Li Jianming, Sun Guotao, etc.Tecnulugia di l'ingegneria agricula orticola di serra2022-11-21 17:42 Publicatu in Pechino

In l'ultimi anni, l'industria di e serre hè stata sviluppata vigorosamente. U sviluppu di e serre ùn solu migliora u tassu d'utilizazione di a terra è u tassu di pruduzzione di i prudutti agriculi, ma risolve ancu u prublema di furnimentu di frutti è ligumi fora stagione. Tuttavia, e serre anu ancu scontru sfide senza precedenti. L'installazioni originali, i metudi di riscaldamentu è e forme strutturali anu pruduttu resistenza à l'ambiente è à u sviluppu. Novi materiali è novi disinni sò urgentemente necessarii per cambià a struttura di e serre, è nuove fonti d'energia sò urgentemente necessarie per ottene l'ubbiettivi di a cunservazione di l'energia è di a prutezzione di l'ambiente, è aumentà a pruduzzione è u redditu.

Questu articulu discute u tema di "nova energia, novi materiali, novu cuncepimentu per aiutà a nova rivoluzione di a serra", cumprese a ricerca è l'innuvazione di l'energia solare, l'energia di a biomassa, l'energia geotermica è altre nuove fonti d'energia in serra, a ricerca è l'applicazione di novi materiali per u rivestimentu, l'isolamentu termicu, i muri è altri equipaghji, è a prospettiva futura è u pensamentu di nova energia, novi materiali è novu cuncepimentu per aiutà a riforma di a serra, in modu da furnisce riferimentu per l'industria.

U sviluppu di l'agricultura di e strutture hè l'esigenza pulitica è a scelta inevitabile per implementà u spiritu di l'istruzzioni impurtanti è a decisione di u guvernu cintrali. In u 2020, a superficia tutale di l'agricultura prutetta in Cina serà di 2,8 milioni di hm2, è u valore di pruduzzione supererà 1 trilione di yuan. Hè un modu impurtante per migliurà a capacità di pruduzzione di serre per migliurà l'illuminazione di e serre è e prestazioni di l'isolamentu termicu attraversu nuove energie, novi materiali è novi cuncepzioni di serre. Ci sò parechji svantaghji in a pruduzzione tradiziunale di serre, cum'è u carbone, u gasolio è altre fonti d'energia aduprate per u riscaldamentu è u riscaldamentu in e serre tradiziunali, chì risultanu in una grande quantità di gas di diossidu, chì inquina seriamente l'ambiente, mentre chì u gasu naturale, l'energia elettrica è altre fonti d'energia aumentanu u costu operativu di e serre. I materiali tradiziunali di accumulazione di calore per i muri di e serre sò principalmente argilla è mattoni, chì cunsumanu assai è causanu danni serii à e risorse terrestri. L'efficienza di l'usu di a terra di a serra solare tradiziunale cù u muru di terra hè solu di 40% ~ 50%, è a serra ordinaria hà una scarsa capacità di accumulazione di calore, dunque ùn pò micca campà durante l'invernu per pruduce ligumi caldi in u nordu di a Cina. Dunque, u core di a prumuzione di u cambiamentu di e serre, o di a ricerca fundamentale, si trova in a cuncepzione di e serre, a ricerca è u sviluppu di novi materiali è di novi energie. Questu articulu si cuncentrerà nantu à a ricerca è l'innuvazione di novi fonti d'energia in e serre, riassumerà u statutu di a ricerca di novi fonti d'energia cum'è l'energia solare, l'energia di a biomassa, l'energia geotermica, l'energia eolica è i novi materiali di rivestimentu trasparenti, i materiali d'isolamentu termicu è i materiali di i muri in e serre, analizzerà l'applicazione di novi energie è novi materiali in a custruzzione di novi serre, è aspetterà cun impazienza u so rolu in u sviluppu è a trasfurmazione futuri di e serre.

Ricerca è Innuvazione di a Nova Serra Energetica

L'energia verde nova cù u più grande putenziale d'utilizazione agricula include l'energia solare, l'energia geotermica è l'energia di a biomassa, o l'utilizazione cumpleta di una varietà di nuove fonti d'energia, in modu da ottene un usu efficiente di l'energia amparendu da i punti di forza di l'altri.

energia solare / putenza

A tecnulugia di l'energia solare hè un modu di furnimentu d'energia à bassu carbone, efficiente è sustenibile, è hè una cumpunente impurtante di l'industrie emergenti strategiche di a Cina. Diventerà una scelta inevitabile per a trasfurmazione è a migliurazione di a struttura energetica di a Cina in u futuru. Da u puntu di vista di l'utilizazione di l'energia, a serra stessa hè una struttura di facilità per l'utilizazione di l'energia solare. Per via di l'effettu serra, l'energia solare hè raccolta in l'internu, a temperatura di a serra hè aumentata è u calore necessariu per a crescita di e culture hè furnitu. A principale fonte d'energia di a fotosintesi di e piante di serra hè a luce solare diretta, chì hè l'utilizazione diretta di l'energia solare.

01 Pruduzzione di energia fotovoltaica per generà calore

A generazione di energia fotovoltaica hè una tecnulugia chì cunverte direttamente l'energia luminosa in energia elettrica basata annantu à l'effettu fotovoltaicu. L'elementu chjave di sta tecnulugia hè a cellula solare. Quandu l'energia solare brilla nantu à a matrice di pannelli solari in serie o in parallelu, i cumpunenti semiconduttori cunvertenu direttamente l'energia di a radiazione solare in energia elettrica. A tecnulugia fotovoltaica pò cunvertisce direttamente l'energia luminosa in energia elettrica, almacenà l'elettricità per mezu di batterie è riscaldà a serra di notte, ma u so costu elevatu limita u so ulteriore sviluppu. U gruppu di ricerca hà sviluppatu un dispositivu di riscaldamentu di grafene fotovoltaicu, chì hè custituitu da pannelli fotovoltaici flessibili, una macchina di cuntrollu inversu tuttu in unu, una batteria di almacenamiento è una barra di riscaldamentu di grafene. Sicondu a lunghezza di a linea di piantazione, a barra di riscaldamentu di grafene hè intarrata sottu à u saccu di substratu. Durante u ghjornu, i pannelli fotovoltaici assorbenu a radiazione solare per generà elettricità è almacenà la in a batteria di almacenamiento, è dopu l'elettricità hè liberata di notte per a barra di riscaldamentu di grafene. In a misurazione attuale, hè aduttata a modalità di cuntrollu di a temperatura di partenza à 17 ℃ è chjusura à 19 ℃. Funziunendu di notte (20:00-08:00 u secondu ghjornu) per 8 ore, u cunsumu energeticu di u riscaldamentu di una sola fila di piante hè di 1,24 kW·h, è a temperatura media di u saccu di substratu di notte hè di 19,2 ℃, chì hè 3,5 ~ 5,3 ℃ più alta di quella di u cuntrollu. Stu metudu di riscaldamentu cumminatu cù a generazione di energia fotovoltaica risolve i prublemi di altu cunsumu energeticu è altu inquinamentu in u riscaldamentu di serra in invernu.

02 cunversione fototermica è utilizzazione

A cunversione fototermica solare si riferisce à l'usu di una superficia speciale di raccolta di a luce solare fatta di materiali di cunversione fototermica per raccoglie è assorbe a più energia solare irradiata pussibule è cunvertisce in energia termica. In paragone cù l'applicazioni fotovoltaiche solari, l'applicazioni fototermiche solari aumentanu l'assorbimentu di a banda infrarossa vicina, dunque hà una maggiore efficienza di utilizzazione energetica di a luce solare, un costu più bassu è una tecnulugia matura, è hè u modu più largamente utilizatu di utilizzazione di l'energia solare.

A tecnulugia più matura di cunversione è utilizzazione fototermica in Cina hè u collettore solare, u cumpunente principale di u quale hè u core di a piastra chì assorbe u calore cù un rivestimentu di assorbimentu selettivu, chì pò cunvertisce l'energia di a radiazione solare chì passa per a piastra di copertura in energia termica è trasmettela à u mediu di travagliu chì assorbe u calore. I collettori solari ponu esse divisi in duie categurie secondu s'ellu ci hè un spaziu di vacuum in u collettore o micca: collettori solari piatti è collettori solari à tubi di vacuum; collettori solari à cuncentrazione è collettori solari senza cuncentrazione secondu s'ellu a radiazione solare à u portu di illuminazione di u ghjornu cambia di direzzione; è collettori solari liquidi è collettori solari à aria secondu u tipu di mediu di travagliu di trasferimentu di calore.

L'utilizazione di l'energia solare in serra hè principalmente realizata per mezu di diversi tipi di cullettori solari. L'Università Ibn Zor in Maroccu hà sviluppatu un sistema di riscaldamentu à energia solare attivu (ASHS) per u riscaldamentu di serra, chì pò aumentà a pruduzzione tutale di pumati di 55% in invernu. L'Università Agricola Cinese hà cuncipitu è ​​sviluppatu un inseme di sistemi di raccolta è scarica di raffreddatore di superficie-ventilatore, cù una capacità di raccolta di calore di 390,6 ~ 693,0 MJ, è hà prupostu l'idea di separà u prucessu di raccolta di calore da u prucessu di accumulazione di calore per pompa di calore. L'Università di Bari in Italia hà sviluppatu un sistema di riscaldamentu di poligenerazione di serra, chì consiste in un sistema di energia solare è una pompa di calore aria-acqua, è pò aumentà a temperatura di l'aria di 3,6% è a temperatura di u terrenu di 92%. U gruppu di ricerca hà sviluppatu un tipu d'equipaggiu di raccolta di calore solare attivu cù un angulu d'inclinazione variabile per serra solare, è un dispositivu di accumulazione di calore di supportu per u corpu d'acqua di serra in tutte e cundizioni climatiche. A tecnulugia di raccolta di calore solare attivu cù inclinazione variabile rompe i limiti di l'equipaggiu tradiziunale di raccolta di calore di serra, cum'è a capacità limitata di raccolta di calore, l'ombreggiatura è l'occupazione di terreni cultivati. Utilizendu a struttura speciale di a serra solare, u spaziu senza piantazione di a serra hè cumpletamente utilizatu, ciò chì migliora assai l'efficienza di utilizzazione di u spaziu di a serra. In cundizioni tipiche di travagliu assulanati, u sistema attivu di raccolta di calore solare cù inclinazione variabile righjunghji 1,9 MJ/(m2h), l'efficienza di utilizzazione di l'energia righjunghji 85,1% è u tassu di risparmiu energeticu hè 77%. In a tecnulugia di almacenamiento di calore di serra, a struttura di almacenamiento di calore à cambiamentu multifase hè stabilita, a capacità di almacenamiento di calore di u dispositivu di almacenamiento di calore hè aumentata, è a liberazione lenta di calore da u dispositivu hè realizata, in modu da realizà l'usu efficiente di u calore raccoltu da l'equipaggiu di raccolta di calore solare di serra.

energia da biomassa

Una nova struttura di l'installazione hè custruita cumbinendu u dispusitivu di pruduzzione di calore di biomassa cù a serra, è e materie prime di biomassa cum'è u letame di porcu, i residui di funghi è a paglia sò cumpostate per pruduce calore, è l'energia termica generata hè furnita direttamente à a serra [5]. In paragone cù a serra senza serbatoiu di riscaldamentu di fermentazione di biomassa, a serra di riscaldamentu pò aumentà efficacemente a temperatura di u terrenu in a serra è mantene a temperatura adatta di e radiche di e culture cultivate in u terrenu in u clima nurmale in l'invernu. Pigliendu una serra d'isolamentu termicu asimmetricu à un solu stratu cù una campata di 17 m è una lunghezza di 30 m cum'è esempiu, aghjunghjendu 8 m di rifiuti agriculi (paglia di pumata è letame di porcu mischiatu) in u serbatoiu di fermentazione internu per a fermentazione naturale senza vultà u mucchiu pò aumentà a temperatura media ghjurnata di a serra di 4,2 ℃ in l'invernu, è a temperatura minima media ghjurnata pò ghjunghje à 4,6 ℃.

L'utilizazione di l'energia di a fermentazione cuntrullata da a biomassa hè un metudu di fermentazione chì usa strumenti è equipaggiamenti per cuntrullà u prucessu di fermentazione per ottene rapidamente è utilizà efficacemente l'energia termica di a biomassa è u fertilizante à gas CO2, frà i quali a ventilazione è l'umidità sò i fattori chjave per regulà u calore di fermentazione è a pruduzzione di gas di biomassa. In cundizioni ventilate, i microorganismi aerobici in u mucchiu di fermentazione utilizanu l'ossigenu per l'attività vitali, è una parte di l'energia generata hè aduprata per e so attività vitali, è una parte di l'energia hè liberata in l'ambiente cum'è energia termica, chì hè benefica per l'aumentu di a temperatura di l'ambiente. L'acqua participa à tuttu u prucessu di fermentazione, furnendu nutrienti solubili necessarii per l'attività microbiche, è à u listessu tempu liberendu u calore di u mucchiu in forma di vapore attraversu l'acqua, in modu da riduce a temperatura di u mucchiu, prulungà a vita di i microorganismi è aumentà a temperatura di massa di u mucchiu. L'installazione di un dispositivu di lisciviazione di paglia in u serbatoiu di fermentazione pò aumentà a temperatura interna di 3 ~ 5 ℃ in invernu, rinfurzà a fotosintesi di e piante è aumentà a resa di i pumati di 29,6%.

Energia geotermica

A Cina hè ricca di risorse geotermiche. Attualmente, u modu più cumunu per l'installazioni agricule di utilizà l'energia geotermica hè di utilizà a pompa di calore geotermica, chì pò trasferisce da energia termica di bassa qualità à energia termica di alta qualità inserendu una piccula quantità di energia di alta qualità (cum'è l'energia elettrica). À u cuntrariu di e misure tradiziunali di riscaldamentu di serra, u riscaldamentu cù pompa di calore geotermica ùn pò micca solu ottene un effettu di riscaldamentu significativu, ma hà ancu a capacità di rinfrescà a serra è di riduce l'umidità in a serra. A ricerca applicativa di a pompa di calore geotermica in u campu di a custruzzione di abitazioni hè matura. A parte principale chì influenza a capacità di riscaldamentu è di raffreddamentu di a pompa di calore geotermica hè u modulu di scambiu di calore sotterraneu, chì include principalmente tubi interrati, pozzi sotterranei, ecc. Cumu cuncepisce un sistema di scambiu di calore sotterraneu cù un costu è un effettu equilibrati hè sempre statu u focu di ricerca di sta parte. À u listessu tempu, u cambiamentu di a temperatura di u stratu di u terrenu sotterraneu in l'applicazione di a pompa di calore geotermica influenza ancu l'effettu d'usu di u sistema di pompa di calore. L'usu di a pompa di calore geotermica per rinfrescà a serra in l'estate è almacenà l'energia termica in u stratu prufondu di u terrenu pò alleviare a caduta di temperatura di u stratu di u terrenu sutterraniu è migliurà l'efficienza di a produzzione di calore di a pompa di calore geotermica in l'invernu.

Attualmente, in a ricerca di e prestazioni è di l'efficienza di a pompa di calore geotermica, attraversu i dati sperimentali attuali, un mudellu numericu hè statu stabilitu cù software cum'è TOUGH2 è TRNSYS, è si cunclude chì e prestazioni di riscaldamentu è u coefficientu di prestazione (COP) di a pompa di calore geotermica ponu ghjunghje à 3,0 ~ 4,5, ciò chì hà un bonu effettu di raffreddamentu è di riscaldamentu. In a ricerca di a strategia operativa di u sistema di pompa di calore, Fu Yunzhun è altri anu trovu chì, paragunatu à u flussu di u latu di carica, u flussu di u latu di a fonte geotermica hà un impattu più grande nantu à e prestazioni di l'unità è nantu à e prestazioni di trasferimentu di calore di u tubu interratu. Sottu a cundizione di l'impostazione di u flussu, u valore massimu di COP di l'unità pò ghjunghje à 4,17 aduttendu u schema operativu di funziunamentu per 2 ore è di fermata per 2 ore; Shi Huixian et. anu aduttatu una modalità di funziunamentu intermittente di u sistema di raffreddamentu di l'accumulazione d'acqua. In estate, quandu a temperatura hè alta, u COP di tuttu u sistema di furnimentu d'energia pò ghjunghje à 3,80.

Tecnulugia di almacenamiento di calore in terra prufonda in serra

L'accumulazione di calore in terra prufonda in serra hè ancu chjamata "banca di accumulazione di calore" in serra. I danni da u fretu in l'invernu è l'alta temperatura in l'estate sò i principali ostaculi à a pruduzzione di serra. Basatu annantu à a forte capacità di accumulazione di calore di u terrenu prufondu, u gruppu di ricerca hà cuncipitu un dispositivu di accumulazione di calore prufondu sottuterraniu in serra. U dispositivu hè una pipeline di trasferimentu di calore parallela à doppiu stratu intarrata à a prufundità di 1,5 ~ 2,5 m sottuterra in a serra, cù una entrata d'aria in cima di a serra è una uscita d'aria in terra. Quandu a temperatura in a serra hè alta, l'aria interna hè pompata forzatamente in terra da un ventilatore per realizà l'accumulazione di calore è a riduzione di a temperatura. Quandu a temperatura di a serra hè bassa, u calore hè estrattu da u terrenu per riscaldà a serra. I risultati di a pruduzzione è di l'applicazione mostranu chì u dispositivu pò aumentà a temperatura di a serra di 2,3 ℃ in a notte d'invernu, riduce a temperatura interna di 2,6 ℃ in u ghjornu d'estate è aumentà a resa di pumati di 1500 kg in 667 m²U dispusitivu sfrutta pienamente e caratteristiche di "caldu in invernu è frescu in estate" è di "temperatura costante" di u terrenu prufondu sottuterraniu, furnisce una "banca d'accessu à l'energia" per a serra, è cumpleta continuamente e funzioni ausiliarie di raffreddamentu è riscaldamentu di a serra.

Coordinazione multi-energia

L'usu di dui o più tipi d'energia per riscaldà a serra pò cumpensà efficacemente i svantaghji di un solu tipu d'energia, è dà ghjocu à l'effettu di superposizione di "unu più unu hè più grande di dui". A cuuperazione cumplementare trà l'energia geotermica è l'energia solare hè un puntu caldu di ricerca di u novu usu di l'energia in a pruduzzione agricula in l'ultimi anni. Emmi et. anu studiatu un sistema energeticu multi-fonte (Figura 1), chì hè dotatu di un collettore solare ibridu fotovoltaicu-termicu. In paragone cù u sistema cumunu di pompa di calore aria-acqua, l'efficienza energetica di u sistema energeticu multi-fonte hè migliorata di 16% ~ 25%. Zheng et. anu sviluppatu un novu tipu di sistema di accumulazione di calore accoppiatu di energia solare è pompa di calore geotermica. U sistema di collettore solare pò realizà un accumulazione stagionale di alta qualità di u riscaldamentu, vale à dì, riscaldamentu di alta qualità in invernu è raffreddamentu di alta qualità in estate. U scambiatore di calore à tubi interrati è u serbatoiu di accumulazione di calore intermittente ponu tutti funziunà bè in u sistema, è u valore COP di u sistema pò ghjunghje à 6,96.

Cumbinatu cù l'energia solare, hà per scopu di riduce u cunsumu d'energia cummerciale è di migliurà a stabilità di l'approvvigionamentu d'energia solare in serra. Wan Ya et. anu prupostu un novu schema di tecnulugia di cuntrollu intelligente per cumbinà a generazione d'energia solare cù l'energia cummerciale per u riscaldamentu di serra, chì pò fà usu di l'energia fotovoltaica quandu ci hè luce, è trasfurmalla in energia cummerciale quandu ùn ci hè micca luce, riducendu assai u tassu di mancanza di energia di carica è riducendu u costu ecunomicu senza aduprà batterie.

L'energia solare, l'energia di a biomassa è l'energia elettrica ponu riscaldà inseme e serre, chì ponu ancu ottene una alta efficienza di riscaldamentu. Zhang Liangrui è altri anu cumminatu a raccolta di calore di tubi à vuoto solari cù u serbatoiu d'acqua di accumulazione di calore elettricu di valle. U sistema di riscaldamentu di serra hà un bon cunfortu termicu, è l'efficienza di riscaldamentu media di u sistema hè di 68,70%. U serbatoiu d'acqua di accumulazione di calore elettricu hè un dispositivu di accumulazione di acqua di riscaldamentu di biomassa cù riscaldamentu elettricu. A temperatura più bassa di l'entrata di l'acqua à l'estremità di riscaldamentu hè stabilita, è a strategia di funziunamentu di u sistema hè determinata secondu a temperatura di accumulazione di l'acqua di a parte di raccolta di calore solare è di a parte di accumulazione di calore di biomassa, in modu da ottene una temperatura di riscaldamentu stabile à l'estremità di riscaldamentu è risparmià energia elettrica è materiali energetichi di biomassa à u massimu.

Ricerca Innovativa è Applicazione di Novi Materiali per Serra

Cù l'espansione di a superficia di e serre, i svantaghji di l'applicazione di i materiali tradiziunali di e serre cum'è i mattoni è a terra sò sempre più palesi. Dunque, per migliurà ulteriormente e prestazioni termiche di e serre è risponde à i bisogni di sviluppu di e serre muderne, ci sò parechje ricerche è applicazioni di novi materiali di rivestimentu trasparenti, materiali d'isolamentu termicu è materiali per i muri.

Ricerca è applicazione di novi materiali di rivestimentu trasparenti

I tipi di materiali di rivestimentu trasparenti per e serre includenu principalmente film plasticu, vetru, pannelli solari è pannelli fotovoltaici, frà i quali u film plasticu hà a più grande area d'applicazione. U film PE tradiziunale per serre hà i difetti di corta durata di serviziu, non degradazione è funzione unica. Attualmente, una varietà di novi film funziunali sò stati sviluppati aghjunghjendu reagenti o rivestimenti funziunali.

Pellicola di cunversione di luce:A pellicola di cunversione di luce cambia e proprietà ottiche di a pellicola aduprendu agenti di cunversione di luce cum'è terre rare è nanomateriali, è pò cunvertisce a regione di luce ultravioletta in luce rossa aranciu è luce blu violeta necessaria per a fotosintesi di e piante, aumentendu cusì u rendimentu di e culture è riducendu i danni di a luce ultravioletta à e culture è à i filmi di serra in e serre di plastica. Per esempiu, a pellicola di serra à banda larga viola-rossa cù agente di cunversione di luce VTR-660 pò migliurà significativamente a trasmissione infrarossa quandu hè applicata in serra, è paragunata à a serra di cuntrollu, u rendimentu di pumati per ettaru, u cuntenutu di vitamina C è licopene sò significativamente aumentati rispettivamente di 25,71%, 11,11% è 33,04%. Tuttavia, attualmente, a durata di vita, a degradabilità è u costu di a nova pellicola di cunversione di luce devenu ancu esse studiati.

Vetru spargugliatuU vetru spargugliatu in serra hè un mudellu speciale è una tecnulugia antiriflessu nantu à a superficia di u vetru, chì pò massimizà a luce solare in luce spargugliata è entre in a serra, migliurà l'efficienza di a fotosintesi di e culture è aumentà u rendimentu di e culture. U vetru spargugliatu trasforma a luce chì entra in a serra in luce spargugliata attraversu mudelli speciali, è a luce spargugliata pò esse irradiata più uniformemente in a serra, eliminendu l'influenza di l'ombra di u scheletru nantu à a serra. In paragone cù u vetru float ordinariu è u vetru float ultra-biancu, u standard di trasmissione di a luce di u vetru spargugliatu hè di 91,5%, è quellu di u vetru float ordinariu hè di 88%. Per ogni aumentu di 1% di a trasmissione di a luce in a serra, u rendimentu pò esse aumentatu di circa u 3%, è u zuccheru solubile è a vitamina C in frutti è ligumi sò aumentati. U vetru spargugliatu in serra hè prima rivestitu è ​​poi temperatu, è u tassu di autoesplosione hè più altu di u standard naziunale, righjunghjendu 2 ‰.

Ricerca è Applicazione di Novi Materiali d'Isolamentu Termicu

I materiali tradiziunali d'isolamentu termicu in serra includenu principalmente tappetini di paglia, trapunte di carta, trapunte d'isolamentu termicu in feltro agugliato, ecc., chì sò principalmente aduprati per l'isolamentu termicu internu è esternu di tetti, l'isolamentu di muri è l'isolamentu termicu di certi dispositivi di accumulazione è raccolta di calore. A maiò parte di elli anu u difettu di perde e prestazioni d'isolamentu termicu per via di l'umidità interna dopu un usu à longu andà. Dunque, ci sò parechje applicazioni di novi materiali d'isolamentu termicu elevati, frà i quali a nova trapunta d'isolamentu termicu, i dispositivi di accumulazione è raccolta di calore sò u focu di a ricerca.

I novi materiali d'isolamentu termicu sò generalmente fabbricati trasfurmendu è cumpunendu materiali impermeabili di superficia è resistenti à l'invecchiamentu cum'è film tissutu è feltro rivestitu cù materiali d'isolamentu termicu soffici cum'è cuttone rivestitu à spruzzu, cashmere miscellaneo è cuttone perlatu. Una trapunta d'isolamentu termicu in cuttone rivestitu à spruzzu cù film tissutu hè stata testata in u Nordeste di a Cina. Hè statu trovu chì l'aghjunta di 500 g di cuttone rivestitu à spruzzu era equivalente à e prestazioni d'isolamentu termicu di una trapunta d'isolamentu termicu in feltro neru di 4500 g in u mercatu. In e stesse cundizioni, e prestazioni d'isolamentu termicu di 700 g di cuttone rivestitu à spruzzu sò state migliorate di 1 ~ 2 ℃ paragunate à quelle di una trapunta d'isolamentu termicu di cuttone rivestitu à spruzzu di 500 g. À u listessu tempu, altri studii anu ancu trovu chì, paragunate à e trapunte d'isolamentu termicu cumunemente aduprate in u mercatu, l'effettu d'isolamentu termicu di u cuttone rivestitu à spruzzu è di e trapunte d'isolamentu termicu in cashmere miscellaneo hè megliu, cù tassi d'isolamentu termicu rispettivamente di 84,0% è 83,3%. Quandu a temperatura esterna più fredda hè di -24,4 ℃, a temperatura interna pò ghjunghje rispettivamente à 5,4 è 4,2 ℃. In paragone cù a trapunta d'isolamentu à una sola manta di paglia, a nova trapunta d'isolamentu cumposta hà i vantaghji di pesu ligeru, altu tassu d'isolamentu, forte resistenza à l'acqua è à l'invecchiamentu, è pò esse aduprata cum'è un novu tipu di materiale d'isolamentu à alta efficienza per e serre solari.

À u listessu tempu, secondu a ricerca di i materiali d'isolamentu termicu per i dispositivi di raccolta è di almacenamentu di u calore di e serre, si hè ancu trovu chì quandu u spessore hè u listessu, i materiali d'isolamentu termicu cumposti multistratu anu una megliu prestazione d'isolamentu termicu cà i materiali singuli. A squadra di u prufessore Li Jianming di l'Università Northwest A&F hà cuncipitu è ​​​​selezionatu 22 tipi di materiali d'isolamentu termicu di i dispositivi di almacenamentu di l'acqua di e serre, cum'è u cartone à vuoto, l'aerogel è u cuttone di gomma, è hà misuratu e so proprietà termiche. I risultati anu dimustratu chì u materiale d'isolamentu termicu cumpostu di cuttone d'isolamentu termicu di 80 mm + aerogel + gomma-plastica puderia riduce a dissipazione di u calore di 0,367 MJ per unità di tempu paragunatu à u cuttone di gomma-plastica di 80 mm, è u so coefficiente di trasferimentu di calore era di 0,283 W / (m2 · k) quandu u spessore di a cumbinazione d'isolamentu era di 100 mm.

U materiale di cambiamentu di fase hè unu di i punti caldi in a ricerca di materiali di serra. L'Università Northwest A&F hà sviluppatu dui tipi di dispositivi di almacenamiento di materiale di cambiamentu di fase: unu hè una scatula di almacenamiento fatta di polietilene neru, chì hà una dimensione di 50cm × 30cm × 14cm (lunghezza × altezza × spessore) è hè piena di materiali di cambiamentu di fase, in modu chì pò almacenà u calore è liberà u calore; Siconda, hè sviluppatu un novu tipu di wallboard di cambiamentu di fase. U wallboard di cambiamentu di fase hè custituitu da materiale di cambiamentu di fase, piastra d'aluminiu, piastra d'aluminiu-plastica è lega d'aluminiu. U materiale di cambiamentu di fase si trova in a pusizione più cintrali di u wallboard, è a so specificazione hè 200mm × 200mm × 50mm. Hè un solidu pulverulente prima è dopu u cambiamentu di fase, è ùn ci hè micca fenomenu di fusione o di flussu. I quattru muri di u materiale di cambiamentu di fase sò rispettivamente piastra d'aluminiu è piastra d'aluminiu-plastica. Stu dispositivu pò realizà e funzioni di almacenà principalmente u calore durante u ghjornu è di liberà principalmente u calore di notte.

Dunque, ci sò qualchi prublemi in l'applicazione di un materiale d'insulazione termica unica, cum'è una bassa efficienza d'insulazione termica, una grande perdita di calore, un cortu tempu di almacenamentu di u calore, ecc. Dunque, l'usu di materiale d'insulazione termica cumpostu cum'è stratu d'insulazione termica è stratu di copertura d'insulazione termica interna è esterna di u dispositivu di almacenamentu di u calore pò migliurà efficacemente e prestazioni d'insulazione termica di a serra, riduce a perdita di calore di a serra è cusì ottene l'effettu di risparmià energia.

Ricerca è Applicazione di New Wall

Cum'è una spezia di struttura di recinzione, u muru hè una barriera impurtante per a prutezzione di a serra da u fretu è a cunservazione di u calore. Sicondu i materiali è e strutture di u muru, u sviluppu di u muru nordu di a serra pò esse divisu in trè tippi: u muru à un solu stratu fattu di terra, mattoni, ecc., è u muru nordu à strati fattu di mattoni d'argilla, mattoni à blocchi, pannelli di polistirene, ecc., cù accumulazione di calore interna è isolamentu termicu esternu, è a maiò parte di sti muri richiedenu tempu è travagliu; Dunque, in l'ultimi anni, sò apparsi parechji novi tipi di muri, chì sò faciuli da custruisce è adatti per un assemblaggio rapidu.

L'emergenza di muri assemblati di novu tipu prumove u rapidu sviluppu di serre assemblate, cumpresi muri cumposti di novu tipu cù materiali di superficia esterni impermeabili è antietà è materiali cum'è feltro, cuttone perlatu, cuttone spaziale, cuttone di vetru o cuttone riciclatu cum'è strati d'isolamentu termicu, cum'è muri assemblati flessibili di cuttone spray-bonded in Xinjiang. Inoltre, altri studii anu ancu riportatu u muru nordu di a serra assemblata cù un stratu di accumulazione di calore, cum'è un bloccu di malta di granu pienu di mattoni in Xinjiang. Sottu à u listessu ambiente esternu, quandu a temperatura esterna più bassa hè di -20,8 ℃, a temperatura in a serra solare cù u muru cumpostu di blocchi di malta di granu hè di 7,5 ℃, mentre chì a temperatura in a serra solare cù u muru di mattoni-cimentu hè di 3,2 ℃. U tempu di racolta di pumati in serra di mattoni pò esse avanzatu di 16 ghjorni, è u rendimentu di una sola serra pò esse aumentatu di 18,4%.

A squadra di l'Università Northwest A&F hà prupostu l'idea di cuncepimentu di trasfurmà paglia, terra, acqua, petra è materiali à cambiamentu di fase in moduli d'isolamentu termicu è di almacenamentu di calore da l'angulu di a luce è di u cuncepimentu simplificatu di i muri, chì hà prumuvutu a ricerca applicativa di muri assemblati modulari. Per esempiu, paragunatu à una serra cù muri di mattoni ordinaria, a temperatura media in a serra hè 4,0 ℃ più alta in un ghjornu assulanatu tipicu. Trè tippi di moduli di cimentu à cambiamentu di fase inorganicu, chì sò fatti di materiale à cambiamentu di fase (PCM) è cimentu, anu accumulatu calore di 74,5, 88,0 è 95,1 MJ/m³, è hà liberatu calore di 59,8, 67,8 è 84,2 MJ/m³, rispettivamente. Anu e funzioni di "tagliu di piccu" di ghjornu, "riempimentu di valle" di notte, assorbendu u calore in estate è liberendu u calore in invernu.

Questi novi muri sò assemblati in situ, cù un periodu di custruzzione cortu è una longa durata di serviziu, chì creanu e cundizioni per a custruzzione di serre prefabbricate leggere, simplificate è assemblate rapidamente, è ponu prumove assai a riforma strutturale di e serre. Tuttavia, ci sò alcuni difetti in questu tipu di muru, cum'è u muru di trapunta d'isolamentu termicu di cuttone spray-bonded chì hà eccellenti prestazioni d'isolamentu termicu, ma manca di capacità di accumulazione di calore, è u materiale di custruzzione à cambiamentu di fase hà u prublema di un costu d'usu elevatu. In u futuru, a ricerca applicativa di u muru assemblatu duveria esse rinfurzata.

Una nova energia, novi materiali è novi disinni aiutanu à cambià a struttura di a serra.

A ricerca è l'innuvazione di e nuove energie è di i novi materiali furniscenu a basa per l'innuvazione di u disignu di e serre. E serre solari à risparmiu energeticu è i capannoni à arcu sò e più grande strutture di capannoni in a pruduzzione agricula di a Cina, è ghjocanu un rolu impurtante in a pruduzzione agricula. Tuttavia, cù u sviluppu di l'ecunumia suciale di a Cina, i difetti di i dui tipi di strutture di strutture sò sempre più prisenti. Prima, u spaziu di e strutture di strutture hè chjucu è u gradu di meccanizazione hè bassu; Siconda, a serra solare à risparmiu energeticu hà un bon isolamentu termicu, ma l'usu di a terra hè bassu, ciò chì hè equivalente à rimpiazzà l'energia di a serra cù a terra. U capannone à arcu ordinariu ùn hà micca solu un picculu spaziu, ma hà ancu un scarsu isolamentu termicu. Ancu s'è a serra multi-span hà un grande spaziu, hà un scarsu isolamentu termicu è un altu cunsumu energeticu. Dunque, hè imperativu di ricercà è sviluppà a struttura di a serra adatta à u livellu suciale è ecunomicu attuale di a Cina, è a ricerca è u sviluppu di nuove energie è novi materiali aiuteranu a struttura di a serra à cambià è à pruduce una varietà di mudelli o strutture di serre innovative.

Ricerca innovativa nantu à a serra di birra asimmetrica à grande span cuntrullata da l'acqua

A serra di birra asimmetrica à grande campata cuntrullata da l'acqua (numeru di brevettu: ZL 201220391214.2) hè basata annantu à u principiu di a serra di luce solare, cambiendu a struttura simmetrica di a serra di plastica ordinaria, aumentendu a campata miridiunale, aumentendu a zona di illuminazione di u tettu miridiunale, riducendu a campata sittintriunale è riducendu a zona di dissipazione di u calore, cù una campata di 18~24 m è un'altezza di cresta di 6~7 m. Attraversu l'innuvazione di u cuncepimentu, a struttura spaziale hè stata aumentata significativamente. À u listessu tempu, i prublemi di calore insufficiente in a serra in l'invernu è di scarsa insulazione termica di i materiali cumuni di insulazione termica sò risolti utilizendu a nova tecnulugia di calore di birra à biomassa è materiali di insulazione termica. I risultati di a pruduzzione è di a ricerca mostranu chì a serra di birra asimmetrica à grande scala cuntrullata da l'acqua, cù una temperatura media di 11,7 ℃ in i ghjorni assulanati è 10,8 ℃ in i ghjorni nuvolosi, pò risponde à a dumanda di crescita di e culture in l'invernu, è u costu di custruzzione di a serra hè riduttu di 39,6% è u tassu di utilizzazione di a terra hè aumentatu di più di 30% paragunatu à quellu di a serra di muru di mattoni di polistirene, chì hè adatta per una ulteriore popularizazione è applicazione in u bacinu di u fiume Huaihe Giallo in Cina.

Serra di luce solare assemblata

A serra solare assemblata piglia colonne è scheletru di tettu cum'è struttura portante, è u so materiale di muru hè principalmente un involucru d'isolamentu termicu, invece di supportu è accumulazione è liberazione di calore passivu. Principalmente: (1) un novu tipu di muru assemblatu hè furmatu cumbinendu vari materiali cum'è film rivestitu o piastra d'acciaio culurata, blocchi di paglia, trapunta d'isolamentu termicu flessibile, blocchi di malta, ecc. (2) pannellu di muru cumpostu fattu di pannellu di cimentu prefabbricatu-pannellu di polistirene-pannellu di cimentu; (3) Tipu di assemblaggio leggeru è simplice di materiali d'isolamentu termicu cù sistema attivu di accumulazione è liberazione di calore è sistema di deumidificazione, cum'è l'accumulazione di calore in secchi quadrati di plastica è l'accumulazione di calore in tubazioni. L'usu di diversi novi materiali d'isolamentu termicu è materiali di accumulazione di calore invece di u muru di terra tradiziunale per custruisce una serra solare hà un grande spaziu è una piccula ingegneria civile. I risultati sperimentali mostranu chì a temperatura di a serra di notte in invernu hè 4,5 ℃ più alta di quella di a serra tradiziunale cù muru di mattoni, è u spessore di u muru posteriore hè di 166 mm. In paragone cù a serra cù muru di mattoni di 600 mm di spessore, a superficia occupata da u muru hè ridutta di 72%, è u costu per metru quadru hè di 334,5 yuan, chì hè 157,2 yuan inferiore à quellu di a serra cù muru di mattoni, è u costu di custruzzione hè diminuitu significativamente. Dunque, a serra assemblata hà i vantaghji di una minore distruzzione di terreni cultivati, risparmiu di terreni, velocità di custruzzione rapida è longa durata di vita, è hè una direzzione chjave per l'innuvazione è u sviluppu di serre solari attualmente è in u futuru.

Serra scorrevole di luce solare

A serra solare à risparmiu energeticu assemblata da skateboard sviluppata da l'Università Agricola di Shenyang utilizza u muru posteriore di a serra solare per furmà un sistema di accumulazione di calore à muru circulante d'acqua per almacenà u calore è aumentà a temperatura, chì hè principalmente cumpostu da una piscina (32 m³), una piastra di raccolta di luce (360 m²), una pompa d'acqua, una pipa d'acqua è un controller. A trapunta d'isolamentu termicu flessibile hè rimpiazzata da un novu materiale leggeru di piastra d'acciaio culurata in lana di roccia in cima. A ricerca mostra chì questu cuncepimentu risolve efficacemente u prublema di i timpani chì bloccanu a luce, è aumenta l'area d'entrata di luce di a serra. L'angulu d'illuminazione di a serra hè 41,5°, chì hè quasi 16° più altu di quellu di a serra di cuntrollu, migliurendu cusì u tassu d'illuminazione. A distribuzione di a temperatura interna hè uniforme, è e piante crescenu ordinatamente. A serra hà i vantaghji di migliurà l'efficienza di l'usu di a terra, cuncepisce in modu flessibile a dimensione di a serra è accorcià u periodu di custruzzione, chì hè di grande impurtanza per a prutezzione di e risorse di a terra cultivata è di l'ambiente.

Serra fotovoltaica

Una serra agricula hè una serra chì integra a generazione di energia fotovoltaica solare, u cuntrollu intelligente di a temperatura è a piantazione muderna d'alta tecnulugia. Adotta una struttura d'ossu d'acciaiu è hè cuperta di moduli fotovoltaici solari per assicurà i bisogni d'illuminazione di i moduli di generazione di energia fotovoltaica è i bisogni d'illuminazione di tutta a serra. A corrente continua generata da l'energia solare integra direttamente a luce di e serre agricule, sustene direttamente u funziunamentu nurmale di l'attrezzatura di serra, guida l'irrigazione di e risorse idriche, aumenta a temperatura di a serra è prumove a rapida crescita di e culture. I moduli fotovoltaici in questu modu influenzeranu l'efficienza di l'illuminazione di u tettu di a serra, è dopu influenzeranu a crescita nurmale di l'ortaggi di serra. Dunque, a disposizione razionale di i pannelli fotovoltaici nantu à u tettu di a serra diventa u puntu chjave di applicazione. A serra agricula hè u pruduttu di a cumbinazione organica di l'agricultura turistica è di u giardinaggiu di e strutture, è hè una industria agricula innovativa chì integra a generazione di energia fotovoltaica, u turismu agriculu, e culture agricule, a tecnulugia agricula, u paisaghju è u sviluppu culturale.

Cuncepimentu innovativu di u gruppu di serre cù interazione energetica trà diversi tipi di serre

Guo Wenzhong, un ricercatore à l'Accademia di Scienze Agricole è Forestali di Pechino, usa u metudu di riscaldamentu di trasferimentu d'energia trà e serre per raccoglie l'energia termica restante in una o più serre per riscaldà un'altra o più serre. Stu metudu di riscaldamentu realizza u trasferimentu di l'energia di a serra in u tempu è in u spaziu, migliora l'efficienza di l'utilizazione di l'energia termica di a serra restante, è riduce u cunsumu tutale di energia di riscaldamentu. I dui tipi di serre ponu esse diversi tipi di serra o u listessu tipu di serra per piantà diverse culture, cum'è e serre di lattuga è di pumati. I metudi di raccolta di u calore includenu principalmente l'estrazione di u calore di l'aria interna è l'intercettazione diretta di a radiazione incidente. Attraversu a raccolta di l'energia solare, a cunvezione furzata da u scambiatore di calore è l'estrazione furzata da a pompa di calore, u calore in eccessu in a serra à alta energia hè statu estrattu per riscaldà a serra.

riassume

Queste nove serre solari anu i vantaghji di un assemblaggio rapidu, un periodu di custruzzione più cortu è un tassu di utilizzazione di a terra miglioratu. Dunque, hè necessariu esplorà ulteriormente e prestazioni di queste nove serre in diverse zone, è furnisce a pussibilità di a popularizazione è l'applicazione à grande scala di nove serre. À u listessu tempu, hè necessariu rinfurzà continuamente l'applicazione di nuove energie è novi materiali in e serre, in modu da furnisce putenza per a riforma strutturale di e serre.

Prospettiva è riflessione per u futuru

E serre tradiziunali anu spessu qualchi svantaghji, cum'è un cunsumu energeticu elevatu, un bassu tassu d'utilizazione di a terra, chì cunsumanu tempu è travagliu, scarse prestazioni, ecc., chì ùn ponu più risponde à i bisogni di pruduzzione di l'agricultura muderna, è sò destinate à esse eliminate gradualmente. Dunque, hè una tendenza di sviluppu aduprà nuove fonti d'energia cum'è l'energia solare, l'energia da biomassa, l'energia geotermica è l'energia eolica, novi materiali d'applicazione di serre è novi disinni per prumove u cambiamentu strutturale di a serra. Prima di tuttu, a nova serra guidata da nova energia è novi materiali ùn deve micca solu risponde à i bisogni di l'operazione meccanizzata, ma ancu risparmià energia, terra è costi. Siconda, hè necessariu esplorà constantemente e prestazioni di e nuove serre in diverse zone, in modu da furnisce e cundizioni per a pupularizazione à grande scala di e serre. In u futuru, duvemu circà ulteriormente nuove energie è novi materiali adatti per l'applicazione di serre, è truvà a megliu cumbinazione di nova energia, novi materiali è serra, in modu da rende pussibule custruisce una nova serra cù un costu bassu, un periodu di custruzzione cortu, un bassu cunsumu energeticu è prestazioni eccellenti, aiutà u cambiamentu di a struttura di a serra è prumove u sviluppu di a mudernizazione di e serre in Cina.

Ancu s'è l'applicazione di nova energia, novi materiali è novi disinni in a custruzzione di serre hè una tendenza inevitabile, ci sò sempre parechji prublemi da studià è superà: (1) U costu di custruzzione aumenta. Paragunatu à u riscaldamentu tradiziunale cù carbone, gasu naturale o petroliu, l'applicazione di nova energia è novi materiali hè rispettosa di l'ambiente è senza inquinamentu, ma u costu di custruzzione hè significativamente aumentatu, ciò chì hà un certu impattu nantu à a ripresa di l'investimentu di a pruduzzione è di u funziunamentu. Paragunatu à l'utilizazione di l'energia, u costu di i novi materiali serà significativamente aumentatu. (2) Utilizazione instabile di l'energia termica. U più grande vantaghju di a nova utilizazione di l'energia hè u bassu costu operativu è a bassa emissione di diossidu di carbonu, ma a furnitura di energia è di calore hè instabile, è i ghjorni nuvolosi diventanu u più grande fattore limitante in l'utilizazione di l'energia solare. In u prucessu di pruduzzione di calore di biomassa per fermentazione, l'utilizazione efficace di sta energia hè limitata da i prublemi di bassa energia termica di fermentazione, gestione è cuntrollu difficili, è grande spaziu di almacenamentu per u trasportu di materie prime. (3) Maturità tecnologica. Queste tecnulugie aduprate da a nova energia è i novi materiali sò ricerca avanzata è rializazioni tecnologiche, è a so area di applicazione è u so scopu sò sempre abbastanza limitati. Ùn sò micca passati parechje volte, parechji siti è verificazione di pratica à grande scala, è ci sò inevitabilmente alcune carenze è cuntenuti tecnichi chì devenu esse migliurati in l'applicazione. L'utilizatori spessu neganu l'avanzamentu di a tecnulugia per via di e carenze minori. (4) U tassu di penetrazione di a tecnulugia hè bassu. L'ampia applicazione di una realizazione scientifica è tecnologica richiede una certa pupularità. Attualmente, e nuove energie, e nuove tecnulugie è e nuove tecnulugie di cuncepimentu di serre sò tutte in a squadra di centri di ricerca scientifica in università cù una certa capacità d'innuvazione, è a maiò parte di i richiedenti tecnichi o di i cuncepitori ùn sanu ancu micca; À u listessu tempu, a popularizazione è l'applicazione di e nuove tecnulugie sò sempre abbastanza limitate perchè l'equipaggiu principale di e nuove tecnulugie hè brevettatu. (5) L'integrazione di e nuove energie, i novi materiali è u cuncepimentu di a struttura di e serre deve esse ulteriormente rinfurzata. Siccomu l'energia, i materiali è u cuncepimentu di a struttura di e serre appartenenu à trè discipline diverse, i talenti cù sperienza in u cuncepimentu di serre spessu mancanu di ricerca nantu à l'energia è i materiali ligati à e serre, è vice versa; Dunque, i circadori ligati à a ricerca energetica è di i materiali anu bisognu di rinfurzà l'investigazione è a capiscitura di i bisogni attuali di u sviluppu di l'industria di e serre, è i cuncettori strutturali devenu ancu studià novi materiali è nuove energie per prumove a prufonda integrazione di e trè relazioni, in modu da ottene l'ubbiettivu di una tecnulugia pratica di ricerca di serre, un bassu costu di custruzzione è un bon effettu d'usu. Basatu annantu à i prublemi sopra menzionati, si suggerisce chì u statu, i guverni lucali è i centri di ricerca scientifica intensificinu a ricerca tecnica, realizzinu ricerche cumune in prufundità, rinfurzà a publicità di i risultati scientifichi è tecnologichi, migliurà a popularizazione di i risultati è realizà rapidamente l'ubbiettivu di e nuove energie è di i novi materiali per aiutà u novu sviluppu di l'industria di e serre.

Infurmazioni citate

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Nova energia, novi materiali è novu cuncepimentu aiutanu a nova rivoluzione di a serra [J]. Verdura, 2022,(10):1-8.