Li Jianming, Sun Guotao 등온실 원예 농업 공학 기술2022-11-21 17:42 베이징에서 출판

최근 몇 년 동안 온실 산업이 활발하게 발전했습니다.온실의 개발은 토지이용률과 농산물의 산출률을 향상시킬 뿐만 아니라 비수기 과일과 채소의 수급문제를 해결한다.그러나 온실은 또한 전례 없는 도전에 직면했습니다.원래 시설, 난방 방법 및 구조 형태는 환경 및 개발에 대한 저항을 생성했습니다.온실 구조를 바꾸기 위해서는 새로운 재료와 새로운 설계가 절실히 필요하며, 에너지 절약과 환경 보호라는 목적을 달성하고 생산과 수입을 늘리기 위해서는 새로운 에너지원이 절실히 필요합니다.

이 기사는 온실의 태양 에너지, 바이오 매스 에너지, 지열 에너지 및 기타 새로운 에너지 원의 연구 및 혁신, 연구 및 응용을 포함하여 "온실의 새로운 혁명을 돕는 새로운 에너지, 신소재, 새로운 디자인"이라는 주제에 대해 논의합니다. 덮개, 단열, 벽 및 기타 장비를 위한 신소재, 온실 개혁을 돕기 위한 새로운 에너지, 신소재 및 새로운 디자인에 대한 미래 전망 및 생각, 업계에 참조를 제공합니다.

시설농업의 발전은 중대지시의 정신과 중앙정부의 의사결정을 구현하기 위한 정치적 요구이자 불가피한 선택이다.2020년 중국 보호 농업 총면적은 280만 hm2, 생산액은 1조 위안을 넘어설 것이다.새로운 에너지, 신소재, 새로운 온실 디자인을 통해 온실 조명 및 단열 성능을 향상시키는 것은 온실 생산 능력을 향상시키는 중요한 방법입니다.전통적인 온실 생산에는 석탄, 연료유 및 전통적인 온실에서 난방 및 난방에 사용되는 기타 에너지원과 같은 많은 단점이 있어 환경을 심각하게 오염시키는 다량의 이산화 가스를 생성하는 반면 천연 가스, 전기 에너지 다른 에너지원은 온실 운영 비용을 증가시킵니다.온실 벽을 위한 전통적인 축열 재료는 대부분 점토와 벽돌로, 많은 양을 소비하고 토지 자원에 심각한 피해를 줍니다.토벽이 있는 전통적인 태양열 온실의 토지 이용 효율은 40% ~ 50%에 불과하고 일반 온실은 열 저장 능력이 부족하여 중국 북부 지역에서 따뜻한 채소를 생산하기 위해 겨울을 보낼 수 없습니다.따라서 온실의 변화, 즉 기초연구의 핵심은 온실의 설계, 신소재 및 신에너지의 연구개발에 있다.이 기사는 온실에서 새로운 에너지원의 연구 및 혁신에 초점을 맞추고 태양 에너지, 바이오매스 에너지, 지열 에너지, 풍력 에너지 및 새로운 투명 피복 재료, 단열재 및 벽 재료와 같은 새로운 에너지원의 연구 상태를 요약합니다. 온실, 새로운 온실 건설에서 신 에너지 및 신소재의 적용을 분석하고 미래 온실 개발 및 변형에서 그들의 역할을 기대합니다.

신에너지 온실 연구 및 혁신

농업 활용 잠재력이 가장 큰 녹색 신에너지에는 태양 에너지, 지열 에너지 및 바이오 매스 에너지 또는 다양한 신 에너지 원의 종합 활용이 포함되어 서로의 장점을 학습하여 에너지의 효율적인 사용을 달성합니다.

태양 에너지/전력

태양 에너지 기술은 저탄소, 효율적이고 지속 가능한 에너지 공급 모드이며 중국의 전략적 신흥 산업의 중요한 구성 요소입니다.이는 향후 중국 에너지 구조의 전환과 업그레이드를 위한 불가피한 선택이 될 것입니다.에너지 활용의 관점에서 볼 때 온실 자체가 태양광 에너지 활용을 위한 시설 구조물이다.온실 효과를 통해 태양 에너지를 실내로 모아 온실 온도를 높이고 작물 생육에 필요한 열을 공급한다.온실 식물의 광합성의 주요 에너지원은 태양 에너지를 직접 이용하는 직사광선이다.

01 열을 발생시키는 태양광 발전

태양광 발전은 광기전력 효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 기술이다.이 기술의 핵심 요소는 태양 전지입니다.태양광 에너지가 직렬 또는 병렬로 배열된 태양광 패널 어레이에 비치면 반도체 구성 요소는 태양 복사 에너지를 전기 에너지로 직접 변환합니다.광전지 기술은 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하고, 배터리를 통해 전기를 저장하고, 밤에 온실을 가열할 수 있지만 높은 비용으로 인해 추가 개발이 제한됩니다.연구팀은 유연한 태양광 패널, 올인원 역제어 기계, 축전지 및 그래핀 발열봉으로 구성된 태양광 그래핀 발열 장치를 개발했다.식재선의 길이에 따라 그래핀 가열봉이 기판 백 아래에 묻혀 있습니다.낮에는 태양광 패널이 태양열을 흡수해 전기를 생산해 축전지에 저장했다가 밤이 되면 전기를 방출해 그래핀 발열봉을 작동시킨다.실제 측정에서는 17℃에서 시작하여 19℃에서 끝나는 온도 제어 모드를 채택합니다.야간(2일째 20:00~08:00) 8시간 가동, 식물 한 줄 난방 시 에너지 소비량은 1.24kWh·h, 밤기재 백의 평균 온도는 19.2℃, 대조구보다 3.5~5.3℃ 높다.태양광 발전과 결합된 이 난방 방식은 겨울철 온실 난방의 높은 에너지 소비와 높은 오염 문제를 해결합니다.

02 광열 변환 및 활용

태양 광열 변환은 광열 변환 재료로 만들어진 특수한 햇빛 수집 표면을 사용하여 가능한 한 많은 태양 에너지를 수집 및 흡수하여 열 에너지로 변환하는 것을 말합니다.태양광 발전 응용과 비교할 때 태양 광열 응용은 근적외선 대역의 흡수를 증가시키므로 햇빛의 에너지 이용 효율이 높고 비용이 저렴하며 기술이 성숙되어 가장 널리 사용되는 태양 에너지 이용 방법입니다.

중국에서 가장 성숙한 광열 변환 및 활용 기술은 태양열 집열기이며, 그 핵심 구성 요소는 선택적 흡수 코팅이 있는 열 흡수판 코어로, 덮개판을 통과하는 태양 복사 에너지를 열 에너지로 변환하고 전달할 수 있습니다. 열을 흡수하는 작동 매체에 넣습니다.태양열 수집기는 수집기에 진공 공간이 있는지 여부에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 평면 태양열 수집기와 진공관 태양열 수집기;채광구에서의 일사 방향 변경 여부에 따라 집중형 태양열 집열기와 비집중형 태양열 집열기;열전달 작동 매체의 유형에 따라 액체 태양열 집열기와 공기 태양열 집열기가 있습니다.

온실에서의 태양 에너지 이용은 주로 다양한 형태의 태양열 집열기를 통해 이루어집니다.모로코의 Ibn Zor 대학은 겨울에 총 토마토 생산량을 55%까지 증가시킬 수 있는 온실 온난화를 위한 활성 태양 에너지 난방 시스템(ASHS)을 개발했습니다.중국 농업 대학은 390.6~693.0 MJ의 열 수집 용량을 가진 일련의 표면 쿨러-팬 수집 및 배출 시스템을 설계 및 개발했으며 히트 펌프에 의한 축열 프로세스에서 열 수집 프로세스를 분리하는 아이디어를 제시했습니다.이탈리아 바리 대학은 태양열 에너지 시스템과 공기-물 열 펌프로 구성된 온실 다세대 난방 시스템을 개발했으며, 공기 온도를 3.6%, 토양 온도를 92%까지 높일 수 있습니다.연구팀은 태양온실 경사각이 가변적인 일종의 능동형 태양열 집열장치와 전천후 온실수체 지지축열장치를 개발했다.경사가 가변적인 능동형 태양열 집열 기술은 제한된 집열 용량, 차양, 경작지 점유 등 기존 온실 집열 장비의 한계를 돌파합니다.태양열 온실의 특수 온실 구조를 이용하여 온실의 무식재 공간을 최대한 활용하여 온실 공간의 활용 효율을 크게 향상시킵니다.전형적인 햇볕이 잘 드는 작업 조건에서 경사가 가변적인 활성 태양열 집열 시스템은 1.9MJ/(m2h)에 도달하고 에너지 이용 효율은 85.1%에 도달하며 에너지 절약률은 77%입니다.온실 축열 기술에서는 다상 변화 축열 구조를 설정하고 축열 장치의 축열 용량을 높이고 장치에서 열을 천천히 방출하여 효율적인 사용을 실현합니다. 온실 태양열 수집 장비에 의해 수집된 열.

바이오매스 에너지

온실에 바이오매스 열발생장치를 결합하여 새로운 시설구조를 구축하고, 돼지분뇨, 버섯찌꺼기, 짚 등의 바이오매스 원료를 퇴비화하여 열을 양조하고, 발생한 열에너지를 온실에 직접 공급한다. 5].바이오매스 발효가열조가 없는 온실과 비교하여 난방온실은 온실내 지반온도를 효과적으로 상승시킬 수 있으며 겨울철 정상기후의 토양에서 재배되는 작물의 뿌리의 적정온도를 유지할 수 있다.경간 17m, 길이 30m의 단층 비대칭 단열온실을 예로 들자면 농업폐기물(토마토짚과 돼지분뇨 혼합) 8m를 실내발효조에 투입하여 더미를 뒤집지 않고 자연발효할 수 있다. 겨울에는 온실의 일평균기온을 4.2℃ 상승시키고, 일평균 최저기온은 4.6℃에 도달할 수 있습니다.

바이오매스 제어 발효의 에너지 활용은 바이오매스 열 에너지와 CO2 가스 비료를 신속하게 획득하고 효율적으로 활용하기 위해 발효 공정을 제어하는 ​​기기 및 장비를 사용하는 발효 방법이며, 그 중 환기와 수분이 발효 열을 조절하는 핵심 요소입니다. 바이오매스의 가스 생산.통풍이 잘 되는 조건에서 발효더미의 호기성 미생물은 산소를 생활활동에 이용하고, 생성된 에너지의 일부는 자신의 생활활동에 사용하고, 일부는 온도에 유익한 열에너지로 환경에 방출된다. 환경의 상승.물은 전체 발효 과정에 참여하여 미생물 활동에 필요한 용해성 영양소를 제공하는 동시에 물을 통해 더미의 열을 증기 형태로 방출하여 더미의 온도를 낮추고 수명을 연장합니다. 미생물을 제거하고 힙의 벌크 온도를 높입니다.발효조에 짚침출장치를 설치하면 겨울철 실내온도를 3~5℃ 상승시키고 식물의 광합성을 강화하여 토마토 수확량을 29.6% 증가시킬 수 있다.

지열 에너지

중국은 지열자원이 풍부하다.현재 농업시설에서 지열에너지를 활용하는 가장 보편적인 방법은 지열원 히트펌프를 이용하는 것으로 소량의 고급에너지(예: 전기 에너지).전통적인 온실 난방 조치와 달리 지열 히트 펌프 난방은 상당한 난방 효과를 달성할 수 있을 뿐만 아니라 온실을 식히고 온실의 습도를 줄이는 능력도 있습니다.주택 건설 분야에서 지열 열 펌프의 응용 연구는 성숙합니다.지열원 히트펌프의 냉난방 능력에 영향을 미치는 핵심 부분은 지하 열교환 모듈로서 주로 매설관, 지하 우물 등이 포함된다. 이 부분의 연구 초점이었습니다.동시에 지열원히트펌프 적용시 지하토층의 온도변화도 히트펌프시스템의 이용효과에 영향을 미친다.지열원히트펌프를 이용하여 여름에는 온실을 식히고 심토층에 열에너지를 저장함으로써 지하토층의 온도강하를 완화하고 겨울에는 지열원히트펌프의 열생산효율을 높일 수 있다.

현재 지열원히트펌프의 성능 및 효율에 대한 연구에서는 실제 실험데이터를 통하여 TOUGH2, TRNSYS 등의 소프트웨어로 수치모델을 구축하여 난방성능 및 성능계수(COP ) 지열 히트 펌프의 3.0 ~ 4.5에 도달할 수 있어 냉난방 효과가 좋습니다.히트 펌프 시스템의 작동 전략 연구에서 Fu Yunzhun 등은 부하측 흐름과 비교하여 지반원측 흐름이 장치의 성능과 매설 파이프의 열 전달 성능에 더 큰 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. .유량 설정 조건에서 장치의 최대 COP 값은 2시간 동안 작동하고 2시간 동안 정지하는 작동 방식을 채택하여 4.17에 도달할 수 있습니다.Shi Huixian et.물 저장 냉각 시스템의 간헐적 작동 모드를 채택했습니다.여름에는 온도가 높을 때 전체 에너지 공급 시스템의 COP가 3.80에 도달할 수 있습니다.

온실 심토 열저장 기술

온실의 깊은 토양 열 저장은 온실에서 "열 저장 은행"이라고도 합니다.겨울의 냉해와 여름의 고온은 온실 생산의 주요 장애물입니다.심토의 강력한 축열능력을 바탕으로 연구팀은 온실 지하 심축 축열장치를 설계했다.이 장치는 온실 내부 지하 1.5~2.5m 깊이에 매설된 이중층 병렬 열전달 파이프라인으로 온실 상단에 공기 흡입구가 있고 지상에 공기 배출구가 있습니다.온실의 온도가 높을 때 실내 공기는 팬에 의해 강제로 지면으로 펌핑되어 축열 및 온도 감소를 실현합니다.온실의 온도가 낮으면 토양에서 열을 추출하여 온실을 따뜻하게 합니다.제작 및 적용 결과 667m에서 겨울 밤 온실 온도 2.3℃ 상승, 여름 낮 실내 온도 2.6℃ 감소, 토마토 수확량 1500kg 증가².이 장치는 깊은 지하 토양의 "겨울에는 따뜻하고 여름에는 시원함"과 "일정한 온도"의 특성을 최대한 활용하고 온실에 대한 "에너지 액세스 뱅크"를 제공하며 온실 냉난방의 보조 기능을 지속적으로 완성합니다. .

다중 에너지 조정

두 가지 이상의 에너지 유형을 사용하여 온실을 가열하면 단일 에너지 유형의 단점을 효과적으로 보완할 수 있으며 "1 더하기 1은 2보다 큼"의 중첩 효과를 발휘할 수 있습니다.지열 에너지와 태양 에너지 간의 상호보완적 협력은 최근 몇 년간 농업 생산에서 새로운 에너지 활용에 대한 연구 핫스팟입니다.에미 외태양광-열 하이브리드 태양열 집열기가 장착된 다중 소스 에너지 시스템(그림 1)을 연구했습니다.일반적인 공기-물 히트 펌프 시스템과 비교하여 다중 소스 에너지 시스템의 에너지 효율은 16%~25% 향상됩니다.Zheng et.태양 에너지와 지열 히트 펌프의 새로운 유형의 결합 축열 시스템을 개발했습니다.태양열 집열 시스템은 고품질의 계절별 난방 저장, 즉 겨울철 고품질 난방과 여름철 고품질 냉방을 실현할 수 있습니다.매립형 튜브 열교환기와 간헐적 축열 탱크는 모두 시스템에서 잘 작동할 수 있으며 시스템의 COP 값은 6.96에 도달할 수 있습니다.

태양 에너지와 결합하여 상용 전력 소비를 줄이고 온실에서 태양광 전력 공급의 안정성을 높이는 것을 목표로 합니다.Wan Ya et.온실 난방을 위해 태양열 발전과 상용 전력을 결합하는 새로운 지능형 제어 기술 계획을 제시하여 빛이 있을 때 태양광 발전을 사용하고 빛이 없을 때 상용 전력으로 전환하여 부하 전력 부족을 크게 줄입니다. 배터리를 사용하지 않고도 경제적 비용을 절감할 수 있습니다.

태양 에너지, 바이오매스 에너지 및 전기 에너지는 공동으로 온실을 가열할 수 있으며, 이는 또한 높은 난방 효율을 달성할 수 있습니다.Zhang Liangrui와 다른 사람들은 계곡 전기 축열 물 탱크와 태양열 진공관 열 수집을 결합했습니다.온실 난방 시스템은 열 쾌적성이 좋으며 시스템의 평균 난방 효율은 68.70%입니다.전기열저장수조는 전기가열을 이용한 바이오매스 난방수 저장장치입니다.가열단의 취수구 최저온도를 설정하고, 태양열 집열부와 바이오매스 축열부의 물 저장 온도에 따라 시스템의 운영 전략을 결정하여 난방 종료 및 전기 에너지 및 바이오 매스 에너지 재료를 최대한 절약합니다.

새로운 온실 재료의 혁신적인 연구 및 적용

온실 면적이 확장됨에 따라 벽돌 및 토양과 같은 전통적인 온실 재료의 적용 단점이 점점 더 드러나고 있습니다.따라서 온실의 열 성능을 더욱 향상시키고 현대 온실의 개발 요구를 충족시키기 위해 새로운 투명 피복 재료, 단열 재료 및 벽 재료에 대한 많은 연구와 응용이 있습니다.

새로운 투명 피복재 연구 및 적용

온실용 투명 피복재의 유형은 주로 플라스틱 필름, 유리, 태양광 패널 및 태양광 패널을 포함하며 그 중 플라스틱 필름이 가장 큰 응용 분야를 가지고 있습니다.전통적인 온실 PE 필름은 수명이 짧고 열화되지 않으며 단일 기능이라는 결함이 있습니다.현재 기능성 시약이나 코팅제를 첨가하여 다양한 새로운 기능성 필름이 개발되고 있다.

광 변환 필름:광전환필름은 희토류, 나노소재 등의 광전환제를 이용하여 필름의 광학적 성질을 변화시키고, 자외선 영역을 식물의 광합성에 필요한 붉은 주황빛과 청자색 빛으로 전환시켜 작물의 수확량을 높이고, 플라스틱 온실에서 작물 및 온실 필름에 대한 자외선의 손상.예를 들어, VTR-660 광변환제를 사용한 광대역 보라색-적색 온실 필름은 온실에 적용할 때 적외선 투과율을 크게 향상시킬 수 있으며 대조 온실과 비교할 때 헥타르당 토마토 수확량, 비타민 C 및 리코펜 함량 각각 25.71%, 11.11%, 33.04% 크게 증가했습니다.그러나 현재 새로운 광 변환 필름의 사용 수명, 분해성 및 비용은 여전히 ​​연구가 필요합니다.

흩어진 유리: 온실 내 산란유리는 유리 표면에 특수 패턴과 무반사 기술을 적용하여 태양광을 산란광으로 극대화하여 온실 안으로 유입시켜 작물의 광합성 효율을 높이고 작물 수확량을 높일 수 있습니다.산란 유리는 온실에 들어오는 빛을 특별한 패턴을 통해 산란광으로 바꾸고 산란광은 온실에 더 고르게 조사되어 온실에 대한 골격의 그림자 영향을 제거합니다.일반 플로트 유리 및 울트라 화이트 플로트 유리와 비교할 때 산란 유리의 광투과율 기준은 91.5%이며 일반 플로트 유리는 88%입니다.온실 내부의 빛 투과율이 1% 증가할 때마다 수확량이 약 3% 증가할 수 있으며, 과일과 채소의 수용성 당분과 비타민 C가 증가했습니다.온실의 산란 유리는 먼저 코팅된 다음 강화되며 자체 폭발률은 국가 표준보다 높아 2‰에 도달합니다.

새로운 단열재 연구 및 적용

온실의 전통적인 단열재는 주로 지붕의 내부 및 외부 단열, 일부 축열 및 집열 장치의 단열 및 단열에 주로 사용되는 밀짚 매트, 종이 이불, 침상 펠트 단열 이불 등을 포함합니다. .대부분 장기간 사용시 내부 습기로 인해 단열성능이 떨어지는 단점이 있습니다.따라서 새로운 고단열 재료의 응용 분야가 많이 있으며 그 중 새로운 단열 퀼트, 축열 및 집열 장치가 연구 초점입니다.

새로운 단열재는 일반적으로 직조 필름 및 코팅 펠트와 같은 표면 방수 및 노화 방지 재료를 스프레이 코팅된 면, 잡다한 캐시미어 및 진주면과 같은 푹신한 단열재로 가공 및 합성하여 만들어집니다.직조 필름 스프레이 코팅 면 단열 퀼트가 중국 동북부에서 테스트되었습니다.스프레이 코팅 면 500g을 추가하면 시중의 블랙 펠트 보온 퀼트 4500g의 보온 성능과 동등한 것으로 나타났습니다.동일한 조건에서 스프레이코팅 면 700g의 단열성능은 스프레이코팅 코튼 단열퀼트 500g에 비해 1~2℃ 향상되었다.동시에 다른 연구에서도 시장에서 일반적으로 사용되는 단열 퀼트와 비교할 때 스프레이 코팅 면화 및 기타 캐시미어 단열 퀼트의 단열 효과가 더 우수하며 단열률은 84.0% 및 83.3%입니다. %각기.가장 추운 실외 온도가 -24.4℃일 때 실내 온도는 각각 5.4℃와 4.2℃에 도달할 수 있습니다.단일 짚 담요 절연 퀼트와 비교하여 새로운 복합 절연 퀼트는 경량, 높은 절연율, 강력한 방수 및 노화 저항의 장점을 가지고 있으며 태양열 온실을 위한 새로운 유형의 고효율 절연 재료로 사용할 수 있습니다.

동시에 온실 열 수집 및 저장 장치용 단열재 연구에 따르면 두께가 동일할 때 다층 복합 단열재가 단일 소재보다 단열 성능이 우수한 것으로 나타났습니다.Northwest A&F University의 Li Jianming 교수 팀은 진공 보드, 에어로젤 및 고무면과 같은 온실 물 저장 장치의 22가지 단열재를 설계 및 선별하고 열 특성을 측정했습니다.그 결과 80mm 단열코팅+에어로겔+고무 플라스틱 단열 면 복합 단열재는 80mm 고무 플라스틱 면에 비해 단위 시간당 0.367MJ의 방열을 감소시킬 수 있으며 열전달 계수는 0.283W/(m2 ·k) 단열재 조합의 두께가 100mm인 경우.

상변화 물질은 온실 물질 연구에서 핫스팟 중 하나입니다.노스웨스트 A&F 대학은 2종의 상변화 물질 저장 장치를 개발했다. 하나는 50cm×30cm×14cm(길이×높이×두께) 크기의 검은색 폴리에틸렌으로 만든 저장 상자에 상변화 물질을 채워넣은 것이다. 열을 저장하고 열을 방출할 수 있습니다.둘째, 새로운 유형의 상변화 벽판이 개발되었습니다.상변화 벽판은 상변화 재료, 알루미늄 판, 알루미늄-플라스틱 판 및 알루미늄 합금으로 구성됩니다.상변화 물질은 벽판의 가장 중앙에 위치하며 규격은 200mm×200mm×50mm이다.상변화 전후의 분말상 고체로 녹거나 흘러내리는 현상이 없습니다.상변화 물질의 네 개의 벽은 각각 알루미늄 판과 알루미늄-플라스틱 판입니다.이 장치는 낮에는 주로 열을 저장하고 밤에는 주로 열을 방출하는 기능을 실현할 수 있습니다.

따라서 단일단열재 적용시 단열효율이 낮고 열손실이 크며 축열시간이 짧은 등의 문제점이 있다. 따라서 복합단열재를 단열층 및 실내외 단열재로 사용 축열 장치의 피복층은 온실의 단열 성능을 효과적으로 향상시키고 온실의 열 손실을 줄여 에너지 절약 효과를 얻을 수 있습니다.

새로운 벽의 연구와 응용

일종의 인클로저 구조로서 벽은 온실의 방한 및 열 보존을 위한 중요한 장벽입니다.온실 북벽의 개발은 벽체의 재료 및 구조에 따라 흙, 벽돌 등으로 이루어진 단층벽과 점토벽돌, 블록벽돌, 폴리스티렌 보드 등 내부 열 저장 및 외부 단열 기능이 있으며 이러한 벽의 대부분은 시간이 많이 걸리고 노동 집약적입니다.따라서 최근 몇 년 동안 건축하기 쉽고 빠른 조립에 적합한 많은 새로운 유형의 벽이 나타났습니다.

새로운 유형의 조립된 벽의 출현은 외부 방수 및 노화 방지 표면 재료와 열로 펠트, 진주 면, 우주 면, 유리 면 또는 재활용 면과 같은 재료를 사용하는 새로운 유형의 복합 벽을 포함하여 조립된 온실의 급속한 발전을 촉진합니다. 신장에 있는 스프레이 본드 면의 유연하게 조립된 벽과 같은 단열층.또한 다른 연구에서는 신장의 벽돌로 채워진 밀 껍질 모르타르 블록과 같은 열 저장층이 있는 조립된 온실의 북쪽 벽을 보고했습니다.동일한 외부 환경에서 최저 실외 온도가 -20.8℃일 때 밀 껍질 모르타르 블록 복합벽을 사용한 태양열 온실의 온도는 7.5℃인 반면, 벽돌-콘크리트 벽을 사용한 태양열 온실의 온도는 3.2℃입니다.벽돌 온실에서 토마토의 수확 시간은 16일 앞당겨질 수 있으며 단일 온실의 수확량은 18.4% 증가할 수 있습니다.

노스웨스트 A&F 대학교 시설팀은 빛의 각도에서 짚, 흙, 물, 돌, 상변화 물질을 단열 및 축열 모듈로 만드는 설계 아이디어와 단순화된 벽 디자인을 제시하여 모듈식 조립 응용 연구를 촉진했습니다. 벽.예를 들어, 일반 벽돌 벽 온실과 비교할 때 온실의 평균 온도는 화창한 날에 4.0℃ 더 높습니다.상변화물질(PCM)과 시멘트로 이루어진 3종의 무기질 상변화 시멘트 모듈은 74.5, 88.0, 95.1 MJ/m의 열을 축적했다.^삼, 방출 열 59.8, 67.8 및 84.2 MJ/m^삼, 각각.낮에는 "절정", 밤에는 "골짜기", 여름에는 열을 흡수하고 겨울에는 열을 방출하는 기능을 가지고 있습니다.

이 새로운 벽은 현장에서 조립되며 짧은 공사 기간과 긴 사용 수명으로 가볍고 단순화되고 신속하게 조립되는 조립식 온실 건설을 위한 조건을 만들고 온실의 구조적 개혁을 크게 촉진할 수 있습니다.그러나 이러한 종류의 벽에는 스프레이 본드 면 단열 퀼트 벽과 같은 몇 가지 결함이 있습니다. 단열 성능은 우수하지만 축열 용량이 부족하고 상변화 건축 자재는 사용 비용이 높다는 문제가 있습니다.앞으로는 조립식 벽체의 응용 연구가 강화되어야 한다.

새로운 에너지, 새로운 재료 및 새로운 디자인은 온실 구조 변화를 돕습니다.

새로운 에너지와 신소재에 대한 연구와 혁신은 온실의 디자인 혁신을 위한 기반을 제공합니다.에너지 절약형 태양열 온실과 아치 창고는 중국 농업 생산에서 가장 큰 창고 구조이며 농업 생산에서 중요한 역할을 합니다.그러나 중국의 사회적경제가 발전함에 따라 두 가지 시설구조의 단점이 점점 더 많이 나타나고 있다.첫째, 시설 구조물의 공간이 작고 기계화 정도가 낮다.둘째, 에너지절약형 태양온실은 단열성은 좋으나 토지이용도가 낮아 온실에너지를 토지로 대체하는 것과 같다.일반 아치형 창고는 공간이 협소할 뿐만 아니라 단열도 좋지 않습니다.다중 경간 온실은 공간이 넓지만 단열이 불량하고 에너지 소비가 높습니다.따라서 중국의 현재 사회경제적 수준에 맞는 온실구조를 연구개발하는 것이 절실하며, 신에너지와 신소재의 연구개발은 온실구조의 변화를 돕고 다양한 혁신적인 온실모델이나 구조물을 생산할 것이다.

대형 스팬 비대칭 물 제어 양조 온실에 대한 혁신적인 연구

대형 스팬 비대칭 물 제어 양조 온실 (특허 번호 : ZL 201220391214.2)은 햇빛 온실 원리를 기반으로 일반 플라스틱 온실의 대칭 구조를 변경하고 남쪽 스팬을 늘리고 남쪽 지붕의 조명 영역을 늘리고 감소시킵니다. 18~24m의 경간과 6~7m의 능선 높이로 북쪽 경간 및 방열 면적을 줄입니다.디자인 혁신을 통해 공간 구조를 대폭 늘렸습니다.동시에 겨울철 온실의 열 부족 문제와 일반적인 단열재의 열악한 단열 문제는 바이오 매스 양조 열 및 단열재의 신기술을 사용하여 해결됩니다.생산 및 연구 결과에 따르면 맑은 날에는 평균 11.7℃, 흐린 날에는 10.8℃의 대경간 비대칭 물 제어 양조 온실은 겨울철 작물 성장 수요를 충족시킬 수 있으며 건설 비용은 온실은 폴리스티렌 벽돌 벽 온실에 비해 39.6% 감소하고 토지 이용률은 30% 이상 증가하여 중국 황화이허 강 유역에서 더욱 대중화 및 적용하기에 적합합니다.

조립된 햇빛 온실

조립된 태양광 온실은 기둥과 지붕 골격을 내력 구조로 하고 벽 재료는 주로 내력 및 수동 열 저장 및 방출 대신 단열 인클로저입니다.주로 : (1) 코팅 필름 또는 컬러 강판, 짚 블록, 유연한 단열 퀼트, 모르타르 블록 등과 같은 다양한 재료를 결합하여 새로운 유형의 조립식 벽체를 형성합니다. (2) 조립식 시멘트 보드로 만든 복합 벽체 -폴리스티렌 보드-시멘트 보드;(3) 플라스틱 사각형 버킷 축열 및 파이프라인 축열과 같은 활성 축열 및 방출 시스템 및 제습 시스템을 갖춘 가볍고 간단한 조립 유형의 단열재.태양열 온실을 건설하기 위해 전통적인 흙벽 대신 다른 새로운 단열재와 축열재를 사용하면 공간이 넓고 토목 공학이 적습니다.실험결과 겨울철 야간온실의 온도는 전통벽돌온실보다 4.5℃ 높고 뒷벽의 두께는 166mm이다.600mm 두께의 벽돌 벽 온실과 비교하여 벽의 점유 면적은 72% 감소하고 평방 미터당 비용은 334.5위안으로 벽돌 벽 온실보다 157.2위안 저렴하며 건축 비용은 크게 떨어졌습니다.따라서 조립식 온실은 경작지 파괴가 적고 토지를 절약하며 건설 속도가 빠르고 수명이 길다는 장점이 있으며 현재와 미래의 태양열 온실의 혁신과 발전을 위한 핵심 방향입니다.

슬라이딩 햇빛 온실

Shenyang Agricultural University에서 개발한 스케이트보드 조립식 에너지 ​​절약형 태양 온실은 태양 온실 뒷벽을 이용하여 물 순환 벽체 축열 시스템을 형성하여 열을 저장하고 온도를 높이는 것으로 주로 수영장(32m^삼), 집광판(360m)²), 워터 펌프, 수도관 및 컨트롤러.유연한 단열 퀼트는 상단의 새로운 경량 암면 색상 강판 소재로 대체됩니다.연구에 따르면 이 디자인은 박공이 빛을 차단하는 문제를 효과적으로 해결하고 온실의 빛 유입 영역을 증가시킵니다.온실의 조명 각도는 41.5°로 대조 온실보다 거의 16° 더 높으므로 조명 비율이 향상됩니다.실내 온도 분포가 균일하고 식물이 잘 자랍니다.온실은 토지 이용 효율을 높이고 온실 크기를 유연하게 설계하며 건설 기간을 단축하는 이점이 있어 경작지 자원과 환경을 보호하는 데 큰 의미가 있습니다.

태양광 온실

농업 온실은 태양 광 발전, 지능형 온도 제어 및 현대 첨단 재배를 통합하는 온실입니다.그것은 강철 뼈대를 채택하고 태양 광 발전 모듈로 덮여 태양 광 발전 모듈의 조명 요구 사항과 전체 온실의 조명 요구 사항을 보장합니다.태양 에너지로 생성된 직류는 농업용 온실의 빛을 직접 보완하고 온실 장비의 정상 작동을 직접 지원하며 수자원 관개를 촉진하고 온실 온도를 높이고 작물의 빠른 성장을 촉진합니다.이런 식으로 태양광 모듈은 온실 지붕의 조명 효율에 영향을 미치고 온실 채소의 정상적인 성장에 영향을 미칩니다.따라서 온실 지붕에 태양광 패널을 합리적으로 배치하는 것이 적용의 핵심이 됩니다.농업온실은 관광농업과 시설원예가 유기적으로 결합된 산물로서 태양광발전, 농업관광, 농작물, 농업기술, 조경, 문화개발이 융합된 혁신적인 농업산업이다.

서로 다른 유형의 온실 간의 에너지 상호 작용을 통한 혁신적인 온실 그룹 설계

베이징 농업 및 임업 과학 아카데미의 Guo Wenzhong 연구원은 온실 간 에너지 전달의 난방 방법을 사용하여 하나 이상의 온실에 남아 있는 열 에너지를 수집하여 다른 온실을 가열합니다.이 난방 방식은 시간과 공간에서 온실 에너지의 전달을 실현하고 남은 온실 열 에너지의 에너지 이용 효율을 향상시키며 전체 난방 에너지 소비를 줄입니다.두 가지 유형의 온실은 상추 및 토마토 온실과 같은 다양한 작물을 심기 위해 다른 온실 유형 또는 동일한 온실 유형이 될 수 있습니다.열 수집 방법에는 주로 실내 공기 열을 추출하고 입사 복사를 직접 차단하는 것이 포함됩니다.태양열 집열, 열교환기에 의한 강제 대류 및 히트펌프에 의한 강제추출을 통해 고에너지 온실의 잉여열을 온실 난방용으로 추출하였다.

요약하다

이러한 새로운 태양열 온실은 조립이 빠르고 공사 기간이 단축되며 토지 이용률이 향상되는 장점이 있습니다.따라서 이들 신규온실의 성능을 다양한 분야에서 더욱 발굴하여 신규온실의 대규모 대중화 및 적용 가능성을 제공할 필요가 있다.동시에 온실의 구조적 개혁을 위한 동력을 제공하기 위해 온실에 신에너지 및 신소재의 적용을 지속적으로 강화할 필요가 있습니다.

미래 전망과 생각

전통적인 온실은 종종 높은 에너지 소비, 낮은 토지 이용률, 시간 소모 및 노동 소모, 열악한 성능 등과 같은 몇 가지 단점을 가지고 있어 더 이상 현대 농업의 생산 요구를 충족시킬 수 없으며 점차적으로 증가할 수밖에 없습니다. 제거.따라서 온실의 구조적 변화를 촉진하기 위하여 태양에너지, 바이오매스에너지, 지열에너지, 풍력에너지 등의 신에너지원과 새로운 온실응용재료 및 새로운 디자인을 이용하는 개발추세이다.우선, 새로운 에너지와 신소재로 구동되는 새로운 온실은 기계화된 운영의 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 에너지, 토지 및 비용을 절약해야 합니다.둘째, 온실의 대규모 대중화를 위한 여건을 제공하기 위해 다양한 영역에서 새로운 온실의 성능을 지속적으로 탐색할 필요가 있다.앞으로 우리는 온실 적용에 적합한 새로운 에너지와 신소재를 더욱 탐색하고 신에너지, 신소재 및 온실의 최상의 조합을 찾아 저비용, 짧은 공사로 새로운 온실을 건설할 수 있도록 해야 합니다. 기간, 낮은 에너지 소비 및 우수한 성능은 온실 구조 변경을 돕고 중국 온실의 현대화 발전을 촉진합니다.

온실 건설에서 새로운 에너지, 새로운 재료 및 새로운 디자인의 적용은 불가피한 추세이지만 여전히 연구하고 극복해야 할 많은 문제가 있습니다. (1) 건설 비용이 증가합니다.석탄, 천연 가스 또는 석유를 사용하는 전통적인 난방에 비해 신 에너지 및 신소재의 적용은 환경 친화적이고 무공해이지만 건설 비용이 크게 증가하여 생산 및 운영의 투자 회수에 일정한 영향을 미칩니다. .에너지 사용에 비해 신소재 비용이 크게 증가합니다.(2) 열 에너지의 불안정한 이용.신에너지 활용의 가장 큰 장점은 낮은 운영비와 낮은 이산화탄소 배출량이지만 에너지와 열의 공급이 불안정하고 흐린 날이 태양에너지 활용에 가장 큰 제한 요인이 된다.발효에 의한 바이오매스 열 생산 과정에서 낮은 발효 열 에너지, 관리 및 통제의 어려움, 원료 수송을 위한 큰 저장 공간의 문제로 인해 이 에너지의 효과적인 활용이 제한됩니다.(3) 기술 성숙도.신에너지, 신소재에 사용되는 이러한 기술은 선진 연구 및 기술 성과로 그 적용 범위와 범위는 여전히 매우 제한적입니다.여러 번 통과하지 못하고 많은 사이트와 대규모 실습 검증을 거쳐 적용에 있어 부득이하게 일부 미비점과 기술적 내용이 개선되어야 합니다.사용자는 종종 사소한 결함 때문에 기술 발전을 거부합니다.(4) 기술 침투율이 낮다.과학 및 기술 성과의 광범위한 적용에는 특정 인기가 필요합니다.현재 신에너지, 신기술, 신온실 설계 기술은 모두 대학 과학 연구 센터 팀에 있으며 일정한 혁신 능력을 갖추고 있으며 대부분의 기술 수요자 또는 설계자는 여전히 모르고 있습니다.동시에 신기술의 핵심 장비가 특허를 받고 있기 때문에 신기술의 대중화와 적용은 여전히 ​​상당히 제한적이다.(5) 신에너지, 신소재, 온실구조 설계의 일체화를 더욱 강화할 필요가 있다.에너지, 재료 및 온실 구조 설계는 세 가지 다른 분야에 속하기 때문에 온실 설계 경험이 있는 인재는 종종 온실 관련 에너지 및 재료에 대한 연구가 부족하고 그 반대도 마찬가지입니다.따라서 에너지 및 재료 연구와 관련된 연구원은 온실 산업 발전의 실제 요구에 대한 조사 및 이해를 강화해야 하며 구조 설계자도 신재료 및 신에너지를 연구하여 세 가지 관계의 깊은 통합을 촉진해야 합니다. 실용적인 온실 연구 기술, 낮은 건설 비용 및 좋은 사용 효과의 목표.위와 같은 문제점을 바탕으로 국가, 지방자치단체, 과학연구센터는 기술연구를 강화하고, 공동연구를 심도 있게 수행하며, 과학기술 성과의 홍보를 강화하고, 성과의 대중화를 제고하고, 온실산업의 새로운 발전에 도움이 되는 신에너지, 신소재 개발을 목표로 합니다.

인용 정보

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin.새로운 에너지, 새로운 재료, 새로운 디자인은 온실의 새로운 혁명을 돕습니다[J].야채, 2022,(10):1-8.