Greenhouse Horticultural Agricultural Engineering Technology 2022-12-02 17:30 Publicado en Beijing

El desarrollo de invernaderos solares en áreas no cultivadas como el desierto, el gobi y la tierra arenosa ha resuelto efectivamente la contradicción entre alimentos y verduras que compiten por la tierra. Es uno de los factores ambientales decisivos para el crecimiento y el desarrollo de los cultivos de temperatura, lo que a menudo determina el éxito o el fracaso de la producción de cultivos de invernadero. Por lo tanto, para desarrollar invernaderos solares en áreas no cultivadas, primero debemos resolver el problema de temperatura ambiental de los invernaderos. En este artículo, se resumen los métodos de control de temperatura utilizados en los invernaderos terrestres no cultivados en los últimos años, y se analizan y resumen los problemas existentes y la dirección de desarrollo de la temperatura y la protección del medio ambiente en los invernaderos solares de tierra no cultivados.

China tiene una gran población y menos recursos de tierras disponibles. Más del 85% de los recursos de la tierra son recursos de tierras no cultivados, que se concentran principalmente en el noroeste de China. El documento n. ° 1 del Comité Central en 2022 señaló que el desarrollo de la agricultura de las instalaciones debe acelerarse y, sobre la base de proteger el medio ambiente ecológico, se debe explorar la tierra vacante y el páramo explotable para desarrollar la agricultura de las instalaciones. El noroeste de China es rica en desierto, Gobi, Wasteland y otros recursos de tierra no cultivados y recursos de luz y calor naturales, que son adecuados para el desarrollo de la agricultura de las instalaciones. Por lo tanto, el desarrollo y la utilización de recursos de tierras no cultivados para desarrollar invernaderos de tierra no cultivados es de gran importancia estratégica para garantizar la seguridad alimentaria nacional y aliviar los conflictos de uso de la tierra.

En la actualidad, el invernadero solar no cultivado es la forma principal de desarrollo agrícola de alta eficiencia en tierras no cultivadas. En el noroeste de China, la diferencia de temperatura entre el día y la noche es grande, y la temperatura en la noche en invierno es baja, lo que a menudo conduce al fenómeno de que la temperatura mínima interior es menor que la temperatura requerida para el crecimiento normal y el desarrollo de cultivos. La temperatura es uno de los factores ambientales indispensables para el crecimiento y el desarrollo de los cultivos. La temperatura demasiado baja ralentizará la reacción fisiológica y bioquímica de los cultivos y ralentiza su crecimiento y desarrollo. Cuando la temperatura es más baja que el límite que los cultivos pueden soportar, incluso provocará lesiones de congelación. Por lo tanto, es particularmente importante garantizar la temperatura requerida para el crecimiento y el desarrollo normales de los cultivos. Para mantener la temperatura adecuada del invernadero solar, no es una sola medida que se pueda resolver. Debe garantizarse desde los aspectos del diseño de invernadero, la construcción, la selección de materiales, la regulación y la gestión diaria. Por lo tanto, este artículo resumirá el estado de la investigación y el progreso del control de la temperatura de los invernaderos no cultivados en China en los últimos años a partir de los aspectos del diseño y la construcción de invernaderos, la preservación del calor y las medidas de calentamiento y la gestión ambiental, a fin de proporcionar una referencia sistemática para El diseño racional y la gestión de invernaderos no cultivados.

Estructura y materiales de invernadero

El entorno térmico del invernadero depende principalmente de la transmisión, la intercepción y la capacidad de almacenamiento de la radiación solar a la radiación solar, que está relacionado con el diseño razonable de la orientación de invernadero, la forma y el material de la superficie, la estructura y el material de la pared y la espalda, el material de la pared y la espalda, Aislamiento de la base, tamaño de invernadero, modo de aislamiento nocturno y material del techo delantero, etc., y también se refiere a si el proceso de construcción y construcción del invernadero puede garantizar la realización efectiva de los requisitos de diseño.

Capacidad de transmisión de luz del techo delantero

La energía principal en el invernadero proviene del sol. Aumentar la capacidad de transmisión de luz del techo delantero es beneficiosa para que el invernadero obtenga más calor, y también es una base importante para garantizar el entorno de temperatura del invernadero en invierno. En la actualidad, hay tres métodos principales para aumentar la capacidad de transmisión de luz y el tiempo de recepción de la luz del techo delantero del invernadero.

01 Diseño de orientación de invernadero razonable y acimut

La orientación del invernadero afecta el rendimiento de la iluminación del invernadero y la capacidad de almacenamiento de calor del invernadero. Por lo tanto, para obtener más almacenamiento de calor en invernadero, la orientación de los invernaderos no cultivados en el noroeste de China está mirando hacia el sur. Para el acimut específico del invernadero, al elegir de sur a este, es beneficioso "agarrar el sol", y la temperatura interior aumenta rápidamente por la mañana; Cuando se selecciona Sur a West, es beneficioso que el invernadero utilice la luz de la tarde. La dirección sur es un compromiso entre las dos situaciones anteriores. Según el conocimiento de la geofísica, la tierra gira 360 ° en un día, y el acimut del sol se mueve aproximadamente 1 ° cada 4 minutos. Por lo tanto, cada vez que el acimut del invernadero difiere en 1 °, el momento de la luz solar directa diferirá en aproximadamente 4 minutos, es decir, el acimut del invernadero afecta el momento en que el invernadero ve la luz por la mañana y la noche.

Cuando las horas de luz de la mañana y la tarde son iguales, y el este o el oeste están en el mismo ángulo, el invernadero tendrá las mismas horas de luz. Sin embargo, para el área al norte de 37 ° de latitud norte, la temperatura es baja por la mañana, y el tiempo de descubrimiento de colchas es tarde, mientras que la temperatura es relativamente alta por la tarde y la noche, por lo que es apropiado retrasar el tiempo de Cerrando la colcha de aislamiento térmico. Por lo tanto, estas áreas deben elegir de sur a oeste y hacer uso completo de la luz de la tarde. Para las áreas con 30 ° ~ 35 ° de latitud norte, debido a las mejores condiciones de iluminación en la mañana, también se puede avanzar el tiempo de preservación de calor y descubrimiento de cobertura. Por lo tanto, estas áreas deben elegir la dirección sur por este para esforzarse por más radiación solar de la mañana para el invernadero. Sin embargo, en el área de 35 ° ~ 37 ° de latitud norte, hay poca diferencia en la radiación solar en la mañana y la tarde, por lo que es mejor elegir la dirección sur debido. Ya sea el sureste o suroeste, el ángulo de desviación es generalmente 5 ° ~ 8 °, y el máximo no excederá los 10 °. El noroeste de China se encuentra en el rango de 37 ° ~ 50 ° de latitud norte, por lo que el ángulo acimut del invernadero es generalmente de sur a oeste. En vista de esto, el invernadero solar diseñado por Zhang Jingshe, etc. En el área de Taiyuan ha elegido la orientación de 5 ° al oeste del sur, el invernadero de la luz solar construida por Chang Meimei, etc. en el área de Gobi del corredor Hexi ha adoptado la orientación de 5 ° a 10 ° al oeste del sur, y el invernadero de la luz solar construido por Ma Zhigui, etc., en el norte de Xinjiang, ha adoptado la orientación de 8 ° al oeste del sur.

02 Diseño forma razonable del techo delantero y ángulo de inclinación

La forma y la inclinación del techo delantero determinan el ángulo incidente de los rayos solares. Cuanto más pequeño sea el ángulo incidente, mayor es la transmitancia. Sun Juren cree que la forma del techo delantero está determinada principalmente por la relación de la longitud de la superficie de iluminación principal y la pendiente trasera. La pendiente delantera larga y la pendiente trasera corta son beneficiosas para la iluminación y la preservación del calor del techo delantero. Chen Wei-Qian y otros piensan que el techo de iluminación principal del invernadero solar utilizado en el área de Gobi adopta un arco circular con un radio de 4.5 m, que puede resistir efectivamente el frío. Zhang Jingshe, etc. Piense que es más apropiado usar un arco semicircular en el techo delantero del invernadero en áreas de alpina y de alta latitud. En cuanto al ángulo de inclinación del techo delantero, de acuerdo con las características de transmisión de luz de la película de plástico, cuando el ángulo incidente es 0 ~ 40 °, la reflectividad del techo delantero a la luz solar es pequeña, y cuando supera los 40 °, el La reflectividad aumenta significativamente. Por lo tanto, se toma 40 ° como el ángulo incidente máximo para calcular el ángulo de inclinación del techo delantero, de modo que incluso en el solsticio de invierno, la radiación solar puede ingresar al invernadero en la medida máxima. Por lo tanto, al diseñar un invernadero solar adecuado para áreas no cultivadas en Wuhai, Mongolia interna, él y otros calcularon el ángulo de inclinación del techo delantero con un ángulo incidente de 40 °, y pensó que siempre que fuera mayor de 30 °, podría cumplir con los requisitos de iluminación de invernadero y preservación de calor. Zhang Caihong y otros piensan que al construir invernaderos en las áreas no cultivadas de Xinjiang, el ángulo de inclinación del techo delantero de los invernaderos en el sur de Xinjiang es de 31 °, mientras que en el norte de Xinjiang es de 32 ° ~ 33.5 °.

03 Elija materiales de cobertura transparente adecuados.

Además de la influencia de las condiciones de radiación solar al aire libre, las características de transmisión de material y luz de la película de invernadero también son factores importantes que afectan el entorno de luz y calor del invernadero. En la actualidad, la transmitancia de luz de películas de plástico como PE, PVC, EVA y PO es diferente debido a diferentes materiales y espesores de película. En términos generales, se garantiza que la transmitancia de luz de las películas que se han utilizado durante 1-3 años superan el 88% en todo, lo que debe seleccionarse de acuerdo con la demanda de cultivos para la luz y la temperatura. Además, además de la transmisión de la luz en el invernadero, la distribución del entorno de la luz en el invernadero también es un factor al que las personas prestan más y más atención. Por lo tanto, en los últimos años, la industria ha reconocido la industria de la transmisión de la luz con luz de dispersión mejorada, especialmente en las áreas con una fuerte radiación solar en el noroeste de China. La aplicación de una película de luz de dispersión mejorada ha reducido el efecto de sombreado en la parte superior e inferior del dosel de cultivos, aumentó la luz en las partes medias e inferiores del dosel de cultivos, ha mejorado las características fotosintéticas de todo el cultivo y mostró un buen efecto de promover crecimiento y aumento de la producción.

Diseño razonable del tamaño del invernadero

La longitud del invernadero es demasiado larga o demasiado corta, lo que afectará el control de temperatura interior. Cuando la longitud del invernadero es demasiado corta, antes del amanecer y la puesta de sol, el área sombreada por el este y el oeste de Gables es grande, lo que no es propicio para el calentamiento del invernadero, y debido a su pequeño volumen, afectará el suelo interior y la pared. absorción y liberación de calor. Cuando la longitud es demasiado grande, es difícil controlar la temperatura interior, y afectará la firmeza de la estructura de invernadero y la configuración del mecanismo de laminación de la colcha de preservación de calor. La altura y el tramo del invernadero afectan directamente la iluminación del día del techo delantero, el tamaño del espacio del invernadero y la relación de aislamiento. Cuando se fijan el tramo y la longitud del invernadero, aumentar la altura del invernadero puede aumentar el ángulo de iluminación del techo delantero desde la perspectiva del entorno de luz, que conduce a la transmisión de la luz; Desde el punto de vista del entorno térmico, la altura de la pared aumenta y el área de almacenamiento de calor de la pared posterior aumenta, lo cual es beneficioso para el almacenamiento de calor y la liberación de calor de la pared posterior. Además, el espacio es grande, la tasa de capacidad de calor también es grande y el entorno térmico del invernadero es más estable. Por supuesto, aumentar la altura del invernadero aumentará el costo del invernadero, lo que necesita una consideración integral. Por lo tanto, al diseñar un invernadero, debemos elegir una longitud, tramo y altura razonable de acuerdo con las condiciones locales. Por ejemplo, Zhang Caihong y otros piensan que en el norte de Xinjiang, la longitud del invernadero es de 50 ~ 80m, el tramo es de 7 my la altura del invernadero es de 3.9m, mientras que en el sur de Xinjiang, la longitud del invernadero es de 50 ~ 80m, el El tramo es de 8 m y la altura del invernadero es de 3.6 ~ 4.0m; También se considera que el tramo de invernadero no debe ser inferior a 7 m, y cuando el tramo es de 8 m, el efecto de preservación del calor es el mejor. Además, Chen Weiqian y otros piensan que la longitud, el tramo y la altura del invernadero solar deben ser de 80 m, 8 ~ 10m y 3.8 ~ 4.2m respectivamente cuando se construye en el área de Gobi de Jiuquan, Gansu.

Mejorar la capacidad de almacenamiento de calor y aislamiento de la pared

Durante el día, la pared acumula calor al absorber la radiación solar y el calor de algún aire interior. Por la noche, cuando la temperatura interior es más baja que la temperatura de la pared, la pared liberará el calor pasivamente para calentar el invernadero. Como el principal cuerpo de invernadero de almacenamiento de calor, la pared puede mejorar significativamente el entorno de temperatura nocturna de interior al mejorar su capacidad de almacenamiento de calor. Al mismo tiempo, la función de aislamiento térmico de la pared es la base de la estabilidad del entorno térmico de invernadero. En la actualidad, existen varios métodos para mejorar la capacidad de almacenamiento de calor y aislamiento de las paredes.

01 Diseño Estructura de pared razonable

La función de la pared incluye principalmente almacenamiento de calor y preservación de calor, y al mismo tiempo, la mayoría de las paredes de invernadero también sirven como miembros de carga para soportar la armadura del techo. Desde el punto de vista de obtener un buen entorno térmico, una estructura de pared razonable debe tener suficiente capacidad de almacenamiento de calor en el lado interno y suficiente capacidad de preservación de calor en el lado exterior, al tiempo que reduce los puentes fríos innecesarios. En la investigación del almacenamiento y el aislamiento de calor de la pared, Bao Concai y otros diseñaron la pared de almacenamiento de calor pasivo de arena solidificada en el área del desierto de Wuhai, Mongolia Interior. El ladrillo poroso se usó como capa de aislamiento en el exterior y se usó arena solidificada como capa de almacenamiento de calor en el interior. La prueba mostró que la temperatura interior podría alcanzar 13.7 ℃ en los días soleados. Ma Yuehong, etc. diseñó una pared compuesta de bloque de mortero de concha de trigo en el norte de Xinjiang, en la que se llena la rápida en bloques de mortero cuando una capa de almacenamiento de calor y las bolsas de escoria se apilan al aire libre como una capa de aislamiento. La pared de bloques huecos diseñada por Zhao Peng, etc. en el área de Gobi de la provincia de Gansu, utiliza tablero de benceno de 100 mm de espesor como capa de aislamiento en el exterior y la arena y el ladrillo de bloque hueco como capa de almacenamiento de calor en el interior. La prueba muestra que la temperatura promedio en invierno es superior a 10 ℃ por la noche, y la regeneración de Chai, etc., también usa arena y grava como capa de aislamiento y capa de almacenamiento de calor de la pared en el área de Gobi de la provincia de Gansu. En términos de reducir los puentes fríos, Yan Junyue, etc. diseñó una pared posterior ligera y simplificada, que no solo mejoró la resistencia térmica de la pared, sino que también mejoró la propiedad de sellado de la pared al pegar la placa de poliestireno en el exterior de la espalda muro; Wu Letian, etc. Establezca el haz de anillo de concreto reforzado sobre la base de la pared de invernadero, y usó estampado de ladrillo trapezoidal justo encima del haz del anillo para soportar el techo trasero, lo que resuelve el problema de que las grietas y la hundimiento de la base son fáciles de ocurrir en invernaderos en hotian, Xinjiang, afectando así el aislamiento térmico de los invernaderos.

02 Elija Materiales adecuados de almacenamiento de calor y aislamiento.

El efecto de almacenamiento de calor y aislamiento de la pared depende primero de la elección de los materiales. En el desierto del noroeste, Gobi, tierra arenosa y otras áreas, de acuerdo con las condiciones del sitio, los investigadores tomaron materiales locales e hicieron intentos audaces para diseñar muchos tipos diferentes de paredes traseras de invernaderos solares. Por ejemplo, cuando Zhang se asignó a los invernaderos en los campos de arena y grava en Gansu, la arena y la grava se usaron como capas de almacenamiento de calor y aislamiento de paredes; Según las características de Gobi y el desierto en el noroeste de China, Zhao Peng diseñó una especie de pared de bloques huecos con arenisca y bloque hueco como materiales. La prueba muestra que la temperatura de la noche interior promedio es superior a 10 ℃. En vista de la escasez de materiales de construcción como ladrillos y arcilla en la región de Gobi del noroeste de China, Zhou Changji y otros descubrieron que los invernaderos locales generalmente usan guijarros como materiales de pared al investigar invernaderos solares en la región de Gobi de Kizilsu Kirgiz, Xinjiang. En vista del rendimiento térmico y la resistencia mecánica de Pebble, el invernadero construido con guijarros tiene un buen rendimiento en términos de preservación de calor, almacenamiento de calor y rodamiento de carga. Del mismo modo, Zhang Yong, etc. también usa guijarros como material principal de la pared, y diseñó una pared de guijarros de almacenamiento de calor independiente en Shanxi y otros lugares. La prueba muestra que el efecto de almacenamiento de calor es bueno. Zhang, etc. diseñó una especie de pared de arenisca de acuerdo con las características del área del noroeste de Gobi, que puede elevar la temperatura interior en 2.5 ℃. Además, Ma Yuehong y otros probaron la capacidad de almacenamiento de calor de la pared de arena llena de bloques, la pared de bloque y la pared de ladrillo en Hotian, Xinjiang. Los resultados mostraron que la pared de arena llena de bloques tenía la mayor capacidad de almacenamiento de calor. Además, para mejorar el rendimiento del almacenamiento de calor de la pared, los investigadores desarrollan activamente nuevos materiales y tecnologías de almacenamiento de calor. Por ejemplo, Bao Encai propuso un material de agente de curado de cambio de fase, que puede usarse para mejorar la capacidad de almacenamiento de calor de la pared posterior del invernadero solar en las áreas del noroeste no cultivadas. Como la exploración de materiales locales, el pajar, la escoria, la placa de benceno y la paja también se usan como materiales de pared, pero estos materiales generalmente solo tienen la función de la preservación del calor y sin capacidad de almacenamiento de calor. En términos generales, las paredes llenas de grava y bloques tienen una buena capacidad de almacenamiento de calor y aislamiento.

03 Aumente adecuadamente el grosor de la pared

Por lo general, la resistencia térmica es un índice importante para medir el rendimiento del aislamiento térmico de la pared, y el factor que afecta la resistencia térmica es el grosor de la capa de material además de la conductividad térmica del material. Por lo tanto, sobre la base de seleccionar materiales de aislamiento térmico apropiados, aumentar adecuadamente el grosor de la pared puede aumentar la resistencia térmica general de la pared y reducir la pérdida de calor a través de la pared, lo que aumenta el aislamiento térmico y la capacidad de almacenamiento de calor de la pared y todo el invernadero. Por ejemplo, en Gansu y otras áreas, el grosor promedio de la pared de la bolsa de arena en la ciudad de Zhangye es de 2.6 m, mientras que el de la pared de mampostería de mortero en la ciudad de Jiuquan es de 3.7 m. Cuanto más gruesa sea la pared, mayor es su aislamiento térmico y capacidad de almacenamiento de calor. Sin embargo, las paredes demasiado gruesas aumentarán la ocupación de la tierra y el costo de la construcción de invernaderos. Por lo tanto, desde la perspectiva de mejorar la capacidad de aislamiento térmico, también debemos dar prioridad a seleccionar materiales de aislamiento térmico altos con baja conductividad térmica, como poliestireno, poliuretano y otros materiales, y luego aumentar el grosor de manera apropiada.

Diseño razonable del techo trasero

Para el diseño del techo trasero, la consideración principal no es causar la influencia del sombreado y mejorar la capacidad de aislamiento térmico. Para reducir la influencia del sombreado en el techo trasero, la configuración de su ángulo de inclinación se basa principalmente en el hecho de que el techo trasero puede recibir luz solar directa durante el día cuando se plantan y producen cultivos. Por lo tanto, el ángulo de elevación del techo trasero generalmente se elige para ser mejor que el ángulo de altitud solar local del solsticio de invierno de 7 ° ~ 8 °. Por ejemplo, Zhang Caihong y otros piensan que al construir invernaderos solares en áreas terrestres de Gobi y Saline-Alcali en Xinjiang, la longitud proyectada del techo trasero es de 1,6 m, por lo que el ángulo de inclinación del techo trasero es de 40 ° en el sur de Xinjiang y 45 ° en el norte de Xinjiang. Chen Wei-Qian y otros piensan que el techo trasero del invernadero solar en el área de Jiuquan Gobi debe inclinarse a 40 °. Para el aislamiento térmico del techo trasero, la capacidad de aislamiento térmico se debe garantizar principalmente en la selección de materiales de aislamiento térmico, el diseño de espesor necesario y la articulación razonable de los materiales de aislamiento térmico durante la construcción.

Reducir la pérdida de calor del suelo

Durante la noche de invierno, debido a que la temperatura del suelo interior es más alta que la del suelo exterior, el calor del suelo interior se transferirá al exterior por conducción de calor, causando la pérdida de calor de invernadero. Hay varias formas de reducir la pérdida de calor del suelo.

01 Aislamiento del suelo

El suelo se hunde adecuadamente, evitando la capa de suelo congelado y usando el suelo para la preservación del calor. Por ejemplo, el invernadero solar "1448 tres materiales-uno-cuerpo" desarrollado por la regeneración de Chai y otras tierras no cultivadas en el corredor Hexi se construyó cavando 1M hacia abajo, evitando efectivamente la capa de suelo congelado; Según el hecho de que la profundidad del suelo congelado en el área de Turpan es de 0,8 m, Wang Huamin y otros sugirieron cavar 0,8 m para mejorar la capacidad de aislamiento térmico del invernadero. Cuando Zhang está a punto de, etc., construyó la pared posterior del invernadero solar de excavación de doble película de doble arco en una tierra no arable, la profundidad de excavación era de 1 m. El experimento mostró que la temperatura más baja por la noche aumentó en 2 ~ 3 ℃ en comparación con el invernadero solar tradicional de segunda generación.

02 Fundación Protección en frío

El método principal es cavar una zanja a prueba de frío a lo largo de la parte de los cimientos del techo delantero, llenar los materiales de aislamiento térmico o enterrar continuamente los materiales de aislamiento térmico bajo tierra a lo largo de la parte de la pared de los cimientos, todo lo cual tiene como objetivo reducir la pérdida de calor causada por Transferencia de calor a través del suelo en la parte límite del invernadero. Los materiales de aislamiento térmico utilizados se basan principalmente en las condiciones locales en el noroeste de China, y se pueden obtener localmente, como heno, escoria, lana de roca, placa de poliestireno, paja de maíz, estiércol de caballo, hojas caídas, hierba rota, aserrín, malas hierbas, paja, etc.

03 película de mantillo

Al cubrir la película de plástico, la luz solar puede llegar al suelo a través de la película de plástico durante el día, y el suelo absorbe el calor del sol y se calienta. Además, la película de plástico puede bloquear la radiación de onda larga reflejada por el suelo, reduciendo así la pérdida de radiación del suelo y aumentando el almacenamiento de calor del suelo. Por la noche, la película de plástico puede obstaculizar el intercambio de calor convectivo entre el suelo y el aire interior, reduciendo así la pérdida de calor del suelo. Al mismo tiempo, la película de plástico también puede reducir la pérdida de calor latente causada por la evaporación del agua del suelo. Wei Wenxiang cubrió el invernadero con película de plástico en la meseta de Qinghai, y el experimento mostró que la temperatura del suelo podría elevarse en aproximadamente 1 ℃.

Fortalecer el rendimiento de aislamiento térmico del techo delantero

El techo delantero del invernadero es la principal superficie de disipación de calor, y el calor perdido representa más del 75% de la pérdida total de calor en el invernadero. Por lo tanto, fortalecer la capacidad de aislamiento de calor del techo delantero del invernadero puede reducir efectivamente la pérdida a través del techo delantero y mejorar el entorno de temperatura invernal del invernadero. En la actualidad, hay tres medidas principales para mejorar la capacidad de aislamiento térmico del techo delantero.

01 Se adopta la cobertura transparente de múltiples capas.

Estructuralmente, el uso de una película de doble capa o una película de tres capas como la superficie de transmisión de luz del invernadero puede mejorar efectivamente el rendimiento de aislamiento térmico del invernadero. Por ejemplo, Zhang Buosen y otros diseñaron un invernadero solar de doble caña de doble film de doble caña en el área de Gobi de la ciudad de Jiuquan. El exterior del techo delantero del invernadero está hecho de película de Eva, y el interior del invernadero está hecho de película antienvejecimiento sin goteo de PVC. Los experimentos muestran que en comparación con el invernadero solar tradicional de segunda generación, el efecto de aislamiento térmico es sobresaliente y la temperatura más baja en la noche aumenta en 2 ~ 3 ℃ en promedio. Del mismo modo, Zhang Jingshe, etc., también diseñó un invernadero solar con doble película para las características climáticas de la alta latitud y las áreas severas en frío, lo que mejoró significativamente el aislamiento térmico del invernadero. En comparación con el invernadero de control, la temperatura nocturna aumentó en 3 ℃. Además, Wu Letian y otros intentaron usar tres capas de película EVA de 0.1 mm de espesor en el techo delantero del invernadero solar diseñado en el área del desierto hetiano, Xinjiang. La película de múltiples capas puede reducir efectivamente la pérdida de calor del techo delantero, pero debido a que la transmitancia de luz de la película de una sola capa es básicamente de aproximadamente el 90%, la película de múltiples capas conducirá naturalmente a la atenuación de la transmitancia de la luz. Por lo tanto, al seleccionar la cubierta de transmitancia de luz de múltiples capas, es necesario tener la debida consideración a las condiciones de iluminación y los requisitos de iluminación de los invernaderos.

02 Fortalecer el aislamiento nocturno del techo delantero

La película de plástico se usa en el techo delantero para aumentar la transmitancia de la luz durante el día, y se convierte en el lugar más débil de todo el invernadero por la noche. Por lo tanto, cubrir la superficie externa del techo delantero con la colcha de aislamiento térmico compuesto grueso es una medida de aislamiento térmico necesario para invernaderos solares. Por ejemplo, en la región alpina de Qinghai, Liu Yanjie y otros usaron cortinas de paja y papel Kraft como colchas de aislamiento térmico para experimentos. Los resultados de la prueba mostraron que la temperatura interior más baja en el invernadero por la noche podría alcanzar más de 7.7 ℃. Además, Wei Wenxiang cree que la pérdida de calor del invernadero puede reducirse en más del 90% mediante el uso de cortinas de césped dobles o papel kraft fuera de las cortinas de hierba para el aislamiento térmico en esta área. Además, Zou Ping, etc. usó fibra reciclado con aguja la colcha de aislamiento térmico en el invernadero solar en la región de Gobi de Xinjiang, y Chang Meimei, etc. Utilizó el colcha de aislamiento térmico de algodón de aislamiento térmico en el invernadero solar en la región de Gobi de la región de Gobi de Corredor Hexi. En la actualidad, hay muchos tipos de edredones de aislamiento térmico utilizados en invernaderos solares, pero la mayoría de ellos están hechos de fieltro con agudas, algodón de algodón de perlas, etc., con capas de superficie impermeables o antienvejecimiento en ambos lados. Según el mecanismo de aislamiento térmico de la colcha de aislamiento térmico, para mejorar su rendimiento de aislamiento térmico, debemos comenzar mejorando su resistencia térmica y reduciendo su coeficiente de transferencia de calor, y las medidas principales son reducir la conductividad térmica de los materiales, aumentar el espesor de capas de material o aumentar el número de capas de material, etc. Por lo tanto, en la actualidad, el material central de la colcha de aislamiento térmico con alto rendimiento de aislamiento térmico a menudo está hecho de Materiales compuestos de múltiples capas. Según la prueba, el coeficiente de transferencia de calor de la colcha de aislamiento térmico con alto rendimiento de aislamiento térmico en la actualidad puede alcanzar 0.5W/(m2 ℃), lo que proporciona una mejor garantía para el aislamiento térmico de invernaderos en áreas frías en invierno. Por supuesto, el área del noroeste es ventosa y polvorienta, y la radiación ultravioleta es fuerte, por lo que la capa de superficie de aislamiento térmico debería tener un buen rendimiento antienvejecimiento.

03 Agregue una cortina interna de aislamiento térmico.

Aunque el techo delantero del invernadero solar está cubierto con una colcha de aislamiento térmico externo por la noche, en lo que respecta a otras estructuras de todo el invernadero, el techo delantero sigue siendo un lugar débil para todo el invernadero por la noche. Por lo tanto, el equipo del proyecto de "Tecnología de estructura y construcción del invernadero en el noroeste de la tierra no arable" diseñó un sistema de rollo de aislamiento térmico interno simple (Figura 1), cuya estructura consiste en una cortina fija de aislamiento térmico interno en el pie delantero y Una cortina de aislamiento térmico interno móvil en el espacio superior. La cortina de aislamiento térmico móvil superior se abre y se dobla en la pared posterior del invernadero durante el día, lo que no afecta la iluminación del invernadero; La colcha fija de aislamiento térmico en la parte inferior juega el papel de sellado por la noche. El diseño de aislamiento interno es ordenado y fácil de operar, y también puede desempeñar el papel de sombreado y enfriamiento en verano.

Tecnología de calentamiento activo

Debido a la baja temperatura en invierno en el noroeste de China, si solo confiamos en la preservación del calor y el almacenamiento de calor en los invernaderos, aún no podemos cumplir con los requisitos de la producción de invierno de los cultivos en un clima frío, por lo que algunas medidas de calentamiento activo también son preocupado.

Sistema de almacenamiento de energía solar y liberación de calor

Es una razón importante por la que la pared lleva las funciones de preservación de calor, almacenamiento de calor y rodamiento de carga, lo que conduce al alto costo de construcción y la baja tasa de utilización de la tierra de los invernaderos solares. Por lo tanto, la simplificación y el ensamblaje de los invernaderos solares seguramente será una dirección de desarrollo importante en el futuro. Entre ellos, simplificar la función de la pared es liberar la función de almacenamiento y liberación de calor de la pared, de modo que la pared posterior solo lleva la función de preservación de calor, que es una forma efectiva de simplificar el desarrollo. Por ejemplo, el sistema de almacenamiento y liberación de calor activo de Fang Hui (Figura 2) se usa ampliamente en áreas no cultivadas como Gansu, Ningxia y Xinjiang. Su dispositivo de recolección de calor está colgado en la pared norte. Durante el día, el calor recolectado por el dispositivo de recolección de calor se almacena en el cuerpo de almacenamiento de calor a través de la circulación del medio de almacenamiento de calor, y por la noche, el calor se libera y se calienta mediante la circulación del medio de almacenamiento de calor, dando así la realización del medio Transferencia de calor en tiempo y espacio. Los experimentos muestran que la temperatura mínima en el invernadero se puede aumentar en 3 ~ 5 ℃ mediante el uso de este dispositivo. Wang Zhiwei, etc., presentó un sistema de calefacción de cortina de agua para invernadero solar en el área del desierto del sur de Xinjiang, que puede aumentar la temperatura del invernadero en 2.1 ℃ por la noche.

Además, Bao encai, etc. diseñó un sistema de circulación de almacenamiento de calor activo para la pared norte. Durante el día, a través de la circulación de ventiladores axiales, el aire caliente interior fluye a través del conducto de transferencia de calor incrustado en la pared norte, y el conducto de transferencia de calor intercambia calor con la capa de almacenamiento de calor dentro de la pared, lo que mejora significativamente la capacidad de almacenamiento de calor de la pared. Además, el sistema de almacenamiento de calor de cambio de fase solar diseñado por Yan Yantao, etc. almacena calor en los materiales de cambio de fase a través de coleccionistas solares durante el día, y luego disipa el calor al aire interior a través de la circulación del aire por la noche, lo que puede aumentar el Temperatura promedio por 2.0 ℃ por la noche. Las tecnologías y equipos de utilización de energía solar anterior tienen las características de la economía, el ahorro de energía y el bajo carbono. Después de la optimización y la mejora, deben tener una buena perspectiva de aplicación en las áreas con abundantes recursos de energía solar en el noroeste de China.

Otras tecnologías de calefacción auxiliar

01 Calefacción de energía de biomasa

La ropa de cama, la paja, el estiércol de vaca, el estiércol de oveja y el estiércol de las aves de corral se mezclan con bacterias biológicas y se enterran en el suelo en el invernadero. Se genera mucho calor durante el proceso de fermentación, y se generan muchas cepas beneficiosas, materia orgánica y CO2 durante el proceso de fermentación. Las cepas beneficiosas pueden inhibir y matar una variedad de gérmenes, y pueden reducir la aparición de enfermedades y plagas de invernadero; La materia orgánica puede convertirse en fertilizante para los cultivos; El CO2 producido puede mejorar la fotosíntesis de los cultivos. Por ejemplo, Wei Wenxiang enterró fertilizantes orgánicos calientes como estiércol de caballos, estiércol de vaca y estiércol de oveja en suelo interior en el invernadero solar en la meseta de Qinghai, que aumentó efectivamente la temperatura del suelo. En el invernadero solar en el área del desierto de Gansu, Zhou Zhilong usó fertilizante de paja y orgánico para fermentar entre los cultivos. La prueba mostró que la temperatura del invernadero podría aumentar en 2 ~ 3 ℃.

02 calefacción de carbón

Hay estufa artificial, calentador de agua que ahorra energía y calefacción. Por ejemplo, después de la investigación en la meseta de Qinghai, Wei Wenxiang descubrió que el calentamiento del horno artificial se usaba principalmente localmente. Este método de calentamiento tiene las ventajas de calentamiento más rápido y un efecto de calentamiento obvio. Sin embargo, los gases nocivos como SO2, CO y H2S se producirán en el proceso de quema de carbón, por lo que es necesario hacer un buen trabajo al descargar gases nocivos.

03 calefacción eléctrica

Use alambre de calefacción eléctrico para calentar el techo delantero del invernadero o use el calentador eléctrico. El efecto de calefacción es notable, el uso es seguro, no se generan contaminantes en el invernadero y el equipo de calefacción es fácil de controlar. Chen Weiqian y otros piensan que el problema de congelar el daño en el invierno en el área de Jiuquan dificulta el desarrollo de la agricultura local de Gobi, y los elementos de calefacción eléctricos se pueden usar para calentar el invernadero. Sin embargo, debido al uso de recursos de energía eléctrica de alta calidad, el consumo de energía es alto y el costo es alto. Se sugiere que debe usarse como un medio temporal de calefacción de emergencia en clima frío extremo.

Medidas de gestión ambiental

En el proceso de producción y uso de invernadero, el equipo completo y el funcionamiento normal no pueden garantizar efectivamente que su entorno térmico cumpla con los requisitos de diseño. De hecho, el uso y la gestión de los equipos a menudo juegan un papel clave en la formación y mantenimiento del entorno térmico, el más importante es la gestión diaria de la colcha y la ventilación de aislamiento térmico.

Gestión de la colcha de aislamiento térmico

La colcha de aislamiento térmico es la clave para el aislamiento térmico nocturno del techo delantero, por lo que es extremadamente importante refinar su gestión y mantenimiento diarios, especialmente los siguientes problemas deben prestarse atención a: ① Elección el tiempo de apertura y cierre apropiado de la colcha de aislamiento térmico . El tiempo de apertura y cierre de la colcha de aislamiento térmico no solo afecta el tiempo de iluminación del invernadero, sino que también afecta el proceso de calefacción en el invernadero. Abrir y cerrar la colcha de aislamiento térmico demasiado temprano o demasiado tarde no es propicio para la recolección de calor. Por la mañana, si la colcha se descubre demasiado temprano, la temperatura interior caerá demasiado debido a la baja temperatura al aire libre y la luz débil. Por el contrario, si el momento de descubrir la colcha es demasiado tarde, el tiempo de recibir luz en el invernadero se acortará y el tiempo de aumento de la temperatura interior se retrasará. Por la tarde, si la colcha de aislamiento térmico se apaga demasiado temprano, el tiempo de exposición en interiores se acortará y el almacenamiento de calor de tierra y paredes interiores se reducirá. Por el contrario, si la preservación del calor se apaga demasiado tarde, la disipación de calor del invernadero se incrementará debido a la baja temperatura exterior y la luz débil. Por lo tanto, en términos generales, cuando la colcha de aislamiento térmico se enciende por la mañana, es aconsejable que la temperatura aumente después de 1 ~ 2 ℃ caída, mientras que cuando la colcha de aislamiento térmico se apaga, es aconsejable que aumente la temperatura Después de 1 ~ 2 ℃ caída. ② Al cerrar la colcha de aislamiento térmico, preste atención para observar si la colcha de aislamiento térmico cubre todos los techos delanteros con fuerza y ​​ajusta los tiempo si hay un espacio. ③ Después de que la colcha de aislamiento térmico se baja por completo, verifique si la parte inferior ha sido compactada, a fin de evitar que el efecto de preservación del calor sea levantado por el viento por la noche. ④ Verifique y mantenga la colcha de aislamiento térmico en el tiempo, especialmente cuando la colcha de aislamiento térmico está dañado, repare o reemplace a tiempo. ⑤ Presta atención a las condiciones climáticas a tiempo. Cuando haya lluvia o nieve, cubra la colcha de aislamiento térmico en el tiempo y retire la nieve a tiempo.

Gestión de respiraderos

El propósito de la ventilación en invierno es ajustar la temperatura del aire para evitar la temperatura excesiva alrededor del mediodía; El segundo es eliminar la humedad interior, reducir la humedad del aire en el invernadero y controlar las plagas y enfermedades; El tercero es aumentar la concentración de CO2 interior y promover el crecimiento de los cultivos. Sin embargo, la ventilación y la preservación del calor son contradictorias. Si la ventilación no se maneja adecuadamente, probablemente conducirá a problemas de baja temperatura. Por lo tanto, cuándo y cuánto tiempo abrir los respiraderos deben ajustarse dinámicamente de acuerdo con las condiciones ambientales del invernadero en cualquier momento. En las áreas del noroeste no cultivadas, la gestión de los respiraderos de invernadero se divide principalmente en dos maneras: operación manual y ventilación mecánica simple. Sin embargo, el tiempo de apertura y el tiempo de ventilación de los respiraderos se basan principalmente en el juicio subjetivo de las personas, por lo que puede suceder que los respiraderos se abran demasiado temprano o demasiado tarde. Para resolver los problemas anteriores, Yin Yilei, etc. diseñó un dispositivo de ventilación inteligente del techo, que puede determinar el tiempo de apertura y el tamaño de apertura y cierre de los agujeros de ventilación de acuerdo con los cambios en el entorno interior. Con la profundización de la investigación sobre la ley del cambio ambiental y la demanda de cultivos, así como la popularización y el progreso de las tecnologías y equipos como la percepción ambiental, la recopilación de información, el análisis y el control, la automatización de la gestión de la ventilación en invernaderos solares debería ser un Dirección de desarrollo importante en el futuro.

Otras medidas de gestión

En el proceso de uso de varios tipos de películas de cobertizo, su capacidad de transmisión de luz se debilitará gradualmente, y la velocidad de debilitamiento no solo está relacionada con sus propias propiedades físicas, sino también relacionada con el entorno y la gestión circundantes durante el uso. En el proceso de uso, el factor más importante que conduce a la disminución del rendimiento de la transmisión de la luz es la contaminación de la superficie de la película. Por lo tanto, es extremadamente importante realizar una limpieza y limpieza regular cuando las condiciones lo permiten. Además, la estructura del recinto del invernadero debe verificarse regularmente. Cuando hay una fuga en la pared y el techo delantero, debe repararse a tiempo para evitar que el invernadero se vea afectado por la infiltración de aire frío.

Problemas existentes y dirección de desarrollo

Los investigadores han explorado y estudiado la tecnología de preservación y almacenamiento del calor, la tecnología de gestión y los métodos de calentamiento de los invernaderos en las áreas no cultivadas del noroeste durante muchos años, lo que básicamente se dio cuenta de la producción de vegetales de invierno, mejoró en gran medida la capacidad del invernadero para resistir lesiones a baja temperatura para escalofríos , y básicamente se dio cuenta de la producción de vegetales que pasan el tiempo. Ha hecho una contribución histórica para aliviar la contradicción entre alimentos y verduras que compiten por la tierra en China. Sin embargo, todavía hay los siguientes problemas en la tecnología de garantía de temperatura en el noroeste de China.

Tipos de invernadero a actualizar

En la actualidad, los tipos de invernaderos siguen siendo los comunes construidos a fines del siglo XX y principios de este siglo, con estructura simple, diseño irrazonable, mala capacidad para mantener el entorno térmico de invernadero y resistir los desastres naturales y la falta de estandarización. Por lo tanto, en el futuro diseño de invernadero, la forma y la inclinación del techo delantero, el ángulo acimut del invernadero, la altura de la pared posterior, la profundidad de hundimiento del invernadero, etc., debe estandarizarse combinando completamente la latitud geográfica local y características climáticas. Al mismo tiempo, solo se puede plantar un cultivo en un invernadero lo más posible, de modo que la coincidencia de invernadero estandarizada se pueda llevar a cabo de acuerdo con los requisitos de luz y temperatura de los cultivos plantados.

La escala de invernadero es relativamente pequeña.

Si la escala de invernadero es demasiado pequeña, afectará la estabilidad del entorno térmico de invernadero y el desarrollo de la mecanización. Con el aumento gradual del costo laboral, el desarrollo de mecanización es una dirección importante en el futuro. Por lo tanto, en el futuro, debemos basarnos en el nivel de desarrollo local, tener en cuenta las necesidades del desarrollo de la mecanización, diseñar racionalmente el espacio interior y el diseño de los invernaderos, acelerar la investigación y el desarrollo de equipos agrícolas adecuados para áreas locales, y Mejorar la tasa de mecanización de la producción de invernadero. Al mismo tiempo, de acuerdo con las necesidades de los cultivos y los patrones de cultivo, el equipo relevante debe coincidir con los estándares, y la investigación y el desarrollo integrados, la innovación y la popularización de la ventilación, la reducción de la humedad, la preservación del calor y el equipo de calefacción se deben promover.

El grosor de las paredes como la arena y los bloques huecos todavía es grueso.

Si la pared es demasiado gruesa, aunque el efecto de aislamiento es bueno, reducirá la tasa de utilización del suelo, aumentará el costo y la dificultad de la construcción. Por lo tanto, en el desarrollo futuro, por un lado, el grosor de la pared se puede optimizar científicamente de acuerdo con las condiciones climáticas locales; Por otro lado, debemos promover la luz y el desarrollo simplificado de la pared posterior, de modo que la pared posterior del invernadero solo conserva la función de la preservación de calor, el uso de colectores solares y otros equipos para reemplazar el almacenamiento de calor y la liberación de la pared . Los coleccionistas solares tienen las características de la eficiencia de recolección de alta calor, una fuerte capacidad de recolección de calor, ahorro de energía, bajo carbono, etc., y la mayoría de ellos pueden realizar una regulación y control activos, y pueden llevar a cabo calefacción exotérmica específica de acuerdo con los requisitos ambientales de invernadero Por la noche, con mayor eficiencia de utilización de calor.

Se debe desarrollar una colcha especial de aislamiento térmico.

El techo delantero es el principal cuerpo de disipación de calor en invernadero, y el rendimiento de aislamiento térmico de la colcha de aislamiento térmico afecta directamente el entorno térmico interior. En la actualidad, el entorno de temperatura del invernadero en algunas áreas no es bueno, en parte porque la colcha de aislamiento térmico es demasiado delgado y el rendimiento de aislamiento térmico de los materiales es insuficiente. Al mismo tiempo, la colcha de aislamiento térmico todavía tiene algunos problemas, como la pobre capacidad impermeable y de esquí, el envejecimiento fácil de los materiales superficiales y centrales, etc. Por lo tanto, en el futuro, los materiales de aislamiento térmico apropiados deben seleccionarse científicamente de acuerdo con el local. Las características y requisitos climáticos, y los productos especiales de edredones de aislamiento térmico adecuados para el uso y la popularización local deben diseñarse y desarrollarse.

FIN

Información citada

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, etc. Estado de investigación de la temperatura ambiental Garantía tecnología del invernadero solar en el noroeste de la tierra no cultivada [J]. Tecnología de Ingeniería Agrícola, 2022,42 (28): 12-20.