Tecnoloxía de enxeñería agrícola hortícola de invernadoiro 2022-12-02 17:30 publicado en Pequín

O desenvolvemento de invernadoiros solares en áreas non cultivadas como o deserto, o Gobi e as terras areosas resolveu efectivamente a contradición entre alimentos e vexetais que compiten pola terra. É un dos factores ambientais decisivos para o crecemento e desenvolvemento dos cultivos de temperatura, que moitas veces determina o éxito ou o fracaso da produción de cultivos en invernadoiro. Polo tanto, para desenvolver invernadoiros solares en zonas non cultivadas, primeiro debemos resolver o problema da temperatura ambiental dos invernadoiros. Neste artigo resúmense os métodos de control de temperatura utilizados nos invernadoiros de terras non cultivadas nos últimos anos e analízanse e resúmense os problemas existentes e a dirección de desenvolvemento da temperatura e a protección ambiental nos invernadoiros de terras non cultivadas.

China ten unha gran poboación e menos recursos terrestres dispoñibles. Máis do 85% dos recursos terrestres son recursos de terras non cultivadas, que se concentran principalmente no noroeste de China. O documento número 1 do Comité Central en 2022 sinalaba que o desenvolvemento da agricultura de instalacións debería acelerarse e, sobre a base da protección do medio ambiente ecolóxico, deberían explorarse as terras baldías e baldíos explotables para desenvolver a agricultura de instalacións. O noroeste de China é rico en desertos, Gobi, páramos e outros recursos de terras non cultivadas e recursos de luz e calor naturais, que son axeitados para o desenvolvemento da agricultura de instalacións. Polo tanto, o desenvolvemento e utilización de recursos de terras non cultivadas para desenvolver invernadoiros de terras non cultivadas é de gran importancia estratéxica para garantir a seguridade alimentaria nacional e paliar os conflitos de uso da terra.

Na actualidade, o invernadoiro solar non cultivado é a principal forma de desenvolvemento agrícola de alta eficiencia en terras non cultivadas. No noroeste de China, a diferenza de temperatura entre o día e a noite é grande, e a temperatura nocturna no inverno é baixa, o que adoita levar ao fenómeno de que a temperatura mínima interior é inferior á necesaria para o crecemento e desenvolvemento normal de China. cultivos. A temperatura é un dos factores ambientais indispensables para o crecemento e desenvolvemento dos cultivos. A temperatura demasiado baixa ralentizará a reacción fisiolóxica e bioquímica dos cultivos e retardará o seu crecemento e desenvolvemento. Cando a temperatura é inferior ao límite que poden soportar os cultivos, incluso provocará lesións por conxelación. Polo tanto, é especialmente importante garantir a temperatura necesaria para o crecemento e desenvolvemento normal dos cultivos. Para manter a temperatura adecuada do invernadoiro solar, non é unha soa medida que se poida resolver. Hai que garantir desde os aspectos do deseño do invernadoiro, construción, selección de materiais, regulación e xestión diaria. Polo tanto, este artigo resumirá o estado da investigación e o progreso do control da temperatura dos invernadoiros non cultivados en China nos últimos anos desde os aspectos do deseño e construción de invernadoiros, as medidas de conservación e quecemento da calor e a xestión ambiental, co fin de proporcionar unha referencia sistemática para o deseño e xestión racional de invernadoiros non cultivados.

Estrutura e materiais do invernadoiro

O ambiente térmico do invernadoiro depende principalmente da capacidade de transmisión, interceptación e almacenamento do invernadoiro á radiación solar, que está relacionada co deseño razoable da orientación do invernadoiro, a forma e o material da superficie transmisora ​​da luz, a estrutura e o material da parede e do teito traseiro. illamento da cimentación, tamaño do invernadoiro, modo de illamento nocturno e material do teito frontal, etc., e tamén se relaciona con se o proceso de construción e construción do invernadoiro pode garantir a realización efectiva dos requisitos de deseño.

Capacidade de transmisión da luz do teito dianteiro

A principal enerxía do invernadoiro provén do sol. Aumentar a capacidade de transmisión da luz do tellado dianteiro é beneficioso para que o invernadoiro obteña máis calor e tamén é unha base importante para garantir a temperatura ambiente do invernadoiro no inverno. Actualmente, existen tres métodos principais para aumentar a capacidade de transmisión da luz e o tempo de recepción da luz do teito dianteiro do invernadoiro.

01 deseñar orientación e acimut razoables do invernadoiro

A orientación do invernadoiro afecta o rendemento da iluminación do invernadoiro e a capacidade de almacenamento de calor do invernadoiro. Polo tanto, para conseguir máis almacenamento de calor no invernadoiro, a orientación dos invernadoiros non cultivados no noroeste de China está orientada cara ao sur. Para o acimut específico do invernadoiro, ao elixir de sur a leste, é beneficioso "agarrar o sol" e a temperatura interior aumenta rapidamente pola mañá; Cando se selecciona de sur a oeste, é beneficioso que o invernadoiro faga uso da luz da tarde. A dirección sur é un compromiso entre as dúas situacións anteriores. Segundo o coñecemento da xeofísica, a terra xira 360° nun día, e o acimut do sol móvese aproximadamente 1° cada 4 minutos. Polo tanto, cada vez que o acimut do invernadoiro difire 1 °, o tempo de luz solar directa diferirá uns 4 minutos, é dicir, o acimut do invernadoiro afecta o momento no que o invernadoiro ve a luz pola mañá e pola noite.

Cando as horas de luz da mañá e da tarde son iguais, e o leste ou o oeste están no mesmo ángulo, o invernadoiro terá as mesmas horas de luz. Non obstante, para a zona ao norte dos 37° de latitude norte, a temperatura é baixa pola mañá e o momento de descubrir a colcha é tarde, mentres que a temperatura é relativamente alta pola tarde e pola noite, polo que é conveniente atrasar a hora de pechando a colcha de illamento térmico. Polo tanto, estas zonas deben escoller de sur a oeste e aproveitar ao máximo a luz da tarde. Para as áreas con 30°~35° de latitude norte, debido ás mellores condicións de iluminación pola mañá, tamén se pode adiantar o tempo de conservación da calor e de descuberta da cuberta. Polo tanto, estas áreas deberían escoller a dirección sur a leste para esforzarse por obter máis radiación solar matinal para o invernadoiro. Non obstante, na zona de 35°~37° de latitude norte, hai pouca diferenza na radiación solar pola mañá e pola tarde, polo que é mellor escoller a dirección sur. Xa sexa ao sueste ou ao suroeste, o ángulo de desviación é xeralmente de 5° ~ 8° e o máximo non debe exceder os 10°. O noroeste de China atópase no rango de 37°~50° de latitude norte, polo que o ángulo acimutal do invernadoiro é xeralmente de sur a oeste. Tendo en conta isto, o invernadoiro de luz solar deseñado por Zhang Jingshe etc. na zona de Taiyuan escolleu a orientación de 5 ° ao oeste do sur, o invernadoiro de luz solar construído por Chang Meimei etc. na zona de Gobi do corredor Hexi adoptou a orientación. de 5 ° a 10 ° ao oeste do sur, e o invernadoiro de luz solar construído por Ma Zhigui etc. no norte de Xinjiang adoptou a orientación de 8 ° ao oeste do sur.

02 Deseña unha forma razoable do teito dianteiro e un ángulo de inclinación razoables

A forma e inclinación do tellado dianteiro determinan o ángulo de incidencia dos raios solares. Canto menor sexa o ángulo de incidencia, maior será a transmitancia. Sun Juren cre que a forma do tellado dianteiro está determinada principalmente pola relación entre a lonxitude da superficie de iluminación principal e a pendente traseira. A pendente dianteira longa e a pendente traseira curta son beneficiosas para a iluminación e a conservación da calor do tellado dianteiro. Chen Wei-Qian e outros pensan que o tellado de iluminación principal do invernadoiro solar usado na zona de Gobi adopta un arco circular cun radio de 4,5 m, que pode resistir eficazmente o frío. Zhang Jingshe, etc. pensa que é máis apropiado usar arco de medio punto no tellado dianteiro do invernadoiro en áreas alpinas e de alta latitude. En canto ao ángulo de inclinación do teito dianteiro, segundo as características de transmisión da luz da película plástica, cando o ángulo de incidencia é de 0 ~ 40 °, a reflectividade do teito fronte á luz solar é pequena e cando supera os 40 °, a reflectividade aumenta significativamente. Polo tanto, tómase 40° como ángulo de incidencia máxima para calcular o ángulo de inclinación do tellado dianteiro, de xeito que mesmo no solsticio de inverno, a radiación solar pode entrar no invernadoiro na máxima medida. Polo tanto, ao deseñar un invernadoiro solar axeitado para áreas non cultivadas en Wuhai, Mongolia Interior, He Bin e outros calcularon o ángulo de inclinación do tellado dianteiro cun ángulo de incidencia de 40 ° e pensaron que sempre que fose superior a 30 °. °, podería cumprir os requisitos de iluminación de invernadoiro e conservación da calor. Zhang Caihong e outros pensan que ao construír invernadoiros nas áreas non cultivadas de Xinjiang, o ángulo de inclinación do tellado frontal dos invernadoiros no sur de Xinjiang é de 31 °, mentres que no norte de Xinjiang é de 32 ° ~ 33,5 °.

03 Escolla materiais de cuberta transparentes axeitados.

Ademais da influencia das condicións de radiación solar ao aire libre, o material e as características de transmisión da luz da película de invernadoiro tamén son factores importantes que afectan o ambiente luminoso e térmico do invernadoiro. Na actualidade, a transmitancia da luz das películas de plástico como PE, PVC, EVA e PO é diferente debido aos diferentes materiais e grosores de película. En xeral, pódese garantir que a transmitancia da luz das películas que se utilizaron durante 1-3 anos sexa superior ao 88% no conxunto, que debe seleccionarse segundo a demanda de luz e temperatura dos cultivos. Ademais, ademais da transmisión da luz no invernadoiro, a distribución do ambiente luminoso no invernadoiro tamén é un factor ao que a xente presta cada vez máis atención. Polo tanto, nos últimos anos, o material que cobre a transmisión de luz con luz de dispersión mellorada foi moi recoñecido pola industria, especialmente nas áreas con forte radiación solar no noroeste de China. A aplicación de película de luz de dispersión mellorada reduciu o efecto de sombreado na parte superior e inferior do dosel do cultivo, aumentou a luz nas partes media e baixa do dosel do cultivo, mellorou as características fotosintéticas de todo o cultivo e mostrou un bo efecto de promoción. crecemento e aumento da produción.

Deseño razoable do tamaño do invernadoiro

A lonxitude do invernadoiro é demasiado longa ou moi curta, o que afectará o control da temperatura interior. Cando a lonxitude do invernadoiro é demasiado curta, antes do amencer e do solpor, a área sombreada polos frontóns leste e oeste é grande, o que non é propicio para o quecemento do invernadoiro e, debido ao seu pequeno volume, afectará o chan interior e a parede. absorción e liberación de calor. Cando a lonxitude é demasiado grande, é difícil controlar a temperatura interior e afectará á firmeza da estrutura do invernadoiro e á configuración do mecanismo de rolamento da colcha de conservación da calor. A altura e a extensión do invernadoiro afectan directamente á iluminación natural do tellado frontal, ao tamaño do espazo do invernadoiro e á relación de illamento. Cando o alcance e a lonxitude do invernadoiro están fixados, o aumento da altura do invernadoiro pode aumentar o ángulo de iluminación do tellado dianteiro desde a perspectiva do ambiente luminoso, o que favorece a transmisión da luz; Desde o punto de vista do ambiente térmico, a altura da parede aumenta e a área de almacenamento de calor da parede traseira aumenta, o que é beneficioso para o almacenamento de calor e a liberación de calor da parede traseira. Ademais, o espazo é grande, a capacidade de calor tamén é grande e o ambiente térmico do invernadoiro é máis estable. Por suposto, aumentar a altura do invernadoiro aumentará o custo do invernadoiro, o que necesita unha consideración exhaustiva. Polo tanto, ao deseñar un invernadoiro, debemos escoller unha lonxitude, un espazo e unha altura razoables segundo as condicións locais. Por exemplo, Zhang Caihong e outros pensan que no norte de Xinjiang, a lonxitude do invernadoiro é de 50 ~ 80 m, o tramo é de 7 m e a altura do invernadoiro é de 3,9 m, mentres que no sur de Xinjiang, a lonxitude do invernadoiro é de 50 ~ 80 m. a luz é de 8 m e a altura do invernadoiro é de 3,6 ~ 4,0 m; Tamén se considera que a extensión do invernadoiro non debe ser inferior a 7 m, e cando o espazo é de 8 m, o efecto de conservación da calor é o mellor. Ademais, Chen Weiqian e outros pensan que a lonxitude, a luz e a altura do invernadoiro solar deberían ser de 80 m, 8 ~ 10 m e 3,8 ~ 4,2 m respectivamente cando se constrúe na zona de Gobi de Jiuquan, Gansu.

Mellorar o almacenamento de calor e a capacidade de illamento da parede

Durante o día, a parede acumula calor absorbendo a radiación solar e a calor dalgún aire interior. Pola noite, cando a temperatura interior é inferior á da parede, a parede liberará calor pasivamente para quentar o invernadoiro. Como o principal corpo de almacenamento de calor do invernadoiro, a parede pode mellorar significativamente o ambiente de temperatura nocturna interior mellorando a súa capacidade de almacenamento de calor. Ao mesmo tempo, a función de illamento térmico da parede é a base para a estabilidade do ambiente térmico do invernadoiro. Na actualidade, existen varios métodos para mellorar o almacenamento de calor e a capacidade de illamento das paredes.

01 deseñar unha estrutura de parede razoable

A función da parede inclúe principalmente o almacenamento de calor e a conservación da calor e, ao mesmo tempo, a maioría das paredes do invernadoiro tamén serven como membros de soporte de carga para soportar a cercha do tellado. Desde o punto de vista da obtención dun bo ambiente térmico, unha estrutura de parede razoable debería ter suficiente capacidade de almacenamento de calor no lado interior e suficiente capacidade de conservación da calor no lado exterior, mentres se reducen as pontes frías innecesarias. Na investigación do almacenamento de calor e illamento da parede, Bao Encai e outros deseñaron o muro de almacenamento de calor pasivo de area solidificada na zona do deserto de Wuhai, Mongolia Interior. Utilizouse ladrillo poroso como capa de illamento no exterior e area solidificada como capa de almacenamento de calor no interior. A proba demostrou que a temperatura interior podería alcanzar os 13,7 ℃ nos días de sol. Ma Yuehong etc. deseñou unha parede composta de bloques de morteiro de casca de trigo no norte de Xinjiang, na que se enche cal viva en bloques de morteiro como unha capa de almacenamento de calor e as bolsas de escoria están apiladas ao aire libre como capa de illamento. A parede de bloques ocos deseñado por Zhao Peng, etc. na zona de Gobi, na provincia de Gansu, usa placas de benceno de 100 mm de espesor como capa de illamento no exterior e area e ladrillos de bloques ocos como capa de almacenamento de calor no interior. A proba mostra que a temperatura media no inverno é superior a 10 ℃ pola noite, e Chai Regeneration, etc. tamén usan area e grava como capa de illamento e capa de almacenamento de calor da parede na zona de Gobi, na provincia de Gansu. En termos de reducir as pontes frías, Yan Junyue, etc. deseñou unha parede traseira lixeira e simplificada, que non só mellorou a resistencia térmica da parede, senón que tamén mellorou a propiedade de selado da parede pegando placas de poliestireno no exterior da parte traseira. muro; Wu Letian, etc. estableceu unha viga de anel de formigón armado sobre a base da parede do invernadoiro e utilizou un estampado de ladrillo trapezoidal xusto por enriba da viga de anel para soportar o teito traseiro, o que resolveu o problema de que as gretas e o afundimento da cimentación son fáciles de producir nos invernadoiros de Hotian. Xinjiang, afectando así o illamento térmico dos invernadoiros.

02 Elixir materiais de almacenamento de calor e illamento axeitados.

O efecto de almacenamento de calor e illamento da parede depende primeiro da elección dos materiais. No deserto do noroeste, Gobi, terras areosas e outras áreas, segundo as condicións do lugar, os investigadores tomaron materiais locais e fixeron intentos audaces de deseñar moitos tipos diferentes de paredes traseiras de invernadoiros solares. Por exemplo, cando Zhang Guosen e outros construíron invernadoiros en campos de area e grava en Gansu, a area e a grava utilizáronse como capas de almacenamento de calor e illamento das paredes; Segundo as características de Gobi e do deserto no noroeste de China, Zhao Peng deseñou unha especie de muro de bloque oco con pedra arenisca e bloque oco como materiais. A proba mostra que a temperatura media nocturna interior é superior a 10 ℃. Tendo en conta a escaseza de materiais de construción como ladrillos e arxila na rexión de Gobi, no noroeste de China, Zhou Changji e outros descubriron que os invernadoiros locais adoitan usar cantos como materiais de parede cando investigan invernadoiros solares na rexión de Gobi de Kizilsu Kirgiz, Xinjiang. Tendo en conta o rendemento térmico e a resistencia mecánica do seixo, o invernadoiro construído con seixo ten un bo rendemento en termos de conservación da calor, almacenamento de calor e soporte de carga. Do mesmo xeito, Zhang Yong, etc. tamén usan pedras como material principal da parede, e deseñou unha parede traseira de pedra de almacenamento de calor independente en Shanxi e noutros lugares. A proba mostra que o efecto de almacenamento de calor é bo. Zhang etc. deseñou unha especie de muro de pedra arenisca segundo as características da zona noroeste de Gobi, que pode aumentar a temperatura interior en 2,5 ℃. Ademais, Ma Yuehong e outros probaron a capacidade de almacenamento de calor do muro de area cheo de bloques, muro de bloque e muro de ladrillo en Hotian, Xinjiang. Os resultados mostraron que a parede de area chea de bloques tiña a maior capacidade de almacenamento de calor. Ademais, para mellorar o rendemento de almacenamento de calor da parede, os investigadores desenvolven activamente novos materiais e tecnoloxías de almacenamento de calor. Por exemplo, Bao Encai propuxo un material de axente de curado de cambio de fase, que se pode usar para mellorar a capacidade de almacenamento de calor da parede traseira do invernadoiro solar nas áreas non cultivadas do noroeste. Como a exploración de materiais locais, palleiro, escoria, taboleiro de benceno e palla tamén se usan como materiais de parede, pero estes materiais normalmente só teñen a función de preservar a calor e non teñen capacidade de almacenamento de calor. En xeral, os muros recheos de grava e bloques teñen unha boa capacidade de almacenamento de calor e de illamento.

03 Aumentar axeitadamente o grosor da parede

Normalmente, a resistencia térmica é un índice importante para medir o rendemento de illamento térmico da parede, e o factor que afecta a resistencia térmica é o grosor da capa de material ademais da condutividade térmica do material. Polo tanto, en base á selección de materiais de illamento térmico adecuados, aumentar adecuadamente o grosor da parede pode aumentar a resistencia térmica global da parede e reducir a perda de calor a través da parede, aumentando así o illamento térmico e a capacidade de almacenamento de calor da parede. todo o invernadoiro. Por exemplo, en Gansu e noutras áreas, o grosor medio do muro de sacos de area na cidade de Zhangye é de 2,6 m, mentres que o do muro de mampostería de morteiro na cidade de Jiuquan é de 3,7 m. Canto máis grosa sexa a parede, maior será o seu illamento térmico e capacidade de almacenamento de calor. Non obstante, os muros demasiado grosos aumentarán a ocupación do terreo e o custo da construción de invernadoiros. Polo tanto, desde a perspectiva de mellorar a capacidade de illamento térmico, tamén debemos dar prioridade á selección de materiais de illamento térmico altos con baixa condutividade térmica, como poliestireno, poliuretano e outros materiais, e despois aumentar o espesor adecuadamente.

Deseño razoable do teito traseiro

Para o deseño do teito traseiro, a principal consideración é non causar a influencia da sombra e mellorar a capacidade de illamento térmico. Para reducir a influencia da sombra no teito traseiro, a configuración do seu ángulo de inclinación baséase principalmente no feito de que o teito traseiro pode recibir luz solar directa durante o día cando se plantan e producen cultivos. Polo tanto, o ángulo de elevación do teito traseiro é xeralmente elixido para ser mellor que o ángulo de altitude solar local do solsticio de inverno de 7 ° ~ 8 °. Por exemplo, Zhang Caihong e outros pensan que cando se constrúen invernadoiros solares en Gobi e áreas de terra salina-álcalina en Xinjiang, a lonxitude proxectada do tellado traseiro é de 1,6 m, polo que o ángulo de inclinación do tellado traseiro é de 40 ° no sur de Xinjiang e 45° no norte de Xinjiang. Chen Wei-Qian e outros pensan que o teito traseiro do invernadoiro solar na zona de Jiuquan Gobi debería estar inclinado 40°. Para o illamento térmico do tellado traseiro, a capacidade de illamento térmico debe garantirse principalmente na selección de materiais de illamento térmico, o deseño do espesor necesario e a xunta razoable dos materiais de illamento térmico durante a construción.

Reducir a perda de calor do solo

Durante a noite de inverno, debido a que a temperatura do solo interior é máis alta que a do solo exterior, a calor do solo interior transferirase ao exterior por condución de calor, provocando a perda de calor do invernadoiro. Hai varias formas de reducir a perda de calor do chan.

01 illamento do solo

O chan afúndese correctamente, evitando a capa de chan conxelado e utilizando o solo para a conservación da calor. Por exemplo, o invernadoiro solar "1448 de tres materiais-un corpo" desenvolvido por Chai Regeneration e outras terras non cultivadas en Hexi Corredor construíuse excavando 1 m para abaixo, evitando efectivamente a capa de solo conxelada; Segundo o feito de que a profundidade do chan conxelado na área de Turpan é de 0,8 m, Wang Huamin e outros suxeriron cavar 0,8 m para mellorar a capacidade de illamento térmico do invernadoiro. Cando Zhang Guosen, etc. construíu a parede traseira do invernadoiro solar de dobre arco e dobre película en terras non cultivables, a profundidade de excavación era de 1 m. O experimento mostrou que a temperatura máis baixa durante a noite aumentou de 2 a 3 ℃ en comparación co invernadoiro solar tradicional de segunda xeración.

02 fundación protección contra el frío

O método principal é cavar unha gabia a proba de frío ao longo da parte da cimentación do tellado dianteiro, encher materiais de illamento térmico ou enterrar continuamente materiais de illamento térmico no subsolo ao longo da parte da parede da cimentación, todos os cales teñen como obxectivo reducir a perda de calor causada pola transferencia de calor a través do chan na parte límite do invernadoiro. Os materiais de illamento térmico utilizados baséanse principalmente nas condicións locais do noroeste de China e pódense obter localmente, como feno, escouras, la de rocha, taboleiros de poliestireno, palla de millo, esterco de cabalo, follas caídas, herba rota, serrín, herbas daniñas, palla, etc.

03 película de mulch

Ao cubrir a película de plástico, a luz solar pode chegar ao chan a través da película de plástico durante o día, e o chan absorbe a calor do sol e quéntase. Ademais, a película de plástico pode bloquear a radiación de onda longa reflectida polo chan, reducindo así a perda de radiación do solo e aumentando o almacenamento de calor do solo. Pola noite, a película de plástico pode dificultar o intercambio de calor convectivo entre o chan e o aire interior, reducindo así a perda de calor do chan. Ao mesmo tempo, a película de plástico tamén pode reducir a perda de calor latente causada pola evaporación da auga do chan. Wei Wenxiang cubriu o invernadoiro con película plástica na meseta de Qinghai, e o experimento demostrou que a temperatura do chan podía aumentar un 1 ℃.

Reforzar o rendemento de illamento térmico do tellado dianteiro

O teito frontal do invernadoiro é a principal superficie de disipación de calor, e a calor perdida representa máis do 75% da perda de calor total no invernadoiro. Polo tanto, o fortalecemento da capacidade de illamento térmico do tellado frontal do invernadoiro pode reducir eficazmente a perda a través do tellado dianteiro e mellorar o ambiente de temperatura invernal do invernadoiro. Na actualidade, existen tres medidas principais para mellorar a capacidade de illamento térmico da cuberta dianteira.

01 Adoptase unha cuberta transparente multicapa.

Estruturalmente, o uso de película de dobre capa ou película de tres capas como superficie de transmisión da luz do invernadoiro pode mellorar eficazmente o rendemento de illamento térmico do invernadoiro. Por exemplo, Zhang Guosen e outros deseñaron un invernadoiro solar de dobre arco e dobre película na zona de Gobi da cidade de Jiuquan. O exterior do teito dianteiro do invernadoiro está feito de película EVA e o interior do invernadoiro está feito de película anti-envellecemento sen goteo de PVC. Os experimentos mostran que, en comparación co invernadoiro solar tradicional de segunda xeración, o efecto de illamento térmico é excelente e a temperatura máis baixa pola noite aumenta de 2 a 3 ℃ de media. Do mesmo xeito, Zhang Jingshe, etc. tamén deseñou un invernadoiro solar con cuberta de dobre película para as características climáticas de latitudes elevadas e zonas frías severas, o que mellorou significativamente o illamento térmico do invernadoiro. En comparación co invernadoiro de control, a temperatura nocturna aumentou 3 ℃. Ademais, Wu Letian e outros intentaron utilizar tres capas de película EVA de 0,1 mm de espesor no tellado frontal do invernadoiro solar deseñado na zona do deserto de Hetian, Xinjiang. A película multicapa pode reducir eficazmente a perda de calor do teito dianteiro, pero debido a que a transmitancia da luz da película dunha soa capa é basicamente dun 90%, a película multicapa levará naturalmente á atenuación da transmitancia da luz. Polo tanto, ao seleccionar a cobertura de transmisión de luz multicapa, é necesario ter en conta as condicións de iluminación e os requisitos de iluminación dos invernadoiros.

02 Reforzar o illamento nocturno do tellado dianteiro

A película plástica úsase no tellado dianteiro para aumentar a transmisión da luz durante o día, e convértese no lugar máis débil de todo o invernadoiro pola noite. Polo tanto, cubrir a superficie exterior do tellado dianteiro cunha colcha de illamento térmico composto de espesor é unha medida de illamento térmico necesaria para os invernadoiros solares. Por exemplo, na rexión alpina de Qinghai, Liu Yanjie e outros usaron cortinas de palla e papel kraft como colchas de illamento térmico para experimentos. Os resultados das probas mostraron que a temperatura interior máis baixa no invernadoiro pola noite podería superar os 7,7 ℃. Ademais, Wei Wenxiang cre que a perda de calor do invernadoiro pode reducirse en máis do 90% usando cortinas de herba dobre ou papel kraft fóra das cortinas de herba para o illamento térmico nesta zona. Ademais, Zou Ping, etc. utilizou unha colcha de illamento térmico de feltro con agulla de fibra reciclada no invernadoiro solar na rexión de Gobi, en Xinjiang, e Chang Meimei, etc. utilizou unha colcha de illamento térmico de algodón sándwich de illamento térmico no invernadoiro solar na rexión de Gobi. Corredor Hexi. Na actualidade, hai moitos tipos de colchas de illamento térmico que se utilizan nos invernadoiros solares, pero a maioría delas están feitas de feltro agulla, algodón pulverizado con cola, algodón perlado, etc., con capas superficiais impermeables ou antienvellecemento en ambos os dous lados. Segundo o mecanismo de illamento térmico da colcha de illamento térmico, para mellorar o seu rendemento de illamento térmico, debemos comezar coa mellora da súa resistencia térmica e reducindo o seu coeficiente de transferencia de calor, e as principais medidas son reducir a condutividade térmica dos materiais, aumentar o espesor de capas de materiais ou aumentar o número de capas de materiais, etc. Polo tanto, actualmente, o material principal da colcha de illamento térmico con alto rendemento de illamento térmico adoita estar feito de materiais compostos multicapa. Segundo a proba, o coeficiente de transferencia de calor da colcha de illamento térmico cun alto rendemento de illamento térmico actualmente pode alcanzar 0,5 W/(m2℃), o que proporciona unha mellor garantía para o illamento térmico dos invernadoiros en zonas frías no inverno. Por suposto, a zona noroeste é ventosa e poeirenta e a radiación ultravioleta é forte, polo que a capa superficial de illamento térmico debe ter un bo rendemento anti-envellecemento.

03 Engade unha cortina de illamento térmico interno.

Aínda que o teito frontal do invernadoiro de luz solar está cuberto cunha colcha de illamento térmico externo pola noite, no que se refire a outras estruturas de todo o invernadoiro, o teito dianteiro segue sendo un lugar débil para todo o invernadoiro pola noite. Polo tanto, o equipo do proxecto de "Tecnoloxía de estrutura e construción de invernadoiros no noroeste de terras non cultivables" deseñou un sistema enrolador de illamento térmico interno sinxelo (Figura 1), cuxa estrutura consiste nunha cortina de illamento térmico interno fixo no pé dianteiro e unha cortina de illamento térmico interno móbil no espazo superior. A cortina de illamento térmico móbil superior ábrese e dóbrase na parede traseira do invernadoiro durante o día, o que non afecta a iluminación do invernadoiro; A colcha fixa de illamento térmico na parte inferior desempeña o papel de selado pola noite. O deseño de illamento interno é limpo e fácil de operar, e tamén pode desempeñar o papel de sombrear e arrefriar no verán.

Tecnoloxía de quecemento activo

Debido á baixa temperatura no inverno no noroeste de China, se só confiamos na conservación da calor e o almacenamento de calor nos invernadoiros, aínda non podemos cumprir os requisitos da produción de invernada dos cultivos nalgúns climas fríos, polo que tamén se aplican algunhas medidas de quecemento activa. preocupado.

Sistema de almacenamento de enerxía solar e liberación de calor

É unha razón importante para que a parede teña as funcións de conservación da calor, almacenamento de calor e soporte de carga, o que leva ao alto custo de construción e á baixa taxa de utilización da terra dos invernadoiros solares. Polo tanto, a simplificación e montaxe de invernadoiros solares está obrigado a ser unha dirección de desenvolvemento importante no futuro. Entre eles, simplificar a función da parede é liberar a función de almacenamento e liberación de calor da parede, de xeito que a parede traseira só ten a función de conservación da calor, que é unha forma eficaz de simplificar o desenvolvemento. Por exemplo, o sistema activo de almacenamento e liberación de calor de Fang Hui (Figura 2) é amplamente utilizado en áreas non cultivadas como Gansu, Ningxia e Xinjiang. O seu dispositivo de recollida de calor está colgado na parede norte. Durante o día, a calor recollida polo dispositivo de recollida de calor almacénase no corpo de almacenamento de calor a través da circulación do medio de almacenamento de calor, e pola noite, a calor é liberada e quentada pola circulación do medio de almacenamento de calor, realizando así o transferencia de calor no tempo e no espazo. Os experimentos mostran que a temperatura mínima no invernadoiro pode aumentar entre 3 e 5 ℃ usando este dispositivo. Wang Zhiwei etc. presentou un sistema de calefacción de cortina de auga para invernadoiros solares na zona desértica do sur de Xinjiang, que pode aumentar a temperatura do invernadoiro en 2,1 ℃ pola noite.

Ademais, Bao Encai etc. deseñou un sistema activo de circulación de almacenamento de calor para o muro norte. Durante o día, a través da circulación de ventiladores axiais, o aire quente interior flúe a través do conduto de transferencia de calor incrustado na parede norte, e o conduto de transferencia de calor intercambia calor coa capa de almacenamento de calor dentro da parede, o que mellora significativamente a capacidade de almacenamento de calor do o muro. Ademais, o sistema solar de almacenamento de calor de cambio de fase deseñado por Yan Yantao etc. almacena a calor nos materiais de cambio de fase a través de colectores solares durante o día, e despois disipa a calor no aire interior a través da circulación de aire pola noite, o que pode aumentar o temperatura media de 2,0 ℃ pola noite. As tecnoloxías e equipos de utilización da enerxía solar anteriores teñen as características de economía, aforro de enerxía e baixa emisión de carbono. Despois da optimización e mellora, deberían ter unha boa perspectiva de aplicación nas áreas con abundantes recursos de enerxía solar no noroeste de China.

Outras tecnoloxías de calefacción auxiliar

01 calefacción de enerxía de biomasa

A cama, a palla, o esterco de vaca, o de ovella e o de aves mestúranse con bacterias biolóxicas e enterran no chan do invernadoiro. Durante o proceso de fermentación xérase moita calor, e durante o proceso de fermentación xéranse moitas cepas beneficiosas, materia orgánica e CO2. As cepas beneficiosas poden inhibir e matar unha variedade de xermes, e poden reducir a aparición de enfermidades e pragas de invernadoiro; A materia orgánica pode converterse en fertilizante para os cultivos; O CO2 producido pode mellorar a fotosíntese dos cultivos. Por exemplo, Wei Wenxiang enterrou fertilizantes orgánicos quentes como esterco de cabalo, esterco de vaca e esterco de ovella no solo interior do invernadoiro solar da meseta de Qinghai, o que efectivamente elevou a temperatura do chan. No invernadoiro solar da zona do deserto de Gansu, Zhou Zhilong usou palla e fertilizantes orgánicos para fermentar entre os cultivos. A proba demostrou que a temperatura do invernadoiro podería aumentar entre 2 e 3 ℃.

02 calefacción de carbón

Hai cociña artificial, quentador de auga de aforro enerxético e calefacción. Por exemplo, tras unha investigación na meseta de Qinghai, Wei Wenxiang descubriu que a calefacción do forno artificial se usaba principalmente localmente. Este método de quecemento ten as vantaxes dun quecemento máis rápido e un efecto de quecemento evidente. Non obstante, no proceso de queimar carbón produciranse gases nocivos como SO2, CO e H2S, polo que é necesario facer un bo traballo de descarga de gases nocivos.

03 calefacción eléctrica

Use un cable de calefacción eléctrico para quentar o teito frontal do invernadoiro ou use un aquecedor eléctrico. O efecto de calefacción é notable, o uso é seguro, non se xeran contaminantes no invernadoiro e o equipo de calefacción é fácil de controlar. Chen Weiqian e outros pensan que o problema dos danos por conxelación no inverno na zona de Jiuquan dificulta o desenvolvemento da agricultura local de Gobi, e pódense usar elementos de calefacción eléctricos para quentar o invernadoiro. Non obstante, debido ao uso de recursos de enerxía eléctrica de alta calidade, o consumo de enerxía é alto e o custo é alto. Suxírese que se use como medio temporal de calefacción de emerxencia en climas fríos extremos.

Medidas de xestión ambiental

No proceso de produción e uso do invernadoiro, o equipo completo e o funcionamento normal non poden garantir de forma eficaz que o seu ambiente térmico cumpra os requisitos de deseño. De feito, o uso e a xestión dos equipos adoitan desempeñar un papel fundamental na formación e mantemento do ambiente térmico, o máis importante é a xestión diaria da colcha e ventilación de illamento térmico.

Xestión de colcha de illamento térmico

A colcha de illamento térmico é a clave para o illamento térmico nocturno do tellado dianteiro, polo que é moi importante perfeccionar a súa xestión e mantemento diarios, especialmente os seguintes problemas: ①Escolla o momento adecuado de apertura e peche da colcha de illamento térmico. . O tempo de apertura e peche da colcha de illamento térmico non só afecta o tempo de iluminación do invernadoiro, senón que tamén afecta ao proceso de calefacción no invernadoiro. Abrir e pechar a colcha de illamento térmico demasiado cedo ou demasiado tarde non é propicio para a recollida de calor. Pola mañá, se a colcha se descubre demasiado cedo, a temperatura interior baixará demasiado debido á baixa temperatura exterior e á luz débil. Pola contra, se o tempo de destapar a colcha é demasiado tarde, o tempo de recepción da luz no invernadoiro acurtarase e atrasarase o tempo de subida da temperatura interior. Pola tarde, se a colcha de illamento térmico se apaga demasiado cedo, acurtarase o tempo de exposición interior e reducirase o almacenamento de calor do chan e das paredes interiores. Pola contra, se a conservación da calor se desactiva demasiado tarde, a disipación de calor do invernadoiro aumentará debido á baixa temperatura exterior e á luz débil. Polo tanto, en xeral, cando a colcha de illamento térmico está activada pola mañá, é recomendable que a temperatura aumente despois de caer 1 ~ 2 ℃, mentres que cando a colcha de illamento térmico está desactivada, é recomendable que aumente a temperatura. despois de 1 ~ 2 ℃ caída. ② Ao pechar a colcha de illamento térmico, preste atención a observar se a colcha de illamento térmico cobre firmemente todos os tellados dianteiros e axústaas a tempo se hai un oco. ③ Despois de que a colcha de illamento térmico estea completamente colocada, comprobe se a parte inferior foi compactada, para evitar que o efecto de conservación da calor se leve pola noite pola noite. ④ Comprobe e manteña a colcha de illamento térmico a tempo, especialmente cando a colcha de illamento térmico está danada, repáraa ou substitúea a tempo. ⑤ Preste atención ás condicións meteorolóxicas a tempo. Cando chova ou neve, cubra a colcha de illamento térmico a tempo e retire a neve a tempo.

Xestión de ventilacións

A finalidade da ventilación no inverno é axustar a temperatura do aire para evitar unha temperatura excesiva ao redor do mediodía; O segundo é eliminar a humidade interior, reducir a humidade do aire no invernadoiro e controlar pragas e enfermidades; O terceiro é aumentar a concentración interior de CO2 e promover o crecemento dos cultivos. Non obstante, a ventilación e a conservación da calor son contraditorias. Se a ventilación non se xestiona correctamente, probablemente provocará problemas de baixa temperatura. Polo tanto, cando e canto tempo deben abrirse as ventilacións hai que axustarse dinámicamente segundo as condicións ambientais do invernadoiro en calquera momento. Nas zonas non cultivadas do noroeste, a xestión das ventilacións de invernadoiro divídese principalmente en dúas formas: operación manual e ventilación mecánica simple. Non obstante, o tempo de apertura e o tempo de ventilación das ventilacións baséanse principalmente no criterio subxectivo das persoas, polo que pode ocorrer que as ventilacións se abran demasiado cedo ou demasiado tarde. Para resolver os problemas anteriores, Yin Yilei etc. deseñou un dispositivo de ventilación intelixente do tellado, que pode determinar o tempo de apertura e o tamaño de apertura e peche dos orificios de ventilación segundo os cambios do ambiente interior. Coa profundización da investigación sobre a lei do cambio ambiental e a demanda de cultivos, así como a popularización e progreso de tecnoloxías e equipamentos como a percepción ambiental, a recollida de información, a análise e o control, a automatización da xestión da ventilación en invernadoiros solares debería ser un importante dirección de desenvolvemento no futuro.

Outras medidas de xestión

No proceso de uso de varios tipos de películas, a súa capacidade de transmisión de luz debilitarase gradualmente e a velocidade de debilitamento non só está relacionada coas súas propias propiedades físicas, senón tamén co medio ambiente circundante e coa xestión durante o uso. No proceso de uso, o factor máis importante que leva á diminución do rendemento da transmisión da luz é a contaminación da superficie da película. Polo tanto, é moi importante realizar unha limpeza e limpeza regulares cando as condicións o permitan. Ademais, a estrutura do recinto do invernadoiro debe comprobarse regularmente. Cando hai unha fuga na parede e na cuberta frontal, débese reparar a tempo para evitar que o invernadoiro se vexa afectado pola infiltración de aire frío.

Problemas existentes e dirección de desenvolvemento

Os investigadores exploraron e estudaron durante moitos anos a tecnoloxía de conservación e almacenamento da calor, a tecnoloxía de xestión e os métodos de quentamento dos invernadoiros en áreas non cultivadas do noroeste, que basicamente se decataron da produción de vexetais durante o invernamento, mellorou moito a capacidade do invernadoiro para resistir as lesións por arrefriamento a baixa temperatura. , e basicamente deuse conta da produción invernal de hortalizas. Achegou unha contribución histórica para paliar a contradición entre alimentos e vexetais que compiten pola terra en China. Non obstante, aínda existen os seguintes problemas na tecnoloxía de garantía de temperatura no noroeste de China.

Tipos de invernadoiros a mellorar

Na actualidade, os tipos de invernadoiros seguen sendo os comúns construídos a finais do século XX e principios deste, cunha estrutura sinxela, deseño pouco razoable, escasa capacidade para manter o ambiente térmico do invernadoiro e resistir desastres naturais e falta de estandarización. Polo tanto, no futuro deseño do invernadoiro, a forma e inclinación do tellado dianteiro, o ángulo acimutal do invernadoiro, a altura da parede traseira, a profundidade de afundimento do invernadoiro, etc. deben estandarizarse combinando completamente a latitude xeográfica local. e características climáticas. Ao mesmo tempo, só se pode plantar un cultivo nun invernadoiro na medida do posible, de xeito que se pode levar a cabo unha correspondencia estandarizada de invernadoiro segundo os requisitos de luz e temperatura dos cultivos plantados.

A escala do invernadoiro é relativamente pequena.

Se a escala do invernadoiro é demasiado pequena, afectará á estabilidade do ambiente térmico do invernadoiro e ao desenvolvemento da mecanización. Co aumento gradual do custo laboral, o desenvolvemento da mecanización é unha dirección importante no futuro. Polo tanto, no futuro, debemos basearnos no nivel de desenvolvemento local, ter en conta as necesidades do desenvolvemento da mecanización, deseñar racionalmente o espazo interior e a disposición dos invernadoiros, acelerar a investigación e o desenvolvemento de equipos agrícolas axeitados para as áreas locais e mellorar a taxa de mecanización da produción en invernadoiro. Ao mesmo tempo, segundo as necesidades dos cultivos e os patróns de cultivo, os equipos relevantes deben combinarse cos estándares e debe promoverse a investigación e desenvolvemento integrado, a innovación e a popularización da ventilación, a redución da humidade, a conservación da calor e os equipos de calefacción.

O grosor de muros como area e bloques ocos aínda é groso.

Se a parede é demasiado grosa, aínda que o efecto de illamento é bo, reducirá a taxa de utilización do solo, aumentará o custo e a dificultade de construción. Polo tanto, no desenvolvemento futuro, por unha banda, o grosor da parede pódese optimizar cientificamente segundo as condicións climáticas locais; Por outra banda, debemos promover o desenvolvemento lixeiro e simplificado da parede traseira, para que a parede traseira do invernadoiro só manteña a función de preservación da calor, utilizar colectores solares e outros equipos para substituír o almacenamento de calor e liberación da parede. . Os colectores solares teñen as características de alta eficiencia de recollida de calor, forte capacidade de recollida de calor, aforro de enerxía, baixo contido de carbono, etc. pola noite, cunha maior eficiencia de aproveitamento da calor.

É necesario desenvolver unha colcha especial de illamento térmico.

O teito frontal é o principal corpo de disipación de calor no invernadoiro, e o rendemento de illamento térmico da colcha de illamento térmico afecta directamente ao ambiente térmico interior. Na actualidade, o ambiente de temperatura do invernadoiro nalgunhas áreas non é bo, en parte porque a colcha de illamento térmico é demasiado delgada e o rendemento de illamento térmico dos materiais é insuficiente. Ao mesmo tempo, a colcha de illamento térmico aínda ten algúns problemas, como unha escasa impermeabilidade e capacidade de esquí, un fácil envellecemento da superficie e dos materiais do núcleo, etc. Polo tanto, no futuro, os materiais de illamento térmico adecuados deberían seleccionarse cientificamente segundo as condicións locais. As características e requisitos climáticos, así como produtos especiais de illamento térmico adecuados para uso local e divulgación deben ser deseñados e desenvolvidos.

FIN

Información citada

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, etc. Estado da investigación da tecnoloxía de garantía de temperatura ambiental do invernadoiro solar no noroeste de terras non cultivadas [J]. Tecnoloxía da Enxeñaría Agrícola, 2022,42(28):12-20.