Li Jianming, Sun Guotao, ktp.Forceja hortikultura agrikultura inĝenieristika teknologio2022-11-21 17:42 Publikigita en Pekino

En la lastaj jaroj, la forceja industrio vigle disvolviĝis. La disvolviĝo de forcejoj ne nur plibonigas la teruzon kaj la produktadkvoton de agrikulturaj produktoj, sed ankaŭ solvas la provizoproblemon de fruktoj kaj legomoj ekstersezone. Tamen, la forcejoj ankaŭ renkontis senprecedencajn defiojn. La originalaj instalaĵoj, hejtaj metodoj kaj strukturaj formoj kreis reziston al la medio kaj disvolviĝo. Novaj materialoj kaj novaj dezajnoj estas urĝe bezonataj por ŝanĝi la forcejan strukturon, kaj novaj energifontoj estas urĝe bezonataj por atingi la celojn de energiŝparo kaj mediprotektado, kaj pliigi produktadon kaj enspezojn.

Ĉi tiu artikolo diskutas la temon "nova energio, novaj materialoj, nova dezajno por helpi la novan revolucion de forcejaj tegmentoj", inkluzive de esplorado kaj novigado pri suna energio, biomasa energio, geoterma energio kaj aliaj novaj energifontoj en forcejaj tegmentoj, esplorado kaj apliko de novaj materialoj por kovrado, termika izolado, muroj kaj aliaj ekipaĵoj, kaj la estonta perspektivo kaj pensado pri nova energio, novaj materialoj kaj nova dezajno por helpi la forcejan reformon, por provizi referencon por la industrio.

Evoluigi instalaĵan agrikulturon estas la politika postulo kaj neevitebla elekto por efektivigi la spiriton de la gravaj instrukcioj kaj la decidadon de la centra registaro. En 2020, la tuta areo de protektita agrikulturo en Ĉinio estos 2.8 milionoj da hm², kaj la produktadvaloro superos 1 trilionon da juanoj. Ĝi estas grava maniero plibonigi la forcejan produktadkapaciton por plibonigi la forcejan lumigadon kaj termikan izoladon per nova energio, novaj materialoj kaj nova forceja dezajno. Ekzistas multaj malavantaĝoj en tradicia forceja produktado, kiel karbo, mazuto kaj aliaj energifontoj uzataj por hejtado kaj varmigado en tradiciaj forcejoj, rezultante en granda kvanto da dioksida gaso, kiu grave poluas la medion, dum tergaso, elektro kaj aliaj energifontoj pliigas la funkciajn kostojn de forcejoj. Tradiciaj varmostokumaj materialoj por forcejaj muroj estas plejparte argilo kaj brikoj, kiuj konsumas multe kaj kaŭzas gravajn damaĝojn al terresursoj. La teruzefikeco de tradicia suna forcejo kun termuro estas nur 40% ~ 50%, kaj la ordinara forcejo havas malbonan varmostokuman kapaciton, do ĝi ne povas travivi la vintron por produkti varmajn legomojn en norda Ĉinio. Tial, la kerno de antaŭenigo de forcejaj ŝanĝoj, aŭ baza esplorado, kuŝas en la forceja dizajno, esplorado kaj disvolviĝo de novaj materialoj kaj nova energio. Ĉi tiu artikolo fokusiĝos al la esplorado kaj novigado de novaj energifontoj en forcejoj, resumos la esploran staton de novaj energifontoj kiel suna energio, biomasa energio, geoterma energio, venta energio kaj novaj travideblaj kovromaterialoj, termikaj izolaj materialoj kaj murmaterialoj en forcejoj, analizos la aplikon de nova energio kaj novaj materialoj en la konstruado de novaj forcejoj, kaj antaŭĝojos pri ilia rolo en la estonta disvolviĝo kaj transformo de forcejoj.

Esploro kaj Novigado de Nova Energia Forcejo

La verda nova energio kun la plej granda potencialo por agrikultura utiligo inkluzivas sunenergion, geoterman energion kaj biomasenergion, aŭ ampleksan utiligon de diversaj novaj energifontoj, por atingi efikan uzon de energio lernante de la fortoj de unu la alian.

suna energio/povo

Sunenergia teknologio estas malaltkarbona, efika kaj daŭrigebla energiproviza maniero, kaj ĝi estas grava komponanto de la strategiaj emerĝantaj industrioj de Ĉinio. Ĝi fariĝos neevitebla elekto por la transformo kaj plibonigo de la energia strukturo de Ĉinio en la estonteco. El la vidpunkto de energiutiligo, la forcejo mem estas instalaĵo por sunenergia utiligo. Per la forceja efiko, la suna energio estas kolektita endome, la temperaturo de la forcejo estas altigita, kaj la bezonata varmo por kultivaĵkresko estas provizita. La ĉefa energifonto de fotosintezo de forcejaj plantoj estas rekta sunlumo, kio estas la rekta utiligo de suna energio.

01 Fotovoltaika elektrogenerado por generi varmon

Fotovoltaika energiproduktado estas teknologio, kiu rekte konvertas lumenergion en elektran energion surbaze de fotovoltaika efiko. La ŝlosila elemento de ĉi tiu teknologio estas sunĉelo. Kiam sunenergio brilas sur la aron de sunpaneloj serie aŭ paralele, duonkonduktaĵaj komponantoj rekte konvertas sunradian energion en elektran energion. Fotovoltaika teknologio povas rekte konverti lumenergion en elektran energion, stoki elektron per baterioj, kaj hejti la forcejon nokte, sed ĝia alta kosto limigas ĝian plian disvolviĝon. La esplorgrupo disvolvis fotovoltaikan grafenan hejtilon, kiu konsistas el flekseblaj fotovoltaikaj paneloj, ĉio-en-unu inversa kontrola maŝino, akumulatoro kaj grafena hejtilo. Laŭ la longo de la plantlinio, la grafena hejtilo estas entombigita sub la substrata sako. Dumtage, la fotovoltaikaj paneloj sorbas sunan radiadon por generi elektron kaj stoki ĝin en la akumulatoro, kaj poste la elektro estas liberigita nokte por la grafena hejtilo. En la fakta mezurado, la temperaturkontrola reĝimo komenciĝas je 17℃ kaj finiĝas je 19℃. Funkciante nokte (20:00-08:00 en la dua tago) dum 8 horoj, la energikonsumo por hejtado de unuopa vico da plantoj estas 1,24 kW·h, kaj la averaĝa temperaturo de la substrata sako nokte estas 19,2℃, kio estas 3,5 ~ 5,3℃ pli alta ol tiu de la kontrola temperaturo. Ĉi tiu hejtadmetodo kombinita kun fotovoltaeca elektrogenerado solvas la problemojn de alta energikonsumo kaj alta poluado en forcejhejtado vintre.

02 fototermika konverto kaj utiligo

Suna fototermika konvertado rilatas al la uzo de speciala sunlumkolekta surfaco farita el fototermikaj konvertaj materialoj por kolekti kaj absorbi kiel eble plej multe da sunenergio radiita sur ĝin kaj konverti ĝin en varmenergion. Kompare kun sunaj fotovoltaikaj aplikoj, sunaj fototermikaj aplikoj pliigas la absorbadon de preskaŭ-infraruĝa bendo, do ĝi havas pli altan energiefikecon de sunlumo, pli malaltan koston kaj maturan teknologion, kaj estas la plej vaste uzata maniero de sunenergiutiligo.

La plej matura teknologio de fototermika konvertado kaj utiligo en Ĉinio estas la sunkolektoro, kies kerna komponanto estas la varmo-absorba plata kerno kun selektema absorba tegaĵo, kiu povas konverti la sunradian energion trapasantan la kovrilon en varmenergion kaj transdoni ĝin al la varmo-absorba labormedio. Sunkolektoroj povas esti dividitaj en du kategoriojn laŭ ĉu estas vakua spaco en la kolektoro aŭ ne: plataj sunkolektoroj kaj vakutubaj sunkolektoroj; koncentrantaj sunkolektoroj kaj nekoncentrantaj sunkolektoroj laŭ ĉu la suna radiado ĉe la tagluma haveno ŝanĝas direkton; kaj likvaj sunkolektoroj kaj aeraj sunkolektoroj laŭ la tipo de varmotransiga labormedio.

Sunenergio-utiligo en forcejoj estas ĉefe efektivigata per diversaj specoj de sunkolektiloj. La Universitato Ibn Zor en Maroko evoluigis aktivan sunenergian hejtadsistemon (ASHS) por forceja varmigo, kiu povas pliigi la totalan tomatproduktadon je 55% vintre. La Ĉina Agrikultura Universitato desegnis kaj evoluigis aron de surfaca malvarmigilo-ventolila kolekta kaj eliga sistemo, kun varmokolekta kapacito de 390.6～693.0 MJ, kaj prezentis la ideon apartigi la varmokolektan procezon de la varmostoka procezo per varmopumpilo. La Universitato de Bari en Italio evoluigis forcejan poligeneracian hejtadsistemon, kiu konsistas el sunenergia sistemo kaj aero-akva varmopumpilo, kaj povas pliigi la aertemperaturon je 3.6% kaj la grundotemperaturon je 92%. La esplorgrupo evoluigis specon de aktiva suna varmokolekta ekipaĵo kun varia inklina angulo por suna forcejo, kaj subtenan varmostokan aparaton por forceja akvokorpo tra la vetero. Aktiva suna varmokolekta teknologio kun varia inklino rompas la limigojn de tradiciaj forcejaj varmokolektaj ekipaĵoj, kiel ekzemple limigita varmokolekta kapacito, ombrado kaj okupado de kultivita tero. Per uzado de la speciala forceja strukturo de suna forcejo, la ne-planta spaco de la forcejo estas plene uzata, kio multe plibonigas la utiligan efikecon de la forceja spaco. Sub tipaj sunaj laborkondiĉoj, la aktiva suna varmokolekta sistemo kun varia inklino atingas 1.9 MJ/(m²h), la energiefikeco atingas 85.1% kaj la energiŝpara procento estas 77%. En la forceja varmostokuma teknologio, la plurfaza ŝanĝa varmostokuma strukturo estas agordita, la varmostokuma kapacito de la varmostokumila aparato estas pliigita, kaj la malrapida liberigo de varmo el la aparato estas realigita, por realigi la efikan uzon de la varmo kolektita de la forceja suna varmokolekta ekipaĵo.

biomasa energio

Nova instalaĵo estas konstruita per kombinado de biomasa varmoproduktanta aparato kun la forcejo, kaj la biomasaj krudmaterialoj kiel porksterko, fungorestaĵoj kaj pajlo estas kompostitaj por produkti varmon, kaj la generita varmenergio estas rekte liverita al la forcejo [5]. Kompare kun la forcejo sen biomasa fermenta hejtilo, la hejtilo povas efike pliigi la grundan temperaturon en la forcejo kaj konservi la ĝustan temperaturon de la radikoj de kultivaĵoj kultivitaj en la grundo en normala klimato vintre. Prenante unu-tavolan nesimetrian termikan izolan forcejon kun interspaco de 17m kaj longo de 30m kiel ekzemplon, aldoni 8m da agrikulturaj rubaĵoj (miksitaj tomatpajlo kaj porksterko) en la endoman fermentan tankon por natura fermentado sen renversi la stakon povas pliigi la averaĝan ĉiutagan temperaturon de la forcejo je 4.2℃ vintre, kaj la averaĝa ĉiutaga minimuma temperaturo povas atingi 4.6℃.

Energiutiligo de biomas-kontrolita fermentado estas fermentada metodo, kiu uzas instrumentojn kaj ekipaĵon por kontroli la fermentadan procezon por rapide akiri kaj efike utiligi biomasan varmenergion kaj CO2-gassterkon, inter kiuj ventolado kaj humideco estas la ŝlosilaj faktoroj por reguligi la fermentadan varmon kaj gasproduktadon de biomaso. Sub ventolitaj kondiĉoj, aerobaj mikroorganismoj en la fermentada amaso uzas oksigenon por vivagadoj, kaj parto de la generita energio estas uzata por siaj propraj vivagadoj, kaj parto de la energio estas liberigita en la medion kiel varmenergio, kio utilas al la temperaturpliiĝo de la medio. Akvo partoprenas en la tuta fermentada procezo, provizante necesajn solveblajn nutraĵojn por mikrobaj agadoj, kaj samtempe liberigante la varmon de la amaso en la formo de vaporo tra akvo, por malaltigi la temperaturon de la amaso, plilongigi la vivon de mikroorganismoj kaj pliigi la grocan temperaturon de la amaso. Instali pajlan lesivadan aparaton en la fermentada tanko povas pliigi la internan temperaturon je 3 ~ 5 ℃ vintre, plifortigi la fotosintezon de plantoj kaj pliigi la tomatan rikolton je 29.6%.

Geoterma energio

Ĉinio estas riĉa je geotermaj resursoj. Nuntempe, la plej ofta maniero por agrikulturaj instalaĵoj utiligi geoterman energion estas uzi terfontan varmopumpilon, kiu povas transdoni de malaltgrada varmenergio al altgrada varmenergio per enigo de malgranda kvanto da altgrada energio (kiel ekzemple elektra energio). Malsame ol la tradiciaj forcejaj hejtigaj mezuroj, terfonta varmopumpila hejtado povas ne nur atingi signifan hejtigan efikon, sed ankaŭ havi la kapablon malvarmigi la forcejon kaj redukti la humidecon en la forcejo. La aplika esplorado de terfonta varmopumpilo en la kampo de loĝkonstruado estas matura. La kerna parto, kiu influas la hejtadan kaj malvarmigan kapaciton de terfonta varmopumpilo, estas la subtera varmointerŝanĝa modulo, kiu ĉefe inkluzivas enterigitajn tubojn, subterajn putojn, ktp. Kiel desegni subteran varmointerŝanĝan sistemon kun ekvilibra kosto kaj efiko ĉiam estis la esplora fokuso de ĉi tiu parto. Samtempe, la ŝanĝo de la temperaturo de la subtera grundotavolo en la apliko de terfonta varmopumpilo ankaŭ influas la uzan efikon de la varmopumpila sistemo. Uzi la terfontan varmopumpilon por malvarmigi la forcejon somere kaj stoki la varmenergion en la profunda grundotavolo povas mildigi la temperaturfalon de la subtera grundotavolo kaj plibonigi la varmoproduktefikecon de la terfonta varmopumpilo vintre.

Nuntempe, en la esplorado pri la funkciado kaj efikeco de terfonta varmopumpilo, per la faktaj eksperimentaj datumoj, numera modelo estas establita per programaro kiel TOUGH2 kaj TRNSYS, kaj oni konkludas, ke la hejta funkciado kaj koeficiento de funkciado (COP) de terfonta varmopumpilo povas atingi 3.0 ~ 4.5, kio havas bonan malvarmigan kaj varmigan efikon. En la esplorado pri la funkciiga strategio de la varmopumpila sistemo, Fu Yunzhun kaj aliaj trovis, ke kompare kun la ŝarĝflanka fluo, la terfonta flanka fluo havas pli grandan efikon sur la funkciado de la unuo kaj la varmotransiga funkciado de la enfosita tubo. Sub la kondiĉo de fluo-agordo, la maksimuma COP-valoro de la unuo povas atingi 4.17 per la funkciiga skemo de 2 horoj kaj 2 horoj da halto; Shi Huixian kaj aliaj adoptis intermitan funkciigan reĝimon de la akvostoka malvarmiga sistemo. Somere, kiam la temperaturo estas alta, la COP de la tuta energiproviza sistemo povas atingi 3.80.

Profunda grunda varmo-stokada teknologio en forcejo

Profunda grunda varmostokado en forcejo ankaŭ nomiĝas "varmostokuma banko" en forcejo. Malvarmo-damaĝo vintre kaj alta temperaturo somere estas la ĉefaj obstakloj al forceja produktado. Bazite sur la forta varmostoka kapacito de profunda grundo, la esplorgrupo desegnis subteran profundan varmostokuman aparaton por forcejo. La aparato estas duobla-tavola paralela varmotransiga dukto entombigita je profundo de 1,5~2,5 m subtere en la forcejo, kun aera eniro ĉe la supro de la forcejo kaj aera eliro sur la tero. Kiam la temperaturo en la forcejo estas alta, la interna aero estas perforte pumpita en la grundon per ventolilo por realigi varmostokadon kaj temperaturredukton. Kiam la temperaturo de la forcejo estas malalta, varmo estas ekstraktita el la grundo por varmigi la forcejon. La rezultoj de produktado kaj apliko montras, ke la aparato povas pliigi la forcejan temperaturon je 2,3 ℃ vintre nokte, redukti la internan temperaturon je 2,6 ℃ somere, kaj pliigi la tomato-rikolton je 1500 kg en 667 m².²La aparato plene utiligas la karakterizaĵojn "varma vintre kaj malvarmeta somere" kaj "konstanta temperaturo" de profunda subtera grundo, provizas "energian alirbankon" por la forcejo, kaj kontinue plenumas la helpajn funkciojn de forceja malvarmigo kaj hejtado.

Multi-energia kunordigo

Uzi du aŭ pli da energispecoj por hejti la forcejon povas efike kompensi la malavantaĝojn de ununura energispeco kaj ebligi la supermetan efikon "unu plus unu estas pli granda ol du". La komplementa kunlaboro inter geoterma energio kaj suna energio estas esplora punkto pri nova energiutiligo en agrikultura produktado en la lastaj jaroj. Emmi kaj aliaj studis plurfontan energisistemon (Figuro 1), kiu estas ekipita per fotovoltaika-termika hibrida sunkolektilo. Kompare kun la komuna aero-akva varmopumpila sistemo, la energiefikeco de la plurfonta energisistemo pliboniĝas je 16%~25%. Zheng kaj aliaj evoluigis novan tipon de kunligita varmostokuma sistemo de suna energio kaj terfonta varmopumpilo. La sunkolektila sistemo povas realigi altkvalitan laŭsezonan stokadon de hejtado, tio estas, altkvalitan hejtadon vintre kaj altkvalitan malvarmigon somere. La enterigita tuba varmointerŝanĝilo kaj intermita varmostokuma tanko povas ĉiuj bone funkcii en la sistemo, kaj la COP-valoro de la sistemo povas atingi 6.96.

Kombinite kun suna energio, ĝi celas redukti la konsumon de komerca energio kaj plibonigi la stabilecon de suna energioprovizo en forcejoj. Wan Ya kaj kolegoj prezentis novan inteligentan kontrolan teknologian skemon por kombini sunan energiogeneradon kun komerca energio por forceja hejtado, kiu povas uzi fotovoltaikan energion kiam estas lumo, kaj transformi ĝin en komercan energion kiam ne estas lumo, multe reduktante la mankon de energio pro ŝarĝo, kaj reduktante la ekonomian koston sen uzi bateriojn.

Sunenergio, biomasa energio kaj elektra energio povas kune hejti forcejojn, kio ankaŭ povas atingi altan hejtadan efikecon. Zhang Liangrui kaj aliaj kombinis sunan vakutuban varmokolekton kun valan elektran varmostokuman akvocisternon. La forceja hejtadsistemo havas bonan termikan komforton, kaj la averaĝa hejtada efikeco de la sistemo estas 68.70%. La elektra varmostokuma akvocisterno estas biomasa hejtada akvostokuma aparato kun elektra hejtado. La plej malalta temperaturo de akveniro ĉe la hejtada fino estas agordita, kaj la funkciiga strategio de la sistemo estas determinita laŭ la akvostokuma temperaturo de la suna varmokolekta parto kaj la biomasa varmostokuma parto, por atingi stabilan hejtotemperaturon ĉe la hejtada fino kaj ŝpari elektran energion kaj biomasajn energiajn materialojn ĝis la maksimuma mezuro.

Noviga Esploro kaj Apliko de Novaj Forcejaj Materialoj

Kun la vastiĝo de forceja areo, la malavantaĝoj de aplikoj de tradiciaj forcejaj materialoj kiel brikoj kaj tero pli kaj pli malkaŝiĝas. Tial, por plu plibonigi la termikan funkciadon de forcejo kaj kontentigi la evoluigajn bezonojn de modernaj forcejoj, ekzistas multaj esploroj kaj aplikoj de novaj travideblaj kovromaterialoj, termikaj izolaj materialoj kaj murmaterialoj.

Esplorado kaj apliko de novaj travideblaj kovromaterialoj

La tipoj de travideblaj kovromaterialoj por forcejoj ĉefe inkluzivas plastan filmon, vitron, sunpanelojn kaj fotovoltaikajn panelojn, inter kiuj plasta filmo havas la plej grandan aplikaĵareon. La tradicia forceja PE-filmo havas la difektojn de mallonga servodaŭro, ne-degradiĝo kaj ununura funkcio. Nuntempe, diversaj novaj funkciaj filmoj estis evoluigitaj per aldono de funkciaj reakciaĵoj aŭ tegaĵoj.

Filmo por lumkonverto:La lumkonverta filmo ŝanĝas la optikajn ecojn de la filmo per uzado de lumkonvertaj agentoj kiel raraj teroj kaj nanomaterialoj, kaj povas konverti la ultraviolan lumregionon en ruĝan oranĝan lumon kaj bluviolan lumon bezonatan de planta fotosintezo, tiel pliigante la rikolton kaj reduktante la damaĝon de ultraviola lumo al kultivaĵoj kaj forcejaj filmoj en plastaj forcejoj. Ekzemple, la larĝbenda purpura-al-ruĝa forceja filmo kun lumkonverta agento VTR-660 povas signife plibonigi la infraruĝan transmitancon kiam aplikata en forcejo, kaj kompare kun la kontrola forcejo, la tomato-rikolto po hektaro, vitamino C kaj likopeno-enhavo signife pliiĝis je 25.71%, 11.11% kaj 33.04% respektive. Tamen, nuntempe, la funkcidaŭro, degradebleco kaj kosto de la nova lumkonverta filmo ankoraŭ bezonas esti studataj.

Disa vitroDisĵetita vitro en forcejoj estas speciala ŝablono kaj kontraŭreflekta teknologio sur la vitrosurfaco, kiu povas maksimumigi la sunlumon en disĵetitan lumon kaj eniri la forcejon, plibonigi la fotosintezan efikecon de kultivaĵoj kaj pliigi la rikolton. Disĵetita vitro transformas la lumon enirantan la forcejon en disĵetitan lumon per specialaj ŝablonoj, kaj la disĵetita lumo povas esti pli egale surradiita en la forcejon, eliminante la ombrinfluon de la skeleto sur la forcejo. Kompare kun ordinara flosvitro kaj ultra-blanka flosvitro, la normo de lumtransmisio de disĵetita vitro estas 91.5%, kaj tiu de ordinara flosvitro estas 88%. Por ĉiu 1% pliiĝo de lumtransmisio ene de la forcejo, la rikolto povas esti pliigita je ĉirkaŭ 3%, kaj la solvebla sukero kaj vitamino C en fruktoj kaj legomoj pliiĝas. Disĵetita vitro en forcejoj estas unue kovrita kaj poste hardita, kaj la mem-eksploda indico estas pli alta ol la nacia normo, atingante 2‰.

Esplorado kaj Apliko de Novaj Termikaj Izolaj Materialoj

La tradiciaj termikaj izolaj materialoj por forcejoj ĉefe inkluzivas pajlan maton, paperan stebkovrilon, kudritan feltan termikan izolan stebkovrilon, ktp., kiuj estas ĉefe uzataj por interna kaj ekstera termikaj izolajzo de tegmentoj, murizolado kaj termikaj izolajzo de iuj varmostokilaj kaj varmokolektaj aparatoj. Plej multaj el ili havas la difekton perdi termikan izolan rendimenton pro interna humideco post longdaŭra uzo. Tial ekzistas multaj aplikoj de novaj alt-termikaj izolaj materialoj, inter kiuj la nova termika izola stebkovrilo, varmostokilaj kaj varmokolektaj aparatoj estas la esplora fokuso.

Novaj termikaj izolaj materialoj kutime estas faritaj per prilaborado kaj kunmetado de surfacaj akvorezistaj kaj aĝiĝrezistaj materialoj kiel teksita filmo kaj kovrita felto kun lanugaj termikaj izolaj materialoj kiel ŝpruc-kovrita kotono, diversa kaŝmiro kaj perlokotono. Teksita filmo, ŝpruc-kovrita kotona termikaj izolaj stebkovrilo estis testita en Nordorienta Ĉinio. Oni trovis, ke aldoni 500g da ŝpruc-kovrita kotono ekvivalentis al la termikaj izolaj kapabloj de 4500g da nigra felta termikaj izolaj stebkovrilo sur la merkato. Sub la samaj kondiĉoj, la termikaj izolaj kapabloj de 700g da ŝpruc-kovrita kotono pliboniĝis je 1~2℃ kompare kun tiu de 500g da ŝpruc-kovrita kotona termikaj izolaj stebkovrilo. Samtempe, aliaj studoj ankaŭ trovis, ke kompare kun la ofte uzataj termikaj izolaj stebkovriloj sur la merkato, la termikaj izolaj efikoj de ŝpruc-kovritaj kotonaj kaj diversaj kaŝmiraj termikaj izolaj stebkovriloj estas pli bonaj, kun termikaj izolaj procentoj de 84.0% kaj 83.3% respektive. Kiam la plej malvarma ekstera temperaturo estas -24.4℃, la interna temperaturo povas atingi 5.4 kaj 4.2℃ respektive. Kompare kun la unu-pajla izola stebkovrilo, la nova kompozita izola stebkovrilo havas la avantaĝojn de malpeza pezo, alta izolado-kvociento, forta akvorezisto kaj maljuniĝrezisto, kaj povas esti uzata kiel nova tipo de alt-efika izolado-materialo por sunaj forcejoj.

Samtempe, laŭ esplorado pri termikaj izolaj materialoj por varmokolektaj kaj stokaj aparatoj en forcejoj, oni ankaŭ trovis, ke kiam la dikeco estas sama, plurtavolaj kompozitaj termikaj izolaj materialoj havas pli bonan termikan izolan rendimenton ol unuopaj materialoj. La teamo de Profesoro Li Jianming de la Nordokcidenta A&F Universitato desegnis kaj ekzamenis 22 specojn de termikaj izolaj materialoj por forcejaj akvostokaj aparatoj, kiel ekzemple vakua tabulo, aeroĝelo kaj kaŭĉuka kotono, kaj mezuris iliajn termikajn ecojn. La rezultoj montris, ke 80mm termikaj izolaj tegaĵoj + aeroĝelo + kaŭĉuko-plasta termikaj izolaj kotonaj kompozitaj izolaj materialoj povis redukti la varmodisradiadon je 0.367MJ por unuo de tempo kompare kun 80mm kaŭĉuko-plasta kotono, kaj ĝia varmotransiga koeficiento estis 0.283W/(m2·k) kiam la dikeco de la izola kombinaĵo estis 100mm.

Fazŝanĝa materialo estas unu el la plej gravaj temoj en esplorado pri forcejaj materialoj. Nordokcidenta A&F Universitato disvolvis du specojn de stokaparatoj por fazŝanĝaj materialoj: unu estas stoka skatolo farita el nigra polietileno, kiu havas grandecon de 50cm×30cm×14cm (longo×alto×dikeco) kaj estas plenigita per fazŝanĝaj materialoj, por ke ĝi povu stoki kaj liberigi varmon; Due, nova tipo de fazŝanĝa tabulo estas disvolvita. La fazŝanĝa tabulo konsistas el fazŝanĝa materialo, aluminioplato, aluminio-plasta plato kaj aluminio-alojo. La fazŝanĝa materialo situas en la plej centra pozicio de la tabulo, kaj ĝia specifo estas 200mm×200mm×50mm. Ĝi estas pulvora solido antaŭ kaj post fazŝanĝo, kaj ne ekzistas fenomeno de fandado aŭ fluado. La kvar muroj de la fazŝanĝa materialo estas aluminioplato kaj aluminio-plasta plato, respektive. Ĉi tiu aparato povas plenumi la funkciojn ĉefe stoki varmon dumtage kaj ĉefe liberigi varmon nokte.

Tial ekzistas kelkaj problemoj en la apliko de unuopa termika izola materialo, kiel ekzemple malalta termika izola efikeco, granda varmoperdo, mallonga varmostokadotempo, ktp. Sekve, uzi kompozitan termikan izolan materialon kiel termikan izolan tavolon kaj internan kaj eksteran termikan izolan kovran tavolon de varmostokumila aparato povas efike plibonigi la termikan izolan rendimenton de forcejo, redukti la varmoperdon de forcejo, kaj tiel atingi la efikon de energiŝparo.

Esplorado kaj Apliko de Nova Muro

Kiel speco de ĉirkaŭbara strukturo, la muro estas grava barilo por la malvarmoprotekto kaj varmokonservado de forcejo. Laŭ la murmaterialoj kaj strukturoj, la evoluo de la norda muro de forcejo povas esti dividita en tri tipojn: la unu-tavola muro farita el tero, brikoj, ktp., kaj la tavola norda muro farita el argilaj brikoj, blokbrikoj, polistirenaj platoj, ktp., kun interna varmostokado kaj ekstera varmoizolado, kaj la plej multaj el ĉi tiuj muroj estas tempopostulaj kaj laborintensaj; Tial, en la lastaj jaroj, multaj novaj specoj de muroj aperis, kiuj estas facile konstrueblaj kaj taŭgas por rapida muntado.

La apero de novtipaj kunmetitaj muroj antaŭenigas la rapidan disvolviĝon de kunmetitaj forcejoj, inkluzive de novtipaj kompozitaj muroj kun eksteraj akvorezistaj kaj kontraŭaĝiĝaj surfacaj materialoj kaj materialoj kiel felto, perla kotono, spaca kotono, vitrokotono aŭ reciklita kotono kiel varmoizolaj tavoloj, kiel ekzemple flekseblaj kunmetitaj muroj el ŝpruc-ligita kotono en Ŝinĝjango. Krome, aliaj studoj ankaŭ raportis la nordan muron de kunmetita forcejo kun varmostavula tavolo, kiel ekzemple brik-plena tritika ŝela morterobloko en Ŝinĝjango. Sub la sama ekstera medio, kiam la plej malalta ekstera temperaturo estas -20.8℃, la temperaturo en la suna forcejo kun kompozita muro el tritika ŝela morterobloko estas 7.5℃, dum la temperaturo en la suna forcejo kun brik-betona muro estas 3.2℃. La rikolttempo de tomatoj en brika forcejo povas esti antaŭenigita je 16 tagoj, kaj la rendimento de unuopa forcejo povas esti pliigita je 18.4%.

La instalaĵa teamo de Nordokcidenta A&F Universitato proponis la dezajnan ideon transformi pajlon, grundon, akvon, ŝtonon kaj fazŝanĝajn materialojn en termikaj izolaj kaj varmostakulaj modulojn el la angulo de lumo kaj simpligita murdezajno, kio antaŭenigis la aplikan esploradon de modula kunmetita muro. Ekzemple, kompare kun ordinara brikmura forcejo, la averaĝa temperaturo en la forcejo estas 4.0℃ pli alta en tipa suna tago. Tri specoj de neorganikaj fazŝanĝaj cementmoduloj, kiuj estas faritaj el fazŝanĝa materialo (PCM) kaj cemento, akumulis varmon de 74.5, 88.0 kaj 95.1 MJ/m².³, kaj liberigis varmon de 59,8, 67,8 kaj 84,2 MJ/m²³, respektive. Ili havas la funkciojn de "pintotranĉado" tage, "valoplenigo" nokte, absorbado de varmo somere kaj liberigo de varmo vintre.

Ĉi tiuj novaj muroj estas kunmetitaj surloke, kun mallonga konstruperiodo kaj longa servodaŭro, kio kreas kondiĉojn por la konstruado de malpezaj, simpligitaj kaj rapide kunmetitaj prefabrikitaj forcejoj, kaj povas multe antaŭenigi la strukturan reformon de forcejoj. Tamen, ekzistas kelkaj difektoj en ĉi tiu speco de muro, kiel ekzemple la ŝpruc-kunligita kotona termoizolaĵa stebmuro havas bonegan termoizolaĵan rendimenton, sed mankas varmostokuma kapacito, kaj la fazŝanĝa konstrumaterialo havas la problemon de altaj uzkostoj. En la estonteco, la aplika esplorado de kunmetitaj muroj devus esti plifortigita.

Nova energio, novaj materialoj kaj novaj dezajnoj helpas ŝanĝiĝi la strukturon de la forcejo.

La esplorado kaj novigado de nova energio kaj novaj materialoj provizas la fundamenton por la dezajna novigado de forcejoj. Energiŝparaj sunaj forcejoj kaj arkaj ŝedoj estas la plej grandaj ŝedstrukturoj en la agrikultura produktado de Ĉinio, kaj ili ludas gravan rolon en la agrikultura produktado. Tamen, kun la disvolviĝo de la socia ekonomio de Ĉinio, la mankoj de la du specoj de instalaĵstrukturoj pli kaj pli aperas. Unue, la spaco de la instalaĵstrukturoj estas malgranda kaj la grado de mekanizado estas malalta; Due, la energiŝparaj sunaj forcejoj havas bonan termikan izoladon, sed la teruzo estas malalta, kio egalas al anstataŭigo de la forceja energio per tero. Ordinaraj arkaj ŝedoj ne nur havas malgrandan spacon, sed ankaŭ havas malbonan termikan izoladon. Kvankam la plurspaca forcejo havas grandan spacon, ĝi havas malbonan termikan izoladon kaj altan energikonsumon. Tial, estas necese esplori kaj disvolvi la forcejan strukturon taŭgan por la nuna socia kaj ekonomia nivelo de Ĉinio, kaj la esplorado kaj disvolviĝo de nova energio kaj novaj materialoj helpos la forcejan strukturon ŝanĝiĝi kaj produkti diversajn novigajn forcejmodelojn aŭ strukturojn.

Noviga Esploro pri Grand-interspaca Nesimetria Akvo-kontrolita Bierada Forcejo

La grand-interspaca nesimetria akvo-kontrolita bierfarejo (patento-numero: ZL 201220391214.2) baziĝas sur la principo de sunluma forcejo, ŝanĝante la simetrian strukturon de ordinara plasta forcejo, pliigante la sudan interspacon, pliigante la lumigan areon de la suda tegmento, reduktante la nordan interspacon kaj reduktante la varmodisradiadan areon, kun interspaco de 18~24m kaj kresto-alteco de 6~7m. Per dezajna novigado, la spaca strukturo estis signife pliigita. Samtempe, la problemoj de nesufiĉa varmo en forcejo vintre kaj malbona termika izolado de komunaj termikaj izolaj materialoj estas solvitaj per uzado de nova teknologio de biomasa bierfara varmo kaj termikaj izolaj materialoj. La rezultoj de produktado kaj esplorado montras, ke la grand-interspaca nesimetria akvo-kontrolita bierfarejo, kun averaĝa temperaturo de 11.7℃ en sunaj tagoj kaj 10.8℃ en nubaj tagoj, povas kontentigi la bezonon de kultivaĵokresko vintre, kaj la konstrukosto de la forcejo reduktiĝas je 39.6% kaj la teruzado-kvoto pliiĝas je pli ol 30% kompare kun tiu de la forcejo el polistirenaj brikmuroj, kio taŭgas por plia popularigo kaj apliko en la baseno de la Flava Huaihe-rivero de Ĉinio.

Kunmetita sunluma forcejo

Kunmuntita sunluma forcejo uzas kolonojn kaj tegmentskeleton kiel portantan strukturon, kaj ĝia murmaterialo estas ĉefe varmoizola enfermaĵo, anstataŭ portanta kaj pasiva varmostokado kaj -liberigo. Ĉefe: (1) nova tipo de kunmuntita muro estas formita per kombinado de diversaj materialoj kiel tegitaj filmoj aŭ koloraj ŝtalplatoj, pajlaj blokoj, flekseblaj termikaj izolaj stebkovriloj, morteraj blokoj, ktp. (2) kompozitaj murplatoj faritaj el antaŭfabrikitaj cementplatoj - polistirenplatoj - cementplatoj; (3) Malpezaj kaj simplaj kunmuntaj termikaj izolaj materialoj kun aktiva varmostokado kaj -liberiga sistemo kaj senhumidiga sistemo, kiel ekzemple plasta kvadrata sitelo da varmostokado kaj dukto-varmostokado. Uzante diversajn novajn varmoizolajn materialojn kaj varmostokumajn materialojn anstataŭ tradiciaj termuroj por konstrui sunan forcejon, oni havas grandan spacon kaj malgrandajn konstruaĵojn. La eksperimentaj rezultoj montras, ke la temperaturo de la forcejo nokte vintre estas 4.5 ℃ pli alta ol tiu de tradicia brikmura forcejo, kaj la dikeco de la malantaŭa muro estas 166 mm. Kompare kun la 600mm dika brikmura forcejo, la okupata areo de la muro reduktiĝis je 72%, kaj la kosto por kvadrata metro estas 334.5 juanoj, kio estas 157.2 juanojn malpli ol tiu de la brikmura forcejo, kaj la konstrukosto signife malaltiĝis. Tial, la kunmetita forcejo havas la avantaĝojn de malpli da detruo de kultivita tero, terŝparo, rapida konstrurapideco kaj longa servodaŭro, kaj ĝi estas ŝlosila direkto por la novigado kaj disvolviĝo de sunaj forcejoj nuntempe kaj estonte.

Glitanta sunluma forcejo

La energiŝpara suna forcejo, kunmetita per rultabulo kaj evoluigita de la Agrikultura Universitato de Shenyang, uzas la malantaŭan muron de la suna forcejo por formi akvocirklan muran varmostokuman sistemon por stoki varmon kaj altigi temperaturon, kiu konsistas ĉefe el naĝejo (32 m²).³), lumkolekta plato (360 m²), akvopumpilo, akvotubo kaj regilo. La fleksebla termikala izola stebkovrilo estas anstataŭigita per nova malpeza roklana kolorigita ŝtalplata materialo ĉe la supro. La esplorado montras, ke ĉi tiu dezajno efike solvas la problemon de gabloj blokantaj lumon kaj pliigas la lumeniran areon de la forcejo. La lumigangulo de la forcejo estas 41.5°, kio estas preskaŭ 16° pli alta ol tiu de la kontrola forcejo, tiel plibonigante la lumrapidecon. La interna temperaturdistribuo estas uniforma, kaj la plantoj kreskas ordeme. La forcejo havas la avantaĝojn plibonigi teruzan efikecon, flekseble desegni la forcejgrandecon kaj mallongigi la konstruperiodon, kio estas tre grava por protekti kultivatajn terajn resursojn kaj la medion.

Fotovoltaeca forcejo

Agrikultura forcejo estas forcejo, kiu integras sunan fotovoltaecan energiproduktadon, inteligentan temperaturkontrolon kaj modernan altteknologian plantadon. Ĝi uzas ŝtalan ostokadron kaj estas kovrita per sunaj fotovoltaecaj moduloj por certigi la lumigajn bezonojn de fotovoltaecaj energiproduktado-moduloj kaj la lumigajn bezonojn de la tuta forcejo. La kontinua kurento generita de suna energio rekte kompletigas la lumon de agrikulturaj forcejoj, rekte subtenas la normalan funkciadon de forceja ekipaĵo, pelas la irigacion de akvoresursoj, pliigas la forcejan temperaturon kaj antaŭenigas la rapidan kreskon de kultivaĵoj. Fotovoltaecaj moduloj tiamaniere influos la lumigan efikecon de la forceja tegmento, kaj poste influos la normalan kreskon de forcejaj legomoj. Tial, la racia aranĝo de fotovoltaecaj paneloj sur la tegmento de la forcejo fariĝas la ŝlosila punkto de apliko. Agrikultura forcejo estas la produkto de la organika kombinaĵo de turisma agrikulturo kaj instalaĵĝardenado, kaj ĝi estas noviga agrikultura industrio, kiu integras fotovoltaecan energiproduktadon, agrikulturan turismadon, agrikulturajn kultivaĵojn, agrikulturan teknologion, pejzaĝon kaj kulturan disvolviĝon.

Noviga dezajno de forceja grupo kun energia interagado inter malsamaj tipoj de forcejoj

Guo Wenzhong, esploristo ĉe la Pekina Akademio de Agrikulturaj kaj Forstumaj Sciencoj, uzas la varmigmetodon de energitransigo inter forcejoj por kolekti la restantan varmenergion en unu aŭ pluraj forcejoj por hejti alian aŭ plurajn forcejojn. Ĉi tiu varmigmetodo realigas la transdonon de forceja energio en tempo kaj spaco, plibonigas la energiefikecon de la restanta varmenergio de la forcejo, kaj reduktas la totalan varmigenergikonsumon. La du tipoj de forcejoj povas esti malsamaj aŭ la sama tipo por planti diversajn kultivaĵojn, kiel ekzemple forcejojn de laktuko kaj tomato. Varmokolektaj metodoj ĉefe inkluzivas eltiri varmon de endoma aero kaj rekte kapti la incidentan radiadon. Per suna energikolektado, deviga konvekcio per varmointerŝanĝilo kaj deviga eltiro per varmopumpilo, la superflua varmo en alt-energia forcejo estis eltirita por hejtado de la forcejo.

resumi

Ĉi tiuj novaj sunaj forcejoj havas la avantaĝojn de rapida muntado, mallongigita konstruperiodo kaj plibonigita teruzofteco. Tial necesas plu esplori la efikecon de ĉi tiuj novaj forcejoj en diversaj areoj, kaj provizi la eblecon por grandskala popularigo kaj apliko de novaj forcejoj. Samtempe, necesas kontinue plifortigi la aplikon de nova energio kaj novaj materialoj en forcejoj, por provizi potencon por la struktura reformo de forcejoj.

Estonta perspektivo kaj pensado

Tradiciaj forcejoj ofte havas kelkajn malavantaĝojn, kiel ekzemple altan energikonsumon, malaltan terutigan indicon, tempopostulan kaj laborpostulan, malbonan rendimenton, ktp., kiuj jam ne povas kontentigi la produktadajn bezonojn de moderna agrikulturo, kaj nepre estos iom post iom eliminitaj. Tial, estas evolua tendenco uzi novajn energifontojn kiel sunenergion, biomasenergion, geoterman energion kaj ventan energion, novajn forcejajn aplikajn materialojn kaj novajn dezajnojn por antaŭenigi la strukturan ŝanĝon de forcejoj. Unue, la nova forcejo funkciigita per nova energio kaj novaj materialoj devas ne nur kontentigi la bezonojn de mekanizita operacio, sed ankaŭ ŝpari energion, teron kaj koston. Due, necesas konstante esplori la rendimenton de novaj forcejoj en malsamaj areoj, por provizi kondiĉojn por grandskala popularigo de forcejoj. En la estonteco, ni devas plu serĉi novan energion kaj novajn materialojn taŭgajn por forcejaj aplikoj, kaj trovi la plej bonan kombinaĵon de nova energio, novaj materialoj kaj forcejo, por ebligi konstrui novan forcejon kun malalta kosto, mallonga konstruperiodo, malalta energikonsumo kaj bonega rendimento, helpi la ŝanĝon de la forceja strukturo kaj antaŭenigi la modernigan disvolviĝon de forcejoj en Ĉinio.

Kvankam la apliko de nova energio, novaj materialoj kaj novaj dezajnoj en forcejkonstruado estas neevitebla tendenco, ankoraŭ restas multaj problemoj por studi kaj superi: (1) La konstrukosto pliiĝas. Kompare kun la tradicia hejtado per karbo, tergaso aŭ nafto, la apliko de nova energio kaj novaj materialoj estas ekologie amika kaj senpolua, sed la konstrukosto signife pliiĝas, kio havas certan efikon sur la reakiro de investoj en produktado kaj funkciigo. Kompare kun energia utiligo, la kosto de novaj materialoj signife pliiĝos. (2) Malstabila utiligo de varmenergio. La plej granda avantaĝo de nova energia utiligo estas malaltaj funkciigaj kostoj kaj malaltaj karbondioksidaj emisioj, sed la provizo de energio kaj varmo estas malstabila, kaj nubaj tagoj fariĝas la plej granda limiganta faktoro en suna energia utiligo. En la procezo de biomasa varmoproduktado per fermentado, la efika utiligo de ĉi tiu energio estas limigita de la problemoj de malalta fermentada varmenergio, malfacila administrado kaj kontrolo, kaj granda stoka spaco por krudmateriala transportado. (3) Teknologia matureco. Ĉi tiuj teknologioj uzataj per nova energio kaj novaj materialoj estas progresintaj esploraj kaj teknologiaj atingoj, kaj ilia aplika areo kaj amplekso estas ankoraŭ sufiĉe limigitaj. Ili ne pasis multajn fojojn, multaj lokoj kaj grandskala praktika kontrolo, kaj neeviteble ekzistas iuj mankoj kaj teknika enhavo, kiujn oni bezonas plibonigi en apliko. Uzantoj ofte neas la progreson de teknologio pro la malgrandaj mankoj. (4) La penetrado de la teknologio estas malalta. La vasta apliko de scienca kaj teknologia atingo postulas certan popularecon. Nuntempe, nova energio, nova teknologio kaj nova forceja dezajnoteknologio ĉiuj estas en la teamo de sciencaj esplorcentroj en universitatoj kun certa noviga kapablo, kaj plej multaj teknikaj postulantoj aŭ projektistoj ankoraŭ ne scias; Samtempe, la popularigo kaj apliko de novaj teknologioj estas ankoraŭ sufiĉe limigitaj, ĉar la kerna ekipaĵo de novaj teknologioj estas patentita. (5) La integriĝo de nova energio, novaj materialoj kaj forceja strukturodezajno bezonas esti plue plifortigita. Ĉar energio, materialoj kaj forceja strukturodezajno apartenas al tri malsamaj disciplinoj, al talentoj kun sperto pri forceja dezajno ofte mankas esplorado pri forcej-rilata energio kaj materialoj, kaj inverse; Tial, esploristoj rilataj al energio kaj materiala esplorado bezonas plifortigi la esploradon kaj komprenon pri la faktaj bezonoj de la disvolviĝo de la forceja industrio, kaj strukturaj projektistoj ankaŭ devus studi novajn materialojn kaj novan energion por antaŭenigi la profundan integriĝon de la tri rilatoj, por atingi la celon de praktika forceja esplorteknologio, malaltaj konstrukostoj kaj bona uzo-efiko. Surbaze de la supre menciitaj problemoj, oni sugestas, ke la ŝtataj, lokaj registaroj kaj sciencaj esplorcentroj intensigu teknikan esploradon, faru profundan komunan esploradon, plifortigu la diskonigon de sciencaj kaj teknologiaj atingoj, plibonigu la popularigon de atingoj, kaj rapide realigu la celon de nova energio kaj novaj materialoj por helpi la novan disvolviĝon de la forceja industrio.

Cititaj informoj

Li Jianming, Sun Guotao, Li Haojie, Li Rui, Hu Yixin. Nova energio, novaj materialoj kaj nova dezajno helpas la novan revolucion de forcejoj [J]. Legomoj, 2022,(10):1-8.