüksek ısı yalıtım performansına sahip ısı yalıtım yorganının çekirdek malzemesi genellikle çok katmanlı kompozit malzemelerden yapılır.Teste göre, şu anda yüksek ısı yalıtım performansına sahip ısı yalıtım yorganının ısı transfer katsayısı, kışın soğuk bölgelerdeki seraların ısı yalıtımı için daha iyi bir garanti sağlayan 0,5W/(m2℃)'ye ulaşabilir.Tabii ki, kuzeybatı bölgesi rüzgarlı ve tozlu ve ultraviyole radyasyon güçlü, bu nedenle ısı yalıtım yüzey tabakası iyi bir yaşlanma karşıtı performansa sahip olmalıdır.

03 Dahili bir ısı yalıtım perdesi ekleyin.

Güneş ışığı serasının ön çatısı geceleri dıştan ısı yalıtım yorganı ile örtülse de tüm seranın diğer yapıları göz önüne alındığında geceleri ön çatı tüm sera için hala zayıf bir yerdir.Bu nedenle, “Kuzeybatı Ekilebilir Arazide Seranın Yapısı ve Yapım Teknolojisi” proje ekibi, yapısı ön ayakta sabit bir iç ısı yalıtım perdesinden oluşan basit bir iç ısı yalıtım sarma sistemi (Şekil 1) tasarladı ve üst boşlukta hareketli iç ısı yalıtım perdesi.Seranın arka duvarında gündüzleri hareketli üst ısı yalıtım perdesi açılıp katlanır, bu seranın aydınlatmasını etkilemez;Alt kısımdaki sabit ısı yalıtım yorganı geceleri sızdırmazlık görevi görür.İç yalıtım tasarımı düzgün ve kullanımı kolaydır ve ayrıca yaz aylarında gölgeleme ve soğutma rolü oynayabilir.

Aktif ısıtma teknolojisi

Kuzeybatı Çin'de kışın düşük sıcaklık nedeniyle, yalnızca seralarda ısı koruma ve ısı depolamaya güvenirsek, bazı soğuk havalarda ekinlerin kışlama üretiminin gereksinimlerini karşılayamayız, bu nedenle bazı aktif ısınma önlemleri de gereklidir. endişeli.

Güneş enerjisi depolama ve ısı yayma sistemi

Duvarın ısı koruma, ısı depolama ve yük taşıma işlevlerini taşıması önemli bir nedendir, bu da güneş seralarının yüksek inşaat maliyetine ve düşük arazi kullanım oranına yol açmaktadır.Bu nedenle, güneş seralarının basitleştirilmesi ve montajı, gelecekte önemli bir gelişme yönü olacaktır.Bunların arasında duvarın işlevini basitleştirmek, duvarın ısı depolama ve serbest bırakma işlevini serbest bırakmaktır, böylece arka duvar yalnızca ısı koruma işlevini taşır, bu da geliştirmeyi basitleştirmenin etkili bir yoludur.Örneğin, Fang Hui'nin aktif ısı depolama ve salma sistemi (Şekil 2), Gansu, Ningxia ve Sincan gibi ekili olmayan alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.Isı toplama cihazı kuzey duvarına asılmıştır.Gün boyunca, ısı toplama cihazı tarafından toplanan ısı, ısı depolama ortamının sirkülasyonu yoluyla ısı depolama gövdesinde depolanır ve geceleri, ısı depolama ortamının sirkülasyonu ile ısı salınır ve ısıtılır, böylece gerçekleştirilir. zaman ve mekanda ısı transferi.Deneyler, bu cihaz kullanılarak seradaki minimum sıcaklığın 3~5°C artırılabileceğini göstermektedir.Wang Zhiwei vb. güney Sincan çöl bölgesinde güneş serası için geceleri seranın sıcaklığını 2,1°C artırabilen bir su perdesi ısıtma sistemi ortaya koydu.

Ayrıca Bao Encai vb. kuzey duvarı için aktif bir ısı depolama sirkülasyon sistemi tasarladı.Gündüzleri, eksenel fanların sirkülasyonu yoluyla, kuzey duvarına gömülü ısı transfer kanalından iç mekan sıcak havası akar ve ısı transfer kanalı, duvarın içindeki ısı depolama katmanıyla ısı alışverişinde bulunur, bu da ısı depolama kapasitesini önemli ölçüde artırır. duvar.Buna ek olarak, Yan Yantao vb. tarafından tasarlanan solar faz değişimli ısı depolama sistemi, gündüzleri güneş kollektörleri aracılığıyla faz değişimli malzemelerdeki ısıyı depolar ve ardından geceleri hava sirkülasyonu yoluyla ısıyı iç mekan havasına dağıtır, bu da ısıyı artırabilir. ortalama sıcaklık gece 2.0℃.Yukarıdaki güneş enerjisi kullanım teknolojileri ve ekipmanı, ekonomi, enerji tasarrufu ve düşük karbon özelliklerine sahiptir.Optimizasyon ve iyileştirmeden sonra, kuzeybatı Çin'de bol güneş enerjisi kaynaklarına sahip alanlarda iyi bir uygulama beklentisine sahip olmalıdırlar.

Diğer yardımcı ısıtma teknolojileri

01 biyokütle enerji ısıtma

Altlık, saman, inek gübresi, koyun gübresi ve kümes hayvanı gübresi biyolojik bakterilerle karıştırılarak serada toprağa gömülür.Fermantasyon işlemi sırasında çok fazla ısı üretilir ve fermantasyon işlemi sırasında çok sayıda faydalı suş, organik madde ve CO2 üretilir.Yararlı türler, çeşitli mikropları engelleyebilir ve öldürebilir ve sera hastalıklarının ve zararlılarının oluşumunu azaltabilir;Organik madde ekinler için gübre olabilir;Üretilen CO2, mahsullerin fotosentezini artırabilir.Örneğin, Wei Wenxiang, Qinghai Platosu'ndaki güneş serasında yer sıcaklığını etkili bir şekilde yükselten at gübresi, inek gübresi ve koyun gübresi gibi sıcak organik gübreleri iç mekan toprağına gömdü.Gansu çöl bölgesindeki güneş serasında, Zhou Zhilong, mahsuller arasında mayalanmak için saman ve organik gübre kullandı.Test, seranın sıcaklığının 2~3℃ artırılabileceğini gösterdi.

02 kömür ısıtma

Suni soba, enerji tasarruflu şofben ve kalorifer vardır.Örneğin, Qinghai Platosu'ndaki araştırmasından sonra Wei Wenxiang, suni fırın ısıtmasının çoğunlukla yerel olarak kullanıldığını tespit etti.Bu ısıtma yöntemi, daha hızlı ısıtma ve bariz ısıtma etkisi avantajlarına sahiptir.Ancak kömürün yakılması sürecinde SO2, CO ve H2S gibi zararlı gazlar üretileceğinden, zararlı gazları boşaltmak için iyi bir iş çıkarmak gerekir.

03 elektrikli ısıtma

Seranın ön çatısını ısıtmak için elektrikli ısıtma teli kullanın veya elektrikli ısıtıcı kullanın.Isıtma etkisi dikkat çekicidir, kullanım güvenlidir, serada kirletici madde oluşmaz ve ısıtma ekipmanının kontrolü kolaydır.Chen Weiqian ve diğerleri, Jiuquan bölgesinde kışın donma hasarı sorununun yerel Gobi tarımının gelişmesini engellediğini ve elektrikli ısıtma elemanlarının serayı ısıtmak için kullanılabileceğini düşünüyor.Ancak kaliteli elektrik enerjisi kaynaklarının kullanılması nedeniyle enerji tüketimi fazla ve maliyeti yüksektir.Aşırı soğuk havalarda acil durum ısıtması için geçici bir araç olarak kullanılması önerilir.

Çevresel yönetim önlemleri

Sera üretimi ve kullanımı sürecinde, tam ekipman ve normal çalışma, termal ortamının tasarım gereksinimlerini karşılamasını etkili bir şekilde sağlayamaz.Aslında, ekipmanın kullanımı ve yönetimi, termal ortamın oluşumunda ve bakımında sıklıkla kilit bir rol oynar ve bunların en önemlisi, ısı yalıtım yorganı ve menfezinin günlük yönetimidir.

Isı yalıtım yorganı yönetimi

Isı yalıtım yorganı, ön çatının gece ısı yalıtımının anahtarıdır, bu nedenle günlük yönetimini ve bakımını iyileştirmek son derece önemlidir, özellikle aşağıdaki sorunlara dikkat edilmelidir: ①Isı yalıtım yorganının uygun açılış ve kapanış zamanını seçin .Isı yalıtım yorganının açılıp kapanma süresi sadece seranın aydınlatma süresini değil aynı zamanda seradaki ısıtma işlemini de etkiler.Isı yalıtım yorganının çok erken veya çok geç açılıp kapatılması ısının toplanmasına elverişli değildir.Sabahları yorgan çok erken açılırsa, düşük dış ortam sıcaklığı ve zayıf ışık nedeniyle iç ortam sıcaklığı çok fazla düşecektir.Aksine yorganın açılma süresi geç kalınırsa serada ışık alma süresi kısalacak ve iç ortam sıcaklık artış süresi gecikecektir.Öğleden sonra ısı yalıtım yorganı çok erken kapatılırsa, iç mekan maruz kalma süresi kısalacak ve iç mekan toprak ve duvarlarının ısı depolaması azalacaktır.Aksine, ısı koruma çok geç kapatılırsa, düşük dış ortam sıcaklığı ve zayıf ışık nedeniyle seranın ısı yayılımı artacaktır.Bu nedenle, genel olarak konuşursak, ısı yalıtım yorganı sabah açıldığında sıcaklığın 1~2℃ düşüşünden sonra yükselmesi tavsiye edilirken, ısı yalıtım yorganı kapatıldığında sıcaklığın yükselmesi tavsiye edilir. 1~2℃ düşüşten sonra.② Isı yalıtım yorganını kapatırken, ısı yalıtım yorganının tüm ön çatıları sıkıca kapatıp kapatmadığına dikkat ediniz, boşluk varsa zamanında düzeltiniz.③ Isı yalıtım yorganı tamamen indirildikten sonra, ısı koruma etkisinin geceleri rüzgar tarafından kaldırılmasını önlemek için alt kısmın sıkıştırılıp sıkıştırılmadığını kontrol edin.④ Isı yalıtım örtüsünü zamanında kontrol edin ve bakımını yapın, özellikle ısı yalıtım örtüsü hasar gördüğünde, zamanında onarın veya değiştirin.⑤ Zamanında hava koşullarına dikkat edin.Yağmur veya kar yağdığında ısı yalıtım yorganını zamanında örtün ve karı zamanında temizleyin.

Havalandırmaların yönetimi

Kışın havalandırmanın amacı, hava sıcaklığını öğlen saatlerinde aşırı sıcaklıktan kaçınmak için ayarlamaktır;İkincisi, iç mekan nemini ortadan kaldırmak, seradaki hava nemini azaltmak ve zararlıları ve hastalıkları kontrol etmek;Üçüncüsü, iç mekan CO2 konsantrasyonunu artırmak ve mahsulün büyümesini teşvik etmektir.Bununla birlikte, havalandırma ve ısı koruma çelişkilidir.Havalandırma uygun şekilde yönetilmezse, muhtemelen düşük sıcaklık sorunlarına yol açacaktır.Bu nedenle menfezlerin ne zaman ve ne kadar süreyle açılacağı her an seranın çevre koşullarına göre dinamik olarak ayarlanması gerekir.Kuzeybatıdaki ekilmemiş alanlarda, sera menfezlerinin yönetimi esas olarak iki yola ayrılır: manuel çalıştırma ve basit mekanik havalandırma.Bununla birlikte, menfezlerin açılma süresi ve havalandırma süresi esas olarak insanların sübjektif yargılarına bağlıdır, bu nedenle menfezlerin çok erken veya çok geç açılması söz konusu olabilir.Yukarıdaki sorunları çözmek için Yin Yilei vb., iç ortamdaki değişikliklere göre havalandırma deliklerinin açılma zamanını ve açılış ve kapanış boyutlarını belirleyebilen bir çatı akıllı havalandırma cihazı tasarladı.Çevresel değişim yasası ve mahsul talebi üzerine araştırmaların derinleşmesi ve çevresel algı, bilgi toplama, analiz ve kontrol gibi teknolojilerin ve ekipmanların yaygınlaşması ve ilerlemesi ile güneş seralarında havalandırma yönetiminin otomasyonu bir zorunluluk haline gelmelidir. gelecekte önemli gelişme yönü.

Diğer yönetim önlemleri

Çeşitli türde ağızlıklı filmlerin kullanılması sürecinde, ışık geçirme kapasiteleri kademeli olarak zayıflar ve zayıflama hızı yalnızca kendi fiziksel özellikleriyle değil, aynı zamanda çevredeki ortam ve kullanım sırasındaki yönetimle de ilgilidir.Kullanım sürecinde ışık geçirgenlik performansının düşmesine neden olan en önemli faktör film yüzeyinin kirlenmesidir.Bu nedenle düzenli olarak temizlik yapılması ve şartlar elverdiğinde temizlik yapılması son derece önemlidir.Ayrıca seranın muhafaza yapısı düzenli olarak kontrol edilmelidir.Duvarda ve ön çatıda bir sızıntı olduğunda, seranın soğuk hava sızmasından etkilenmemesi için zamanında onarılmalıdır.

Mevcut sorunlar ve gelişim yönü

Araştırmacılar, temel olarak kışlayan sebze üretimini gerçekleştiren kuzeybatı ekili olmayan alanlarda seraların ısı koruma ve depolama teknolojisini, yönetim teknolojisini ve ısıtma yöntemlerini uzun yıllardır araştırdı ve inceledi ve seranın düşük sıcaklıkta üşüme hasarına direnme yeteneğini büyük ölçüde geliştirdi. ve temel olarak kışlık sebze üretimini gerçekleştirmiştir.Çin'de toprak için rekabet eden gıda ve sebzeler arasındaki çelişkiyi hafifletmeye tarihi bir katkı yaptı.Ancak, kuzeybatı Çin'deki sıcaklık garanti teknolojisinde hala aşağıdaki sorunlar var.

İyileştirilecek sera türleri

Şu anda, sera türleri, 20. yüzyılın sonlarında ve bu yüzyılın başlarında inşa edilen, basit yapıya, makul olmayan tasarıma, sera termal ortamını koruma ve doğal afetlere direnme kabiliyetine sahip olmayan ve standardizasyon eksikliği ile hala yaygın olanlardır.Bu nedenle, gelecekteki sera tasarımında, ön çatının şekli ve eğimi, seranın azimut açısı, arka duvarın yüksekliği, seranın batma derinliği vb. tamamen yerel coğrafi enlem ile birleştirilerek standardize edilmelidir. ve iklim özellikleri.Aynı zamanda, bir seraya mümkün olduğu kadar sadece bir ürün ekilebilir, böylece ekilen ürünlerin ışık ve sıcaklık gereksinimlerine göre standartlaştırılmış sera eşleştirmesi yapılabilir.

Sera ölçeği nispeten küçüktür.

Sera ölçeğinin çok küçük olması, sera termal ortamının stabilitesini ve mekanizasyonun gelişimini etkileyecektir.İşçilik maliyetinin kademeli olarak artmasıyla, mekanizasyon gelişimi gelecekte önemli bir yöndür.Bu nedenle, gelecekte yerel gelişmişlik düzeyini esas almalı, mekanizasyon gelişiminin ihtiyaçlarını dikkate almalı, seraların iç mekanını ve yerleşimini rasyonel bir şekilde tasarlamalı, yerel alanlara uygun tarımsal ekipmanların araştırma ve geliştirmesini hızlandırmalı ve Sera üretiminin mekanizasyon oranını iyileştirmek.Aynı zamanda, mahsullerin ve yetiştirme modellerinin ihtiyaçlarına göre, ilgili ekipman standartlarla eşleştirilmeli ve entegre araştırma ve geliştirme, yenilikçilik ve havalandırma, nem azaltma, ısı koruma ve ısıtma ekipmanlarının yaygınlaştırılması teşvik edilmelidir.

Kum ve içi boş bloklar gibi duvarların kalınlığı hala kalındır.

Duvarın çok kalın olması, yalıtım etkisi iyi olmasına rağmen, topraktan yararlanma oranını düşürecek, maliyeti ve inşaat zorluğunu artıracaktır.Bu nedenle, gelecekteki geliştirmede, bir yandan, duvar kalınlığı yerel iklim koşullarına göre bilimsel olarak optimize edilebilir;Öte yandan, arka duvarın hafif ve basitleştirilmiş gelişimini desteklemeliyiz, böylece seranın arka duvarı yalnızca ısı koruma işlevini sürdürür, ısı depolamayı ve duvarın serbest bırakılmasını değiştirmek için güneş kollektörleri ve diğer ekipmanları kullanırız. .Güneş kollektörleri, yüksek ısı toplama verimliliği, güçlü ısı toplama kapasitesi, enerji tasarrufu, düşük karbon vb. özelliklere sahiptir ve çoğu aktif düzenleme ve kontrolü gerçekleştirebilir ve seranın çevresel gereksinimlerine göre hedeflenen ekzotermik ısıtmayı gerçekleştirebilir. geceleri, ısı kullanımının daha yüksek verimliliği ile.

Özel ısı yalıtım yorganı geliştirilmesi gerekmektedir.

Ön çatı, serada ısı dağılımının ana gövdesidir ve ısı yalıtım yorganının ısı yalıtım performansı, iç ortam ısıl ortamını doğrudan etkiler.Şu anda, kısmen ısı yalıtım yorganı çok ince olduğu ve malzemelerin ısı yalıtım performansı yetersiz olduğu için bazı bölgelerdeki sera sıcaklığı ortamı iyi değil.Aynı zamanda, ısı yalıtım yorganının hala zayıf su geçirmezlik ve kayma kabiliyeti, yüzey ve çekirdek malzemelerinin kolay eskimesi vb. gibi bazı sorunları vardır. iklim özellikleri ve gereksinimleri ile yerel kullanıma ve yaygınlaştırmaya uygun özel ısı yalıtım yorgan ürünleri tasarlanmalı ve geliştirilmelidir.

SON

Alıntılanan bilgiler

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, vb. Çevre sıcaklığının araştırma durumu, ekilmemiş kuzeybatıdaki güneş serası teknolojisini garanti eder [J].Ziraat Mühendisliği Teknolojisi, 2022,42(28):12-20.