Li Jianming, Sun Guotao, lsp.Teknologi rekayasa pertanian hortikultura rumah kaca2022-11-21 17:42 Dipublikasikake ing Beijing

Ing taun-taun pungkasan, industri omah kaca wis dikembangake kanthi cepet. Pangembangan omah kaca ora mung ningkatake tingkat pemanfaatan lahan lan tingkat output produk pertanian, nanging uga ngatasi masalah pasokan woh-wohan lan sayuran ing njaba musim. Nanging, omah kaca uga nemoni tantangan sing durung tau ana sadurunge. Fasilitas asli, metode pemanasan, lan bentuk struktural wis ngasilake resistensi marang lingkungan lan pembangunan. Bahan anyar lan desain anyar dibutuhake banget kanggo ngganti struktur omah kaca, lan sumber energi anyar dibutuhake banget kanggo nggayuh tujuan konservasi energi lan perlindungan lingkungan, lan nambah produksi lan pendapatan.

Artikel iki ngrembug tema "energi anyar, bahan anyar, desain anyar kanggo mbantu revolusi anyar omah kaca", kalebu riset lan inovasi energi surya, energi biomassa, energi panas bumi lan sumber energi anyar liyane ing omah kaca, riset lan aplikasi bahan anyar kanggo nutupi, insulasi termal, tembok lan peralatan liyane, lan prospek lan pamikiran babagan energi anyar, bahan anyar lan desain anyar kanggo mbantu reformasi omah kaca, supaya bisa menehi referensi kanggo industri.

Ngembangake fasilitas pertanian minangka syarat politik lan pilihan sing ora bisa dihindari kanggo ngetrapake semangat pandhuan penting lan pengambilan keputusan pemerintah pusat. Ing taun 2020, total area pertanian sing dilindhungi ing China bakal dadi 2,8 yuta hm2, lan nilai output bakal ngluwihi 1 triliun yuan. Iki minangka cara penting kanggo ningkatake kapasitas produksi omah kaca kanggo ningkatake kinerja pencahayaan omah kaca lan insulasi termal liwat energi anyar, bahan anyar lan desain omah kaca anyar. Ana akeh kekurangan ing produksi omah kaca tradisional, kayata batu bara, bahan bakar minyak lan sumber energi liyane sing digunakake kanggo pemanasan lan pemanasan ing omah kaca tradisional, sing nyebabake akeh gas dioksida, sing ngrusak lingkungan kanthi serius, dene gas alam, energi listrik lan sumber energi liyane nambah biaya operasi omah kaca. Bahan panyimpenan panas tradisional kanggo tembok omah kaca biasane lempung lan bata, sing ngonsumsi akeh lan nyebabake kerusakan serius ing sumber daya lahan. Efisiensi panggunaan lahan omah kaca surya tradisional kanthi tembok bumi mung 40% ~ 50%, lan omah kaca biasa duwe kapasitas panyimpenan panas sing kurang, mula ora bisa urip ing mangsa adhem kanggo ngasilake sayuran anget ing China sisih lor. Mulane, inti saka promosi owah-owahan omah kaca, utawa riset dhasar dumunung ing desain omah kaca, riset lan pangembangan bahan anyar lan energi anyar. Artikel iki bakal fokus ing riset lan inovasi sumber energi anyar ing omah kaca, ngringkes status riset sumber energi anyar kayata energi surya, energi biomassa, energi panas bumi, energi angin lan bahan penutup transparan anyar, bahan insulasi termal lan bahan tembok ing omah kaca, nganalisis aplikasi energi anyar lan bahan anyar ing konstruksi omah kaca anyar, lan ngarep-arep perané ing pangembangan lan transformasi omah kaca ing mangsa ngarep.

Riset lan Inovasi Griya Kaca Energi Anyar

Energi anyar ijo kanthi potensi pemanfaatan pertanian paling gedhe kalebu energi surya, energi panas bumi, lan energi biomassa, utawa pemanfaatan komprehensif saka macem-macem sumber energi anyar, supaya bisa entuk panggunaan energi sing efisien kanthi sinau saka kaluwihane saben liyane.

energi/daya surya

Teknologi energi surya minangka mode pasokan energi rendah karbon, efisien, lan lestari, lan minangka komponen penting saka industri strategis Tiongkok sing lagi berkembang. Iki bakal dadi pilihan sing ora bisa dihindari kanggo transformasi lan peningkatan struktur energi Tiongkok ing mangsa ngarep. Saka sudut pandang pemanfaatan energi, omah kaca dhewe minangka struktur fasilitas kanggo pemanfaatan energi surya. Liwat efek omah kaca, energi surya dikumpulake ing njero ruangan, suhu omah kaca mundhak, lan panas sing dibutuhake kanggo pertumbuhan tanduran disedhiyakake. Sumber energi utama fotosintesis tanduran omah kaca yaiku sinar srengenge langsung, yaiku pemanfaatan langsung energi surya.

01 Pembangkit listrik fotovoltaik kanggo ngasilake panas

Pembangkit listrik fotovoltaik iku teknologi sing langsung ngowahi energi cahya dadi energi listrik adhedhasar efek fotovoltaik. Unsur kunci saka teknologi iki yaiku sel surya. Nalika energi surya nyinari susunan panel surya kanthi seri utawa paralel, komponen semikonduktor langsung ngowahi energi radiasi surya dadi energi listrik. Teknologi fotovoltaik bisa langsung ngowahi energi cahya dadi energi listrik, nyimpen listrik liwat batere, lan manasi omah kaca ing wayah wengi, nanging biaya sing larang mbatesi pangembangan luwih lanjut. Kelompok riset ngembangake piranti pemanas graphene fotovoltaik, sing kasusun saka panel fotovoltaik fleksibel, mesin kontrol mundur kabeh-ing-siji, batere panyimpenan lan batang pemanas graphene. Miturut dawane garis tanduran, batang pemanas graphene dikubur ing sangisore tas substrat. Sajrone awan, panel fotovoltaik nyerep radiasi surya kanggo ngasilake listrik lan nyimpen ing batere panyimpenan, banjur listrik dirilis ing wayah wengi kanggo batang pemanas graphene. Ing pangukuran sing nyata, mode kontrol suhu diwiwiti ing 17℃ lan ditutup ing 19℃ diadopsi. Dioperasikake ing wayah wengi (20:00-08:00 ing dina kapindho) sajrone 8 jam, konsumsi energi kanggo manasi siji larik tanduran yaiku 1,24 kW·h, lan suhu rata-rata kantong substrat ing wayah wengi yaiku 19,2℃, yaiku 3,5 ~ 5,3℃ luwih dhuwur tinimbang kontrol. Cara pemanasan iki digabungake karo pembangkit listrik fotovoltaik ngatasi masalah konsumsi energi sing dhuwur lan polusi sing dhuwur ing pemanasan omah kaca ing mangsa dingin.

02 konversi lan pemanfaatan fototermal

Konversi fototermal surya nuduhake panggunaan permukaan pangumpul sinar srengenge khusus sing digawe saka bahan konversi fototermal kanggo ngumpulake lan nyerep energi surya sabisa-bisane sing dipancarake menyang permukaan kasebut lan ngowahi dadi energi panas. Dibandhingake karo aplikasi fotovoltaik surya, aplikasi fototermal surya nambah panyerepan pita inframerah cedhak, saengga nduweni efisiensi pemanfaatan energi sinar srengenge sing luwih dhuwur, biaya sing luwih murah lan teknologi sing wis mateng, lan minangka cara pemanfaatan energi surya sing paling akeh digunakake.

Teknologi konversi lan pemanfaatan fototermal sing paling maju ing Tiongkok yaiku kolektor surya, komponen intine yaiku inti pelat penyerap panas kanthi lapisan penyerapan selektif, sing bisa ngowahi energi radiasi surya sing ngliwati pelat penutup dadi energi panas lan ngirim menyang media kerja penyerap panas. Kolektor surya bisa dipérang dadi rong kategori miturut ana ruang vakum ing kolektor utawa ora: kolektor surya datar lan kolektor surya tabung vakum; kolektor surya pekat lan kolektor surya non-pekat miturut owah-owahan arah radiasi surya ing port cahya; lan kolektor surya cair lan kolektor surya udara miturut jinis media kerja transfer panas.

Panggunaan energi surya ing omah kaca utamane ditindakake liwat macem-macem jinis kolektor surya. Universitas Ibn Zor ing Maroko wis ngembangake sistem pemanas energi surya aktif (ASHS) kanggo pemanasan omah kaca, sing bisa nambah total produksi tomat nganti 55% ing mangsa dingin. Universitas Pertanian China wis ngrancang lan ngembangake sakumpulan sistem pangumpulan lan pembuangan kipas pendingin permukaan, kanthi kapasitas pangumpulan panas 390,6 ~ 693,0 MJ, lan ngajokake ide kanggo misahake proses pangumpulan panas saka proses panyimpenan panas kanthi pompa panas. Universitas Bari ing Italia wis ngembangake sistem pemanas poligenerasi omah kaca, sing kasusun saka sistem energi surya lan pompa panas udara-banyu, lan bisa nambah suhu udara nganti 3,6% lan suhu lemah nganti 92%. Kelompok riset wis ngembangake jinis peralatan pangumpulan panas surya aktif kanthi sudut kemiringan variabel kanggo omah kaca surya, lan piranti panyimpenan panas pendukung kanggo badan banyu omah kaca ing cuaca apa wae. Teknologi pangumpulan panas surya aktif kanthi kemiringan variabel ngatasi watesan peralatan pangumpulan panas omah kaca tradisional, kayata kapasitas pangumpulan panas sing winates, bayangan lan pendhudhukan lahan budidaya. Kanthi nggunakake struktur omah kaca khusus saka omah kaca surya, papan sing ora ditandur ing omah kaca bisa digunakake kanthi maksimal, sing ningkatake efisiensi pemanfaatan papan omah kaca. Ing kahanan kerja sing cerah khas, sistem pangumpulan panas surya aktif kanthi kemiringan variabel tekan 1,9 MJ/(m2h), efisiensi pemanfaatan energi tekan 85,1% lan tingkat penghematan energi yaiku 77%. Ing teknologi panyimpenan panas omah kaca, struktur panyimpenan panas owah-owahan multi-fase disetel, kapasitas panyimpenan panas piranti panyimpenan panas ditambah, lan pelepasan panas alon saka piranti kasebut direalisasi, supaya bisa nggayuh panggunaan panas sing efisien sing dikumpulake dening peralatan pangumpulan panas surya omah kaca.

energi biomassa

Struktur fasilitas anyar dibangun kanthi nggabungake piranti penghasil panas biomassa karo omah kaca, lan bahan mentah biomassa kayata kotoran babi, sisa jamur, lan jerami dikompos kanggo nggawe panas, lan energi panas sing diasilake langsung disedhiyakake menyang omah kaca [5]. Dibandhingake karo omah kaca tanpa tangki pemanas fermentasi biomassa, omah kaca pemanas bisa kanthi efektif nambah suhu lemah ing omah kaca lan njaga suhu sing tepat saka oyot tanduran sing ditandur ing lemah ing iklim normal ing mangsa dingin. Njupuk omah kaca insulasi termal asimetris lapisan tunggal kanthi bentang 17m lan dawa 30m minangka conto, nambahake 8m limbah pertanian (campuran jerami tomat lan kotoran babi) menyang tangki fermentasi njero ruangan kanggo fermentasi alami tanpa mbalikke tumpukan bisa nambah suhu rata-rata saben dina omah kaca nganti 4,2℃ ing mangsa dingin, lan suhu minimal rata-rata saben dina bisa tekan 4,6℃.

Pemanfaatan energi fermentasi sing dikontrol biomassa minangka metode fermentasi sing nggunakake instrumen lan peralatan kanggo ngontrol proses fermentasi supaya bisa entuk lan nggunakake energi panas biomassa kanthi cepet lan efisien, ing antarane ventilasi lan kelembapan minangka faktor kunci kanggo ngatur panas fermentasi lan produksi gas biomassa. Ing kahanan ventilasi, mikroorganisme aerobik ing tumpukan fermentasi nggunakake oksigen kanggo aktivitas urip, lan sebagian energi sing diasilake digunakake kanggo aktivitas urip dhewe, lan sebagian energi dibebasake menyang lingkungan minangka energi panas, sing migunani kanggo kenaikan suhu lingkungan. Banyu melu kabeh proses fermentasi, nyedhiyakake nutrisi larut sing dibutuhake kanggo aktivitas mikroba, lan ing wektu sing padha ngeculake panas tumpukan ing bentuk uap liwat banyu, supaya bisa nyuda suhu tumpukan, ndawakake umur mikroorganisme lan nambah suhu tumpukan. Nginstal piranti pelindian jerami ing tangki fermentasi bisa nambah suhu njero ruangan nganti 3 ~ 5℃ ing mangsa dingin, nguatake fotosintesis tanduran lan nambah asil tomat nganti 29,6%.

Energi panas bumi

Tiongkok sugih sumber daya panas bumi. Saiki, cara sing paling umum kanggo fasilitas pertanian nggunakake energi panas bumi yaiku nggunakake pompa panas sumber lemah, sing bisa mindhah saka energi panas tingkat rendah menyang energi panas tingkat tinggi kanthi nglebokake energi tingkat tinggi sing sithik (kayata energi listrik). Beda karo langkah-langkah pemanasan omah kaca tradisional, pemanasan pompa panas sumber lemah ora mung bisa entuk efek pemanasan sing signifikan, nanging uga duwe kemampuan kanggo ngademake omah kaca lan nyuda kelembapan ing omah kaca. Riset aplikasi pompa panas sumber lemah ing bidang konstruksi omah wis mateng. Bagian inti sing mengaruhi kapasitas pemanasan lan pendinginan pompa panas sumber lemah yaiku modul pertukaran panas lemah, sing utamane kalebu pipa sing dikubur, sumur lemah, lan liya-liyane. Cara ngrancang sistem pertukaran panas lemah kanthi biaya lan efek sing seimbang mesthi dadi fokus riset bagean iki. Ing wektu sing padha, owah-owahan suhu lapisan lemah lemah ing aplikasi pompa panas sumber lemah uga mengaruhi efek panggunaan sistem pompa panas. Nggunakake pompa panas sumber lemah kanggo ngademake omah kaca ing mangsa panas lan nyimpen energi panas ing lapisan lemah sing jero bisa ngurangi penurunan suhu lapisan lemah ing njero lemah lan ningkatake efisiensi produksi panas pompa panas sumber lemah ing mangsa dingin.

Saiki, ing riset kinerja lan efisiensi pompa panas sumber lemah, liwat data eksperimen nyata, model numerik digawe nganggo piranti lunak kayata TOUGH2 lan TRNSYS, lan disimpulake manawa kinerja pemanasan lan koefisien kinerja (COP) pompa panas sumber lemah bisa tekan 3,0 ~ 4,5, sing nduweni efek pendinginan lan pemanasan sing apik. Ing riset strategi operasi sistem pompa panas, Fu Yunzhun lan liya-liyane nemokake manawa dibandhingake karo aliran sisih beban, aliran sisih sumber lemah nduweni pengaruh sing luwih gedhe marang kinerja unit lan kinerja transfer panas pipa sing dikubur. Ing kahanan setelan aliran, nilai COP maksimum unit bisa tekan 4,17 kanthi nggunakake skema operasi operasi sajrone 2 jam lan mandheg sajrone 2 jam; Shi Huixian et. nggunakake mode operasi intermiten sistem pendinginan panyimpenan banyu. Ing mangsa panas, nalika suhu dhuwur, COP saka kabeh sistem pasokan energi bisa tekan 3,80.

Teknologi panyimpenan panas lemah jero ing omah kaca

Panyimpenan panas lemah jero ing omah kaca uga diarani "bank panyimpenan panas" ing omah kaca. Karusakan kadhemen ing mangsa dingin lan suhu dhuwur ing mangsa panas minangka alangan utama kanggo produksi omah kaca. Adhedhasar kapasitas panyimpenan panas sing kuwat saka lemah jero, klompok riset ngrancang piranti panyimpenan panas jero ing lemah omah kaca. Piranti kasebut minangka pipa transfer panas paralel lapisan ganda sing dikubur ing jerone 1,5 ~ 2,5 m ing lemah ing omah kaca, kanthi saluran udara ing sisih ndhuwur omah kaca lan saluran udara ing lemah. Nalika suhu ing omah kaca dhuwur, udara njero ruangan dipompa kanthi paksa menyang lemah dening kipas kanggo nggayuh panyimpenan panas lan pangurangan suhu. Nalika suhu omah kaca kurang, panas dijupuk saka lemah kanggo anget omah kaca. Asil produksi lan aplikasi nuduhake yen piranti kasebut bisa nambah suhu omah kaca nganti 2,3 ℃ ing wayah wengi mangsa dingin, nyuda suhu njero ruangan nganti 2,6 ℃ ing wayah awan mangsa panas, lan nambah panenan tomat nganti 1500 kg ing 667 m.²Piranti iki nggunakake kanthi lengkap karakteristik "anget ing mangsa adhem lan adhem ing mangsa panas" lan "suhu tetep" saka lemah jero lemah, nyedhiyakake "bank akses energi" kanggo omah kaca, lan terus-terusan ngrampungake fungsi tambahan pendinginan lan pemanasan omah kaca.

Koordinasi multi-energi

Nggunakake rong jinis energi utawa luwih kanggo manasi omah kaca bisa kanthi efektif nutupi kekurangan saka jinis energi tunggal, lan menehi pengaruh marang efek superposisi "siji tambah siji luwih gedhe tinimbang loro". Kerjasama komplementer antarane energi panas bumi lan energi surya minangka titik panas riset babagan pemanfaatan energi anyar ing produksi pertanian ing taun-taun pungkasan. Emmi et. nyinaoni sistem energi multi-sumber (Gambar 1), sing dilengkapi kolektor surya hibrida fotovoltaik-termal. Dibandhingake karo sistem pompa panas udara-banyu umum, efisiensi energi sistem energi multi-sumber ditingkatake 16% ~ 25%. Zheng et. ngembangake jinis sistem panyimpenan panas gandeng anyar kanggo energi surya lan pompa panas sumber lemah. Sistem kolektor surya bisa nggayuh panyimpenan pemanasan musiman sing berkualitas tinggi, yaiku pemanasan berkualitas tinggi ing mangsa dingin lan pendinginan berkualitas tinggi ing mangsa panas. Penukar panas tabung sing dikubur lan tangki panyimpenan panas intermiten kabeh bisa mlaku kanthi apik ing sistem, lan nilai COP sistem bisa tekan 6,96.

Digabungake karo energi surya, iki nduweni tujuan kanggo ngurangi konsumsi daya komersial lan ningkatake stabilitas pasokan daya surya ing omah kaca. Wan Ya et. ngajokake skema teknologi kontrol cerdas anyar kanggo nggabungake pembangkit listrik tenaga surya karo daya komersial kanggo pemanasan omah kaca, sing bisa nggunakake daya fotovoltaik nalika ana cahya, lan ngowahi dadi daya komersial nalika ora ana cahya, kanthi signifikan nyuda tingkat kekurangan daya beban, lan nyuda biaya ekonomi tanpa nggunakake baterei.

Energi surya, energi biomassa, lan energi listrik bisa bebarengan manasi omah kaca, sing uga bisa entuk efisiensi pemanasan sing dhuwur. Zhang Liangrui lan liya-liyane nggabungake koleksi panas tabung vakum surya karo tangki banyu panyimpenan panas listrik lembah. Sistem pemanas omah kaca nduweni kenyamanan termal sing apik, lan efisiensi pemanasan rata-rata sistem kasebut yaiku 68,70%. Tangki banyu panyimpenan panas listrik minangka piranti panyimpenan banyu pemanas biomassa kanthi pemanasan listrik. Suhu paling endhek saka saluran mlebu banyu ing ujung pemanasan disetel, lan strategi operasi sistem ditemtokake miturut suhu panyimpenan banyu saka bagean pengumpulan panas surya lan bagean panyimpenan panas biomassa, supaya bisa entuk suhu pemanasan sing stabil ing ujung pemanasan lan ngirit energi listrik lan bahan energi biomassa kanthi maksimal.

Riset Inovatif lan Aplikasi Bahan Rumah Kaca Anyar

Kanthi perluasan area omah kaca, kekurangan aplikasi bahan omah kaca tradisional kayata bata lan lemah saya tambah akeh. Mulane, kanggo luwih ningkatake kinerja termal omah kaca lan nyukupi kabutuhan pangembangan omah kaca modern, ana akeh riset lan aplikasi bahan penutup transparan anyar, bahan insulasi termal lan bahan tembok.

Riset lan aplikasi bahan panutup transparan anyar

Jinis bahan penutup transparan kanggo omah kaca utamane kalebu film plastik, kaca, panel surya lan panel fotovoltaik, ing antarane film plastik duwe area aplikasi paling gedhe. Film PE omah kaca tradisional duwe cacat umur layanan sing cendhak, ora degradasi lan fungsi tunggal. Saiki, macem-macem film fungsional anyar wis dikembangake kanthi nambahake reagen utawa lapisan fungsional.

Film konversi cahya:Film konversi cahya ngowahi sipat optik film kasebut kanthi nggunakake agen konversi cahya kayata bahan bumi langka lan nano, lan bisa ngowahi wilayah cahya ultraviolet dadi cahya abang oranye lan cahya biru ungu sing dibutuhake dening fotosintesis tanduran, saengga nambah asil panen lan nyuda kerusakan cahya ultraviolet kanggo tanduran lan film omah kaca ing omah kaca plastik. Contone, film omah kaca pita amba ungu-dadi abang kanthi agen konversi cahya VTR-660 bisa nambah transmisi inframerah kanthi signifikan nalika ditrapake ing omah kaca, lan dibandhingake karo omah kaca kontrol, asil tomat saben hektar, kandungan vitamin C lan likopen mundhak kanthi signifikan masing-masing 25,71%, 11,11% lan 33,04%. Nanging, saiki, umur layanan, degradasi lan biaya film konversi cahya anyar isih kudu disinaoni.

Kaca sing kasebarKaca sing kasebar ing omah kaca minangka pola khusus lan teknologi anti-pantulan ing permukaan kaca, sing bisa ngoptimalake sinar srengenge dadi cahya sing kasebar lan mlebu omah kaca, ningkatake efisiensi fotosintesis tanduran lan nambah asil panen. Kaca sing kasebar ngowahi cahya sing mlebu omah kaca dadi cahya sing kasebar liwat pola khusus, lan cahya sing kasebar bisa disinari kanthi luwih rata menyang omah kaca, ngilangi pengaruh bayangan kerangka ing omah kaca. Dibandhingake karo kaca ngambang biasa lan kaca ngambang ultra-putih, standar transmitansi cahya kaca sing kasebar yaiku 91,5%, lan kaca ngambang biasa yaiku 88%. Kanggo saben kenaikan 1% ing transmitansi cahya ing njero omah kaca, asil bisa ditambah udakara 3%, lan gula sing larut lan vitamin C ing woh-wohan lan sayuran wis tambah. Kaca sing kasebar ing omah kaca dilapisi dhisik banjur ditempa, lan tingkat bledosan dhewe luwih dhuwur tinimbang standar nasional, tekan 2‰.

Riset lan Aplikasi Bahan Isolasi Termal Anyar

Bahan insulasi termal tradisional ing omah kaca utamane kalebu tikar jerami, selimut kertas, selimut insulasi termal felt jarum, lan liya-liyane, sing utamane digunakake kanggo insulasi termal internal lan eksternal atap, insulasi tembok lan insulasi termal saka sawetara piranti panyimpenan panas lan pangumpul panas. Umume duwe cacat ilang kinerja insulasi termal amarga kelembapan internal sawise panggunaan jangka panjang. Mulane, ana akeh aplikasi bahan insulasi termal dhuwur anyar, ing antarane selimut insulasi termal anyar, piranti panyimpenan panas lan pangumpul panas minangka fokus riset.

Bahan insulasi termal anyar biasane digawe kanthi ngolah lan nggabungake bahan tahan banyu lan tahan tuwa permukaan kayata film anyaman lan kain felt sing dilapisi nganggo bahan insulasi termal sing alus kayata katun dilapisi semprotan, kasmir macem-macem, lan katun mutiara. Selimut insulasi termal katun dilapisi semprotan film anyaman diuji ing China Timur Laut. Ditemokake yen nambahake katun dilapisi semprotan 500g padha karo kinerja insulasi termal selimut insulasi termal 4500g kain felt ireng ing pasar. Ing kahanan sing padha, kinerja insulasi termal katun dilapisi semprotan 700g ditingkatake 1 ~ 2 ℃ dibandhingake karo selimut insulasi termal katun dilapisi semprotan 500g. Ing wektu sing padha, panliten liyane uga nemokake yen dibandhingake karo selimut insulasi termal sing umum digunakake ing pasar, efek insulasi termal katun dilapisi semprotan lan selimut insulasi termal kasmir macem-macem luwih apik, kanthi tingkat insulasi termal 84,0% lan 83,3%. Nalika suhu ruangan paling adhem yaiku -24,4 ℃, suhu njero ruangan bisa tekan 5,4 lan 4,2 ℃. Dibandhingake karo selimut insulasi kemul jerami tunggal, selimut insulasi komposit anyar iki nduweni kaluwihan entheng, tingkat insulasi dhuwur, tahan banyu lan tahan tuwa sing kuwat, lan bisa digunakake minangka jinis bahan insulasi efisiensi dhuwur anyar kanggo omah kaca surya.

Ing wektu sing padha, miturut riset bahan insulasi termal kanggo piranti pangumpul lan panyimpenan panas omah kaca, uga ditemokake yen nalika kekandelane padha, bahan insulasi termal komposit multi-lapisan duwe kinerja insulasi termal sing luwih apik tinimbang bahan tunggal. Tim Profesor Li Jianming saka Northwest A&F University ngrancang lan nyaring 22 jinis bahan insulasi termal piranti panyimpenan banyu omah kaca, kayata papan vakum, aerogel lan katun karet, lan ngukur sifat termal. Asil kasebut nuduhake yen lapisan insulasi termal 80mm + aerogel + bahan insulasi termal katun insulasi termal karet-plastik bisa nyuda disipasi panas nganti 0,367MJ saben unit wektu dibandhingake karo katun karet-plastik 80mm, lan koefisien transfer panas yaiku 0,283W / (m2 · k) nalika kekandelan kombinasi insulasi yaiku 100mm.

Materi owah-owahan fase minangka salah sawijining titik panas ing riset bahan omah kaca. Universitas Northwest A&F wis ngembangake rong jinis piranti panyimpenan materi owah-owahan fase: siji yaiku kothak panyimpenan sing digawe saka polietilen ireng, sing nduweni ukuran 50cm × 30cm × 14cm (dawa × dhuwur × kandel) lan diisi karo bahan owah-owahan fase, supaya bisa nyimpen panas lan ngeculake panas; Kapindho, jinis papan tembok owah-owahan fase anyar dikembangake. Papan tembok owah-owahan fase kasusun saka bahan owah-owahan fase, pelat aluminium, pelat aluminium-plastik lan paduan aluminium. Materi owah-owahan fase dumunung ing posisi paling tengah papan tembok, lan spesifikasine yaiku 200mm × 200mm × 50mm. Iki minangka bubuk padat sadurunge lan sawise owah-owahan fase, lan ora ana fenomena leleh utawa mili. Papat tembok materi owah-owahan fase yaiku pelat aluminium lan pelat aluminium-plastik. Piranti iki bisa nindakake fungsi utamane nyimpen panas ing wayah awan lan utamane ngeculake panas ing wayah wengi.

Mulane, ana sawetara masalah ing aplikasi bahan insulasi termal tunggal, kayata efisiensi insulasi termal sing kurang, mundhut panas sing gedhe, wektu panyimpenan panas sing cendhak, lan liya-liyane. Mulane, nggunakake bahan insulasi termal komposit minangka lapisan insulasi termal lan lapisan panutup insulasi termal njero ruangan lan njaba ruangan saka piranti panyimpenan panas bisa kanthi efektif ningkatake kinerja insulasi termal omah kaca, nyuda mundhut panas omah kaca, lan kanthi mangkono entuk efek ngirit energi.

Riset lan Aplikasi Tembok Anyar

Minangka jinis struktur pager, tembok minangka alangan penting kanggo perlindungan omah kaca saka kadhemen lan pengawetan panas. Miturut bahan lan struktur tembok, pangembangan tembok sisih lor omah kaca bisa dipérang dadi telung jinis: tembok lapisan tunggal sing digawe saka lemah, bata, lan liya-liyane, lan tembok sisih lor berlapis sing digawe saka bata lempung, bata blok, papan polistirena, lan liya-liyane, kanthi panyimpenan panas njero lan insulasi panas njaba, lan umume tembok kasebut mbutuhake wektu lan tenaga kerja akeh; Mulane, ing taun-taun pungkasan, akeh jinis tembok anyar sing muncul, sing gampang dibangun lan cocog kanggo perakitan cepet.

Munculé tembok rakitan tipe anyar ndorong perkembangan omah kaca rakitan kanthi cepet, kalebu tembok komposit tipe anyar kanthi bahan permukaan tahan banyu lan anti-tuwa eksternal lan bahan kayata kain felt, katun mutiara, katun ruang angkasa, katun kaca utawa katun daur ulang minangka lapisan insulasi panas, kayata tembok rakitan fleksibel saka katun semprotan ing Xinjiang. Kajaba iku, panliten liyane uga nglaporake tembok sisih lor omah kaca rakitan kanthi lapisan panyimpenan panas, kayata blok mortir cangkang gandum sing diisi bata ing Xinjiang. Ing lingkungan eksternal sing padha, nalika suhu ruangan paling endhek yaiku -20,8 ℃, suhu ing omah kaca surya kanthi tembok komposit blok mortir cangkang gandum yaiku 7,5 ℃, dene suhu ing omah kaca surya kanthi tembok bata-beton yaiku 3,2 ℃. Wektu panen tomat ing omah kaca bata bisa maju nganti 16 dina, lan asil omah kaca tunggal bisa tambah nganti 18,4%.

Tim fasilitas Universitas Northwest A&F ngajokake ide desain kanggo nggawe bahan damen, lemah, banyu, watu, lan owah-owahan fase dadi modul insulasi termal lan panyimpenan panas saka sudut cahya lan desain tembok sing disederhanakake, sing ningkatake riset aplikasi tembok rakitan modular. Contone, dibandhingake karo omah kaca tembok bata biasa, suhu rata-rata ing omah kaca 4,0℃ luwih dhuwur ing dina sing cerah. Telung jinis modul semen owah-owahan fase anorganik, sing digawe saka bahan owah-owahan fase (PCM) lan semen, duwe panas akumulasi 74,5, 88,0, lan 95,1 MJ/m3.³, lan ngeculake panas 59,8, 67,8 lan 84,2 MJ/m³, mungguh-mungguh. Dheweke nduweni fungsi "pemotongan puncak" ing wayah awan, "pengisian lembah" ing wayah wengi, nyerep panas ing mangsa panas lan ngeculake panas ing mangsa dingin.

Tembok-tembok anyar iki dipasang ing lokasi, kanthi wektu konstruksi sing cendhak lan umur layanan sing dawa, sing nggawe kahanan kanggo konstruksi omah kaca prefabrikasi sing entheng, disederhanakake, lan dipasang kanthi cepet, lan bisa ningkatake reformasi struktural omah kaca. Nanging, ana sawetara cacat ing jinis tembok iki, kayata tembok selimut insulasi termal katun sing disemprotake duwe kinerja insulasi termal sing apik banget, nanging kurang kapasitas panyimpenan panas, lan bahan bangunan owah-owahan fase duwe masalah biaya panggunaan sing dhuwur. Ing mangsa ngarep, riset aplikasi tembok sing dipasang kudu dikuatake.

Energi anyar, bahan anyar, lan desain anyar mbantu struktur omah kaca owah.

Riset lan inovasi energi anyar lan bahan anyar nyedhiyakake pondasi kanggo inovasi desain omah kaca. Omah kaca surya hemat energi lan gudang lengkungan minangka struktur gudang paling gedhe ing produksi pertanian China, lan nduweni peran penting ing produksi pertanian. Nanging, kanthi perkembangan ekonomi sosial China, kekurangan saka rong jinis struktur fasilitas kasebut saya tambah akeh. Kapisan, papan struktur fasilitas cilik lan tingkat mekanisasi kurang; Kapindho, omah kaca surya hemat energi duwe insulasi termal sing apik, nanging panggunaan lahan kurang, sing padha karo ngganti energi omah kaca karo lahan. Omah kaca lengkungan biasa ora mung duwe papan cilik, nanging uga duwe insulasi termal sing kurang. Sanajan omah kaca multi-bentang duwe papan sing amba, insulasi termal sing kurang lan konsumsi energi sing dhuwur. Mulane, penting banget kanggo riset lan ngembangake struktur omah kaca sing cocog kanggo tingkat sosial lan ekonomi China saiki, lan riset lan pangembangan energi anyar lan bahan anyar bakal mbantu struktur omah kaca ngganti lan ngasilake macem-macem model utawa struktur omah kaca sing inovatif.

Riset Inovatif babagan Rumah Kaca Pembuatan Bir Asimetris Rentang Gedhe sing Dikontrol Banyu

Omah kaca asimetris bentang gedhe sing dikontrol banyu (nomer paten: ZL 201220391214.2) adhedhasar prinsip omah kaca sinar srengenge, ngganti struktur simetris omah kaca plastik biasa, nambah bentang kidul, nambah area cahya atap kidul, nyuda bentang lor lan nyuda area pembuangan panas, kanthi bentang 18 ~ 24m lan dhuwur punggungan 6 ~ 7m. Liwat inovasi desain, struktur spasial wis tambah akeh. Ing wektu sing padha, masalah panas sing ora cukup ing omah kaca ing mangsa adhem lan insulasi termal sing kurang apik saka bahan insulasi termal umum diatasi kanthi nggunakake teknologi anyar panas lan bahan insulasi termal biomassa. Asil produksi lan riset nuduhake yen omah kaca asimetris sing dikontrol banyu kanthi bentangan gedhe, kanthi suhu rata-rata 11,7 ℃ ing dina sing cerah lan 10,8 ℃ ing dina mendhung, bisa nyukupi panjaluk pertumbuhan tanduran ing mangsa dingin, lan biaya konstruksi omah kaca mudhun nganti 39,6% lan tingkat pemanfaatan lahan mundhak luwih saka 30% dibandhingake karo omah kaca tembok bata polistirena, sing cocog kanggo popularisasi lan aplikasi luwih lanjut ing Cekungan Kali Huaihe Kuning ing China.

Rumah kaca sinar srengenge sing dirakit

Griya ijo cahya srengéngé sing dirakit njupuk kolom lan rangka atap minangka struktur penahan beban, lan bahan temboké utamane minangka pager insulasi panas, tinimbang bantalan lan panyimpenan lan pelepasan panas pasif. Utamane: (1) jinis tembok rakitan anyar dibentuk kanthi nggabungake macem-macem bahan kayata film dilapisi utawa pelat baja warna, blok jerami, selimut insulasi termal fleksibel, blok mortir, lan liya-liyane. (2) papan tembok komposit digawe saka papan semen-papan polistirena-papan semen prefabrikasi; (3) jinis bahan insulasi termal perakitan sing entheng lan prasaja kanthi sistem panyimpenan lan pelepasan panas aktif lan sistem dehumidifikasi, kayata panyimpenan panas ember kothak plastik lan panyimpenan panas pipa. Nggunakake bahan insulasi panas anyar sing beda lan bahan panyimpenan panas tinimbang tembok lemah tradisional kanggo mbangun griya ijo surya nduweni papan sing amba lan teknik sipil cilik. Asil eksperimen nuduhake yen suhu griya ijo ing wayah wengi ing mangsa salju 4,5℃ luwih dhuwur tinimbang griya ijo tembok bata tradisional, lan kekandelan tembok mburi yaiku 166mm. Dibandhingake karo omah kaca tembok bata kandel 600mm, area tembok sing dienggoni suda 72%, lan biaya saben meter persegi yaiku 334,5 yuan, sing 157,2 yuan luwih murah tinimbang omah kaca tembok bata, lan biaya konstruksi wis mudhun banget. Mulane, omah kaca sing dirakit nduweni kaluwihan yaiku kurang ngrusak lahan sing ditanduri, ngirit lahan, kecepatan konstruksi sing cepet lan umur layanan sing dawa, lan iki minangka arah utama kanggo inovasi lan pangembangan omah kaca surya saiki lan ing mangsa ngarep.

Griya ijo cahya geser

Griya ijo surya hemat energi sing dirakit nganggo skateboard sing dikembangake dening Universitas Pertanian Shenyang nggunakake tembok mburi griya ijo surya kanggo mbentuk sistem panyimpenan panas tembok sirkulasi banyu kanggo nyimpen panas lan ngunggahake suhu, sing utamane kasusun saka kolam (32m³), piring pengumpul cahya (360m²), pompa banyu, pipa banyu lan pengontrol. Selimut insulasi termal fleksibel diganti karo bahan pelat baja warna rock wool entheng anyar ing sisih ndhuwur. Riset nuduhake yen desain iki kanthi efektif ngatasi masalah gable sing ngalangi cahya, lan nambah area mlebu cahya ing omah kaca. Sudut cahya omah kaca yaiku 41,5°, sing meh 16° luwih dhuwur tinimbang omah kaca kontrol, saengga nambah tingkat cahya. Distribusi suhu njero ruangan seragam, lan tanduran tuwuh kanthi rapi. Rumah kaca nduweni kaluwihan kanggo ningkatake efisiensi panggunaan lahan, ngrancang ukuran omah kaca kanthi fleksibel lan nyepetake periode konstruksi, sing penting banget kanggo nglindhungi sumber daya lahan lan lingkungan sing ditandur.

Griya ijo fotovoltaik

Griya ijo pertanian iku griya ijo sing nggabungake pembangkit listrik fotovoltaik surya, kontrol suhu cerdas, lan tanduran teknologi tinggi modern. Griya ijo iki nganggo rangka balung baja lan ditutupi modul fotovoltaik surya kanggo njamin kabutuhan cahya modul pembangkit listrik fotovoltaik lan kabutuhan cahya kabeh griya ijo. Arus searah sing diasilake dening energi surya langsung nambah cahya griya ijo pertanian, langsung ndhukung operasi normal peralatan griya ijo, nggerakake irigasi sumber daya banyu, nambah suhu griya ijo, lan ningkatake pertumbuhan tanduran kanthi cepet. Modul fotovoltaik kanthi cara iki bakal mengaruhi efisiensi cahya atap griya ijo, lan banjur mengaruhi pertumbuhan normal sayuran griya ijo. Mulane, tata letak panel fotovoltaik sing rasional ing atap griya ijo dadi titik kunci aplikasi. Griya ijo pertanian minangka produk saka kombinasi organik saka pertanian wisata lan fasilitas berkebun, lan minangka industri pertanian inovatif sing nggabungake pembangkit listrik fotovoltaik, wisata pertanian, tanduran pertanian, teknologi pertanian, lanskap lan pangembangan budaya.

Desain inovatif klompok omah kaca kanthi interaksi energi antarane macem-macem jinis omah kaca

Guo Wenzhong, sawijining peneliti ing Akademi Ilmu Pertanian lan Kehutanan Beijing, nggunakake metode pemanasan transfer energi antarane omah kaca kanggo ngumpulake energi panas sing isih ana ing siji utawa luwih omah kaca kanggo manasi omah kaca liyane utawa luwih. Metode pemanasan iki ngwujudake transfer energi omah kaca ing wektu lan ruang, ningkatake efisiensi panggunaan energi saka energi panas omah kaca sing isih ana, lan nyuda total konsumsi energi pemanasan. Rong jinis omah kaca kasebut bisa uga jinis omah kaca sing beda utawa jinis omah kaca sing padha kanggo nandur macem-macem tanduran, kayata omah kaca selada lan tomat. Metode pengumpulan panas utamane kalebu njupuk panas udara njero ruangan lan langsung nyegat radiasi sing teka. Liwat pengumpulan energi surya, konveksi paksa dening penukar panas lan ekstraksi paksa dening pompa panas, panas sing berlebihan ing omah kaca energi dhuwur diekstrak kanggo manasi omah kaca.

ngringkes

Griya ijo tenaga surya anyar iki nduweni kaluwihan perakitan sing cepet, wektu konstruksi sing luwih cendhek, lan tingkat pemanfaatan lahan sing luwih apik. Mulane, perlu ditliti luwih lanjut kinerja griya ijo anyar iki ing macem-macem wilayah, lan nyedhiyakake kemungkinan kanggo popularisasi lan aplikasi griya ijo anyar kanthi skala gedhe. Ing wektu sing padha, perlu terus nguatake aplikasi energi anyar lan bahan anyar ing griya ijo, supaya bisa nyedhiyakake daya kanggo reformasi struktural griya ijo.

Pamikiran lan prospek masa depan

Griya ijo tradisional asring nduweni sawetara kekurangan, kayata konsumsi energi sing dhuwur, tingkat pemanfaatan lahan sing sithik, butuh wektu lan tenaga kerja sing akeh, kinerja sing kurang apik, lan liya-liyane, sing ora bisa nyukupi kabutuhan produksi pertanian modern, lan mesthi bakal diilangi kanthi bertahap. Mulane, iki minangka tren pembangunan kanggo nggunakake sumber energi anyar kayata energi surya, energi biomassa, energi panas bumi lan energi angin, bahan aplikasi griya ijo anyar lan desain anyar kanggo ningkatake owah-owahan struktural griya ijo. Kaping pisanan, griya ijo anyar sing didorong dening energi anyar lan bahan anyar ora mung kudu nyukupi kabutuhan operasi mekanis, nanging uga ngirit energi, lahan lan biaya. Kapindho, perlu terus-terusan njelajah kinerja griya ijo anyar ing macem-macem wilayah, supaya bisa nyedhiyakake kahanan kanggo popularisasi griya ijo skala gedhe. Ing mangsa ngarep, kita kudu luwih nggoleki energi anyar lan bahan anyar sing cocog kanggo aplikasi griya ijo, lan nemokake kombinasi energi anyar, bahan anyar lan griya ijo sing paling apik, supaya bisa mbangun griya ijo anyar kanthi biaya murah, wektu konstruksi sing cendhak, konsumsi energi sing sithik lan kinerja sing apik banget, mbantu owah-owahan struktur griya ijo lan ningkatake pangembangan modernisasi griya ijo ing China.

Senajan aplikasi energi anyar, bahan anyar, lan desain anyar ing konstruksi omah kaca minangka tren sing ora bisa dihindari, isih akeh masalah sing kudu disinaoni lan diatasi: (1) Biaya konstruksi mundhak. Dibandhingake karo pemanasan tradisional nganggo batu bara, gas alam, utawa lenga, aplikasi energi anyar lan bahan anyar ramah lingkungan lan bebas polusi, nanging biaya konstruksi mundhak sacara signifikan, sing nduweni dampak tartamtu marang pemulihan investasi produksi lan operasi. Dibandhingake karo panggunaan energi, biaya bahan anyar bakal mundhak sacara signifikan. (2) Panggunaan energi panas sing ora stabil. Kauntungan paling gedhe saka panggunaan energi anyar yaiku biaya operasi sing murah lan emisi karbon dioksida sing murah, nanging pasokan energi lan panas ora stabil, lan dina mendhung dadi faktor pembatas paling gedhe ing panggunaan energi surya. Ing proses produksi panas biomassa kanthi fermentasi, panggunaan energi iki sing efektif diwatesi dening masalah energi panas fermentasi sing kurang, manajemen lan kontrol sing angel, lan papan panyimpenan sing gedhe kanggo transportasi bahan mentah. (3) Kematangan teknologi. Teknologi iki sing digunakake dening energi anyar lan bahan anyar minangka riset lan prestasi teknologi sing maju, lan area lan ruang lingkup aplikasi isih cukup winates. Dheweke durung ngliwati kaping pirang-pirang, akeh situs lan verifikasi praktik skala gedhe, lan mesthi ana sawetara kekurangan lan konten teknis sing kudu ditingkatake ing aplikasi. Pangguna asring nolak kemajuan teknologi amarga kekurangan cilik. (4) Tingkat penetrasi teknologi kurang. Aplikasi sing wiyar saka prestasi ilmiah lan teknologi mbutuhake popularitas tartamtu. Saiki, energi anyar, teknologi anyar lan teknologi desain omah kaca anyar kabeh ana ing tim pusat riset ilmiah ing universitas kanthi kemampuan inovasi tartamtu, lan umume para peminta teknis utawa desainer isih durung ngerti; Ing wektu sing padha, popularisasi lan aplikasi teknologi anyar isih winates amarga peralatan inti teknologi anyar dipatenake. (5) Integrasi energi anyar, bahan anyar lan desain struktur omah kaca kudu luwih dikuatake. Amarga energi, bahan lan desain struktur omah kaca kalebu telung disiplin sing beda, bakat kanthi pengalaman desain omah kaca asring kurang riset babagan energi lan bahan sing ana gandhengane karo omah kaca, lan kosok balene; Mulane, para peneliti sing ana gandhengane karo riset energi lan bahan kudu nguatake investigasi lan pangerten babagan kabutuhan nyata pangembangan industri omah kaca, lan para desainer struktural uga kudu nyinaoni bahan anyar lan energi anyar kanggo ningkatake integrasi sing jero saka telung hubungan kasebut, supaya bisa nggayuh tujuan teknologi riset omah kaca praktis, biaya konstruksi sing murah, lan efek panggunaan sing apik. Adhedhasar masalah ing ndhuwur, disaranake supaya negara bagian, pamrentah lokal, lan pusat riset ilmiah ngintensifake riset teknis, nindakake riset gabungan kanthi jero, nguatake publisitas prestasi ilmiah lan teknologi, ningkatake popularisasi prestasi, lan cepet nggayuh tujuan energi anyar lan bahan anyar kanggo mbantu pangembangan anyar industri omah kaca.

Informasi sing dikutip

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Energi anyar, bahan anyar lan desain anyar mbantu revolusi anyar omah kaca [J]. Sayuran, 2022,(10):1-8.