温室園芸農業工学技術 2022-12-02 17:30 北京で公開

砂漠、ゴビ、砂地などの非耕作地に太陽熱温室を開発することにより、土地をめぐって競合する食料と野菜の間の矛盾が効果的に解決されました。これは、高温作物の成長と発達にとって決定的な環境要因の 1 つであり、多くの場合、温室作物生産の成功または失敗を決定します。したがって、非耕作地で太陽熱温室を開発するには、まず温室の環境温度の問題を解決する必要があります。本稿では、近年の非耕作地温室で使用されている温度制御方法を概説し、非耕作地太陽熱温室における温度と環境保護の既存の問題点と開発の方向性を分析してまとめます。

中国は人口が多いが、利用可能な土地資源は少ない。土地資源の 85% 以上は非耕作地資源であり、主に中国北西部に集中しています。2022年の中央委員会の文書第1号は、施設農業の開発を加速する必要があり、生態環境の保護に基づいて、利用可能な空き地と荒地を開拓して施設農業を開発する必要があると指摘しました。中国北西部は、砂漠、ゴビ、荒地などの非耕作地資源と自然光・熱資源が豊富で、施設農業の発展に適している。したがって、非耕作地温室を開発するための非耕作地資源の開発と利用は、国家の食糧安全保障を確保し、土地利用紛争を緩和するために非常に戦略的重要です。

現在、非耕作太陽温室は、非耕作地における高効率農業開発の主な形式である。中国北西部では昼夜の温度差が大きく、冬場の夜間の気温が低いため、室内の最低温度が植物の正常な成長や発育に必要な温度よりも低くなる現象がよく起こります。作物。温度は作物の成長と発育に欠かせない環境要因の一つです。温度が低すぎると、作物の生理的および生化学的反応が遅くなり、成長と発育が遅くなります。作物が耐えられる限界温度を下回ると、凍害を引き起こすこともあります。したがって、作物の正常な成長と発育に必要な温度を確保することが特に重要です。太陽熱温室の適切な温度を維持するには、単一の対策だけで解決できるわけではありません。それは、温室の設計、建設、材料の選択、規制、日常管理の面から保証される必要があります。そこで本稿では、近年の中国における非栽培型温室の温度管理の研究状況と進捗状況を、温室の設計・施工、保温・温暖化対策、環境管理の面からまとめ、体系的な参考とすることを目的とする。非栽培温室の合理的な設計と管理。

温室の構造と材質

温室の熱環境は主に、温室の日射の透過、遮断、貯蔵能力に依存します。これは、温室の向き、光透過面の形状と材質、壁と後ろの屋根の構造と材質の合理的な設計に関連します。基礎断熱、温室サイズ、夜間断熱モードと正面屋根の材質など、また温室の建設と建設プロセスが設計要件を効果的に実現できるかどうかにも関係します。

フロントルーフの光透過率

温室内の主なエネルギーは太陽から来ます。前面屋根の光透過能力を高めることは、温室がより多くの熱を得るのに有利であり、冬場の温室の温度環境を確保するための重要な基盤でもあります。現在、温室正面屋根の光透過量と受光時間を増やすには主に3つの方法があります。

01 合理的な温室の向きと方位を設計する

温室の向きは、温室の照明性能と温室の蓄熱能力に影響します。したがって、温室の蓄熱量を増やすために、中国北西部の非栽培温室の向きは南向きになっています。温室の特定の方位については、南から東を選択すると、「太陽をつかむ」ことが有益であり、朝の室内温度が急速に上昇します。南から西を選択すると、午後の光を温室に利用するのに有利です。南方向は、上記 2 つの状況の妥協点です。地球物理学の知識によれば、地球は1日に360度回転し、太陽の方位は4分ごとに約1度移動します。したがって、温室の方位が1°異なると、直射日光の当たる時間は約4分異なり、温室の方位は朝夕の日照時間に影響を与えます。

朝と午後の日照時間が等しく、東または西の角度が同じであれば、温室には同じ日照時間が得られます。ただし、北緯37度より北の地域では、朝の気温が低く、布団を解く時間が遅くなりますが、昼や夕方は比較的気温が高くなるため、布団を解く時期を遅らせるのが適切です。保温キルトを閉じます。したがって、これらのエリアは南から西に選び、午後の光を最大限に活用する必要があります。北緯30度～35度の地域では、午前中の光条件が良いため、保温・開覆時間も早めることができます。したがって、これらの地域では、温室への朝の日射量を増やすために南から東の方向を選択する必要があります。ただし、北緯35度～37度の地域では、午前と午後の日射量の差が少ないため、真南向きを選ぶのがよいでしょう。南東、南西に関わらず、偏角は一般に5°～8°で、最大でも10°を超えてはなりません。中国北西部は北緯37度〜50度の範囲にあるため、温室の方位角は一般的に南から西になります。この点を考慮して、太原地区の張景社等が設計した太陽光温室は南西5度の向きを採用し、河西回廊のゴビ地区に張美梅らが建設した太陽光温室は南西5度の向きを採用している。方位は南西5度から10度であり、新疆北部の馬志貴らが建設した太陽光温室は南西8度を採用している。

02 合理的なフロントルーフ形状と傾斜角度を設計

フロントルーフの形状と傾斜により、太陽光線の入射角が決まります。入射角が小さいほど透過率は大きくなります。サン住連は、前面屋根の形状は主に主照明面の長さと背面の傾斜面の長さの比率によって決まると考えています。長い前勾配と短い後勾配は、前屋根の採光と断熱に有利です。Chen Wei-Qianらは、ゴビ地域で使用されている太陽光温室の主照明屋根は、寒さに効果的に耐えられる半径4.5メートルの円弧を採用していると考えている。Zhang Jingshe らは、高山および高緯度地域の温室の正面屋根に半円形のアーチを使用することがより適切であると考えています。フロントルーフの傾斜角度は、プラスチックフィルムの光透過特性により、入射角が0～40°の場合、太陽光に対するフロントルーフの反射率が小さく、40°を超えると、太陽光に対するフロントルーフの反射率が小さくなります。反射率が大幅に増加します。そこで、冬至でも日射が最大限温室内に入るように、最大​​入射角40°をとって正面屋根の傾斜角度を計算します。そこで、内モンゴル自治区烏海市の非耕作地に適した太陽熱温室を設計する際、何斌らは入射角40度で正面屋根の傾斜角を計算し、それが30度以上であればよいと考えた。 °、温室の照明と保温の要件を満たすことができます。張彩虹らは、新疆の非耕作地に温室を建設する場合、温室の前面屋根の傾斜角は、新疆南部では31°であるのに対し、新疆北部では32°〜33.5°であると考えている。

03 適切な透明カバー材を選択します。

屋外の日射条件の影響に加えて、温室フィルムの材質と光透過特性も温室の光と熱環境に影響を与える重要な要素です。現在、PE、PVC、EVA、POなどのプラスチックフィルムの光透過率は、材質やフィルムの厚さの違いにより異なります。一般的に、1～3年使用したフィルムの光透過率は全体で88%以上を保証できますが、作物の光と温度の要求に応じて選択する必要があります。さらに、温室内の光の透過に加えて、温室内の光環境の分布も人々がますます注目する要素となっています。そこで近年、特に中国西北部の日射量の強い地域において、散乱光を高めた透光性被覆材が業界で高い評価を得ています。強化散乱光フィルムの適用により、作物林冠の上部と下部の遮光効果が減少し、作物林冠の中央部と下部の光が増加し、作物全体の光合成特性が向上し、良好な促進効果が示されました。成長と生産量の増加。

合理的な温室サイズ設計

温室の長さが長すぎたり短すぎたりすると、室内の温度制御に影響します。温室の長さが短すぎる場合、日の出と日没前に、東と西の破風によって影になる領域が大きくなり、温室の温暖化に寄与しません。また、その体積が小さいため、屋内の土壌や壁に影響を与えます。熱の吸収と放出。長さが長すぎると、室内温度の制御が困難になるだけでなく、ハウス構造の堅さや保温キルトの巻き上げ機構の構成に影響を与える。温室の高さとスパンは、正面屋根の採光、温室スペースのサイズ、断熱率に直接影響します。温室のスパンと長さが固定されている場合、温室の高さを高くすると、光環境の観点から正面屋根の照明角度が増加し、光の透過が促進されます。熱環境の観点から見ると、壁の高さが高くなり、背面壁の蓄熱面積が増加し、背面壁の蓄熱と放熱に有利になります。また、スペースが大きく、熱容量率も大きく、温室の熱環境がより安定します。もちろん、ハウスの高さを高くするとハウスコストも上がりますので、総合的に検討する必要があります。したがって、温室を設計するときは、地域の条件に応じて適切な長さ、スパン、高さを選択する必要があります。例えば、張彩虹らは、新疆北部では温室の長さが50～80メートル、スパンが7メートル、温室の高さは3.9メートルであるのに対し、南部では温室の長さが50～80メートルであり、温室の高さは3.9メートルであると考えている。スパンは8メートル、温室の高さは3.6〜4.0メートルです。また、温室のスパンは7m以上がよいとされており、8mのときに最も保温効果が高いとされています。さらに、Chen Weiqian氏らは、甘粛省酒泉市のゴビ地区に太陽光発電温室を建設する場合、長さ、スパン、高さはそれぞれ80メートル、8～10メートル、3.8～4.2メートルにすべきだと考えている。

壁の蓄熱・断熱能力を向上させる

日中、壁は太陽放射と室内空気の熱を吸収して熱を蓄積します。夜間、室内温度が壁温度より低い場合、壁は受動的に熱を放出して温室を加熱します。温室の主な蓄熱体である壁面は、その蓄熱能力を向上させることで室内の夜温環境を大幅に改善することができます。同時に、壁の断熱機能は温室の熱環境の安定性の基礎となります。現在、壁の蓄熱・断熱能力を向上させる方法はいくつかあります。

01 合理的な壁構造を設計します。

壁の機能は主に蓄熱と保温ですが、同時にハウス壁の多くは屋根トラスを支える耐力部材としても機能します。良好な熱環境を確保する観点から、合理的な壁構造は、不要なコールドブリッジを減らしながら、内側に十分な蓄熱能力、外側に十分な保温能力を備えている必要があります。壁蓄熱と断熱の研究において、Bao Encaiらは内モンゴル自治区烏海砂漠地帯で砂を固めた受動的蓄熱壁を設計した。外側の断熱層として多孔質レンガを使用し、内側の蓄熱層として固まった砂を使用しました。テストの結果、晴れた日には室内温度が13.7℃に達する可能性があることがわかりました。馬岳紅らは、新疆北部で小麦殻モルタルブロック複合壁を設計した。モルタルブロック内に生石灰を蓄熱層として充填し、スラグバッグを断熱層として屋外に積み上げたものである。甘粛省ゴビ地域で趙鵬らが設計した中空ブロック壁は、外側の断熱層として厚さ100ミリのベンゼンボード、内側の蓄熱層として砂と中空ブロックレンガを使用している。試験の結果、冬の平均気温は夜間でも10℃を超え、チャイ・リジェネレーションなども甘粛省ゴビ地域の壁の断熱層や蓄熱層に砂や砂利を使用していることがわかった。コールドブリッジを減らすという点で、Yan Junyueらは軽量で組み立てが簡素化された背面壁を設計しました。これにより、壁の耐熱性が向上しただけでなく、背面の外側にポリスチレンボードを貼り付けることで壁の密閉性も向上しました。壁;呉楽天らは、温室壁の基礎の上に鉄筋コンクリート製のリング梁を設置し、そのリング梁の直上に台形のレンガスタンピングを使用して裏屋根を支え、福田市の温室でひび割れや基礎の沈下が発生しやすい問題を解決しました。新疆ウイグル自治区では、温室の断熱に影響を与えています。

02 適切な蓄熱材・断熱材を選ぶ。

壁の蓄熱効果と断熱効果は、まず材料の選択によって決まります。北西部の砂漠、ゴビ、砂地などで、研究者たちは現場の条件に応じて、地元の材料を採取し、さまざまな種類の太陽熱温室の後壁を設計する大胆な試みを行いました。たとえば、張国宣らが甘粛省の砂と砂利畑に温室を建てたとき、砂と砂利は壁の蓄熱層と断熱層として使用されました。中国北西部のゴビと砂漠の特徴に応じて、趙鵬は砂岩と中空ブロックを材料として一種の中空ブロック塀を設計しました。テストによると、室内夜間の平均温度は10℃を超えています。中国北西部のゴビ地域ではレンガや粘土などの建築資材が不足していることを考慮して、周昌基らは、新疆ウイグル自治区キジルス・キルギスのゴビ地域で太陽光発電温室を調査した際、地元の温室では通常、壁材として小石が使用されていることを発見した。小石の熱性能と機械的強度を考慮すると、小石で建てられた温室は、保温、蓄熱、耐荷重の点で優れた性能を持っています。同様に、張勇らも壁の主材料として小石を使用し、山西省などで独立した蓄熱小石裏壁を設計した。試験の結果、蓄熱効果が良好であることがわかりました。張氏らは、ゴビ北西部地域の特性に応じて、室内温度を2.5℃上昇させる一種の砂岩壁を設計した。さらに、馬岳紅氏らは新疆福田市でブロック充填砂壁、ブロック壁、レンガ壁の蓄熱能力をテストした。その結果、ブロック充填砂壁が最も蓄熱量が大きいことが分かりました。また、壁の蓄熱性能を向上させるために、新たな蓄熱材料や蓄熱技術の開発も積極的に行われています。たとえば、Bao Encai は、北西部の非耕作地にある太陽熱温室の後壁の蓄熱能力を向上させるために使用できる相変化硬化剤材料を提案しました。地元の素材の探求として、干し草、スラグ、ベンジンボード、わらなども壁材として使われていますが、これらの素材は通常、保温機能のみで蓄熱能力はありません。一般的に、砂利やブロックを詰めた壁は蓄熱性・断熱性に優れています。

03 肉厚を適度に厚くする

通常、壁の断熱性能を測る重要な指標は熱抵抗であり、熱抵抗に影響を与える要因は材料の熱伝導率のほかに材料層の厚さです。したがって、適切な断熱材の選択に基づいて、壁の厚さを適切に増加させると、壁全体の熱抵抗が増加し、壁を通る熱損失が減少し、その結果、壁の断熱および蓄熱容量が増加し、温室全体。例えば、甘粛省などの地域では、張掖市の土嚢壁の平均厚さは2.6メートルであるのに対し、酒泉市のモルタル石積み壁の平均厚さは3.7メートルである。壁が厚ければ厚いほど、断熱性と蓄熱性が高くなります。ただし、壁が厚すぎると、土地の占有量が増加し、温室の建設コストが増加します。したがって、断熱性能を高める観点からも、ポリスチレンやポリウレタンなど熱伝導率が低く、断熱性の高い材料を優先的に選択し、適切に厚みを厚くする必要があります。

リアルーフの合理的なデザイン

リアルーフの設計では、日陰の影響を受けないようにすることと断熱性を高めることを主眼に置いています。後部屋根の日陰の影響を軽減するため、農作物を植えたり生産したりする昼間に後部屋根に直射日光が当たることを主眼として傾斜角度を設定しています。したがって、後部屋根の仰角は、通常、冬至の局所的な太陽高度角である 7°～8° よりも良くなるように選択されます。たとえば、Zhang Caihongらは、ゴビと新疆の塩性アルカリ土地地域に太陽光発電温室を建設する場合、後ろの屋根の投影長は1.6メートルであるため、新疆南部では後ろの屋根の傾斜角は40°であると考えています。新疆北部では45度。Chen Wei-Qianらは、酒泉ゴビ地域の太陽光温室の後部屋根は40度傾斜すべきだと考えている。後部屋根の断熱については、主に断熱材の選定、必要な肉厚設計、施工時の合理的な断熱材の重ね継ぎにより断熱性能を確保する必要がある。

土壌の熱損失を減らす

冬の夜は屋内の土壌温度が屋外の土壌温度よりも高いため、屋内の土壌の熱が熱伝導によって屋外に伝わり、温室の熱が失われます。土壌の熱損失を減らすにはいくつかの方法があります。

01 土壌断熱材

地面が適度に沈み、凍土層を避け、土を保温に利用します。例えば、彩再生が開発した「1448三素材一体型」太陽熱温室は、河西回廊のその他の非耕作地を1メートル掘り下げて建設され、凍土層を効果的に避けた。トルファン地域の凍土の深さは0.8メートルであるという事実に基づき、王華民らは温室の断熱能力を高めるために0.8メートル掘ることを提案した。張国宣などが非耕作地にダブルアーチ二重フィルム掘削太陽温室の後壁を建てたとき、掘削深さは1メートルでした。実験の結果、従来の第二世代太陽光発電温室に比べ、夜間の最低気温が2～3℃上昇することが分かりました。

02 ファンデーション防寒

前面屋根の基礎部に沿って耐寒溝を掘ったり、断熱材を充填したり、基礎壁部に沿って地中に連続的に断熱材を埋設したりする工法が主であり、いずれも屋根からの熱損失を低減することを目的としています。温室の境界部分の土壌を介した熱伝達。使用される断熱材は主に中国北西部の地域条件に基づいており、干し草、スラグ、ロックウール、ポリスチレンボード、トウモロコシわら、馬糞、落ち葉、折れ草、おがくず、雑草など、現地で入手できます。わらなど

03 マルチフィルム

ビニールフィルムを被せると、日中はビニールフィルムを通して太陽光が土壌に届き、土壌が太陽の熱を吸収して発熱します。さらに、プラスチックフィルムは土壌によって反射される長波放射を遮断することができるため、土壌の放射損失が減少し、土壌の蓄熱が増加します。夜間、プラスチックフィルムは土壌と室内空気の間の対流熱交換を妨げ、土壌の熱損失を軽減します。同時に、プラスチックフィルムは土壌水分の蒸発による潜熱損失も軽減します。魏文祥氏は青海高原の温室をビニールフィルムで覆い、実験の結果、地温が約1℃上昇することがわかった。

フロントルーフの断熱性能を強化

温室の正面屋根は主な放熱面であり、損失熱は温室内の総熱損失の 75% 以上を占めます。したがって、温室の前面屋根の断熱能力を強化することにより、前面屋根からの損失を効果的に低減し、温室の冬の温度環境を改善することができる。現在、正面屋根の断熱性能を向上させるための主な対策は3つあります。

01 多層透明カバーを採用。

構造的には、温室の光透過面として二層フィルムまたは三層フィルムを使用することで、温室の断熱性能を効果的に向上させることができます。たとえば、張國森氏らは酒泉市ゴビ地区にダブルアーチ二重フィルム掘削型太陽光温室を設計した。温室の正面屋根の外側はEVAフィルムで作られ、温室の内側はPVCの滴下防止老化防止フィルムで作られています。実験の結果、従来の第二世代太陽熱温室に比べて断熱効果が抜群で、夜間の最低気温が平均2～3℃上昇することが分かりました。同様に、Zhang Jingshe らは、高緯度および極寒地域の気候特性に合わせて二重フィルム被覆を備えた太陽熱温室を設計し、温室の断熱性を大幅に向上させました。対照温室に比べて夜間温度が３℃上昇した。さらに、Wu Letianらは、新疆の河田砂漠地帯に設計された太陽光温室の正面屋根に、厚さ0.1mmのEVAフィルムを3層使用することを試みた。多層フィルムはフロントルーフの熱損失を効果的に低減できますが、基本的に単層フィルムの光透過率は90％程度であるため、多層フィルムを使用すると当然光透過率は減衰します。したがって、多層光透過性被覆を選択するときは、温室の照明条件と照明要件を十分に考慮する必要があります。

02 フロントルーフ夜間断熱強化

正面屋根にはビニールフィルムを貼り日中の光の透過率を高めており、夜間は温室全体の中で最も光の弱い場所となります。したがって、太陽熱温室の断熱対策としては、正面屋根の外面を厚い複合断熱キルトで覆うことが必要となります。たとえば、青海高山地域では、Liu Yanjieらはわらのカーテンとクラフト紙を断熱キルトとして実験に使用した。試験の結果、夜間の温室内の最低室内温度は7.7℃以上に達する可能性があることが分かりました。さらに、魏文祥氏は、この地域の断熱のために芝生のカーテンを二重にするか、芝生のカーテンの外側にクラフト紙を使用することで、温室の熱損失を90％以上削減できると考えています。また、鄒萍氏らは新疆ゴビ地方の太陽熱温室で再生繊維ニードルフェルト断熱キルトを使用し、張美美氏らは新疆ゴビ地方の太陽熱温室でサンドイッチ綿断熱キルトを使用した。河西回廊。現在、太陽熱温室で使用される断熱キルトには多くの種類がありますが、そのほとんどはニードルフェルト、接着剤をスプレーした綿、パールコットンなどで作られており、両面に防水または老化防止の表面層が付いています。断熱キルトの断熱メカニズムによれば、断熱性能を向上させるには、熱抵抗の向上と熱伝達率の低減から始まり、材料の熱伝導率を下げること、材料の厚みを増やすことが主な対策となります。そのため、現在、断熱性能の高い断熱キルトの芯材は多層複合材料で作られることが多い。試験によると、現時点での高い断熱性能を備えた断熱キルトの熱伝達率は0.5W/(m2℃)に達し、冬季の寒冷地の温室の断熱をより確実に保証することができます。もちろん、北西部は風が強く、粉塵が多く、紫外線も強いため、断熱表層は優れた耐老化性能を備えている必要があります。

03 内部断熱カーテンを追加します。

太陽光温室の正面屋根は夜間は外断熱キルトで覆われているが、温室全体の他の構造を見る限り、正面屋根は依然として温室全体にとって夜間に弱い場所である。そこで、「北西部非耕作地における温室の構造・施工技術」プロジェクトチームは、前足部の固定式内断熱カーテンと、前足部の固定内断熱カーテンからなる構造の簡易内断熱ロールアップシステム（図１）を設計した。上部スペースには可動式の内部断熱カーテン。上部の可動式断熱カーテンは、日中は温室の後壁で開いたり折りたたまれたりするため、温室の照明に影響を与えません。下部の固定断熱キルトは夜間の密閉の役割を果たします。内部断熱設計はすっきりしていて操作が簡単で、夏には日よけと冷房の役割も果たします。

アクティブ加温テクノロジー

中国北西部の冬は気温が低いため、温室の保温と蓄熱だけに頼っても、寒い天候によっては作物の越冬生産の要件を満たせないため、積極的な温暖化対策も必要です。心配している。

太陽エネルギー貯蔵および放熱システム

壁が保温、蓄熱、耐荷重の機能を担っていることが、太陽熱温室の建設費の高さや土地利用率の低さにつながっている重要な理由である。したがって、太陽光温室の簡素化と組み立ては、将来的には重要な開発方向となるはずです。このうち、壁の機能の簡素化は、壁の蓄熱・放熱機能を解放し、背面壁のみが蓄熱機能を担うものであり、開発を簡素化するために有効な手段である。たとえば、Fang Hui のアクティブ蓄熱および放熱システム (図 2) は、甘粛省、寧夏回族自治区、新疆ウイグル自治区などの非耕作地域で広く使用されています。集熱装置は北側の壁に吊り下げられています。日中は集熱装置で集めた熱を蓄熱媒体の循環により蓄熱体に蓄え、夜間は蓄熱媒体の循環により放熱・加熱することで、時間と空間の熱伝達。実験の結果、この装置を使用することで温室内の最低温度が3～5℃上昇することがわかりました。Wang Zhiweiらは、夜間に温室の温度を2.1℃上昇させることができる、新疆南部砂漠地帯の太陽熱温室用ウォーターカーテン加熱システムを提案した。

さらに、Bao Encai らは北壁の能動蓄熱循環システムを設計しました。日中は軸流ファンの循環により室内の温風が北壁に埋め込まれた伝熱ダクトを流れ、伝熱ダクトが壁内の蓄熱層と熱交換することで蓄熱能力が大幅に向上します。壁。さらに、Yan Yantaoらが設計した太陽熱相変化蓄熱システムは、昼間は太陽熱集熱器を通じて相変化材料に熱を蓄え、夜間に空気循環を通じて室内空気に熱を放散するため、蓄熱量を増加させることができます。夜間の平均気温は2.0℃上昇します。上記の太陽エネルギー利用技術および装置は、経済性、省エネルギー、低炭素という特徴を持っています。最適化と改善の後、中国北西部の太陽エネルギー資源が豊富な地域での応用の見通しが立つはずです。

その他の補助加熱技術

01 バイオマスエネルギー暖房

敷料、藁、牛糞、羊糞、家禽糞を生物バクテリアと混合し、温室内の土に埋めます。発酵プロセス中に多くの熱が発生し、発酵プロセス中に多くの有益な菌株、有機物、CO2が生成されます。有益な菌株は、さまざまな細菌を阻害して殺すことができ、温室の病気や害虫の発生を減らすことができます。有機物は作物の肥料になる可能性があります。生成されたCO2は作物の光合成を促進します。例えば、魏文祥氏は、青海高原の太陽熱温室の屋内土壌に馬糞、牛糞、羊糞などの高温有機肥料を埋め込み、効果的に地温を上昇させた。甘粛砂漠地帯にある太陽熱温室で、周志龍さんは作物と作物の間の発酵にわらと有機肥料を使用した。試験の結果、温室内の温度を2～3℃上昇させることができた。

02 石炭加熱

人工ストーブ、省エネ給湯器、暖房設備がございます。たとえば、魏文祥氏は青海高原を調査した結果、現地では主に人工炉による加熱が使用されていることが判明した。この加熱方法には、加熱が速く、加熱効果が明らかであるという利点があります。ただし、石炭を燃焼させる過程ではSO2、CO、H2Sなどの有害ガスが発生しますので、有害ガスの排出をしっかり行う必要があります。

03 電気暖房

温室の前面屋根を加熱するには電熱線を使用するか、電気ヒーターを使用します。加熱効果は顕著であり、使用は安全であり、温室内で汚染物質が発生せず、加熱装置の制御が容易です。Chen Weiqianらは、酒泉地区の冬季の凍結被害の問題が地元のゴビ農業の発展を妨げており、温室の暖房には電熱要素が使用できると考えている。しかし、高品質な電気エネルギー資源を使用するため、エネルギー消費量が多く、コストが高くなります。極寒の天候における緊急暖房の一時的な手段として使用することが推奨されています。

環境管理への取り組み

温室の生産および使用のプロセスでは、完全な設備と通常の操作だけでは、温室の熱環境が設計要件を満たしていることを効果的に保証できません。実際、温熱環境の形成と維持には機器の使用と管理が重要な役割を果たすことが多く、その中で最も重要なのは断熱キルトと通気口の日常管理です。

保温キルトの管理

断熱キルトはフロントルーフの夜間断熱の要であり、日常の管理・メンテナンスを工夫することが極めて重要であり、特に以下の点に注意する必要がある。①断熱キルトの適切な開閉時間の選定。断熱キルトの開閉時間は、温室の点灯時間に影響を与えるだけでなく、温室内の暖房プロセスにも影響します。保温キルトの開閉が早すぎたり、遅すぎたりすると熱がこもりやすくなります。朝、布団を開けるのが早すぎると、外気温が低く光も弱いため、室内温度が下がりすぎてしまいます。逆に、布団を解く時期が遅すぎると、温室内に光が当たる時間が短くなり、室内温度の上昇時間が遅くなります。午後、断熱キルトの電源を切るのが早すぎると、室内の露出時間が短くなり、室内の土や壁の蓄熱が減少します。逆に、保温を切るのが遅すぎると、外気温が低く、光が弱いため、温室の放熱が増加します。したがって、一般的に朝、保温キルトをONにした場合は1～2℃下がってから温度が上昇し、保温キルトをOFFにした場合は1～2℃下がった後に温度が上昇するのが望ましいとされています。 1～2℃下がった後。② 断熱キルトを閉めるときは、断熱キルトがフロントルーフ全体をしっかりと覆っているかどうかに注意し、隙間がある場合は調整してください。③ 保温キルトを完全に下ろした後、夜間の風で保温効果が持ち上がらないよう、下部が締まっているか確認してください。④ 断熱キルトを適時に点検し、メンテナンスします。特に断熱キルトが損傷している場合は、適時に修理または交換してください。⑤ 気象状況に十分注意してください。雨や雪が降った場合は、適時に断熱キルトを覆い、適時に雪を取り除いてください。

通気口の管理

冬場の換気の目的は、正午頃の過度の温度を避けるために気温を調整することです。2 つ目は、室内の湿気を除去し、温室内の空気湿度を下げ、害虫や病気を制御することです。3つ目は、室内のCO2濃度を高め、作物の成長を促進することです。しかし、通気性と保温性は相反するものです。換気が適切に管理されていない場合、おそらく低温の問題が発生する可能性があります。したがって、いつ、どのくらいの時間通気口を開けるかを、温室の環境条件に応じて動的に調整する必要があります。北西部の非耕作地では、温室通気口の管理は主に手動操作と単純な機械換気の 2 つの方法に分かれています。ただし、通気口の開放時間や換気時間は主に人の主観的な判断に基づくものであるため、通気口の開放が早すぎたり、遅すぎたりする場合があります。上記の問題を解決するために、ying Yileiらは、室内環境の変化に応じて換気孔の開放時間と開閉サイズを決定できる屋根インテリジェント換気装置を設計しました。環境変化の法則と作物需要に関する研究の深化、環境認識、情報収集、分析、制御などの技術と機器の普及と進歩に伴い、太陽熱温室の換気管理の自動化は重要な課題となるはずです。将来の重要な開発方向。

その他の管理措置

各種のシェッドフィルムは使用していく過程で徐々に光透過能力が弱まっていきますが、その弱まる速度は自身の物性だけでなく、周囲の環境や使用時の管理にも関係します。使用過程において、光透過性能を低下させる最も大きな要因はフィルム表面の汚れです。したがって、定期的な清掃と状況が許せば清掃を行うことが非常に重要です。また、温室の囲い構造を定期的に確認する必要があります。壁や正面の屋根に漏れがある場合は、温室への冷気の侵入による影響を避けるために、時間内に修理する必要があります。

既存の問題点と開発の方向性

研究者らは長年、北西部の非耕作地でハウスの保温・貯蔵技術、管理技術、加温方法を探究・研究し、基本的に野菜の越冬生産を実現し、ハウスの低温耐寒障害耐性を大幅に向上させた。 、基本的に野菜の越冬生産を実現しました。中国で土地を争う食品と野菜の間の矛盾を緩和することに歴史的な貢献を果たした。しかし、中国西北部における温度保証技術には、依然として次のような課題が残されている。

アップグレードされる温室タイプ

現在、温室の種類は依然として 20 世紀後半から今世紀初頭にかけて建設された一般的なものであり、構造が単純で、設計に無理があり、温室の熱環境を維持し自然災害に耐える能力が低く、標準化されていません。したがって、将来の温室設計では、地域の地理的緯度を十分に組み合わせて、前面屋根の形状と傾斜、温室の方位角、後壁の高さ、温室の沈下深さなどを標準化する必要があります。そして気候の特徴。同時に、温室には可能な限り 1 つの作物のみを植えることができるため、植えられた作物の光と温度の要件に従って標準化された温室マッチングを実行できます。

温室規模は比較的小さい。

温室の規模が小さすぎると、温室の熱環境の安定性と機械化の発展に影響を及ぼします。人件費が徐々に上昇する中、機械化の発展は将来の重要な方向性です。したがって、将来的には、地域の発展レベルに基づいて、機械化開発のニーズを考慮し、温室の内部空間とレイアウトを合理的に設計し、地域に適した農業機械の研究開発を加速する必要があります。温室生産の機械化率を向上させる。同時に、作物のニーズと栽培パターンに応じて、関連設備を基準に適合させ、換気、減湿、保温、暖房設備の総合的な研究開発、革新と普及を促進する必要がある。

砂や中空ブロックなどの壁の厚みはやはり厚い。

壁が厚すぎると、断熱効果は良いものの、土の利用率が低下し、コストや施工難易度が高くなります。したがって、将来の開発では、一方では、地域の気候条件に応じて壁の厚さを科学的に最適化することができます。一方、温室の後壁の軽量かつ簡素化された開発を促進し、温室の後壁が保温機能のみを保持し、壁の蓄熱と放熱の代わりに太陽熱集熱器やその他の機器を使用する必要があります。 。太陽熱集熱器は、高い集熱効率、強力な集熱能力、省エネ、低炭素などの特徴があり、そのほとんどはアクティブな調整と制御を実現でき、温室の環境要件に応じて目標を絞った発熱加熱を実行できます。夜間は熱利用効率が高まります。

特殊な断熱キルトの開発が必要です。

前面屋根は温室内の放熱の主体であり、断熱キルトの断熱性能は室内の温熱環境に直接影響します。現在、断熱キルトが薄すぎたり、材料の断熱性能が不十分なため、一部の地域では温室の温度環境が良好ではありません。同時に、断熱キルトは防水性やスキー能力が不十分、表面材や芯材が老化しやすいなど、依然としていくつかの問題を抱えています。 したがって、将来的には、地域に応じて適切な断熱材を科学的に選択する必要があります。気候特性と要件を考慮し、地域での使用と普及に適した特殊な断熱キルト製品を設計開発する必要があります。

終わり

引用情報

Luo Ganliang、Cheng Jieyu、Wang Pingzhi 他 北西部非耕作地における太陽熱温室の環境温度保証技術の研究状況 [J]。農業工学技術、2022、42(28):12-20。