온실 원예 농업 공학 기술 2022-12-02 17:30 북경 출판

사막, 고비, 모래땅 등 비경작 지역에 태양광 온실을 개발하면 토지를 놓고 경쟁하는 식량과 채소의 모순을 효과적으로 해결했습니다. 온대 작물의 성장과 발달에 결정적인 환경 요인 중 하나로 온실 작물 생산의 성패를 좌우하는 경우가 많다. 따라서 비경작지역에 태양광온실을 개발하려면 먼저 온실의 환경온도 문제를 해결해야 한다. 본 논문에서는 최근 비경작 육상온실에서 사용되는 온도조절 방법을 정리하고, 비경작 육상태양온실의 온도 및 환경보호에 대한 기존 문제점과 발전방향을 분석, 요약하였다.

중국은 인구가 많고 이용 가능한 토지 자원이 적습니다. 토지자원의 85% 이상이 비경작 토지자원으로 주로 중국 서북부에 집중되어 있습니다. 2022년 중앙위원회 문건 1호에서는 시설농업 발전을 가속화해야 하며, 생태환경 보호의 기초 위에서 이용 가능한 공지와 황무지를 발굴하여 시설농업을 발전시켜야 한다고 지적했다. 중국 서북부는 사막, 고비, 황무지 등 비경작 토지자원과 자연광, 열자원이 풍부하여 시설농업 발전에 적합하다. 따라서 비경작지 온실을 개발하기 위한 비경작지 자원의 개발 및 활용은 국가 식량 안보를 보장하고 토지 이용 갈등을 완화하는 데 있어 전략적으로 매우 중요합니다.

현재, 비경작 태양온실은 비경작지에서의 고효율 농업 개발의 ​​주요 형태입니다. 중국 북서부 지역은 낮과 밤의 기온차가 크고 겨울 밤의 기온이 낮아 식물의 정상적인 성장과 발달에 필요한 온도보다 실내 최저온도가 낮아지는 현상이 자주 발생한다. 작물. 온도는 작물의 성장과 발달에 있어서 없어서는 안 될 환경요인 중 하나이다. 온도가 너무 낮으면 작물의 생리적, 생화학적 반응이 느려지고 성장과 발달이 느려집니다. 기온이 작물이 견딜 수 있는 한계보다 낮으면 동파로 이어질 수도 있습니다. 따라서 작물의 정상적인 성장과 발달에 필요한 온도를 확보하는 것이 특히 중요합니다. 태양온실의 적정 온도를 유지하는 것은 단 하나로 해결될 수 있는 대책이 아닙니다. 온실 설계, 건설, 자재 선택, 규제 및 일일 관리 측면에서 보장되어야 합니다. 따라서 본 논문에서는 온실 설계 및 건설, 보온 및 온난화 조치, 환경 관리 측면에서 최근 몇 년간 중국의 비재배 온실 온도 제어에 대한 연구 현황과 진행 상황을 요약하여 다음과 같은 체계적인 참고 자료를 제공할 것입니다. 비재배 온실의 합리적인 설계 및 관리.

온실 구조 및 재료

온실의 열 환경은 주로 온실의 태양 복사에 대한 전송, 차단 및 저장 용량에 따라 달라지며 이는 온실 방향, 투광 표면의 모양 및 재료, 벽 및 뒷지붕의 구조 및 재료의 합리적인 설계와 관련됩니다. 기초 단열, 온실 크기, 야간 단열 모드 및 전면 지붕 재료 등은 온실 건설 및 건설 프로세스가 설계 요구 사항의 효과적인 실현을 보장할 수 있는지 여부와도 관련됩니다.

앞지붕의 광투과능력

온실의 주요 에너지는 태양에서 나옵니다. 전면 지붕의 빛 투과 능력을 높이는 것은 온실이 더 많은 열을 얻는데 유리하며, 겨울철 온실의 온도 환경을 확보하는 중요한 기반이기도 합니다. 현재 온실 전면 지붕의 광 전송 용량과 광 수신 시간을 늘리는 세 가지 주요 방법이 있습니다.

01 합리적인 온실 방향과 방위각 설계

온실의 방향은 온실의 조명 성능과 온실의 열 저장 능력에 영향을 미칩니다. 따라서 온실에서 더 많은 열을 저장하기 위해 중국 북서부의 비경작 온실 방향은 남쪽을 향하고 있습니다. 온실의 특정 방위각의 경우 남쪽에서 동쪽으로 선택할 때 "태양을 잡는" 것이 유리하며 아침에 실내 온도가 빠르게 상승합니다. 남서향을 선택하면 온실이 오후의 빛을 활용하는 데 유리합니다. 남쪽 방향은 위의 두 상황을 절충한 방향입니다. 지구물리학의 지식에 따르면 지구는 하루에 360° 회전하고, 태양의 방위각은 4분마다 약 1°씩 이동합니다. 따라서 온실의 방위각이 1°씩 다를 때마다 직사광선이 비치는 시간은 약 4분씩 달라지게 됩니다. 즉, 온실의 방위각은 온실이 아침 저녁으로 빛을 보는 시간에 영향을 미칩니다.

아침과 오후의 조명 시간이 동일하고 동쪽이나 서쪽의 각도가 같을 때 온실은 동일한 조명 시간을 갖게 됩니다. 그러나 북위 37° 이북 지역은 오전에 기온이 낮아 이불을 펼치는 시간이 늦은 반면, 오후와 저녁에는 기온이 상대적으로 높으므로 취침 시간을 늦추는 것이 적절하다. 단열 이불을 닫습니다. 그러므로 이 지역은 남쪽에서 서쪽으로 선택하고 오후의 빛을 최대한 활용해야 합니다. 북위 30°~35° 지역의 경우 아침의 채광 상태가 좋기 때문에 보온 및 덮개 덮기 시간도 앞당길 수 있습니다. 그러므로 이들 지역은 남동쪽 방향을 선택하여 온실에 더 많은 아침 일사량을 공급하도록 노력해야 합니다. 그러나 북위 35°~37° 지역에서는 오전과 오후의 일사량 차이가 거의 없으므로 정남향을 선택하는 것이 좋습니다. 남동쪽이든 남서쪽이든 편차 각도는 일반적으로 5°~8°이며 최대값은 10°를 초과해서는 안 됩니다. 중국 북서부는 북위 37°~50° 범위에 있으므로 온실의 방위각은 일반적으로 남쪽에서 서쪽입니다. 이를 고려하여 Taiyuan 지역의 Zhang Jingshe 등이 설계한 햇빛 온실은 남쪽 서쪽 5° 방향을 선택했으며 Hexi Corridor의 Gobi 지역에 Chang Meimei 등이 건설한 햇빛 온실은 방향을 채택했습니다. 서쪽은 남쪽으로 5°에서 10° 사이이고, 신장 북부에 마즈구이(Ma Zhigui) 등이 건설한 햇빛 온실은 남쪽 서쪽으로 8°의 방향을 채택했습니다.

02 합리적인 전면 루프 형상 및 경사각 설계

앞 지붕의 모양과 경사에 따라 태양 광선의 입사각이 결정됩니다. 입사각이 작을수록 투과율은 높아집니다. Sun Juren은 전면 지붕의 모양이 주로 주 조명 표면의 길이와 후면 경사의 비율에 의해 결정된다고 믿습니다. 긴 전면 경사와 짧은 후면 경사는 전면 지붕의 채광 및 보온에 유리합니다. Chen Wei-Qian 등은 고비 지역에 사용되는 태양열 온실의 주 조명 지붕이 반경 4.5m의 원호를 채택하여 추위에 효과적으로 견딜 수 있다고 생각합니다. Zhang Jingshe 등은 고산지대와 고위도 지역의 온실 전면 지붕에 반원형 아치를 사용하는 것이 더 적절하다고 생각합니다. 앞지붕의 경사각은 플라스틱 필름의 광투과 특성에 따라 입사각이 0~40°일 경우 앞지붕의 햇빛에 대한 반사율이 작고, 40°를 초과할 경우에는 반사율이 크게 증가합니다. 따라서 40°를 최대 입사각으로 하여 앞지붕의 경사각을 계산함으로써 동지에도 일사량이 온실로 최대한 유입될 수 있도록 한다. 따라서 내몽골 우하이의 비경작 지역에 적합한 태양광온실을 설계할 때 허빈 등은 입사각이 40°인 앞지붕의 경사각을 계산해 30°보다 큰 한도라고 생각했다. °, 온실 조명 및 보온 요구 사항을 충족할 수 있습니다. Zhang Caihong 등은 신장의 비경작 지역에 온실을 지을 때 신장 남부의 온실 전면 지붕 경사각이 31°인 반면, 신장 북부의 온실 지붕 경사각은 32°~33.5°라고 생각합니다.

03 적합한 투명 커버재를 선택하세요.

실외 태양 복사 조건의 영향 외에도 온실 필름의 재료 및 빛 투과 특성도 온실의 빛과 열 환경에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 현재 PE, PVC, EVA, PO 등 플라스틱 필름의 광투과율은 재질과 필름 두께가 다르기 때문에 다릅니다. 일반적으로 1~3년 동안 사용한 필름의 빛 투과율은 전체적으로 88% 이상을 보장할 수 있으며, 이는 작물의 빛과 온도에 대한 수요에 따라 선택해야 합니다. 또한, 온실의 빛 투과와 더불어 온실의 빛 환경 분포도 사람들이 점점 더 주목하는 요소입니다. 따라서 최근 몇 년 동안 산란광이 강화된 광투과 피복재는 업계, 특히 중국 북서부의 일사량이 강한 지역에서 높은 평가를 받았습니다. 강화된 산란광 필름 적용으로 작물 캐노피 상부 및 하부의 차광효과를 감소시키고, 작물 캐노피 중간 및 하부의 광량을 증가시키며, 작물 전체의 광합성 특성을 향상시키며, 식물체의 광합성 촉진에 좋은 효과를 나타냈습니다. 성장과 생산 증가.

온실 규모의 합리적인 설계

온실 길이가 너무 길거나 짧으면 실내 온도 조절에 영향을 미칩니다. 온실의 길이가 너무 짧을 경우, 해가 뜨고 지기 전에 동쪽과 서쪽의 박공으로 그늘진 면적이 넓어 온실의 온난화에 도움이 되지 않으며, 부피가 작아 실내 토양과 벽체에 영향을 미치게 됩니다. 열의 흡수와 방출. 길이가 너무 길면 실내 온도 조절이 어려우며 온실 구조의 견고성 및 보온 퀼트 롤링 메커니즘의 구성에 영향을 미칩니다. 온실의 높이와 폭은 전면 지붕의 채광, 온실 공간의 크기 및 단열 비율에 직접적인 영향을 미칩니다. 온실의 폭과 길이가 고정되면 온실의 높이를 높이면 빛 환경의 관점에서 전면 지붕의 조명 각도를 높일 수 있으며 이는 빛 투과에 도움이 됩니다. 열 환경의 관점에서 볼 때 벽의 높이가 증가하고 뒷벽의 열 저장 면적이 증가하여 뒷벽의 열 저장 및 열 방출에 유리합니다. 또한 공간이 넓고 열용량도 크고 온실의 열 환경이 더 안정적입니다. 물론 온실 높이를 높이면 온실 비용도 늘어나므로 종합적인 고려가 필요하다. 따라서 온실을 설계할 때에는 현지 여건에 따라 적당한 길이, 폭, 높이를 선택해야 합니다. 예를 들어, 장차이홍(Zhang Caihong) 등은 신장 북부에서는 온실 길이가 50~80m, 경간은 7m, 온실 높이는 3.9m인 반면, 신장 남부에서는 온실 길이가 50~80m, 온실 높이가 50~80m라고 생각한다. 경간은 8m이고 온실 높이는 3.6~4.0m이다. 또한 온실의 경간은 7m 이상이어야 하며, 8m일 때 보온 효과가 가장 좋다고 생각됩니다. 또한 Chen Weiqian 등은 간쑤성 주취안(Jiuquan) 고비(Gobi) 지역에 건설될 태양온실의 길이, 폭, 높이가 각각 80m, 8~10m, 3.8~4.2m가 되어야 한다고 생각하고 있다.

벽의 열 저장 및 단열 능력을 향상시킵니다.

낮 동안 벽은 태양 복사열과 일부 실내 공기의 열을 흡수하여 열을 축적합니다. 밤에는 실내 온도가 벽 온도보다 낮을 때 벽이 수동적으로 열을 방출하여 온실을 가열합니다. 온실의 주요 축열체로서 벽은 축열 능력을 향상시켜 실내 야간 온도 환경을 크게 개선할 수 있습니다. 동시에 벽의 단열 기능은 온실 열 환경의 안정성을 위한 기초입니다. 현재 벽의 열 저장 및 단열 능력을 향상시키는 몇 가지 방법이 있습니다.

01 디자인 합리적인 벽 구조

벽의 기능은 주로 열 저장과 보온을 포함하며, 동시에 대부분의 온실 벽은 지붕 트러스를 지지하는 하중 지지 부재 역할도 합니다. 좋은 열환경을 확보한다는 관점에서 볼 때, 합리적인 벽체 구조는 내부의 열 저장 능력이 충분하고 외부의 보온 능력이 충분해야 하며, 불필요한 냉교를 줄여야 합니다. 벽 열 저장 및 단열 연구에서 Bao Encai 등은 내몽골 우하이 사막 지역의 고형 모래 수동 열 저장 벽을 설계했습니다. 외부의 단열층은 다공성 벽돌을 사용하고, 내부의 축열층은 응고된 모래를 사용하였다. 테스트 결과, 화창한 날에는 실내 온도가 13.7℃까지 올라갈 수 있는 것으로 나타났습니다. Ma Yuehong 등은 신장 북부 지역에 밀껍질 모르타르 블록 복합벽을 설계했습니다. 이 벽에는 열 저장층으로 모르타르 블록에 생석회를 채우고 단열층으로 야외에 슬래그 백을 쌓아 놓았습니다. 간쑤성 고비(Gobi) 지역의 Zhao Peng 등이 설계한 중공 블록 벽은 외부의 단열층으로 100mm 두께의 벤젠 보드를 사용하고 내부의 축열층으로 모래와 중공 블록 벽돌을 사용합니다. 테스트 결과 겨울 평균 기온이 밤에 10℃ 이상인 것으로 나타났으며, 차이 재생 등도 간쑤성 고비 지역 벽의 단열층과 축열층으로 모래와 자갈을 사용하는 것으로 나타났습니다. 냉교 감소 측면에서 Yan Junyue 등은 가볍고 단순화된 조립식 뒷벽을 설계하여 벽의 내열성을 향상시켰을 뿐만 아니라 뒷면 외부에 폴리스티렌 보드를 접착하여 벽의 밀봉성을 향상시켰습니다. 벽; Wu Letian 등은 온실 벽 기초 위에 철근 콘크리트 링 빔을 설정하고 링 빔 바로 위에 사다리꼴 벽돌 스탬핑을 사용하여 뒷 지붕을 지지함으로써 호티안 온실에서 균열 및 기초 침하가 발생하기 쉬운 문제를 해결했습니다. 신장은 온실의 단열에 영향을 미칩니다.

02 적합한 축열재와 단열재를 선택하세요.

벽의 축열 및 단열 효과는 먼저 재료 선택에 따라 달라집니다. 북서쪽 사막, 고비, 모래땅 등 지역에서는 현장 여건에 따라 연구자들이 현지 재료를 활용해 다양한 종류의 태양광온실 뒷벽을 설계하는 과감한 시도를 했다. 예를 들어, Zhang Guosen 등이 간쑤성의 모래와 자갈밭에 온실을 지었을 때 모래와 자갈은 벽의 열 저장 및 단열층으로 사용되었습니다. 중국 북서부의 고비와 사막의 특성에 따라 Zhao Peng은 사암과 중공 블록을 재료로 사용하여 일종의 중공 블록 벽을 설계했습니다. 테스트 결과, 실내 야간 평균온도는 10℃ 이상인 것으로 나타났습니다. Zhou Changji 등은 중국 북서부 고비(Gobi) 지역의 건축 자재가 부족한 점을 고려하여 신장(Xinjiang) 키질수 키르기스(Kizilsu Kirgiz) 고비 지역의 태양열 온실을 조사할 때 지역 온실이 일반적으로 자갈을 벽 재료로 사용한다는 사실을 발견했습니다. 자갈의 열적 성능과 기계적 강도를 고려할 때 자갈로 만든 온실은 보온성, 축열성 및 하중 지지 측면에서 우수한 성능을 갖습니다. 마찬가지로 Zhang Yong 등도 자갈을 벽의 주요 재료로 사용하고 Shanxi 및 기타 지역에 독립적인 열 저장 자갈 뒷벽을 설계했습니다. 테스트 결과 열 저장 효과가 좋은 것으로 나타났습니다. 장(Zhang) 등은 북서쪽 고비 지역의 특성에 맞춰 일종의 사암벽을 설계했는데, 이는 실내 온도를 2.5℃까지 올릴 수 있다. 또한 Ma Yuehong 등은 신장 허티안(Hotian)에서 블록으로 채워진 모래 벽, 블록 벽 및 벽돌 벽의 열 저장 용량을 테스트했습니다. 결과는 블록으로 채워진 모래벽이 가장 큰 열 저장 용량을 갖는 것으로 나타났습니다. 또한, 벽체의 축열성능을 향상시키기 위해 연구자들은 새로운 축열재료 및 기술 개발에 적극 나서고 있다. 예를 들어, Bao Encai는 북서쪽 비경작 지역에 있는 태양열 온실 뒷벽의 열 저장 용량을 향상시키는 데 사용할 수 있는 상 변화 경화제 재료를 제안했습니다. 현지 재료를 탐사하면서 건초 더미, 슬래그, 벤젠 보드, 짚 등도 벽 재료로 사용되지만 이러한 재료는 일반적으로 보온 기능만 있고 열 저장 능력은 없습니다. 일반적으로 자갈과 블록으로 채워진 벽은 열 저장 및 단열 능력이 좋습니다.

03 벽두께를 적절하게 증가시킨다.

일반적으로 열저항은 벽체의 단열성능을 측정하는 중요한 지표로, 열저항에 영향을 미치는 요인은 재료의 열전도율 외에 재료층의 두께이다. 따라서 적절한 단열재의 선택을 바탕으로 벽체의 두께를 적절히 증가시키는 것은 벽체의 전체적인 열저항을 증가시키고 벽체를 통한 열손실을 감소시켜 벽체의 단열 및 축열능력을 증가시킬 수 있으며, 온실 전체. 예를 들어 감숙성(甘肃省) 등 지역에서는 장예(張ye)시의 모래주머니 담의 평균 두께가 2.6m인 반면 주취안(九泉)시의 모르타르 벽돌담의 평균 두께는 3.7m이다. 벽이 두꺼울수록 단열 및 열 저장 능력이 커집니다. 그러나 벽이 너무 두꺼우면 토지 점유와 온실 건설 비용이 증가합니다. 따라서 단열 능력을 향상시키는 관점에서 폴리스티렌, 폴리우레탄 및 기타 재료와 같이 열전도율이 낮은 고단열 재료를 우선적으로 선택한 다음 적절하게 두께를 늘려야 합니다.

합리적인 리어 루프 디자인

리어 루프 디자인에서는 차광의 영향을 주지 않고 단열 성능을 향상시키는 것이 주요 고려 사항입니다. 후면 지붕에 대한 차양의 영향을 줄이기 위해 경사각 설정은 주로 농작물을 심고 생산하는 낮 시간에 후면 지붕이 직사광선을 받을 수 있다는 사실에 기초합니다. 따라서 후면 지붕의 앙각은 일반적으로 동지의 국지적 태양 고도각인 7°~8°보다 더 좋도록 선택됩니다. 예를 들어, Zhang Caihong 등은 신장의 고비(Gobi) 지역과 염분-알칼리 지역에 태양열 온실을 건설할 때 뒷지붕의 예상 길이가 1.6m이므로 신장 남부의 뒷지붕 경사각은 40°이고, 신장 북부에서는 45°입니다. Chen Wei-Qian 등은 Jiuquan Gobi 지역의 태양열 온실 후면 지붕이 40° 기울어져야 한다고 생각합니다. 후면 지붕 단열의 경우 주로 단열재 선택, 필요한 두께 설계 및 시공 중 단열재의 합리적인 랩 조인트에서 단열 성능을 보장해야 합니다.

토양 열 손실 감소

겨울철 밤에는 실내 토양의 온도가 실외 토양보다 높기 때문에 실내 토양의 열이 열전도에 의해 실외로 전달되어 온실 열이 손실됩니다. 토양 열 손실을 줄이는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

01 토양 단열

지반이 적절하게 가라앉고, 동토층을 피하고, 보온을 위해 흙을 사용합니다. 예를 들어, 차이 재생(Chai Regeneration)이 개발한 “1448 3재료 일체형” 태양열 온실과 허시 코리도(Hexi Corridor)의 기타 비경작지는 1m를 파서 건설하여 동결된 토양층을 효과적으로 피했습니다. 투루판 지역의 동토 깊이가 0.8m라는 ​​사실에 따라 왕화민 등은 온실의 단열 능력을 향상시키기 위해 0.8m를 파는 것을 제안했다. Zhang Guosen 등이 비경작지에 이중 아치형 이중 필름 굴착 태양열 온실의 뒷벽을 건설했을 때 굴착 깊이는 1m였습니다. 실험 결과, 기존 2세대 태양광온실에 비해 야간 최저기온이 2~3℃ 상승한 것으로 나타났다.

02 파운데이션 방한

주된 방법은 전면지붕 기초부분을 따라 방한도랑을 파거나 단열재를 채우거나 기초벽면 부분을 따라 단열재를 지속적으로 지하에 매설하는 방법으로, 이로 인한 열손실을 줄이는 것이 목적이다. 온실 경계 부분에서 토양을 통한 열 전달. 사용되는 단열재는 주로 중국 북서부의 현지 조건을 기반으로 하며 건초, 슬래그, 암면, 폴리스티렌 보드, 옥수수 짚, 말똥, 낙엽, 부러진 풀, 톱밥, 잡초, 빨대 등

03 멀치필름

플라스틱 필름을 덮어 낮 동안 햇빛이 플라스틱 필름을 통해 토양에 도달할 수 있고, 토양은 태양열을 흡수하여 가열됩니다. 또한, 플라스틱 필름은 토양에서 반사되는 장파 복사를 차단할 수 있어 토양의 복사 손실을 줄이고 토양의 열 저장량을 증가시킵니다. 밤에는 플라스틱 필름이 토양과 실내 공기 사이의 대류 열 교환을 방해하여 토양의 열 손실을 줄일 수 있습니다. 동시에 플라스틱 필름은 토양 수분 증발로 인한 잠열 손실을 줄일 수도 있습니다. 웨이원샹(Wei Wenxiang)은 칭하이고원(Qinghai Plateau)의 온실을 플라스틱 필름으로 덮었고, 실험 결과 지상 온도가 약 1℃ 정도 상승할 수 있는 것으로 나타났다.

전면지붕 단열성능 강화

온실 전면 지붕은 주요 열 방출 표면이며, 손실된 열은 온실 전체 열 손실의 75% 이상을 차지합니다. 따라서 온실 앞지붕의 단열능력을 강화하면 앞지붕을 통한 손실을 효과적으로 줄이고 온실의 겨울철 기온환경을 개선할 수 있다. 현재 전면 지붕의 단열 능력을 향상시키기 위한 세 가지 주요 조치가 있습니다.

01 다층투명커버를 채용하였습니다.

구조적으로 온실의 광투과 표면으로 이중층 필름 또는 3층 필름을 사용하면 온실의 단열 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, Zhang Guosen 등은 Jiuquan City의 Gobi 지역에 이중 아치형 이중 필름 굴착형 태양열 온실을 설계했습니다. 온실 앞지붕 외부는 EVA 필름으로, 온실 내부는 PVC 드립프리 노화 방지 필름으로 제작되었습니다. 실험결과 기존의 2세대 태양광온실에 비해 단열효과가 뛰어나며, 야간 최저기온이 평균 2~3℃ 상승하는 것으로 나타났습니다. 마찬가지로 Zhang Jingshe 등도 고위도 및 극한 지역의 기후 특성에 맞게 이중 필름 덮개를 적용한 태양열 온실을 설계하여 온실의 단열을 크게 향상시켰습니다. 대조온실과 비교하여 밤온도는 3℃ 상승하였다. 또한 Wu Letian 등은 신장 허티안(Hetian) 사막 지역에 설계된 태양열 온실의 전면 지붕에 0.1mm 두께의 EVA 필름 3겹을 사용하려고 시도했습니다. 다층 필름은 전면 루프의 열 손실을 효과적으로 줄일 수 있지만, 단층 필름의 빛 투과율은 기본적으로 약 90%이므로 다층 필름은 자연스럽게 빛 투과율의 감쇠를 가져옵니다. 따라서 다층 광투과 피복재를 선택할 때는 온실의 조명 조건과 조명 요구 사항을 충분히 고려할 필요가 있습니다.

02 전면지붕 야간단열 강화

낮에는 빛 투과율을 높이기 위해 전면 지붕에 플라스틱 필름을 사용하고, 밤에는 온실 전체에서 가장 약한 곳이 됩니다. 따라서 전면 지붕의 외부 표면을 두꺼운 복합 단열 이불로 덮는 것은 태양열 온실의 필수 단열 조치입니다. 예를 들어 칭하이 고산 지역에서는 Liu Yanjie 등이 실험용 단열 이불로 밀짚 커튼과 크라프트지를 사용했습니다. 테스트 결과 야간 온실실 실내 최저온도는 7.7℃ 이상인 것으로 나타났다. 또한 Wei Wenxiang은 이 지역의 단열을 위해 잔디 커튼 외부에 이중 잔디 커튼이나 크라프트지를 사용하면 온실의 열 손실을 90% 이상 줄일 수 있다고 믿습니다. 또한 Zou Ping 등은 신장 고비 지역 태양열 온실에 재활용 섬유 바늘 펠트 단열 이불을 사용했으며 Chang Meimei 등은 신장 고비 지역 태양열 온실에 단열 샌드위치 면 단열 이불을 사용했습니다. 허시 복도. 현재 태양열 온실에 사용되는 단열 퀼트에는 여러 종류가 있지만 대부분 바늘 펠트, 접착제 스프레이 면, 진주면 등으로 만들어지며 양면에 방수 또는 노화 방지 표면층이 있습니다. 단열 퀼트의 단열 메커니즘에 따르면 단열 성능을 향상하려면 내열성을 향상하고 열 전달 계수를 줄이는 것부터 시작해야 하며 주요 조치는 재료의 열전도율을 줄이고 두께를 늘리는 것입니다. 재료 층을 늘리거나 재료 층 수를 늘리십시오. 따라서 현재 단열 성능이 높은 단열 퀼트의 핵심 재료는 종종 다층 복합 재료로 만들어집니다. 테스트에 따르면 현재 단열 성능이 높은 단열 이불의 열 전달 계수는 0.5W/(m2℃)에 도달할 수 있으며 이는 겨울철 추운 지역의 온실 단열을 더 잘 보장합니다. 물론 북서쪽 지역은 바람이 많이 불고 먼지가 많고 자외선도 강하기 때문에 단열 표면층은 노화방지 성능이 좋아야 합니다.

03 내부 단열 커튼을 추가합니다.

태양광 온실의 전면 지붕은 밤에 외부 단열 이불로 덮여 있지만, 전체 온실의 다른 구조에 관한 한, 전면 지붕은 밤에 온실 전체에 여전히 취약한 장소입니다. 이에 “서북부 비경작지 온실구조 및 건설기술” 사업팀에서는 앞발에 고정된 내부 단열 커튼과 발판에 고정된 내부 단열 커튼과 상부 공간에는 이동식 내부 단열 커튼이 있습니다. 상부 이동식 단열 커튼은 낮 동안 온실 뒷벽에서 열리고 접혀 온실의 조명에 영향을 미치지 않습니다. 하단에 고정된 보온이불은 야간에 밀봉하는 역할을 합니다. 내부 단열 설계가 깔끔하고 조작이 간편하며, 여름철 차광 및 냉방 역할도 할 수 있습니다.

액티브 온난화 기술

중국 북서부의 겨울 기온이 낮기 때문에 온실의 보온과 열 저장에만 의존하면 여전히 추운 날씨에 작물의 겨울 생산 요구 사항을 충족할 수 없으므로 일부 적극적인 온난화 조치도 필요합니다. 관심 있는.

태양 에너지 저장 및 열 방출 시스템

벽이 보온, 열 저장 및 하중 지지 기능을 갖고 있어 태양열 온실의 건설 비용이 높고 토지 이용률이 낮은 것이 중요한 이유입니다. 따라서 태양광온실의 단순화와 조립은 향후 중요한 발전방향이 될 수밖에 없다. 그중 벽의 기능을 단순화하는 것은 벽의 축열 및 방출 기능을 해제하여 뒷벽이 보온 기능만 갖도록 하는 것이며 이는 개발을 단순화하는 효과적인 방법입니다. 예를 들어, Fang Hui의 활성 열 저장 및 방출 시스템(그림 2)은 간쑤(Gansu), 닝샤(Ningxia) 및 신장(Xinjiang)과 같은 비경작 지역에서 널리 사용됩니다. 열 수집 장치는 북쪽 벽에 걸려 있습니다. 낮에는 열회수장치에서 모아진 열이 축열매체의 순환을 통해 축열체에 저장되고, 밤에는 축열매체의 순환에 의해 열이 방출되어 가열됨으로써, 시간과 공간에서의 열 전달. 실험 결과, 이 장치를 사용하면 온실의 최저 온도를 3~5℃ 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. Wang Zhiwei 등은 신장 남부 사막 지역에 태양열 온실용 워터커튼 난방 시스템을 제안했는데, 이는 밤에 온실 온도를 2.1℃까지 높일 수 있습니다.

또한 Bao Encai 등은 북쪽 벽에 능동적인 열 저장 순환 시스템을 설계했습니다. 주간에는 축류팬의 순환을 통해 북벽에 내장된 전열관을 통해 실내의 열기가 흐르고, 전열관은 벽체 내부의 축열층과 열교환을 하여 건물의 축열능력을 대폭 향상시킵니다. 벽. 또한, Yan Yantao 등이 설계한 태양광 상변화 축열 시스템은 낮에는 태양열 집열기를 통해 상변화 물질에 열을 저장했다가 밤에는 공기 순환을 통해 실내 공기로 열을 발산시켜 열효율을 높일 수 있다. 밤 평균기온 2.0℃. 위의 태양에너지 활용 기술 및 장비는 경제성, 에너지 절약, 저탄소라는 특징을 가지고 있습니다. 최적화 및 개선을 거쳐 중국 북서부의 태양 에너지 자원이 풍부한 지역에 좋은 응용 전망을 갖게 될 것입니다.

기타 보조 난방 기술

01 바이오매스 에너지 난방

침구, 짚, 소똥, 양똥, 가금똥 등은 생물학적 박테리아와 혼합되어 온실의 토양에 묻혀집니다. 발효 과정에서 많은 열이 발생하며, 발효 과정에서 많은 유익균과 유기물, CO2가 생성됩니다. 유익한 균주는 다양한 세균을 억제하고 사멸할 수 있으며, 온실 질병 및 해충의 발생을 줄일 수 있습니다. 유기물은 작물의 비료가 될 수 있습니다. 생성된 CO2는 작물의 광합성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 웨이원샹(Wei Wenxiang)은 칭하이 고원의 태양열 온실 실내 토양에 말똥, 소똥, 양똥 등 뜨거운 유기비료를 묻어 땅의 온도를 효과적으로 높였습니다. 간쑤 사막 지역의 태양열 온실에서 Zhou Zhilong은 짚과 유기 비료를 사용하여 작물 사이에 발효했습니다. 테스트 결과, 온실 온도는 2~3℃ 상승할 수 있는 것으로 나타났습니다.

02 석탄난방

인공 난로, 에너지 절약형 온수기 및 난방 장치가 있습니다. 예를 들어, 웨이원샹(Wei Wenxiang)은 칭하이 고원(Qinghai Plateau)을 조사한 후 인공로 난방이 주로 현지에서 사용된다는 사실을 발견했습니다. 이 가열 방식은 가열 속도가 빠르고 가열 효과가 뚜렷하다는 장점이 있습니다. 그러나 석탄을 연소하는 과정에서 SO2, CO, H2S 등의 유해가스가 발생하므로 유해가스 배출을 잘 할 필요가 있습니다.

03 전기난방

온실 앞 지붕을 가열하려면 전열선을 사용하거나 전기 히터를 사용하십시오. 난방 효과가 뛰어나고 사용이 안전하며 온실 내 오염 물질이 발생하지 않으며 난방 장비 제어가 쉽습니다. Chen Weiqian 등은 주취안(Jiuquan) 지역의 겨울 동결 피해 문제가 지역 고비(Gobi) 농업 발전을 저해하고 전기 가열 요소를 사용하여 온실을 가열할 수 있다고 생각합니다. 그러나 고품질의 전기에너지 자원을 사용하기 때문에 에너지 소비가 많고 비용도 많이 든다. 극한의 추운 날씨에 임시 비상 난방 수단으로 사용하는 것이 좋습니다.

환경 관리 대책

온실의 생산 및 사용 과정에서 완전한 장비와 정상적인 작동은 온실의 열 환경이 설계 요구 사항을 충족하는지 효과적으로 보장할 수 없습니다. 실제로 장비의 사용 및 관리는 열 환경의 형성 및 유지에 중요한 역할을 하는 경우가 많으며, 그 중 가장 중요한 것은 단열 이불 및 통풍구의 일상적인 관리입니다.

보온이불 관리

단열 퀼트는 전면 지붕의 야간 단열의 핵심이므로 일상적인 관리 및 유지 관리를 개선하는 것이 매우 중요합니다. 특히 다음 문제에 주의해야 합니다. ① 단열 퀼트의 적절한 개폐 시간을 선택합니다. . 보온이불의 개폐시간은 온실의 조명시간뿐만 아니라 온실의 난방과정에도 영향을 미칩니다. 보온이불을 너무 일찍, 너무 늦게 열고 닫는 것은 열 회수에 도움이 되지 않습니다. 아침에 이불을 너무 일찍 덮으면 실외 온도가 낮고 빛이 약해 실내 온도가 너무 많이 떨어지게 됩니다. 반대로, 이불을 펼치는 시간이 너무 늦으면 온실에서 빛을 받는 시간이 짧아지고, 실내 온도 상승 시간도 늦어지게 됩니다. 오후에 보온이불을 너무 일찍 끄면 실내 노출시간이 짧아지고, 실내 흙과 벽의 축열량이 줄어들게 됩니다. 반대로 보온 기능을 너무 늦게 끄면 실외 온도가 낮고 빛이 약해 온실의 열 방출이 증가하게 됩니다. 따라서 일반적으로 아침에 보온이불을 켤 때는 온도가 1~2℃ 떨어진 후 올라가는 것이 좋으며, 보온이불을 끌 때는 온도가 올라가는 것이 좋습니다. 1~2℃ 떨어뜨린 후. ② 보온이불을 닫을 때에는 보온이불이 앞지붕 전체를 단단히 덮고 있는지 주의깊게 관찰하고, 틈이 있으면 제때에 맞춰 조절해 주십시오. ③ 보온이불을 완전히 내려놓은 후 밤에 바람에 보온효과가 떨어지지 않도록 하부가 다져졌는지 확인하세요. ④ 보온 이불을 적시에 점검하고 유지하십시오. 특히 보온 이불이 손상된 경우 적시에 수리하거나 교체하십시오. ⑤ 기상 상황에 주의하세요. 비나 눈이 올 때에는 제때에 보온이불을 덮고 제때에 눈을 치워주세요.

통풍구 관리

겨울철 환기의 목적은 정오 경의 과도한 온도를 피하기 위해 공기 온도를 조절하는 것입니다. 두 번째는 실내 습기를 제거하고 온실 내 공기 습도를 낮추며 해충 및 질병을 방제하는 것입니다. 세 번째는 실내 CO2 농도를 높이고 작물 성장을 촉진하는 것입니다. 그러나 환기와 보온은 모순적이다. 환기를 제대로 관리하지 않으면 저온 문제가 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 통풍구를 언제, 얼마 동안 열어야 하는지는 언제든지 온실의 환경 조건에 따라 동적으로 조정되어야 합니다. 북서쪽 비경작 지역의 온실 통풍구 관리는 주로 수동 조작과 단순 기계 환기의 두 가지 방법으로 나뉩니다. 그러나 통풍구의 개방시간과 환기시간은 주로 사람들의 주관적인 판단에 따른 것이므로 통풍구가 너무 일찍 열리거나 너무 늦게 열리는 경우가 발생할 수 있습니다. 위의 문제를 해결하기 위해 Yin Yilei 등은 실내 환경 변화에 따라 환기구의 개방 시간과 개폐 크기를 결정할 수 있는 지붕 지능형 환기 장치를 설계했습니다. 환경 변화의 법칙과 작물 수요에 대한 연구가 심화되고 환경 인식, 정보 수집, 분석 및 제어와 같은 기술과 장비의 대중화 및 진보로 인해 태양열 온실의 환기 관리 자동화는 앞으로 중요한 발전방향.

기타 관리조치

다양한 종류의 헛간 필름을 사용하는 과정에서 광투과 능력이 점차 약해지며, 약해지는 속도는 자체의 물리적 특성뿐만 아니라 사용 중 주변 환경 및 관리와도 관련이 있습니다. 사용 과정에서 광투과 성능이 저하되는 가장 중요한 요인은 필름 표면의 오염입니다. 따라서 조건이 허락할 때 정기적인 청소와 청소를 수행하는 것이 매우 중요합니다. 또한, 온실의 인클로저 구조를 정기적으로 점검해야 합니다. 벽과 전면 지붕에 누수가 있는 경우, 찬 공기 침투로 인해 온실이 영향을 받지 않도록 제때에 수리해야 합니다.

기존 문제점 및 개발 방향

연구원들은 북서쪽 비경작 지역 온실의 보온 및 저장 기술, 관리 기술 및 가온 방법을 수년 동안 탐구하고 연구해 왔으며, 이는 기본적으로 야채의 월동 생산을 실현하여 온실의 저온 냉해에 저항하는 능력을 크게 향상시켰습니다. , 기본적으로 야채의 월동 생산을 실현했습니다. 이는 중국에서 땅을 두고 경쟁하는 식량과 채소의 모순을 완화하는 데 역사적인 기여를 했습니다. 그러나 중국 서북부의 온도보장기술에는 여전히 다음과 같은 문제점이 남아있다.

업그레이드할 온실 유형

현재 온실의 종류는 구조가 단순하고 설계가 불합리하며 온실 열환경 유지 및 자연재해에 대한 저항력이 부족하고 표준화가 부족하여 20세기 후반과 금세기 초반에 건설된 일반적인 온실 유형입니다. 따라서 향후 온실 설계에서는 전면 지붕의 형상과 경사, 온실의 방위각, 뒷벽의 높이, 온실의 가라앉는 깊이 등을 지역 지리적 위도를 충분히 조합하여 표준화해야 한다. 기후 특성. 동시에 온실에는 가능한 한 하나의 작물만 심을 수 있으므로 심은 작물의 빛과 온도 요구 사항에 따라 표준화된 온실 매칭을 수행할 수 있습니다.

온실 규모는 상대적으로 작습니다.

온실 규모가 너무 작으면 온실 열 환경의 안정성과 기계화 발전에 영향을 미칩니다. 인건비가 점차 증가함에 따라 기계화 발전은 미래의 중요한 방향입니다. 따라서 앞으로는 지역 발전 수준에 기초하여 기계화 발전의 요구를 고려하고, 온실 내부 공간과 배치를 합리적으로 설계하며, 지역에 적합한 농업 장비의 연구 개발에 박차를 가하고, 온실 생산의 기계화 속도를 향상시킵니다. 동시에 작물의 필요와 재배 패턴에 따라 관련 장비를 표준에 맞춰야 하며 환기, 습도 감소, 보온 및 난방 장비의 통합 연구 개발, 혁신 및 대중화를 촉진해야 합니다.

모래나 속이 빈 블록 같은 벽의 두께는 여전히 두껍습니다.

벽이 너무 두꺼우면 단열효과는 좋지만 토양의 이용률이 떨어지고 비용이 증가하며 시공이 어려워집니다. 따라서 향후 개발에서는 지역 기후 조건에 따라 벽 두께를 과학적으로 최적화할 수 있습니다. 한편, 뒷벽의 가볍고 단순화된 개발을 촉진하여 온실 뒷벽이 보온 기능만 유지하도록 하고, 태양열 집열기와 기타 장비를 사용하여 벽의 열 저장 및 방출을 대체해야 합니다. . 태양열 집열기는 높은 열 수집 효율, 강력한 열 수집 용량, 에너지 절약, 저탄소 등의 특성을 가지며 대부분은 적극적인 규제 및 제어를 실현할 수 있으며 온실의 환경 요구 사항에 따라 목표 발열 난방을 수행할 수 있습니다. 밤에는 열 이용 효율이 높아집니다.

특수 보온 이불의 개발이 필요합니다.

전면 지붕은 온실 내 방열의 주체이며, 단열 이불의 단열 성능은 실내 열 환경에 직접적인 영향을 미칩니다. 현재 일부 지역의 온실 온도 환경은 좋지 않습니다. 부분적으로는 단열 이불이 너무 얇고 재료의 단열 성능이 부족하기 때문입니다. 동시에 단열 퀼트는 방수 및 스키 능력이 좋지 않고 표면 및 핵심 재료가 쉽게 노화되는 등 몇 가지 문제가 여전히 있습니다. 따라서 앞으로는 현지 상황에 따라 적절한 단열 재료를 과학적으로 선택해야 합니다. 기후특성과 요구사항을 고려하여 지역적 활용과 대중화에 적합한 특수 보온이불제품을 설계하고 개발해야 한다.

끝

인용된 정보

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi 등 북서부 비경작지 태양열 온실의 환경 온도 보장 기술 연구 현황 [J]. 농업공학기술, 2022,42(28):12-20.