Li Jianming, Sun Guotao เป็นต้นเทคโนโลยีวิศวกรรมเกษตรพืชสวนเรือนกระจก2022-11-21 17:42 เผยแพร่ในปักกิ่ง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเรือนกระจกได้รับการพัฒนาอย่างจริงจังการพัฒนาเรือนกระจกไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มอัตราการใช้ที่ดินและอัตราผลผลิตของสินค้าเกษตรเท่านั้น แต่ยังช่วยแก้ปัญหาอุปทานของผักและผลไม้นอกฤดูอีกด้วยอย่างไรก็ตาม เรือนกระจกก็เผชิญกับความท้าทายที่ไม่เคยมีมาก่อนเช่นกันสิ่งอำนวยความสะดวกดั้งเดิม วิธีการให้ความร้อน และรูปแบบโครงสร้างได้ก่อให้เกิดการต่อต้านต่อสภาพแวดล้อมและการพัฒนาวัสดุใหม่และการออกแบบใหม่มีความจำเป็นอย่างเร่งด่วนในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเรือนกระจก และแหล่งพลังงานใหม่มีความจำเป็นอย่างเร่งด่วนเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการอนุรักษ์พลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม และเพิ่มการผลิตและรายได้

บทความนี้กล่าวถึงหัวข้อ “พลังงานใหม่ วัสดุใหม่ การออกแบบใหม่เพื่อช่วยการปฏิวัติใหม่ของเรือนกระจก” รวมถึงการวิจัยและนวัตกรรมของพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานชีวมวล พลังงานความร้อนใต้พิภพ และแหล่งพลังงานใหม่อื่น ๆ ในเรือนกระจก การวิจัยและการประยุกต์ใช้ ของวัสดุใหม่สำหรับหุ้ม ฉนวนกันความร้อน ผนัง และอุปกรณ์อื่น ๆ และโอกาสในอนาคตและการคิดเกี่ยวกับพลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และการออกแบบใหม่เพื่อช่วยในการปฏิรูปเรือนกระจก เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับอุตสาหกรรม

การพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการเกษตรเป็นข้อกำหนดทางการเมืองและทางเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการดำเนินการตามเจตนารมณ์ของคำสั่งที่สำคัญและการตัดสินใจของรัฐบาลกลางในปี 2563 พื้นที่การเกษตรคุ้มครองในจีนทั้งหมดจะอยู่ที่ 2.8 ล้านตารางเมตร และมูลค่าผลผลิตจะเกิน 1 ล้านล้านหยวนเป็นแนวทางสำคัญในการปรับปรุงกำลังการผลิตเรือนกระจกเพื่อปรับปรุงการให้แสงสว่างในเรือนกระจกและประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนผ่านพลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และการออกแบบเรือนกระจกใหม่การผลิตเรือนกระจกแบบดั้งเดิมมีข้อเสียมากมาย เช่น ถ่านหิน น้ำมันเตา และแหล่งพลังงานอื่นๆ ที่ใช้ในการให้ความร้อนและความร้อนในเรือนกระจกแบบดั้งเดิม ส่งผลให้มีก๊าซไดออกไซด์จำนวนมาก ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง ในขณะที่ก๊าซธรรมชาติ พลังงานไฟฟ้า และ แหล่งพลังงานอื่นเพิ่มต้นทุนการดำเนินงานของโรงเรือนวัสดุกักเก็บความร้อนแบบดั้งเดิมสำหรับผนังเรือนกระจกส่วนใหญ่เป็นดินเหนียวและอิฐ ซึ่งกินไฟมากและสร้างความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อทรัพยากรที่ดินประสิทธิภาพการใช้ที่ดินของเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมที่มีกำแพงดินมีเพียง 40% ~ 50% และเรือนกระจกธรรมดามีความจุความร้อนต่ำ ดังนั้นจึงไม่สามารถอยู่ได้ตลอดฤดูหนาวเพื่อผลิตผักที่อบอุ่นในภาคเหนือของจีนดังนั้นแกนหลักของการส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงเรือนกระจกหรือการวิจัยขั้นพื้นฐานจึงอยู่ที่การออกแบบเรือนกระจก การวิจัยและพัฒนาวัสดุใหม่และพลังงานใหม่บทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่การวิจัยและนวัตกรรมของแหล่งพลังงานใหม่ในเรือนกระจก สรุปสถานะการวิจัยของแหล่งพลังงานใหม่ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานชีวมวล พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานลม และวัสดุปิดผิวใสใหม่ วัสดุฉนวนความร้อน และวัสดุผนังใน เรือนกระจก วิเคราะห์การใช้พลังงานใหม่และวัสดุใหม่ในการสร้างเรือนกระจกใหม่ และหวังว่าจะได้มีบทบาทในการพัฒนาและเปลี่ยนแปลงเรือนกระจกในอนาคต

งานวิจัยและนวัตกรรมเรือนกระจกพลังงานใหม่

พลังงานใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่มีศักยภาพในการใช้ประโยชน์ด้านการเกษตรสูงสุด ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานความร้อนใต้พิภพ และพลังงานชีวมวล หรือการใช้ประโยชน์อย่างครอบคลุมจากแหล่งพลังงานใหม่ที่หลากหลาย เพื่อให้เกิดการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพโดยการเรียนรู้จากจุดแข็งของกันและกัน

พลังงานแสงอาทิตย์/พลังงาน

เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เป็นรูปแบบการจัดหาพลังงานที่มีคาร์บอนต่ำ มีประสิทธิภาพและยั่งยืน และเป็นองค์ประกอบสำคัญของอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงกลยุทธ์ของจีนมันจะกลายเป็นตัวเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการเปลี่ยนแปลงและยกระดับโครงสร้างพลังงานของจีนในอนาคตจากมุมมองของการใช้พลังงาน เรือนกระจกเป็นโครงสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์จะรวมตัวกันภายในอาคาร อุณหภูมิของเรือนกระจกจะเพิ่มขึ้นและให้ความร้อนที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชผ่านปรากฏการณ์เรือนกระจกแหล่งพลังงานหลักในการสังเคราะห์แสงของพืชเรือนกระจกคือแสงแดดโดยตรง ซึ่งเป็นการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง

01 การผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อสร้างความร้อน

การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นเทคโนโลยีที่แปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงตามผลกระทบของเซลล์แสงอาทิตย์องค์ประกอบสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ส่องแสงบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอนุกรมหรือแบบขนาน ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์จะเปลี่ยนพลังงานรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเทคโนโลยีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง เก็บไฟฟ้าผ่านแบตเตอรี่ และให้ความร้อนแก่เรือนกระจกในตอนกลางคืน แต่ต้นทุนที่สูงจำกัดการพัฒนาต่อไปกลุ่มวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์ทำความร้อนกราฟีนเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น เครื่องควบคุมย้อนกลับแบบออลอินวัน แบตเตอรี่สำรอง และแท่งทำความร้อนกราฟีนตามความยาวของแนวการปลูก แท่งความร้อนกราฟีนถูกฝังอยู่ใต้ถุงซับสเตรตในระหว่างวัน แผงโซลาร์เซลล์จะดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าและเก็บไว้ในแบตเตอรี่สำรอง จากนั้นไฟฟ้าจะถูกปล่อยออกมาในตอนกลางคืนสำหรับแท่งทำความร้อนกราฟีนในการวัดจริง จะใช้โหมดควบคุมอุณหภูมิเริ่มต้นที่ 17℃ และปิดที่ 19℃ทำงานในเวลากลางคืน (20:00-08:00 น. ของวันที่สอง) เป็นเวลา 8 ชั่วโมง การใช้พลังงานในการทำความร้อนของต้นไม้แถวเดียวคือ 1.24 kW·h และอุณหภูมิเฉลี่ยของถุงซับสเตรตในตอนกลางคืนคือ 19.2℃ ซึ่งสูงกว่าการควบคุม 3.5 ~ 5.3 ℃วิธีการให้ความร้อนนี้ร่วมกับการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ช่วยแก้ปัญหาการใช้พลังงานสูงและมลพิษสูงในการให้ความร้อนในเรือนกระจกในฤดูหนาว

02 การแปลงความร้อนจากแสงและการใช้ประโยชน์

การแปลงพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์หมายถึงการใช้พื้นผิวเก็บแสงแดดแบบพิเศษที่ทำจากวัสดุแปลงความร้อนจากแสงเพื่อรวบรวมและดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ที่แผ่ออกมาให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และแปลงเป็นพลังงานความร้อนเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์แบบแผงโซลาร์เซลล์แล้ว การใช้งานแบบภาพถ่ายความร้อนจากแสงอาทิตย์จะเพิ่มการดูดกลืนของย่านความถี่ใกล้อินฟราเรด ดังนั้นมันจึงมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่สูงขึ้น ต้นทุนที่ต่ำกว่าและเทคโนโลยีที่พัฒนาเต็มที่ และเป็นวิธีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ที่สุดของการแปลงและใช้ประโยชน์ความร้อนจากแสงในประเทศจีนคือตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ส่วนประกอบหลักคือแกนแผ่นดูดซับความร้อนพร้อมการเคลือบแบบเลือกการดูดกลืน ซึ่งสามารถแปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านแผ่นปิดเป็นพลังงานความร้อนและส่งผ่าน ไปยังสื่อการทำงานที่ดูดซับความร้อนแผงเก็บพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทตามว่ามีช่องว่างในตัวสะสมหรือไม่ ได้แก่ แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์แบบแบนและแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์แบบท่อสุญญากาศแผงรับแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์และแผงรับแสงอาทิตย์แบบไม่รวมศูนย์ขึ้นอยู่กับว่ารังสีดวงอาทิตย์ที่พอร์ตแสงกลางวันเปลี่ยนทิศทางหรือไม่และแผงรับแสงอาทิตย์แบบของเหลวและแผงรับแสงอาทิตย์แบบอากาศตามประเภทของตัวกลางการถ่ายเทความร้อน

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในเรือนกระจกส่วนใหญ่ดำเนินการผ่านแผงรับแสงอาทิตย์ประเภทต่างๆมหาวิทยาลัย Ibn Zor ในโมร็อกโกได้พัฒนาระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟ (ASHS) สำหรับภาวะเรือนกระจก ซึ่งสามารถเพิ่มผลผลิตมะเขือเทศทั้งหมดได้ถึง 55% ในฤดูหนาวChina Agricultural University ได้ออกแบบและพัฒนาชุดระบบรวบรวมและระบายพัดลมระบายความร้อนพื้นผิว โดยมีความสามารถในการเก็บความร้อน 390.6~693.0 MJ และนำเสนอแนวคิดในการแยกกระบวนการรวบรวมความร้อนออกจากกระบวนการกักเก็บความร้อนด้วยปั๊มความร้อนมหาวิทยาลัยบารีในอิตาลีได้พัฒนาระบบทำความร้อนแบบเรือนกระจกหลายรุ่น ซึ่งประกอบด้วยระบบพลังงานแสงอาทิตย์และปั๊มความร้อนจากอากาศและน้ำ และสามารถเพิ่มอุณหภูมิของอากาศได้ 3.6% และอุณหภูมิของดินได้ถึง 92%กลุ่มวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์เก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟที่มีมุมเอียงแปรผันสำหรับเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ และอุปกรณ์เก็บความร้อนที่รองรับสำหรับแหล่งน้ำในเรือนกระจกทั่วสภาพอากาศเทคโนโลยีการเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟพร้อมความเอียงที่แปรผันได้ทำลายข้อจำกัดของอุปกรณ์เก็บความร้อนเรือนกระจกแบบดั้งเดิม เช่น ความสามารถในการเก็บความร้อนที่จำกัด การบังแดด และการยึดครองพื้นที่เพาะปลูกด้วยการใช้โครงสร้างเรือนกระจกแบบพิเศษของเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ พื้นที่ว่างที่ไม่ได้เพาะปลูกของเรือนกระจกจะถูกใช้อย่างเต็มที่ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พื้นที่เรือนกระจกอย่างมากภายใต้สภาพการทำงานที่มีแดดจัด ระบบรวบรวมความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบแอคทีฟที่มีความเอียงแปรผันสูงถึง 1.9 เมกะจูล/(ตร.ม.) ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงถึง 85.1% และอัตราการประหยัดพลังงานอยู่ที่ 77%ในเทคโนโลยีการเก็บความร้อนในเรือนกระจก มีการตั้งค่าโครงสร้างการเก็บความร้อนที่เปลี่ยนแปลงหลายเฟส ความจุการเก็บความร้อนของอุปกรณ์เก็บความร้อนจะเพิ่มขึ้น และการปล่อยความร้อนอย่างช้าๆจากอุปกรณ์จะเกิดขึ้น เพื่อให้ตระหนักถึงการใช้อย่างมีประสิทธิภาพ ความร้อนที่รวบรวมโดยอุปกรณ์รวบรวมความร้อนจากแสงอาทิตย์เรือนกระจก

พลังงานชีวมวล

โครงสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ถูกสร้างขึ้นโดยการรวมอุปกรณ์ผลิตความร้อนจากชีวมวลเข้ากับเรือนกระจก และวัตถุดิบชีวมวล เช่น มูลสุกร เศษเห็ด และฟาง จะถูกหมักเพื่อสร้างความร้อน และพลังงานความร้อนที่สร้างขึ้นจะถูกส่งโดยตรงไปยังเรือนกระจก [ 5].เมื่อเทียบกับเรือนกระจกที่ไม่มีถังให้ความร้อนในการหมักชีวมวล เรือนกระจกที่ให้ความร้อนสามารถเพิ่มอุณหภูมิพื้นดินในเรือนกระจกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมของรากพืชที่ปลูกในดินในสภาพอากาศปกติในฤดูหนาวยกตัวอย่างโรงเรือนฉนวนกันความร้อนแบบอสมมาตรชั้นเดียวที่มีช่วง 17 ม. และยาว 30 ม. เติมของเสียทางการเกษตร 8 ม. (ฟางมะเขือเทศผสมมูลสุกร) ลงในถังหมักในร่มเพื่อการหมักตามธรรมชาติโดยไม่ต้องพลิกกลับกอง อุณหภูมิเฉลี่ยรายวันของเรือนกระจกเพิ่มขึ้น 4.2 องศาเซลเซียสในฤดูหนาว และอุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยรายวันอาจสูงถึง 4.6 องศาเซลเซียส

การใช้พลังงานของการหมักแบบควบคุมมวลชีวภาพเป็นวิธีการหมักที่ใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ในการควบคุมกระบวนการหมัก เพื่อให้ได้พลังงานความร้อนจากชีวมวลและปุ๋ยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ท่ามกลางการระบายอากาศและความชื้นเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมความร้อนในการหมัก และการผลิตก๊าซชีวมวลภายใต้สภาวะที่มีการระบายอากาศ จุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจนในกองการหมักจะใช้ออกซิเจนในกิจกรรมการดำรงชีวิต และพลังงานที่สร้างขึ้นส่วนหนึ่งจะถูกนำไปใช้ในกิจกรรมการดำรงชีวิตของพวกมันเอง และพลังงานส่วนหนึ่งจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของพลังงานความร้อน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่ออุณหภูมิ ขึ้นของสิ่งแวดล้อมน้ำมีส่วนร่วมในกระบวนการหมักทั้งหมด ให้สารอาหารที่ละลายน้ำได้ที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมของจุลินทรีย์ และในขณะเดียวกันก็ปล่อยความร้อนของกองในรูปของไอน้ำผ่านน้ำ เพื่อลดอุณหภูมิของกอง ยืดอายุของ จุลินทรีย์และเพิ่มอุณหภูมิจำนวนมากของกองการติดตั้งอุปกรณ์ชะล้างฟางในถังหมักสามารถเพิ่มอุณหภูมิในร่มได้ 3 ~ 5 ℃ในฤดูหนาว เสริมสร้างการสังเคราะห์แสงของพืช และเพิ่มผลผลิตมะเขือเทศ 29.6%

พลังงานความร้อนใต้พิภพ

ประเทศจีนอุดมไปด้วยทรัพยากรความร้อนใต้พิภพในปัจจุบัน วิธีทั่วไปที่สุดสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกทางการเกษตรในการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพคือการใช้ปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดิน ซึ่งสามารถถ่ายโอนจากพลังงานความร้อนเกรดต่ำไปเป็นพลังงานความร้อนคุณภาพสูงโดยการป้อนพลังงานคุณภาพสูงจำนวนเล็กน้อย (เช่น พลังงานไฟฟ้า)แตกต่างจากมาตรการให้ความร้อนในเรือนกระจกแบบดั้งเดิม การให้ความร้อนจากปั๊มความร้อนจากพื้นดินไม่เพียง แต่ให้ผลความร้อนที่สำคัญเท่านั้น แต่ยังมีความสามารถในการทำให้เรือนกระจกเย็นลงและลดความชื้นในเรือนกระจกอีกด้วยการวิจัยการประยุกต์ใช้ปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินในด้านการก่อสร้างที่อยู่อาศัยนั้นบรรลุผลสำเร็จแล้วส่วนหลักที่ส่งผลต่อความสามารถในการทำความร้อนและความเย็นของปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินคือโมดูลแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดิน ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงท่อฝัง บ่อน้ำใต้ดิน ฯลฯ การออกแบบระบบแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดินโดยมีค่าใช้จ่ายและผลกระทบที่สมดุลเสมอ เป็นจุดเน้นการวิจัยในส่วนนี้ในขณะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของชั้นดินใต้ดินในการใช้งานปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินก็ส่งผลต่อการใช้งานของระบบปั๊มความร้อนเช่นกันการใช้ปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินเพื่อทำให้เรือนกระจกเย็นลงในฤดูร้อนและเก็บพลังงานความร้อนไว้ในชั้นดินลึกสามารถบรรเทาอุณหภูมิที่ลดลงของชั้นดินใต้ดินและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตความร้อนของปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินในฤดูหนาว

ในปัจจุบัน ในการวิจัยประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดิน ผ่านข้อมูลการทดลองจริง มีการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขด้วยซอฟต์แวร์ เช่น TOUGH2 และ TRNSYS และสรุปได้ว่าประสิทธิภาพการทำความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์ของประสิทธิภาพ (COP ) ของปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินสามารถเข้าถึง 3.0 ~ 4.5 ซึ่งมีผลการทำความเย็นและความร้อนที่ดีในการวิจัยกลยุทธ์การทำงานของระบบปั๊มความร้อน Fu Yunzhun และคนอื่นๆ พบว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการไหลด้านโหลด การไหลด้านแหล่งกำเนิดมีผลกระทบมากกว่าต่อประสิทธิภาพของหน่วยและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของท่อฝัง .ภายใต้เงื่อนไขของการตั้งค่าการไหล ค่า COP สูงสุดของหน่วยสามารถเข้าถึง 4.17 โดยใช้แผนการดำเนินงานของการทำงานเป็นเวลา 2 ชั่วโมงและหยุดเป็นเวลา 2 ชั่วโมงShi Huixian และนำโหมดการทำงานแบบไม่ต่อเนื่องของระบบทำความเย็นแบบกักเก็บน้ำมาใช้ในฤดูร้อน เมื่ออุณหภูมิสูง ค่า COP ของระบบจ่ายพลังงานทั้งหมดจะสูงถึง 3.80

เทคโนโลยีการเก็บความร้อนในดินลึกในเรือนกระจก

การเก็บความร้อนในดินลึกในเรือนกระจกเรียกอีกอย่างว่า "ธนาคารเก็บความร้อน" ในเรือนกระจกความเสียหายจากความเย็นในฤดูหนาวและอุณหภูมิสูงในฤดูร้อนเป็นอุปสรรคหลักในการผลิตเรือนกระจกกลุ่มวิจัยได้ออกแบบอุปกรณ์เก็บความร้อนใต้ดินในเรือนกระจกโดยอาศัยความสามารถในการกักเก็บความร้อนที่แข็งแกร่งของดินลึกอุปกรณ์นี้เป็นท่อส่งความร้อนแบบขนานสองชั้นฝังอยู่ที่ความลึก 1.5~2.5 ม. ใต้ดินในเรือนกระจก โดยมีช่องอากาศเข้าที่ด้านบนของเรือนกระจกและช่องลมออกที่พื้นเมื่ออุณหภูมิในเรือนกระจกสูง อากาศภายในอาคารจะถูกพัดลมสูบลงสู่พื้น เพื่อให้เกิดการเก็บความร้อนและลดอุณหภูมิเมื่ออุณหภูมิของเรือนกระจกต่ำ ความร้อนจะถูกดึงออกจากดินเพื่อทำให้เรือนกระจกอบอุ่นผลการผลิตและการใช้งานแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์สามารถเพิ่มอุณหภูมิเรือนกระจกได้ 2.3 ℃ ในคืนฤดูหนาว ลดอุณหภูมิภายในอาคารได้ 2.6 ℃ ในวันฤดูร้อน และเพิ่มผลผลิตมะเขือเทศได้ 1,500 กก. ในพื้นที่ 667 ม.².อุปกรณ์นี้ใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของ "อบอุ่นในฤดูหนาวและเย็นสบายในฤดูร้อน" และ "อุณหภูมิคงที่" ของดินใต้ดินลึกอย่างเต็มที่ ให้ "ธนาคารเข้าถึงพลังงาน" สำหรับเรือนกระจก และทำหน้าที่เสริมของการทำความเย็นและความร้อนในเรือนกระจกอย่างต่อเนื่อง .

การประสานงานหลายพลังงาน

การใช้พลังงานตั้งแต่สองประเภทขึ้นไปเพื่อให้ความร้อนแก่เรือนกระจกสามารถชดเชยข้อเสียของพลังงานประเภทเดียวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้เกิดผลซ้อนทับของ "หนึ่งบวกหนึ่งมากกว่าสอง"ความร่วมมือที่เสริมกันระหว่างพลังงานความร้อนใต้พิภพและพลังงานแสงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางการวิจัยการใช้พลังงานใหม่ในการผลิตทางการเกษตรในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเอมมี่ เอตศึกษาระบบพลังงานหลายแหล่ง (รูปที่ 1) ซึ่งติดตั้งตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์และความร้อนเมื่อเทียบกับระบบปั๊มความร้อนแบบอากาศ-น้ำทั่วไป ประสิทธิภาพพลังงานของระบบพลังงานหลายแหล่งดีขึ้น 16%~25%เจิ้งเอตพัฒนาระบบเก็บความร้อนคู่แบบใหม่ของพลังงานแสงอาทิตย์และปั๊มความร้อนจากแหล่งพื้นดินระบบสะสมพลังงานแสงอาทิตย์สามารถรับรู้ถึงการจัดเก็บความร้อนตามฤดูกาลที่มีคุณภาพสูงนั่นคือการทำความร้อนคุณภาพสูงในฤดูหนาวและการทำความเย็นคุณภาพสูงในฤดูร้อนตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อฝังและถังเก็บความร้อนแบบต่อเนื่องสามารถทำงานได้ดีในระบบ และค่า COP ของระบบสามารถสูงถึง 6.96

เมื่อรวมกับพลังงานแสงอาทิตย์แล้ว มีเป้าหมายเพื่อลดการใช้พลังงานเชิงพาณิชย์และเพิ่มความเสถียรของการจ่ายไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในเรือนกระจกว่านยาและ.เสนอโครงการเทคโนโลยีการควบคุมอัจฉริยะใหม่ที่ผสมผสานการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับพลังงานเชิงพาณิชย์เพื่อให้ความร้อนในเรือนกระจก ซึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์เมื่อมีแสงสว่าง และเปลี่ยนเป็นพลังงานเชิงพาณิชย์เมื่อไม่มีแสง ซึ่งช่วยลดปัญหาการขาดแคลนพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมาก อัตราและลดต้นทุนทางเศรษฐกิจโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่

พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานชีวมวล และพลังงานไฟฟ้าสามารถให้ความร้อนแก่โรงเรือนร่วมกัน ซึ่งทำให้ได้ประสิทธิภาพการให้ความร้อนสูงเช่นกันZhang Liangrui และคนอื่นๆ รวมการเก็บความร้อนจากท่อสุญญากาศพลังงานแสงอาทิตย์กับถังเก็บน้ำเก็บความร้อนไฟฟ้าในหุบเขาระบบทำความร้อนในเรือนกระจกมีความสบายทางความร้อนที่ดีและประสิทธิภาพการทำความร้อนโดยเฉลี่ยของระบบคือ 68.70%ถังเก็บน้ำความร้อนไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์เก็บน้ำความร้อนชีวมวลพร้อมเครื่องทำความร้อนไฟฟ้ามีการตั้งค่าอุณหภูมิต่ำสุดของช่องเติมน้ำที่ส่วนปลายทำความร้อน และกำหนดกลยุทธ์การทำงานของระบบตามอุณหภูมิการเก็บน้ำของส่วนเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์และส่วนเก็บความร้อนจากชีวมวล เพื่อให้ได้อุณหภูมิความร้อนคงที่ที่ สิ้นสุดการทำความร้อนและประหยัดพลังงานไฟฟ้าและวัสดุพลังงานชีวมวลในระดับสูงสุด

นวัตกรรมการวิจัยและการประยุกต์ใช้วัสดุเรือนกระจกใหม่

ด้วยการขยายพื้นที่เรือนกระจก ข้อเสียของการใช้วัสดุเรือนกระจกแบบดั้งเดิม เช่น อิฐและดินถูกเปิดเผยมากขึ้นดังนั้น เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อนของเรือนกระจกและตอบสนองความต้องการการพัฒนาเรือนกระจกสมัยใหม่ จึงมีงานวิจัยและการประยุกต์ใช้วัสดุปิดผิวโปร่งใส วัสดุฉนวนความร้อน และวัสดุผนังใหม่มากมาย

การวิจัยและการประยุกต์ใช้วัสดุปิดผิวโปร่งใสชนิดใหม่

ประเภทของวัสดุปิดโปร่งใสสำหรับเรือนกระจกส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟิล์มพลาสติก กระจก แผงเซลล์แสงอาทิตย์ และแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งฟิล์มพลาสติกมีพื้นที่การใช้งานมากที่สุดฟิล์ม PE เรือนกระจกแบบดั้งเดิมมีข้อบกพร่องของอายุการใช้งานสั้น ไม่ย่อยสลาย และฟังก์ชันเดียวในปัจจุบัน ได้มีการพัฒนาฟิล์มเพื่อการใช้งานใหม่ที่หลากหลายโดยการเพิ่มน้ำยาหรือสารเคลือบเพื่อการใช้งาน

ฟิล์มแปลงแสง:ฟิล์มแปลงแสงจะเปลี่ยนคุณสมบัติทางแสงของฟิล์มโดยใช้สารแปลงแสง เช่น ธาตุหายากและวัสดุนาโน และสามารถเปลี่ยนบริเวณแสงอัลตราไวโอเลตเป็นแสงสีส้มแดงและแสงสีน้ำเงินม่วงที่จำเป็นต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งจะเป็นการเพิ่มผลผลิตพืชและลด ความเสียหายของแสงอัลตราไวโอเลตต่อพืชผลและฟิล์มเรือนกระจกในเรือนกระจกพลาสติกตัวอย่างเช่น ฟิล์มเรือนกระจกแถบสีม่วงถึงแดงที่มีสารเปลี่ยนแสง VTR-660 สามารถปรับปรุงการส่งผ่านอินฟราเรดได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้ในเรือนกระจก และเมื่อเทียบกับเรือนกระจกควบคุม ผลผลิตมะเขือเทศต่อเฮกตาร์ วิตามินซี และปริมาณไลโคปีน เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญร้อยละ 25.71 11.11 และ 33.04 ตามลำดับอย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน อายุการใช้งาน การย่อยสลาย และราคาของฟิล์มกรองแสงชนิดใหม่ยังคงต้องมีการศึกษา

กระจกแตกกระจาย: กระจกกระจายในเรือนกระจกเป็นรูปแบบพิเศษและเทคโนโลยีป้องกันแสงสะท้อนบนพื้นผิวของกระจก ซึ่งสามารถเพิ่มแสงแดดเป็นแสงที่กระจัดกระจายและเข้าสู่เรือนกระจก ปรับปรุงประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืชผล และเพิ่มผลผลิตพืชผลกระจกกระจายแสงจะเปลี่ยนแสงที่เข้าสู่เรือนกระจกเป็นแสงที่กระจัดกระจายผ่านรูปแบบพิเศษ และแสงที่กระจัดกระจายสามารถฉายรังสีเข้าไปในเรือนกระจกได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ขจัดอิทธิพลเงาของโครงกระดูกบนเรือนกระจกเมื่อเทียบกับกระจกโฟลตธรรมดาและกระจกโฟลตสีขาวพิเศษ ค่ามาตรฐานการส่องผ่านของแสงของกระจกกระจายแสงคือ 91.5% และกระจกโฟลตธรรมดาคือ 88%สำหรับการส่งผ่านแสงที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1% ภายในเรือนกระจก ผลผลิตจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3% และน้ำตาลที่ละลายน้ำได้และวิตามินซีในผักและผลไม้ก็เพิ่มขึ้นด้วยกระจกกระจายในเรือนกระจกจะถูกเคลือบก่อนแล้วจึงนำไปอบชุบ และอัตราการระเบิดตัวเองจะสูงกว่ามาตรฐานของประเทศถึง 2‰

การวิจัยและการประยุกต์ใช้วัสดุฉนวนความร้อนชนิดใหม่

วัสดุฉนวนความร้อนแบบดั้งเดิมในเรือนกระจกส่วนใหญ่ประกอบด้วยเสื่อฟาง ผ้านวมกระดาษ ผ้าห่มฉนวนกันความร้อนสักหลาดแบบเข็ม ฯลฯ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับฉนวนกันความร้อนภายในและภายนอกของหลังคา ฉนวนผนัง และฉนวนกันความร้อนของอุปกรณ์เก็บความร้อนและอุปกรณ์เก็บความร้อน .ส่วนใหญ่มีข้อบกพร่องของการสูญเสียประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนเนื่องจากความชื้นภายในหลังจากใช้งานเป็นเวลานานดังนั้นจึงมีการประยุกต์ใช้วัสดุฉนวนความร้อนสูงชนิดใหม่ๆ มากมาย ซึ่งในบรรดาวัสดุฉนวนความร้อนแบบใหม่ ที่เก็บความร้อน และอุปกรณ์เก็บความร้อนเป็นงานวิจัยที่มุ่งเน้น

วัสดุฉนวนกันความร้อนชนิดใหม่มักจะทำขึ้นโดยการแปรรูปและผสมพื้นผิววัสดุกันน้ำและทนต่อการเสื่อมสภาพ เช่น ฟิล์มทอและสักหลาดเคลือบด้วยวัสดุฉนวนความร้อนแบบปุย เช่น ผ้าฝ้ายเคลือบสเปรย์ ผ้าแคชเมียร์เบ็ดเตล็ด และผ้าฝ้ายมุกผ้าห่มผ้าฝ้ายเคลือบฟิล์มทอเป็นฉนวนกันความร้อนได้รับการทดสอบในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของจีนพบว่าการเพิ่มผ้าฝ้ายเคลือบสเปรย์ 500 กรัม เทียบเท่ากับประสิทธิภาพการกันความร้อนของผ้านวมสักหลาดสีดำ 4500 กรัมในตลาดภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนของผ้าฝ้ายเคลือบสเปรย์ 700 กรัมได้รับการปรับปรุง 1 ~ 2 ℃ เมื่อเทียบกับผ้านวมคลุมฉนวนผ้าฝ้ายเคลือบสเปรย์ 500 กรัมในขณะเดียวกัน การศึกษาอื่น ๆ ยังพบว่าเมื่อเปรียบเทียบกับผ้านวมกันความร้อนที่ใช้กันทั่วไปในท้องตลาด ผลการกันความร้อนของผ้าฝ้ายเคลือบสเปรย์และผ้านวมกันความร้อนแคชเมียร์เบ็ดเตล็ดนั้นดีกว่า โดยมีอัตราฉนวนกันความร้อน 84.0% และ 83.3 ตามลำดับเมื่ออุณหภูมิภายนอกที่เย็นที่สุดคือ -24.4°C อุณหภูมิภายในอาคารจะสูงถึง 5.4 และ 4.2°C ตามลำดับเมื่อเปรียบเทียบกับผ้าห่มฉนวนแบบผ้าห่มฟางเดี่ยว ผ้าห่มนวมแบบผสมใหม่มีข้อดีคือน้ำหนักเบา อัตราความเป็นฉนวนสูง กันน้ำได้ดีและทนทานต่อการเสื่อมสภาพ และสามารถใช้เป็นวัสดุฉนวนประสิทธิภาพสูงชนิดใหม่สำหรับเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์

ในขณะเดียวกัน จากการวิจัยวัสดุฉนวนความร้อนสำหรับอุปกรณ์เก็บและกักเก็บความร้อนในเรือนกระจก พบว่าเมื่อมีความหนาเท่ากัน วัสดุฉนวนความร้อนแบบหลายชั้นจะมีประสิทธิภาพการเป็นฉนวนที่ดีกว่าวัสดุชนิดเดียวทีมของศาสตราจารย์ Li Jianming จาก Northwest A&F University ได้ออกแบบและคัดกรองวัสดุฉนวนความร้อน 22 ชนิดของอุปกรณ์กักเก็บน้ำในเรือนกระจก เช่น แผ่นสูญญากาศ แอโรเจล และผ้าฝ้ายยาง และวัดคุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุเหล่านั้นผลการวิจัยพบว่าการเคลือบฉนวนกันความร้อน 80 มม. + แอโรเจล + ฉนวนยางพลาสติกวัสดุฉนวนผ้าฝ้ายสามารถลดการกระจายความร้อนได้ 0.367MJ ต่อหน่วยเวลา เมื่อเทียบกับผ้าฝ้ายพลาสติกยาง 80 มม. และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนเท่ากับ 0.283W/(m2 ·k) เมื่อความหนาของฉนวนรวมกันเท่ากับ 100 มม.

วัสดุเปลี่ยนสถานะเป็นหนึ่งในจุดร้อนในการวิจัยวัสดุเรือนกระจกNorthwest A&F University ได้พัฒนาอุปกรณ์จัดเก็บวัสดุเปลี่ยนเฟสสองประเภท: ประเภทแรกคือกล่องเก็บของที่ทำจากโพลิเอทิลีนสีดำ ซึ่งมีขนาด 50 ซม. × 30 ซม. × 14 ซม. (ยาว × สูง × หนา) และบรรจุด้วยวัสดุเปลี่ยนเฟส ดังนั้น ที่สามารถกักเก็บความร้อนและปล่อยความร้อนได้ประการที่สอง มีการพัฒนาแผ่นผนังแบบเปลี่ยนเฟสชนิดใหม่แผ่นผนังเปลี่ยนเฟสประกอบด้วยวัสดุเปลี่ยนเฟส แผ่นอะลูมิเนียม แผ่นอะลูมิเนียมพลาสติก และอะลูมิเนียมอัลลอยด์วัสดุเปลี่ยนเฟสอยู่ที่ตำแหน่งตรงกลางที่สุดของแผ่นผนัง และข้อมูลจำเพาะคือ 200 มม. × 200 มม. × 50 มม.มีลักษณะเป็นผงแป้งก่อนและหลังการเปลี่ยนเฟส และไม่มีปรากฏการณ์การหลอมเหลวหรือการไหลผนังทั้งสี่ด้านของวัสดุเปลี่ยนเฟสคือแผ่นอลูมิเนียมและแผ่นพลาสติกอลูมิเนียมตามลำดับอุปกรณ์นี้สามารถรับรู้ถึงฟังก์ชั่นการเก็บความร้อนเป็นหลักในตอนกลางวันและปล่อยความร้อนเป็นหลักในตอนกลางคืน

ดังนั้นจึงมีปัญหาบางประการในการใช้วัสดุฉนวนความร้อนชนิดเดียว เช่น ประสิทธิภาพของฉนวนต่ำ สูญเสียความร้อนมาก ระยะเวลาเก็บความร้อนสั้น เป็นต้น ดังนั้นการใช้วัสดุฉนวนความร้อนเชิงประกอบเป็นชั้นฉนวนกันความร้อนและฉนวนกันความร้อนในร่มและกลางแจ้ง ชั้นของอุปกรณ์เก็บความร้อนที่ครอบคลุมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพฉนวนกันความร้อนของเรือนกระจกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการสูญเสียความร้อนของเรือนกระจก และทำให้บรรลุผลของการประหยัดพลังงาน

การวิจัยและการประยุกต์ใช้นิววอลล์

ในฐานะที่เป็นโครงสร้างตู้ชนิดหนึ่ง ผนังเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับการป้องกันความเย็นและการเก็บรักษาความร้อนของเรือนกระจกตามวัสดุและโครงสร้างผนัง การพัฒนาผนังด้านเหนือของเรือนกระจกสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: ผนังชั้นเดียวที่ทำจากดิน อิฐ ฯลฯ และผนังด้านเหนือชั้นที่ทำจากอิฐดินเหนียว อิฐบล็อก แผ่นโพลีสไตรีน ฯลฯ พร้อมที่เก็บความร้อนด้านในและฉนวนกันความร้อนด้านนอก และผนังเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้เวลานานและใช้แรงงานมากดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจึงมีผนังประเภทใหม่ ๆ ปรากฏขึ้นซึ่งง่ายต่อการสร้างและเหมาะสำหรับการประกอบอย่างรวดเร็ว

การเกิดขึ้นของผนังประกอบชนิดใหม่ช่วยส่งเสริมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเรือนกระจกประกอบ รวมถึงผนังคอมโพสิตชนิดใหม่ที่มีวัสดุภายนอกที่กันน้ำและต่อต้านริ้วรอย และวัสดุต่างๆ เช่น สักหลาด ฝ้ายมุก ฝ้ายอวกาศ ฝ้ายแก้ว หรือฝ้ายรีไซเคิลเป็นความร้อน ชั้นฉนวนเช่นผนังประกอบยืดหยุ่นของฝ้ายสเปรย์ผูกมัดในซินเจียงนอกจากนี้ การศึกษาอื่น ๆ ยังรายงานผนังด้านเหนือของเรือนกระจกประกอบที่มีชั้นกักเก็บความร้อน เช่น อิฐบล็อกก่อด้วยเปลือกข้าวสาลีในซินเจียงภายใต้สภาพแวดล้อมภายนอกเดียวกัน เมื่ออุณหภูมิกลางแจ้งต่ำสุดคือ -20.8 ℃ อุณหภูมิในเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีผนังคอมโพสิตบล็อกครกเปลือกข้าวสาลีคือ 7.5 ℃ ในขณะที่อุณหภูมิในเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีผนังอิฐคอนกรีตอยู่ที่ 3.2 ℃เวลาเก็บเกี่ยวของมะเขือเทศในโรงเรือนอิฐสามารถเพิ่มขึ้นได้ 16 วัน และผลผลิตของโรงเรือนเดี่ยวจะเพิ่มขึ้น 18.4%

ทีมงานฝ่ายอำนวยความสะดวกของ Northwest A&F University ได้นำเสนอแนวคิดการออกแบบในการทำให้ฟาง ดิน น้ำ หิน และวัสดุเปลี่ยนเฟสเป็นฉนวนกันความร้อนและโมดูลเก็บความร้อนจากมุมของแสงและการออกแบบผนังที่เรียบง่าย ซึ่งส่งเสริมการวิจัยการประยุกต์ใช้โมดูลาร์ประกอบ กำแพง.ตัวอย่างเช่น เมื่อเทียบกับเรือนกระจกผนังอิฐทั่วไป อุณหภูมิเฉลี่ยในเรือนกระจกจะสูงขึ้น 4.0 ℃ในวันที่แดดจ้าทั่วไปโมดูลซีเมนต์เปลี่ยนเฟสอนินทรีย์สามชนิดซึ่งทำจากวัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM) และซีเมนต์ มีความร้อนสะสม 74.5, 88.0 และ 95.1 MJ/m³และปล่อยความร้อน 59.8, 67.8 และ 84.2 MJ/m³ตามลำดับพวกเขามีหน้าที่ "ตัดสูงสุด" ในเวลากลางวัน "เติมหุบเขา" ในเวลากลางคืน ดูดซับความร้อนในฤดูร้อนและปล่อยความร้อนในฤดูหนาว

กำแพงใหม่เหล่านี้ประกอบขึ้นที่ไซต์งานโดยมีระยะเวลาก่อสร้างสั้นและอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งสร้างเงื่อนไขสำหรับการก่อสร้างโรงเรือนสำเร็จรูปที่มีน้ำหนักเบา ประกอบง่ายและรวดเร็ว และสามารถส่งเสริมการปฏิรูปโครงสร้างของโรงเรือนได้อย่างมากอย่างไรก็ตาม มีข้อบกพร่องบางอย่างในผนังประเภทนี้ เช่น ผนังผ้านวมกันความร้อนที่ทำจากผ้าฝ้ายเคลือบสเปรย์มีประสิทธิภาพเป็นฉนวนความร้อนที่ดีเยี่ยม แต่ขาดความสามารถในการเก็บความร้อน และวัสดุก่อสร้างแบบเปลี่ยนเฟสมีปัญหาต้นทุนการใช้งานสูงในอนาคตการวิจัยการประยุกต์ใช้ผนังประกอบควรมีความเข้มแข็ง

พลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และการออกแบบใหม่ช่วยให้โครงสร้างเรือนกระจกเปลี่ยนไป

การวิจัยและนวัตกรรมของพลังงานใหม่และวัสดุใหม่เป็นรากฐานสำหรับนวัตกรรมการออกแบบเรือนกระจกโรงเรือนพลังงานแสงอาทิตย์แบบประหยัดพลังงานและเพิงโค้งเป็นโครงสร้างโรงเก็บที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตทางการเกษตรของจีน และมีบทบาทสำคัญในการผลิตทางการเกษตรอย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาเศรษฐกิจสังคมของจีน ข้อบกพร่องของโครงสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งสองประเภทจึงมีมากขึ้นประการแรก พื้นที่ของโครงสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกมีขนาดเล็กและระดับของการใช้เครื่องจักรต่ำประการที่สอง เรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ประหยัดพลังงานมีฉนวนกันความร้อนที่ดี แต่การใช้ที่ดินต่ำ ซึ่งเทียบเท่ากับการแทนที่พลังงานเรือนกระจกด้วยที่ดินเพิงโค้งธรรมดาไม่เพียง แต่มีพื้นที่ขนาดเล็ก แต่ยังมีฉนวนกันความร้อนที่ไม่ดีอีกด้วยแม้ว่าเรือนกระจกหลายช่วงจะมีพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่ก็มีฉนวนกันความร้อนที่ไม่ดีและใช้พลังงานสูงดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องวิจัยและพัฒนาโครงสร้างเรือนกระจกที่เหมาะสมกับระดับสังคมและเศรษฐกิจของจีนในปัจจุบัน และการวิจัยและพัฒนาพลังงานใหม่และวัสดุใหม่จะช่วยให้โครงสร้างเรือนกระจกเปลี่ยนแปลงและสร้างแบบจำลองหรือโครงสร้างเรือนกระจกที่เป็นนวัตกรรมที่หลากหลาย

การวิจัยเชิงนวัตกรรมเกี่ยวกับโรงกลั่นเบียร์ควบคุมน้ำแบบอสมมาตรขนาดใหญ่

โรงเรือนผลิตเบียร์ควบคุมน้ำแบบอสมมาตรช่วงกว้าง (หมายเลขสิทธิบัตร: ZL 201220391214.2) อิงตามหลักการของเรือนกระจกรับแสงแดด เปลี่ยนโครงสร้างสมมาตรของเรือนกระจกพลาสติกธรรมดา เพิ่มช่วงด้านใต้ เพิ่มพื้นที่รับแสงของหลังคาด้านใต้ ลด ช่วงเหนือและลดพื้นที่การกระจายความร้อนโดยมีช่วง 18 ~ 24 ม. และสันเขาสูง 6 ~ 7 ม.ด้วยนวัตกรรมการออกแบบ ทำให้โครงสร้างเชิงพื้นที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในเวลาเดียวกัน ปัญหาของความร้อนไม่เพียงพอในเรือนกระจกในฤดูหนาวและฉนวนกันความร้อนที่ไม่ดีของวัสดุฉนวนความร้อนทั่วไปได้รับการแก้ไขโดยใช้เทคโนโลยีใหม่ของความร้อนจากการผลิตชีวมวลและวัสดุฉนวนความร้อนผลการผลิตและการวิจัยแสดงให้เห็นว่าโรงบ่มเบียร์ควบคุมน้ำแบบไม่สมมาตรช่วงกว้างซึ่งมีอุณหภูมิเฉลี่ย 11.7 ℃ ในวันที่มีแดด และ 10.8 ℃ ในวันที่มีเมฆมาก สามารถตอบสนองความต้องการการเจริญเติบโตของพืชผลในฤดูหนาว และต้นทุนการก่อสร้างของ เรือนกระจกลดลง 39.6% และอัตราการใช้ประโยชน์ที่ดินเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% เมื่อเทียบกับเรือนกระจกผนังอิฐโพลีสไตรีน ซึ่งเหมาะสำหรับการเผยแพร่และการใช้งานเพิ่มเติมในลุ่มน้ำฮวงโหหวยเหอของจีน

เรือนกระจกประกอบแสงแดด

เรือนกระจกแสงแดดที่ประกอบขึ้นใช้เสาและโครงหลังคาเป็นโครงสร้างรับน้ำหนัก และวัสดุผนังส่วนใหญ่เป็นตู้ฉนวนความร้อน แทนที่จะใช้แบริ่งและที่เก็บและปล่อยความร้อนแบบพาสซีฟส่วนประกอบหลัก: (1) ผนังประกอบรูปแบบใหม่เกิดจากการรวมวัสดุต่างๆ เช่น ฟิล์มเคลือบหรือแผ่นเหล็กเคลือบสี บล็อกฟาง ผ้านวมฉนวนกันความร้อนที่มีความยืดหยุ่น บล็อกปูน ฯลฯ (2) แผ่นผนังคอมโพสิตทำจากซีเมนต์บอร์ดสำเร็จรูป -โพลีสไตรีนบอร์ด-ซีเมนต์บอร์ด;(3) วัสดุฉนวนความร้อนประเภทเบาและประกอบง่ายพร้อมระบบเก็บและระบายความร้อนแบบแอคทีฟและระบบลดความชื้น เช่น ถังเก็บความร้อนถังสี่เหลี่ยมพลาสติกและถังเก็บความร้อนแบบท่อส่งการใช้วัสดุฉนวนความร้อนและวัสดุเก็บความร้อนแบบใหม่ที่แตกต่างกันแทนกำแพงดินแบบดั้งเดิมเพื่อสร้างเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์มีพื้นที่ขนาดใหญ่และวิศวกรรมโยธาขนาดเล็กผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิของเรือนกระจกในตอนกลางคืนในฤดูหนาวสูงกว่าอุณหภูมิของเรือนกระจกผนังอิฐแบบดั้งเดิมถึง 4.5 องศาเซลเซียส และความหนาของผนังด้านหลังคือ 166 มม.เมื่อเทียบกับเรือนกระจกผนังอิฐหนา 600 มม. พื้นที่ใช้งานของผนังลดลง 72% และต้นทุนต่อตารางเมตรคือ 334.5 หยวน ซึ่งต่ำกว่าเรือนกระจกผนังอิฐ 157.2 หยวน และต้นทุนการก่อสร้าง ได้ลดลงอย่างมากดังนั้น เรือนกระจกที่ประกอบขึ้นจึงมีข้อได้เปรียบในการทำลายพื้นที่เพาะปลูกน้อยลง การประหยัดที่ดิน ความเร็วในการก่อสร้างที่รวดเร็ว และอายุการใช้งานที่ยาวนาน และเป็นทิศทางสำคัญสำหรับนวัตกรรมและการพัฒนาเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบันและอนาคต

เรือนกระจกแสงแดดเลื่อน

เรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ประหยัดพลังงานที่ประกอบขึ้นด้วยสเก็ตบอร์ดที่พัฒนาโดย Shenyang Agricultural University ใช้ผนังด้านหลังของเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างระบบกักเก็บความร้อนที่ผนังหมุนเวียนน้ำเพื่อเก็บความร้อนและเพิ่มอุณหภูมิ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสระน้ำ (32 ม.³), แผ่นรวมแสง (360ม²) ปั๊มน้ำ ท่อน้ำ และตัวควบคุมผ้านวมกันความร้อนแบบยืดหยุ่นถูกแทนที่ด้วยวัสดุแผ่นเหล็กสีขนหินน้ำหนักเบาแบบใหม่ที่ด้านบนการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการออกแบบนี้ช่วยแก้ปัญหาหน้าจั่วบังแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มพื้นที่แสงเข้าของเรือนกระจกมุมรับแสงของเรือนกระจกอยู่ที่ 41.5° ซึ่งสูงกว่าเรือนกระจกควบคุมเกือบ 16° จึงช่วยปรับปรุงอัตราแสงการกระจายตัวของอุณหภูมิในร่มจะสม่ำเสมอ และพืชก็เติบโตอย่างเรียบร้อยเรือนกระจกมีข้อได้เปรียบในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ที่ดิน การออกแบบขนาดเรือนกระจกที่ยืดหยุ่น และลดระยะเวลาการก่อสร้าง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องทรัพยากรที่ดินเพาะปลูกและสิ่งแวดล้อม

เรือนกระจกไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

เรือนกระจกเพื่อการเกษตรเป็นเรือนกระจกที่ผสมผสานการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ การควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ และการปลูกแบบไฮเทคสมัยใหม่ใช้โครงกระดูกเหล็กและหุ้มด้วยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้แน่ใจว่าความต้องการแสงสว่างของโมดูลผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์และความต้องการแสงสว่างของเรือนกระจกทั้งหมดกระแสตรงที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์ช่วยเสริมแสงสว่างให้กับเรือนกระจกทางการเกษตรโดยตรง สนับสนุนการทำงานปกติของอุปกรณ์เรือนกระจกโดยตรง ขับเคลื่อนการชลประทานของแหล่งน้ำ เพิ่มอุณหภูมิเรือนกระจก และส่งเสริมการเติบโตอย่างรวดเร็วของพืชผลโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยวิธีนี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลังคาเรือนกระจก และจากนั้นจะส่งผลต่อการเจริญเติบโตตามปกติของผักในเรือนกระจกดังนั้น การจัดวางแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาเรือนกระจกอย่างสมเหตุสมผลจึงกลายเป็นจุดสำคัญของการใช้งานเรือนกระจกทางการเกษตรเป็นผลผลิตจากการผสมผสานเกษตรอินทรีย์ระหว่างการเที่ยวชมสถานที่และการทำสวนในสถานที่ และเป็นอุตสาหกรรมการเกษตรเชิงนวัตกรรมที่ผสมผสานการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ การเที่ยวชมการเกษตร พืชผลทางการเกษตร เทคโนโลยีการเกษตร การพัฒนาภูมิทัศน์และวัฒนธรรม

นวัตกรรมการออกแบบกลุ่มเรือนกระจกที่มีการทำงานร่วมกันของพลังงานระหว่างเรือนกระจกประเภทต่างๆ

Guo Wenzhong นักวิจัยจาก Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences ใช้วิธีการให้ความร้อนของการถ่ายโอนพลังงานระหว่างเรือนกระจกเพื่อรวบรวมพลังงานความร้อนที่เหลืออยู่ในเรือนกระจกหนึ่งแห่งขึ้นไปเพื่อให้ความร้อนแก่เรือนกระจกอีกหลังหนึ่งหรือหลายหลังวิธีการให้ความร้อนนี้ทำให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานเรือนกระจกในเวลาและพื้นที่ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของพลังงานความร้อนเรือนกระจกที่เหลืออยู่ และลดการใช้พลังงานความร้อนทั้งหมดเรือนกระจกทั้งสองประเภทสามารถเป็นเรือนกระจกประเภทต่างๆ หรือเรือนกระจกประเภทเดียวกันสำหรับปลูกพืชต่างๆ เช่น เรือนกระจกผักกาดหอมและมะเขือเทศวิธีการรวบรวมความร้อนส่วนใหญ่รวมถึงการแยกความร้อนจากอากาศภายในอาคารและการสกัดกั้นการแผ่รังสีที่ตกกระทบโดยตรงผ่านการรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ การพาความร้อนแบบบังคับโดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และการสกัดแบบบังคับด้วยปั๊มความร้อน ความร้อนส่วนเกินในเรือนกระจกพลังงานสูงถูกดึงออกมาเพื่อให้ความร้อนในเรือนกระจก

สรุป

โรงเรือนพลังงานแสงอาทิตย์แบบใหม่เหล่านี้มีข้อดีของการประกอบที่รวดเร็ว ระยะเวลาก่อสร้างที่สั้นลง และอัตราการใช้ประโยชน์ที่ดินที่ดีขึ้นดังนั้นจึงจำเป็นต้องสำรวจเพิ่มเติมเกี่ยวกับประสิทธิภาพของโรงเรือนใหม่เหล่านี้ในพื้นที่ต่างๆ และให้ความเป็นไปได้ในการเผยแพร่ในวงกว้างและการประยุกต์ใช้โรงเรือนใหม่ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องเสริมสร้างการใช้พลังงานใหม่และวัสดุใหม่ในโรงเรือนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้พลังงานสำหรับการปฏิรูปโครงสร้างของโรงเรือน

อนาคตและการคิด

โรงเรือนแบบดั้งเดิมมักมีข้อเสียบางประการ เช่น การใช้พลังงานสูง อัตราการใช้ประโยชน์ที่ดินต่ำ ใช้เวลานานและสิ้นเปลืองแรงงาน ประสิทธิภาพต่ำ ฯลฯ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการการผลิตของการเกษตรสมัยใหม่ได้อีกต่อไป และผูกพันที่จะต้องค่อยๆ ถูกกำจัดดังนั้นจึงเป็นแนวโน้มการพัฒนาที่จะใช้แหล่งพลังงานใหม่ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานชีวมวล พลังงานความร้อนใต้พิภพ และพลังงานลม วัสดุประยุกต์เรือนกระจกใหม่ และการออกแบบใหม่เพื่อส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเรือนกระจกประการแรก เรือนกระจกใหม่ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานใหม่และวัสดุใหม่ไม่เพียงตอบสนองความต้องการในการใช้งานยานยนต์เท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดพลังงาน ที่ดิน และค่าใช้จ่ายอีกด้วยประการที่สอง มีความจำเป็นต้องสำรวจประสิทธิภาพของโรงเรือนใหม่ในพื้นที่ต่างๆ อย่างต่อเนื่อง เพื่อกำหนดเงื่อนไขสำหรับโรงเรือนขนาดใหญ่ที่เป็นที่นิยมในอนาคต เราควรค้นหาพลังงานใหม่และวัสดุใหม่ที่เหมาะสมสำหรับการใช้เรือนกระจกต่อไป และค้นหาส่วนผสมที่ดีที่สุดของพลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และเรือนกระจก เพื่อให้สามารถสร้างเรือนกระจกใหม่ด้วยต้นทุนที่ต่ำ การก่อสร้างสั้น ระยะเวลาการใช้พลังงานต่ำและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมช่วยให้โครงสร้างเรือนกระจกเปลี่ยนแปลงและส่งเสริมการพัฒนาเรือนกระจกในประเทศจีนให้ทันสมัย

แม้ว่าการใช้พลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และการออกแบบใหม่ในการก่อสร้างเรือนกระจกเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ก็ยังมีปัญหามากมายที่ต้องศึกษาและแก้ไข: (1) ต้นทุนการก่อสร้างเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการให้ความร้อนแบบดั้งเดิมด้วยถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ หรือน้ำมัน การใช้พลังงานใหม่และวัสดุใหม่นั้นเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปราศจากมลพิษ แต่ต้นทุนการก่อสร้างเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งมีผลกระทบบางประการต่อการฟื้นตัวของการลงทุนของการผลิตและการดำเนินงาน .เมื่อเทียบกับการใช้พลังงาน ต้นทุนของวัสดุใหม่จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก(2) การใช้พลังงานความร้อนที่ไม่เสถียรข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของการใช้พลังงานใหม่คือต้นทุนการดำเนินงานต่ำและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำ แต่การจัดหาพลังงานและความร้อนไม่เสถียร และวันที่มีเมฆมากกลายเป็นปัจจัยจำกัดที่ใหญ่ที่สุดในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในกระบวนการผลิตความร้อนจากชีวมวลโดยการหมัก การใช้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพของพลังงานนี้ถูกจำกัดด้วยปัญหาพลังงานความร้อนในการหมักต่ำ การจัดการและการควบคุมที่ยาก และพื้นที่จัดเก็บขนาดใหญ่สำหรับการขนส่งวัตถุดิบ(3) วุฒิภาวะทางเทคโนโลยีเทคโนโลยีเหล่านี้ที่ใช้พลังงานใหม่และวัสดุใหม่เป็นการวิจัยขั้นสูงและความสำเร็จทางเทคโนโลยี พื้นที่และขอบเขตการใช้งานยังค่อนข้างจำกัดพวกเขาไม่ผ่านหลายครั้ง หลายไซต์และการตรวจสอบการปฏิบัติขนาดใหญ่ และมีข้อบกพร่องและเนื้อหาทางเทคนิคบางอย่างที่ต้องปรับปรุงในแอปพลิเคชันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ผู้ใช้มักปฏิเสธความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเนื่องจากข้อบกพร่องเล็กน้อย(4) อัตราการแทรกซึมของเทคโนโลยีต่ำการประยุกต์ใช้ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างกว้างขวางนั้นต้องการความนิยมในปัจจุบัน พลังงานใหม่ เทคโนโลยีใหม่ และเทคโนโลยีการออกแบบเรือนกระจกใหม่ล้วนอยู่ในทีมของศูนย์วิจัยทางวิทยาศาสตร์ในมหาวิทยาลัยที่มีความสามารถด้านนวัตกรรม และความต้องการทางเทคนิคหรือนักออกแบบส่วนใหญ่ยังไม่รู้ในขณะเดียวกัน การทำให้เป็นที่นิยมและการใช้เทคโนโลยีใหม่ยังค่อนข้างจำกัด เนื่องจากอุปกรณ์หลักของเทคโนโลยีใหม่ได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว(5) การบูรณาการพลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และการออกแบบโครงสร้างเรือนกระจกจำเป็นต้องได้รับการเสริมความแข็งแกร่งยิ่งขึ้นเนื่องจากพลังงาน วัสดุ และการออกแบบโครงสร้างเรือนกระจกเป็นของสามสาขาที่แตกต่างกัน ผู้มีความสามารถที่มีประสบการณ์ด้านการออกแบบเรือนกระจกมักขาดการวิจัยเกี่ยวกับพลังงานและวัสดุที่เกี่ยวข้องกับเรือนกระจก และในทางกลับกันดังนั้นนักวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยด้านพลังงานและวัสดุจึงจำเป็นต้องเสริมสร้างการตรวจสอบและทำความเข้าใจเกี่ยวกับความต้องการที่แท้จริงของการพัฒนาอุตสาหกรรมเรือนกระจก และนักออกแบบโครงสร้างควรศึกษาวัสดุใหม่และพลังงานใหม่เพื่อส่งเสริมการบูรณาการอย่างลึกซึ้งของความสัมพันธ์ทั้งสาม เพื่อให้บรรลุ เป้าหมายของเทคโนโลยีการวิจัยเรือนกระจกเชิงปฏิบัติ ต้นทุนการก่อสร้างต่ำ และผลการใช้งานที่ดีจากปัญหาข้างต้น มีข้อเสนอแนะว่ารัฐ รัฐบาลท้องถิ่น และศูนย์วิจัยทางวิทยาศาสตร์ควรเพิ่มความเข้มข้นของการวิจัยทางเทคนิค ดำเนินการวิจัยร่วมกันในเชิงลึก เสริมสร้างการประชาสัมพันธ์ของความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปรับปรุงการเผยแพร่ความสำเร็จให้เป็นที่นิยม เป้าหมายของพลังงานใหม่และวัสดุใหม่เพื่อช่วยในการพัฒนาใหม่ของอุตสาหกรรมเรือนกระจก

ข้อมูลที่อ้างถึง

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixinพลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และการออกแบบใหม่ช่วยปฏิวัติเรือนกระจกครั้งใหม่ [J]ผัก, 2022,(10):1-8.