لی جیانمینگ، سان گوتائو و غیرهمهندسی فناوری کشاورزی باغبانی گلخانه‌ای۲۰۲۲-۱۱-۲۱ ۱۷:۴۲ منتشر شده در پکن

در سال‌های اخیر، صنعت گلخانه به شدت توسعه یافته است. توسعه گلخانه نه تنها میزان استفاده از زمین و میزان تولید محصولات کشاورزی را بهبود می‌بخشد، بلکه مشکل عرضه میوه و سبزیجات را در خارج از فصل نیز حل می‌کند. با این حال، گلخانه با چالش‌های بی‌سابقه‌ای نیز روبرو شده است. تأسیسات اولیه، روش‌های گرمایشی و فرم‌های ساختاری، مقاومت در برابر محیط زیست و توسعه را ایجاد کرده‌اند. برای تغییر ساختار گلخانه، مواد و طرح‌های جدید به شدت مورد نیاز است و برای دستیابی به اهداف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست و افزایش تولید و درآمد، به منابع انرژی جدید نیاز مبرم است.

این مقاله به موضوع «انرژی جدید، مواد جدید، طراحی جدید برای کمک به انقلاب جدید گلخانه» می‌پردازد، از جمله تحقیق و نوآوری در زمینه انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده، انرژی زمین گرمایی و سایر منابع انرژی جدید در گلخانه، تحقیق و کاربرد مواد جدید برای پوشش، عایق حرارتی، دیوارها و سایر تجهیزات، و چشم‌انداز آینده و تفکر در مورد انرژی جدید، مواد جدید و طراحی جدید برای کمک به اصلاح گلخانه، به منظور ارائه مرجع برای صنعت.

توسعه کشاورزی تأسیساتی، الزام سیاسی و انتخاب اجتناب‌ناپذیر برای اجرای روح دستورالعمل‌های مهم و تصمیم‌گیری دولت مرکزی است. در سال 2020، کل مساحت کشاورزی حفاظت‌شده در چین 2.8 میلیون هکتار مربع خواهد بود و ارزش خروجی آن از 1 تریلیون یوان فراتر خواهد رفت. این یک راه مهم برای بهبود ظرفیت تولید گلخانه‌ای است تا روشنایی گلخانه و عملکرد عایق حرارتی از طریق انرژی‌های جدید، مواد جدید و طراحی جدید گلخانه بهبود یابد. معایب زیادی در تولید گلخانه‌های سنتی وجود دارد، مانند زغال سنگ، نفت کوره و سایر منابع انرژی مورد استفاده برای گرمایش و گرمایش در گلخانه‌های سنتی، که منجر به مقدار زیادی گاز دی اکسید می‌شود که محیط زیست را به طور جدی آلوده می‌کند، در حالی که گاز طبیعی، انرژی الکتریکی و سایر منابع انرژی هزینه عملیاتی گلخانه‌ها را افزایش می‌دهند. مواد ذخیره‌سازی گرمای سنتی برای دیوارهای گلخانه‌ای عمدتاً خاک رس و آجر هستند که مصرف زیادی دارند و آسیب جدی به منابع زمین وارد می‌کنند. راندمان استفاده از زمین گلخانه خورشیدی سنتی با دیوار خاکی تنها 40٪ تا 50٪ است و گلخانه معمولی ظرفیت ذخیره‌سازی گرمای ضعیفی دارد، بنابراین نمی‌تواند در طول زمستان برای تولید سبزیجات گرم در شمال چین دوام بیاورد. بنابراین، هسته اصلی ترویج تغییر گلخانه یا تحقیقات پایه در طراحی گلخانه، تحقیق و توسعه مواد جدید و انرژی‌های نو نهفته است. این مقاله بر تحقیق و نوآوری منابع انرژی جدید در گلخانه تمرکز خواهد کرد، وضعیت تحقیقات منابع انرژی جدید مانند انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده، انرژی زمین گرمایی، انرژی باد و مواد پوشش شفاف جدید، مواد عایق حرارتی و مواد دیوار در گلخانه را خلاصه می‌کند، کاربرد انرژی‌های جدید و مواد جدید را در ساخت گلخانه جدید تجزیه و تحلیل می‌کند و مشتاقانه منتظر نقش آنها در توسعه و تحول آینده گلخانه است.

تحقیق و نوآوری گلخانه انرژی نو

انرژی‌های نو سبز با بیشترین پتانسیل بهره‌برداری در کشاورزی شامل انرژی خورشیدی، انرژی زمین‌گرمایی و انرژی زیست‌توده یا بهره‌برداری جامع از انواع منابع انرژی نو است تا با یادگیری از نقاط قوت یکدیگر، به استفاده کارآمد از انرژی دست یابیم.

انرژی خورشیدی/برق

فناوری انرژی خورشیدی یک روش تأمین انرژی کم کربن، کارآمد و پایدار است و جزء مهمی از صنایع نوظهور استراتژیک چین محسوب می‌شود. این فناوری در آینده به یک انتخاب اجتناب‌ناپذیر برای تحول و ارتقاء ساختار انرژی چین تبدیل خواهد شد. از دیدگاه استفاده از انرژی، گلخانه خود یک سازه تأسیساتی برای استفاده از انرژی خورشیدی است. از طریق اثر گلخانه‌ای، انرژی خورشیدی در داخل خانه جمع‌آوری می‌شود، دمای گلخانه افزایش می‌یابد و گرمای لازم برای رشد محصول تأمین می‌شود. منبع اصلی انرژی فتوسنتز گیاهان گلخانه‌ای، نور مستقیم خورشید است که استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی است.

01 تولید برق فتوولتائیک برای تولید گرما

تولید برق فتوولتائیک فناوری‌ای است که بر اساس اثر فتوولتائیک، انرژی نور را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. عنصر کلیدی این فناوری، سلول خورشیدی است. هنگامی که انرژی خورشیدی به صورت سری یا موازی به آرایه‌ای از پنل‌های خورشیدی تابیده می‌شود، اجزای نیمه‌هادی مستقیماً انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. فناوری فتوولتائیک می‌تواند انرژی نور را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل کند، برق را از طریق باتری‌ها ذخیره کند و گلخانه را در شب گرم کند، اما هزینه بالای آن، توسعه بیشتر آن را محدود می‌کند. این گروه تحقیقاتی یک دستگاه گرمایش گرافنی فتوولتائیک توسعه داده‌اند که شامل پنل‌های فتوولتائیک انعطاف‌پذیر، یک دستگاه کنترل معکوس همه‌کاره، یک باتری ذخیره‌سازی و یک میله گرمایش گرافنی است. با توجه به طول خط کاشت، میله گرمایش گرافنی در زیر کیسه زیرلایه دفن می‌شود. در طول روز، پنل‌های فتوولتائیک تابش خورشیدی را برای تولید برق جذب کرده و آن را در باتری ذخیره‌سازی ذخیره می‌کنند و سپس برق در شب برای میله گرمایش گرافنی آزاد می‌شود. در اندازه‌گیری واقعی، حالت کنترل دما از ۱۷ درجه سانتیگراد شروع و در ۱۹ درجه سانتیگراد بسته می‌شود. با کارکرد در شب (ساعت 20:00 تا 08:00 روز دوم) به مدت 8 ساعت، مصرف انرژی برای گرم کردن یک ردیف گیاه 1.24 کیلووات ساعت است و میانگین دمای کیسه بستر در شب 19.2 درجه سانتیگراد است که 3.5 تا 5.3 درجه سانتیگراد بیشتر از دمای نمونه کنترل است. این روش گرمایشی همراه با تولید برق فتوولتائیک، مشکلات مصرف بالای انرژی و آلودگی زیاد در گرمایش گلخانه در زمستان را حل می‌کند.

02 تبدیل و استفاده از فتوترمال

تبدیل فوتوترمال خورشیدی به استفاده از یک سطح جمع‌آوری نور خورشید ویژه ساخته شده از مواد تبدیل فوتوترمال برای جمع‌آوری و جذب هرچه بیشتر انرژی خورشیدی تابیده شده به آن و تبدیل آن به انرژی گرمایی اشاره دارد. در مقایسه با کاربردهای فتوولتائیک خورشیدی، کاربردهای فوتوترمال خورشیدی جذب باند نزدیک به مادون قرمز را افزایش می‌دهند، بنابراین راندمان استفاده از انرژی نور خورشید بالاتر، هزینه کمتر و فناوری بالغ‌تری دارند و پرکاربردترین روش استفاده از انرژی خورشیدی هستند.

کامل‌ترین فناوری تبدیل و استفاده از انرژی فتوترمال در چین، کلکتور خورشیدی است که جزء اصلی آن هسته صفحه جاذب گرما با پوشش جذب انتخابی است که می‌تواند انرژی تابشی خورشیدی عبوری از صفحه پوششی را به انرژی گرمایی تبدیل کرده و آن را به محیط کار جاذب گرما منتقل کند. کلکتورهای خورشیدی را می‌توان بر اساس وجود یا عدم وجود فضای خلاء در کلکتور به دو دسته تقسیم کرد: کلکتورهای خورشیدی تخت و کلکتورهای خورشیدی لوله خلاء؛ کلکتورهای خورشیدی متمرکزکننده و کلکتورهای خورشیدی غیرمتمرکزکننده بر اساس تغییر جهت تابش خورشیدی در دریچه روشنایی روز؛ و کلکتورهای خورشیدی مایع و کلکتورهای خورشیدی هوایی بر اساس نوع محیط کار انتقال حرارت.

استفاده از انرژی خورشیدی در گلخانه عمدتاً از طریق انواع مختلف کلکتورهای خورشیدی انجام می‌شود. دانشگاه ابن زور در مراکش یک سیستم گرمایش فعال انرژی خورشیدی (ASHS) برای گرمایش گلخانه توسعه داده است که می‌تواند کل تولید گوجه‌فرنگی را در زمستان ۵۵٪ افزایش دهد. دانشگاه کشاورزی چین مجموعه‌ای از سیستم جمع‌آوری و تخلیه خنک‌کننده-فن سطحی را با ظرفیت جمع‌آوری گرما ۳۹۰.۶ تا ۶۹۳.۰ مگاژول طراحی و توسعه داده و ایده جداسازی فرآیند جمع‌آوری گرما از فرآیند ذخیره‌سازی گرما توسط پمپ حرارتی را مطرح کرده است. دانشگاه باری در ایتالیا یک سیستم گرمایش چند نسلی گلخانه‌ای توسعه داده است که شامل یک سیستم انرژی خورشیدی و یک پمپ حرارتی هوا-آب است و می‌تواند دمای هوا را ۳.۶٪ و دمای خاک را ۹۲٪ افزایش دهد. این گروه تحقیقاتی نوعی تجهیزات جمع‌آوری گرمای خورشیدی فعال با زاویه شیب متغیر برای گلخانه خورشیدی و یک دستگاه ذخیره‌سازی گرمای پشتیبان برای بدنه آبی گلخانه در شرایط آب و هوایی مختلف توسعه داده‌اند. فناوری جمع‌آوری گرمای خورشیدی فعال با شیب متغیر، محدودیت‌های تجهیزات سنتی جمع‌آوری گرمای گلخانه‌ای، مانند ظرفیت محدود جمع‌آوری گرما، سایه‌اندازی و اشغال زمین‌های زراعی را از بین می‌برد. با استفاده از ساختار ویژه گلخانه خورشیدی، از فضای غیرکشاورزی گلخانه به طور کامل استفاده می‌شود که این امر راندمان استفاده از فضای گلخانه را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. در شرایط کاری آفتابی معمول، سیستم جمع‌آوری گرمای خورشیدی فعال با شیب متغیر به ۱.۹ مگاژول بر متر مربع ساعت می‌رسد، راندمان استفاده از انرژی به ۸۵.۱٪ و میزان صرفه‌جویی در انرژی ۷۷٪ می‌رسد. در فناوری ذخیره‌سازی گرمای گلخانه، ساختار ذخیره‌سازی گرمای چند فازی تنظیم شده، ظرفیت ذخیره‌سازی گرمای دستگاه ذخیره‌سازی گرما افزایش یافته و آزادسازی آهسته گرما از دستگاه محقق می‌شود، به طوری که استفاده کارآمد از گرمای جمع‌آوری شده توسط تجهیزات جمع‌آوری گرمای خورشیدی گلخانه محقق می‌شود.

انرژی زیست توده

یک سازه جدید با ترکیب دستگاه تولید گرمای زیست توده با گلخانه ساخته می‌شود و مواد اولیه زیست توده مانند کود خوک، بقایای قارچ و کاه برای تولید گرما کمپوست می‌شوند و انرژی گرمایی تولید شده مستقیماً به گلخانه منتقل می‌شود [5]. در مقایسه با گلخانه بدون مخزن گرمایش تخمیر زیست توده، گلخانه گرمایشی می‌تواند به طور مؤثر دمای زمین را در گلخانه افزایش داده و دمای مناسب ریشه محصولات کشت شده در خاک را در آب و هوای معمولی در زمستان حفظ کند. به عنوان مثال، یک گلخانه عایق حرارتی نامتقارن تک لایه با دهانه 17 متر و طول 30 متر را در نظر بگیرید، اضافه کردن 8 متر زباله کشاورزی (مخلوط کاه گوجه فرنگی و کود خوک) به مخزن تخمیر داخلی برای تخمیر طبیعی بدون چرخاندن توده می‌تواند میانگین دمای روزانه گلخانه را در زمستان 4.2 درجه سانتیگراد افزایش دهد و میانگین حداقل دمای روزانه می‌تواند به 4.6 درجه سانتیگراد برسد.

استفاده از انرژی در تخمیر کنترل‌شده زیست‌توده، روشی تخمیری است که از ابزارها و تجهیزات برای کنترل فرآیند تخمیر استفاده می‌کند تا انرژی گرمایی زیست‌توده و کود گازی CO2 را به سرعت به دست آورده و به طور مؤثر استفاده کند. در این میان، تهویه و رطوبت عوامل کلیدی برای تنظیم گرمای تخمیر و تولید گاز زیست‌توده هستند. در شرایط تهویه، میکروارگانیسم‌های هوازی موجود در توده تخمیر از اکسیژن برای فعالیت‌های حیاتی خود استفاده می‌کنند و بخشی از انرژی تولید شده برای فعالیت‌های حیاتی خود استفاده می‌شود و بخشی از انرژی به صورت انرژی گرمایی در محیط آزاد می‌شود که برای افزایش دمای محیط مفید است. آب در کل فرآیند تخمیر شرکت می‌کند و مواد مغذی محلول لازم را برای فعالیت‌های میکروبی فراهم می‌کند و همزمان گرمای توده را به صورت بخار از طریق آب آزاد می‌کند تا دمای توده کاهش یابد، عمر میکروارگانیسم‌ها طولانی‌تر شود و دمای توده افزایش یابد. نصب دستگاه شستشوی کاه در مخزن تخمیر می‌تواند دمای داخلی را در زمستان 3 تا 5 درجه سانتیگراد افزایش دهد، فتوسنتز گیاه را تقویت کند و عملکرد گوجه‌فرنگی را 29.6 درصد افزایش دهد.

انرژی زمین گرمایی

چین از نظر منابع زمین‌گرمایی غنی است. در حال حاضر، رایج‌ترین روش برای استفاده از انرژی زمین‌گرمایی در تأسیسات کشاورزی، استفاده از پمپ حرارتی منبع زمینی است که می‌تواند با وارد کردن مقدار کمی انرژی با درجه بالا (مانند انرژی الکتریکی)، انرژی حرارتی درجه پایین را به انرژی حرارتی درجه بالا تبدیل کند. گرمایش پمپ حرارتی منبع زمینی، برخلاف روش‌های سنتی گرمایش گلخانه، نه تنها می‌تواند به اثر گرمایشی قابل توجهی دست یابد، بلکه توانایی خنک کردن گلخانه و کاهش رطوبت در گلخانه را نیز دارد. تحقیقات کاربردی پمپ حرارتی منبع زمینی در زمینه ساخت و ساز مسکن به بلوغ رسیده است. بخش اصلی که بر ظرفیت گرمایش و سرمایش پمپ حرارتی منبع زمینی تأثیر می‌گذارد، ماژول تبادل حرارت زیرزمینی است که عمدتاً شامل لوله‌های مدفون، چاه‌های زیرزمینی و غیره می‌شود. چگونگی طراحی یک سیستم تبادل حرارت زیرزمینی با هزینه و اثر متعادل، همواره مورد توجه تحقیقات این بخش بوده است. در عین حال، تغییر دمای لایه خاک زیرزمینی در کاربرد پمپ حرارتی منبع زمینی نیز بر اثر استفاده از سیستم پمپ حرارتی تأثیر می‌گذارد. استفاده از پمپ حرارتی منبع زمینی برای خنک کردن گلخانه در تابستان و ذخیره انرژی گرمایی در لایه عمیق خاک می‌تواند افت دمای لایه خاک زیرزمینی را کاهش داده و راندمان تولید حرارت پمپ حرارتی منبع زمینی را در زمستان بهبود بخشد.

در حال حاضر، در تحقیق عملکرد و راندمان پمپ حرارتی منبع زمینی، از طریق داده‌های تجربی واقعی، یک مدل عددی با نرم‌افزارهایی مانند TOUGH2 و TRNSYS ایجاد شده است و نتیجه گرفته شده است که عملکرد گرمایشی و ضریب عملکرد (COP) پمپ حرارتی منبع زمینی می‌تواند به 3.0 تا 4.5 برسد که اثر سرمایش و گرمایش خوبی دارد. در تحقیق استراتژی عملکرد سیستم پمپ حرارتی، فو یونژون و دیگران دریافتند که در مقایسه با جریان سمت بار، جریان سمت منبع زمینی تأثیر بیشتری بر عملکرد واحد و عملکرد انتقال حرارت لوله مدفون دارد. تحت شرایط تنظیم جریان، حداکثر مقدار COP واحد می‌تواند با اتخاذ طرح عملیاتی عملکرد به مدت 2 ساعت و توقف به مدت 2 ساعت به 4.17 برسد. شی هویشیَن و همکاران، حالت عملیاتی متناوب سیستم خنک‌کننده ذخیره آب را اتخاذ کردند. در تابستان، زمانی که دما بالا است، COP کل سیستم تأمین انرژی می‌تواند به 3.80 برسد.

فناوری ذخیره گرمای عمیق خاک در گلخانه

ذخیره گرمای عمیق خاک در گلخانه، «بانک ذخیره گرما» در گلخانه نیز نامیده می‌شود. آسیب سرما در زمستان و دمای بالا در تابستان موانع اصلی تولید گلخانه‌ای هستند. بر اساس ظرفیت بالای ذخیره گرمای خاک عمیق، گروه تحقیقاتی یک دستگاه ذخیره گرمای عمیق زیرزمینی گلخانه‌ای طراحی کردند. این دستگاه یک خط لوله انتقال حرارت موازی دو لایه است که در عمق 1.5 تا 2.5 متری زیر زمین در گلخانه دفن شده است، با یک ورودی هوا در بالای گلخانه و یک خروجی هوا روی زمین. هنگامی که دمای گلخانه بالا است، هوای داخل گلخانه توسط یک فن به زور به داخل زمین پمپ می‌شود تا ذخیره گرما و کاهش دما انجام شود. هنگامی که دمای گلخانه پایین است، گرما از خاک استخراج می‌شود تا گلخانه گرم شود. نتایج تولید و کاربرد نشان می‌دهد که این دستگاه می‌تواند دمای گلخانه را در شب زمستان 2.3 درجه سانتیگراد افزایش دهد، دمای داخل خانه را در روز تابستان 2.6 درجه سانتیگراد کاهش دهد و عملکرد گوجه فرنگی را در 667 متر مربع 1500 کیلوگرم افزایش دهد.^۲این دستگاه از ویژگی‌های «گرم در زمستان و خنک در تابستان» و «دمای ثابت» خاک عمیق زیرزمینی به طور کامل استفاده می‌کند، یک «بانک دسترسی به انرژی» برای گلخانه فراهم می‌کند و به طور مداوم عملکردهای کمکی سرمایش و گرمایش گلخانه را تکمیل می‌کند.

هماهنگی چند انرژی

استفاده از دو یا چند نوع انرژی برای گرم کردن گلخانه می‌تواند به طور مؤثر معایب نوع انرژی تکی را جبران کند و به اثر برهم‌نهی «یک به علاوه یک بزرگتر از دو است» کمک کند. همکاری مکمل بین انرژی زمین‌گرمایی و انرژی خورشیدی، نقطه کانونی تحقیقاتی برای استفاده از انرژی‌های جدید در تولید محصولات کشاورزی در سال‌های اخیر است. امی و همکارانش یک سیستم انرژی چند منبعی (شکل 1) را مطالعه کردند که مجهز به یک کلکتور خورشیدی هیبریدی فتوولتائیک-حرارتی است. در مقایسه با سیستم پمپ حرارتی رایج هوا-آب، راندمان انرژی سیستم انرژی چند منبعی 16 تا 25 درصد بهبود یافته است. ژنگ و همکارانش نوع جدیدی از سیستم ذخیره‌سازی حرارتی کوپل شده انرژی خورشیدی و پمپ حرارتی منبع زمینی را توسعه دادند. سیستم کلکتور خورشیدی می‌تواند ذخیره‌سازی فصلی با کیفیت بالا از گرمایش را محقق کند، یعنی گرمایش با کیفیت بالا در زمستان و سرمایش با کیفیت بالا در تابستان. مبدل حرارتی لوله مدفون و مخزن ذخیره‌سازی حرارتی متناوب همگی می‌توانند به خوبی در سیستم کار کنند و مقدار COP سیستم می‌تواند به 6.96 برسد.

در ترکیب با انرژی خورشیدی، هدف آن کاهش مصرف برق تجاری و افزایش پایداری تأمین برق خورشیدی در گلخانه است. وان یا و همکاران، طرح فناوری کنترل هوشمند جدیدی را برای ترکیب تولید برق خورشیدی با برق تجاری برای گرمایش گلخانه ارائه دادند که می‌تواند در صورت وجود نور از برق فتوولتائیک استفاده کند و در صورت عدم وجود نور، آن را به برق تجاری تبدیل کند و نرخ کمبود برق بار را تا حد زیادی کاهش دهد و بدون استفاده از باتری، هزینه اقتصادی را کاهش دهد.

انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده و انرژی الکتریکی می‌توانند به طور مشترک گلخانه‌ها را گرم کنند که می‌تواند به راندمان گرمایشی بالایی نیز دست یابد. ژانگ لیانگروی و دیگران، جمع‌آوری گرمای لوله خلاء خورشیدی را با مخزن آب ذخیره‌سازی گرمای الکتریکی دره ترکیب کردند. سیستم گرمایش گلخانه از آسایش حرارتی خوبی برخوردار است و میانگین راندمان گرمایش سیستم 68.70٪ است. مخزن آب ذخیره‌سازی گرمای الکتریکی، یک دستگاه ذخیره‌سازی آب گرمایش زیست توده با گرمایش الکتریکی است. کمترین دمای ورودی آب در انتهای گرمایش تنظیم می‌شود و استراتژی عملکرد سیستم با توجه به دمای ذخیره آب قسمت جمع‌آوری گرمای خورشیدی و قسمت ذخیره‌سازی گرمای زیست توده تعیین می‌شود تا دمای گرمایش پایدار در انتهای گرمایش حاصل شود و انرژی الکتریکی و مواد انرژی زیست توده تا حد امکان ذخیره شوند.

تحقیقات نوآورانه و کاربرد مواد جدید گلخانه‌ای

با گسترش مساحت گلخانه‌ها، معایب کاربرد مصالح گلخانه‌ای سنتی مانند آجر و خاک به طور فزاینده‌ای آشکار می‌شود. بنابراین، به منظور بهبود بیشتر عملکرد حرارتی گلخانه و برآوردن نیازهای توسعه گلخانه‌های مدرن، تحقیقات و کاربردهای زیادی در مورد مصالح پوششی شفاف جدید، مصالح عایق حرارتی و مصالح دیواری انجام می‌شود.

تحقیق و کاربرد مواد پوششی شفاف جدید

انواع مواد پوشش شفاف برای گلخانه عمدتاً شامل فیلم پلاستیکی، شیشه، پنل خورشیدی و پنل فتوولتائیک است که در بین آنها فیلم پلاستیکی بیشترین کاربرد را دارد. فیلم پلی اتیلن گلخانه‌ای سنتی دارای معایبی از جمله عمر کوتاه، عدم تخریب و تک‌کاربردی بودن است. در حال حاضر، انواع فیلم‌های کاربردی جدید با افزودن معرف‌ها یا پوشش‌های کاربردی توسعه یافته‌اند.

فیلم تبدیل نور:فیلم تبدیل نور با استفاده از عوامل تبدیل نور مانند عناصر خاکی کمیاب و نانو مواد، خواص نوری فیلم را تغییر می‌دهد و می‌تواند ناحیه نور فرابنفش را به نور قرمز-نارنجی و نور آبی-بنفش مورد نیاز فتوسنتز گیاه تبدیل کند و در نتیجه باعث افزایش عملکرد محصول و کاهش آسیب نور فرابنفش به محصولات و فیلم‌های گلخانه‌ای در گلخانه‌های پلاستیکی شود. به عنوان مثال، فیلم گلخانه‌ای با باند پهن بنفش به قرمز با عامل تبدیل نور VTR-660 می‌تواند هنگام استفاده در گلخانه، انتقال مادون قرمز را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و در مقایسه با گلخانه کنترل، عملکرد گوجه فرنگی در هکتار، محتوای ویتامین C و لیکوپن به ترتیب 25.71٪، 11.11٪ و 33.04٪ به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. با این حال، در حال حاضر، عمر مفید، تجزیه‌پذیری و هزینه فیلم تبدیل نور جدید هنوز نیاز به مطالعه دارد.

شیشه پراکندهشیشه پراکنده در گلخانه یک فناوری الگوی خاص و ضد انعکاس روی سطح شیشه است که می‌تواند نور خورشید را به حداکثر برساند و به نور پراکنده تبدیل کند و وارد گلخانه کند، راندمان فتوسنتز محصولات را بهبود بخشد و عملکرد محصول را افزایش دهد. شیشه پراکنده، نور ورودی به گلخانه را از طریق الگوهای خاص به نور پراکنده تبدیل می‌کند و نور پراکنده می‌تواند به طور یکنواخت‌تری به گلخانه تابیده شود و تأثیر سایه اسکلت بر گلخانه را از بین ببرد. در مقایسه با شیشه شناور معمولی و شیشه شناور فوق سفید، استاندارد عبور نور شیشه پراکنده ۹۱.۵٪ و شیشه شناور معمولی ۸۸٪ است. به ازای هر ۱٪ افزایش عبور نور در داخل گلخانه، می‌توان عملکرد را حدود ۳٪ افزایش داد و قند محلول و ویتامین C در میوه‌ها و سبزیجات افزایش یافته است. شیشه پراکنده در گلخانه ابتدا پوشش داده شده و سپس تمپر می‌شود و میزان خودانفجاری آن بالاتر از استاندارد ملی است و به ۲٪ می‌رسد.

تحقیق و کاربرد مواد عایق حرارتی جدید

مواد عایق حرارتی سنتی در گلخانه عمدتاً شامل حصیر کاهی، لحاف کاغذی، لحاف عایق حرارتی نمدی سوزنی و غیره است که عمدتاً برای عایق حرارتی داخلی و خارجی سقف‌ها، عایق دیوار و عایق حرارتی برخی از دستگاه‌های ذخیره‌سازی و جمع‌آوری گرما استفاده می‌شوند. اکثر آنها پس از استفاده طولانی مدت، به دلیل رطوبت داخلی، عملکرد عایق حرارتی خود را از دست می‌دهند. بنابراین، کاربردهای زیادی برای مواد جدید با عایق حرارتی بالا وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به لحاف عایق حرارتی جدید، دستگاه‌های ذخیره‌سازی و جمع‌آوری گرما اشاره کرد.

مواد عایق حرارتی جدید معمولاً با پردازش و ترکیب مواد ضد آب سطحی و مقاوم در برابر پیری مانند فیلم بافته شده و نمد روکش شده با مواد عایق حرارتی پرزدار مانند پنبه اسپری شده، ترمه متفرقه و پنبه مرواریدی ساخته می‌شوند. یک لحاف عایق حرارتی پنبه اسپری شده با فیلم بافته شده در شمال شرقی چین آزمایش شد. مشخص شد که اضافه کردن ۵۰۰ گرم پنبه اسپری شده معادل عملکرد عایق حرارتی لحاف عایق حرارتی نمدی مشکی ۴۵۰۰ گرمی موجود در بازار است. در شرایط یکسان، عملکرد عایق حرارتی پنبه اسپری شده ۷۰۰ گرمی در مقایسه با لحاف عایق حرارتی پنبه اسپری شده ۵۰۰ گرمی، ۱ تا ۲ درجه سانتیگراد بهبود یافته است. در عین حال، مطالعات دیگر نیز نشان دادند که در مقایسه با لحاف‌های عایق حرارتی رایج در بازار، اثر عایق حرارتی پنبه اسپری شده و لحاف‌های عایق حرارتی ترمه متفرقه بهتر است و به ترتیب نرخ عایق حرارتی ۸۴.۰٪ و ۸۳.۳٪ دارند. وقتی سردترین دمای بیرون -24.4 درجه سانتیگراد باشد، دمای داخل می‌تواند به ترتیب به 5.4 و 4.2 درجه سانتیگراد برسد. در مقایسه با لحاف عایق پتویی تک حصیری، لحاف عایق کامپوزیت جدید مزایای وزن سبک، نرخ عایق‌بندی بالا، مقاومت قوی در برابر آب و فرسودگی را دارد و می‌تواند به عنوان نوع جدیدی از مواد عایق با راندمان بالا برای گلخانه‌های خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد.

در عین حال، طبق تحقیقات انجام شده در مورد مواد عایق حرارتی برای دستگاه‌های جمع‌آوری و ذخیره‌سازی گرمای گلخانه، مشخص شده است که وقتی ضخامت یکسان باشد، مواد عایق حرارتی کامپوزیت چند لایه عملکرد عایق حرارتی بهتری نسبت به مواد تکی دارند. تیم پروفسور لی جیانمینگ از دانشگاه نورث‌وست A&F، 22 نوع ماده عایق حرارتی برای دستگاه‌های ذخیره‌سازی آب گلخانه‌ای، مانند تخته خلاء، آئروژل و پنبه لاستیکی را طراحی و آزمایش کرده و خواص حرارتی آنها را اندازه‌گیری کردند. نتایج نشان داد که پوشش عایق حرارتی 80 میلی‌متری + آئروژل + مواد عایق حرارتی پنبه‌ای لاستیکی-پلاستیکی می‌تواند اتلاف گرما را در واحد زمان 0.367 مگاژول در واحد زمان در مقایسه با پنبه لاستیکی-پلاستیکی 80 میلی‌متری کاهش دهد و ضریب انتقال حرارت آن 0.283 وات بر (متر مربع · کلوین) بود وقتی ضخامت ترکیب عایق 100 میلی‌متر بود.

مواد تغییر فاز یکی از نقاط داغ در تحقیقات مواد گلخانه‌ای است. دانشگاه نورث‌وست A&F دو نوع دستگاه ذخیره‌سازی مواد تغییر فاز را توسعه داده است: یکی جعبه ذخیره‌سازی ساخته شده از پلی‌اتیلن سیاه است که ابعاد آن 50 سانتی‌متر × 30 سانتی‌متر × 14 سانتی‌متر (طول × ارتفاع × ضخامت) است و با مواد تغییر فاز پر شده است تا بتواند گرما را ذخیره و گرما را آزاد کند. دوم، نوع جدیدی از تخته دیواری تغییر فاز توسعه داده شده است. تخته دیواری تغییر فاز شامل مواد تغییر فاز، صفحه آلومینیومی، صفحه آلومینیومی-پلاستیکی و آلیاژ آلومینیوم است. ماده تغییر فاز در مرکزی‌ترین نقطه تخته دیواری قرار دارد و مشخصات آن 200 میلی‌متر × 200 میلی‌متر × 50 میلی‌متر است. این ماده قبل و بعد از تغییر فاز جامد پودری است و هیچ پدیده ذوب یا جریانی در آن وجود ندارد. چهار دیواره ماده تغییر فاز به ترتیب صفحه آلومینیومی و صفحه آلومینیومی-پلاستیکی هستند. این دستگاه می‌تواند عملکردهای ذخیره گرما را عمدتاً در طول روز و آزادسازی گرما را عمدتاً در شب انجام دهد.

بنابراین، در کاربرد مواد عایق حرارتی تکی مشکلاتی مانند راندمان پایین عایق حرارتی، اتلاف زیاد گرما، زمان کوتاه ذخیره‌سازی گرما و غیره وجود دارد. بنابراین، استفاده از مواد عایق حرارتی کامپوزیت به عنوان لایه عایق حرارتی و لایه پوشش عایق حرارتی داخلی و خارجی دستگاه ذخیره‌سازی گرما می‌تواند به طور موثری عملکرد عایق حرارتی گلخانه را بهبود بخشد، اتلاف گرمای گلخانه را کاهش دهد و در نتیجه به اثر صرفه‌جویی در انرژی دست یابد.

تحقیق و کاربرد دیوار جدید

دیوار به عنوان نوعی سازه محصورکننده، مانع مهمی برای محافظت از سرما و حفظ گرما در گلخانه است. با توجه به مصالح و سازه‌های دیوار، توسعه دیوار شمالی گلخانه را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد: دیوار تک لایه ساخته شده از خاک، آجر و غیره، و دیوار شمالی لایه لایه ساخته شده از آجرهای رسی، آجرهای بلوکی، تخته‌های پلی استایرن و غیره، با ذخیره‌سازی گرمای داخلی و عایق حرارتی خارجی، و بیشتر این دیوارها زمان‌بر و پرزحمت هستند. بنابراین، در سال‌های اخیر، انواع جدیدی از دیوارها ظاهر شده‌اند که ساخت آنها آسان و برای مونتاژ سریع مناسب هستند.

ظهور دیوارهای مونتاژ شده از نوع جدید، توسعه سریع گلخانه‌های مونتاژ شده را افزایش می‌دهد، از جمله دیوارهای کامپوزیتی نوع جدید با مواد سطحی ضد آب و ضد پیری خارجی و موادی مانند نمد، پنبه مرواریدی، پنبه فضایی، پنبه شیشه‌ای یا پنبه بازیافتی به عنوان لایه‌های عایق حرارتی، مانند دیوارهای مونتاژ شده انعطاف‌پذیر از پنبه اسپری باند شده در سین کیانگ. علاوه بر این، مطالعات دیگر نیز دیوار شمالی گلخانه مونتاژ شده با لایه ذخیره گرما، مانند بلوک ملات پوسته گندم پر شده با آجر در سین کیانگ را گزارش کرده‌اند. در همان محیط خارجی، هنگامی که کمترین دمای بیرون -20.8 درجه سانتیگراد است، دما در گلخانه خورشیدی با دیوار کامپوزیتی ملات پوسته گندم 7.5 درجه سانتیگراد است، در حالی که دما در گلخانه خورشیدی با دیوار آجری-بتنی 3.2 درجه سانتیگراد است. زمان برداشت گوجه فرنگی در گلخانه آجری می‌تواند 16 روز جلوتر باشد و عملکرد گلخانه منفرد می‌تواند 18.4 درصد افزایش یابد.

تیم تأسیسات دانشگاه نورث‌وست A&F ایده طراحی تبدیل کاه، خاک، آب، سنگ و مواد تغییر فاز دهنده به ماژول‌های عایق حرارتی و ذخیره‌سازی گرما از زاویه نور و طراحی ساده دیوار را مطرح کرد که تحقیقات کاربردی دیوار مونتاژ شده مدولار را ارتقا داد. به عنوان مثال، در مقایسه با گلخانه‌های دیوار آجری معمولی، میانگین دمای گلخانه در یک روز آفتابی معمولی ۴.۰ درجه سانتیگراد بیشتر است. سه نوع ماژول سیمان تغییر فاز دهنده معدنی، که از مواد تغییر فاز دهنده (PCM) و سیمان ساخته شده‌اند، گرمای انباشته شده ۷۴.۵، ۸۸.۰ و ۹۵.۱ مگاژول بر متر مکعب را دارند.^۳و گرمای آزاد شده ۵۹.۸، ۶۷.۸ و ۸۴.۲ مگاژول بر متر مکعب^۳به ترتیب. آنها عملکردهای "برش اوج" را در طول روز، "پر کردن دره" را در شب، جذب گرما در تابستان و آزاد کردن گرما در زمستان دارند.

این دیوارهای جدید در محل مونتاژ می‌شوند، با دوره ساخت کوتاه و عمر مفید طولانی، که شرایطی را برای ساخت گلخانه‌های پیش‌ساخته سبک، ساده و سریع مونتاژ شده ایجاد می‌کنند و می‌توانند اصلاحات ساختاری گلخانه‌ها را تا حد زیادی ارتقا دهند. با این حال، برخی نقص‌ها در این نوع دیوار وجود دارد، مانند دیوار لحافی عایق حرارتی پنبه‌ای اسپری باند شده که عملکرد عایق حرارتی عالی دارد، اما فاقد ظرفیت ذخیره‌سازی گرما است و مصالح ساختمانی تغییر فاز دهنده مشکل هزینه بالای استفاده را دارد. در آینده، تحقیقات کاربردی دیوار مونتاژ شده باید تقویت شود.

انرژی جدید، مواد جدید و طرح‌های جدید به تغییر ساختار گلخانه کمک می‌کنند.

تحقیق و نوآوری در زمینه انرژی‌های نو و مواد جدید، پایه و اساس نوآوری در طراحی گلخانه را فراهم می‌کند. گلخانه خورشیدی کم‌مصرف و سوله قوسی، بزرگترین سازه‌های سوله در تولید کشاورزی چین هستند و نقش مهمی در تولید کشاورزی ایفا می‌کنند. با این حال، با توسعه اقتصاد اجتماعی چین، کاستی‌های این دو نوع سازه تأسیساتی به طور فزاینده‌ای نمایان می‌شود. اول، فضای سازه‌های تأسیساتی کوچک و درجه مکانیزاسیون پایین است. دوم، گلخانه خورشیدی کم‌مصرف عایق حرارتی خوبی دارد، اما کاربری زمین آن کم است که معادل جایگزینی انرژی گلخانه با زمین است. سوله قوسی معمولی نه تنها فضای کوچکی دارد، بلکه عایق حرارتی ضعیفی نیز دارد. اگرچه گلخانه چند دهانه‌ای فضای بزرگی دارد، اما عایق حرارتی ضعیفی دارد و مصرف انرژی بالایی دارد. بنابراین، تحقیق و توسعه سازه گلخانه‌ای مناسب برای سطح اجتماعی و اقتصادی فعلی چین ضروری است و تحقیق و توسعه انرژی‌های نو و مواد جدید به تغییر ساختار گلخانه و تولید انواع مدل‌ها یا سازه‌های گلخانه‌ای نوآورانه کمک خواهد کرد.

تحقیقات نوآورانه در مورد گلخانه آبجوسازی نامتقارن با دهانه بزرگ و کنترل‌شده با آب

گلخانه دم‌آوری آبجو با دهانه بزرگ نامتقارن و کنترل‌شده با آب (شماره ثبت اختراع: ZL 201220391214.2) بر اساس اصل گلخانه خورشیدی ساخته شده است، ساختار متقارن گلخانه‌های پلاستیکی معمولی را تغییر داده، دهانه جنوبی را افزایش داده، مساحت روشنایی سقف جنوبی را افزایش داده، دهانه شمالی را کاهش داده و مساحت اتلاف گرما را کاهش داده است، با دهانه ۱۸ تا ۲۴ متر و ارتفاع برآمدگی ۶ تا ۷ متر. از طریق نوآوری در طراحی، ساختار فضایی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در عین حال، مشکلات گرمای ناکافی گلخانه در زمستان و عایق حرارتی ضعیف مواد عایق حرارتی رایج با استفاده از فناوری جدید گرمای دم‌آوری زیست‌توده و مواد عایق حرارتی حل شده است. نتایج تولید و تحقیقات نشان می‌دهد که گلخانه دم‌آوری با دهانه بزرگ نامتقارن و کنترل‌شده با آب، با میانگین دمای ۱۱.۷ درجه سانتیگراد در روزهای آفتابی و ۱۰.۸ درجه سانتیگراد در روزهای ابری، می‌تواند نیاز رشد محصول در زمستان را برآورده کند و هزینه ساخت گلخانه در مقایسه با گلخانه با دیوار آجری پلی‌استایرن ۳۹.۶ درصد کاهش و میزان استفاده از زمین بیش از ۳۰ درصد افزایش یافته است که برای محبوبیت و کاربرد بیشتر در حوضه رودخانه زرد هوایهه چین مناسب است.

گلخانه خورشیدی مونتاژ شده

گلخانه خورشیدی مونتاژ شده، ستون‌ها و اسکلت سقف را به عنوان سازه باربر در نظر می‌گیرد و جنس دیوار آن عمدتاً محفظه عایق حرارتی است، نه محفظه تحمل گرما و ذخیره‌سازی و آزادسازی غیرفعال گرما. عمدتاً: (1) نوع جدیدی از دیوار مونتاژ شده با ترکیب مواد مختلفی مانند فیلم روکش‌دار یا صفحه فولادی رنگی، بلوک کاه، لحاف عایق حرارتی انعطاف‌پذیر، بلوک ملات و غیره تشکیل می‌شود. (2) تخته دیوار کامپوزیتی ساخته شده از تخته سیمانی پیش‌ساخته-تخته پلی‌استایرن-تخته سیمانی؛ (3) نوع مونتاژ سبک و ساده مواد عایق حرارتی با سیستم ذخیره‌سازی و آزادسازی فعال گرما و سیستم رطوبت‌زدایی، مانند ذخیره‌سازی حرارتی سطل مربعی پلاستیکی و ذخیره‌سازی حرارتی خط لوله. استفاده از مواد عایق حرارتی جدید و مواد ذخیره‌سازی حرارتی مختلف به جای دیوار خاکی سنتی برای ساخت گلخانه خورشیدی، فضای بزرگ و مهندسی عمران کوچکی دارد. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که دمای گلخانه در شب در زمستان 4.5 درجه سانتیگراد بیشتر از گلخانه دیوار آجری سنتی است و ضخامت دیوار پشتی 166 میلی‌متر است. در مقایسه با گلخانه دیوار آجری با ضخامت ۶۰۰ میلی‌متر، مساحت اشغال شده دیوار ۷۲ درصد کاهش یافته و هزینه هر متر مربع ۳۳۴.۵ یوان است که ۱۵۷.۲ یوان کمتر از گلخانه دیوار آجری است و هزینه ساخت و ساز به طور قابل توجهی کاهش یافته است. بنابراین، گلخانه مونتاژ شده مزایای تخریب کمتر زمین‌های کشت شده، صرفه‌جویی در زمین، سرعت ساخت سریع و عمر طولانی را دارد و جهت‌گیری کلیدی برای نوآوری و توسعه گلخانه‌های خورشیدی در حال حاضر و آینده است.

گلخانه کشویی با نور خورشید

گلخانه خورشیدی کم‌مصرف مونتاژ شده با اسکیت‌بورد که توسط دانشگاه کشاورزی شنیانگ توسعه داده شده است، از دیوار پشتی گلخانه خورشیدی برای تشکیل یک سیستم ذخیره‌سازی گرمای دیواره در گردش آب برای ذخیره گرما و افزایش دما استفاده می‌کند که عمدتاً از یک استخر (32 متر مربع) تشکیل شده است.^۳) ، یک صفحه جمع کننده نور (360 متر)^۲) ، یک پمپ آب، یک لوله آب و یک کنترل‌کننده. لحاف عایق حرارتی انعطاف‌پذیر با یک صفحه فولادی سبک وزن به رنگ پشم سنگ جدید در بالا جایگزین شده است. تحقیقات نشان می‌دهد که این طرح به طور مؤثر مشکل مسدود کردن نور توسط شیروانی‌ها را حل می‌کند و سطح ورودی نور گلخانه را افزایش می‌دهد. زاویه نور گلخانه ۴۱.۵ درجه است که تقریباً ۱۶ درجه بیشتر از گلخانه کنترل است، در نتیجه میزان نور را بهبود می‌بخشد. توزیع دمای داخلی یکنواخت است و گیاهان به طور مرتب رشد می‌کنند. این گلخانه مزایای بهبود بهره‌وری استفاده از زمین، طراحی انعطاف‌پذیر اندازه گلخانه و کوتاه کردن دوره ساخت و ساز را دارد که برای حفاظت از منابع زمین‌های کشت شده و محیط زیست بسیار مهم است.

گلخانه فتوولتائیک

گلخانه کشاورزی، گلخانه‌ای است که تولید برق فتوولتائیک خورشیدی، کنترل هوشمند دما و کاشت مدرن با فناوری پیشرفته را در خود جای داده است. این گلخانه دارای یک قاب فولادی است و با ماژول‌های فتوولتائیک خورشیدی پوشانده شده است تا نیازهای روشنایی ماژول‌های تولید برق فتوولتائیک و نیازهای روشنایی کل گلخانه را تضمین کند. جریان مستقیم تولید شده توسط انرژی خورشیدی مستقیماً نور گلخانه‌های کشاورزی را تکمیل می‌کند، مستقیماً از عملکرد طبیعی تجهیزات گلخانه‌ای پشتیبانی می‌کند، آبیاری منابع آب را هدایت می‌کند، دمای گلخانه را افزایش می‌دهد و رشد سریع محصولات را تقویت می‌کند. ماژول‌های فتوولتائیک از این طریق بر راندمان روشنایی سقف گلخانه تأثیر می‌گذارند و سپس بر رشد طبیعی سبزیجات گلخانه‌ای تأثیر می‌گذارند. بنابراین، چیدمان منطقی پنل‌های فتوولتائیک روی سقف گلخانه به نکته کلیدی کاربرد تبدیل می‌شود. گلخانه کشاورزی محصول ترکیب ارگانیک کشاورزی تفریحی و باغبانی است و یک صنعت کشاورزی نوآورانه است که تولید برق فتوولتائیک، گردشگری کشاورزی، محصولات کشاورزی، فناوری کشاورزی، چشم‌انداز و توسعه فرهنگی را در خود جای داده است.

طراحی نوآورانه گروه گلخانه‌ای با تعامل انرژی بین انواع مختلف گلخانه‌ها

گوئو ونژونگ، محقق آکادمی علوم کشاورزی و جنگلداری پکن، از روش گرمایش انتقال انرژی بین گلخانه‌ها برای جمع‌آوری انرژی گرمایی باقیمانده در یک یا چند گلخانه برای گرم کردن گلخانه دیگر یا چند گلخانه دیگر استفاده می‌کند. این روش گرمایش، انتقال انرژی گلخانه‌ای را در زمان و مکان محقق می‌کند، راندمان استفاده از انرژی گرمایی باقیمانده گلخانه را بهبود می‌بخشد و کل مصرف انرژی گرمایشی را کاهش می‌دهد. دو نوع گلخانه می‌توانند از انواع مختلف گلخانه یا از یک نوع گلخانه برای کاشت محصولات مختلف مانند گلخانه‌های کاهو و گوجه‌فرنگی باشند. روش‌های جمع‌آوری گرما عمدتاً شامل استخراج گرمای هوای داخلی و جذب مستقیم تابش تابشی است. از طریق جمع‌آوری انرژی خورشیدی، همرفت اجباری توسط مبدل حرارتی و استخراج اجباری توسط پمپ حرارتی، گرمای مازاد در گلخانه پرانرژی برای گرمایش گلخانه استخراج شد.

خلاصه کردن

این گلخانه‌های خورشیدی جدید مزایای مونتاژ سریع، دوره ساخت کوتاه‌تر و نرخ بهره‌برداری بهتر از زمین را دارند. بنابراین، لازم است عملکرد این گلخانه‌های جدید در مناطق مختلف بیشتر بررسی شود و امکان عمومی‌سازی و کاربرد گسترده گلخانه‌های جدید فراهم شود. در عین حال، لازم است به طور مداوم کاربرد انرژی و مواد جدید در گلخانه‌ها تقویت شود تا توان لازم برای اصلاح ساختاری گلخانه‌ها فراهم شود.

آینده‌نگری و تفکر

گلخانه‌های سنتی اغلب دارای معایبی مانند مصرف بالای انرژی، نرخ پایین استفاده از زمین، زمان‌بر و پرزحمت بودن، عملکرد ضعیف و غیره هستند که دیگر نمی‌توانند نیازهای تولیدی کشاورزی مدرن را برآورده کنند و به تدریج از بین خواهند رفت. بنابراین، استفاده از منابع انرژی جدید مانند انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده، انرژی زمین گرمایی و انرژی باد، مواد جدید کاربردی گلخانه‌ای و طرح‌های جدید برای ترویج تغییر ساختاری گلخانه، یک روند توسعه است. اول از همه، گلخانه جدید مبتنی بر انرژی و مواد جدید نه تنها باید نیازهای عملیات مکانیزه را برآورده کند، بلکه در مصرف انرژی، زمین و هزینه نیز صرفه‌جویی کند. ثانیاً، لازم است که به طور مداوم عملکرد گلخانه‌های جدید در مناطق مختلف بررسی شود تا شرایط برای رواج گسترده گلخانه‌ها فراهم شود. در آینده، باید بیشتر به دنبال انرژی جدید و مواد جدید مناسب برای کاربرد گلخانه باشیم و بهترین ترکیب انرژی جدید، مواد جدید و گلخانه را بیابیم تا امکان ساخت گلخانه جدید با هزینه کم، دوره ساخت کوتاه، مصرف انرژی کم و عملکرد عالی فراهم شود و به تغییر ساختار گلخانه و ترویج توسعه نوسازی گلخانه‌ها در چین کمک کند.

اگرچه استفاده از انرژی‌های نو، مواد جدید و طرح‌های جدید در ساخت گلخانه یک روند اجتناب‌ناپذیر است، اما هنوز مشکلات زیادی برای بررسی و غلبه بر آنها وجود دارد: (1) هزینه ساخت افزایش می‌یابد. در مقایسه با گرمایش سنتی با زغال سنگ، گاز طبیعی یا نفت، استفاده از انرژی‌های نو و مواد جدید سازگار با محیط زیست و بدون آلودگی است، اما هزینه ساخت به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد که تأثیر خاصی بر بازیابی سرمایه‌گذاری تولید و بهره‌برداری دارد. در مقایسه با استفاده از انرژی، هزینه مواد جدید به طور قابل توجهی افزایش خواهد یافت. (2) استفاده ناپایدار از انرژی گرمایی. بزرگترین مزیت استفاده از انرژی‌های نو، هزینه عملیاتی پایین و انتشار کم دی اکسید کربن است، اما تأمین انرژی و گرما ناپایدار است و روزهای ابری به بزرگترین عامل محدودکننده در استفاده از انرژی خورشیدی تبدیل می‌شوند. در فرآیند تولید گرمای زیست توده از طریق تخمیر، استفاده مؤثر از این انرژی به دلیل مشکلات انرژی گرمایی با تخمیر کم، مدیریت و کنترل دشوار و فضای ذخیره‌سازی بزرگ برای حمل و نقل مواد اولیه محدود می‌شود. (3) بلوغ فناوری. این فناوری‌های مورد استفاده توسط انرژی‌های نو و مواد جدید، دستاوردهای تحقیقاتی و فناوری پیشرفته‌ای هستند و حوزه و دامنه کاربرد آنها هنوز کاملاً محدود است. آنها بارها، سایت‌های متعدد و تأیید عملکرد در مقیاس بزرگ را پشت سر نگذاشته‌اند و ناگزیر برخی کاستی‌ها و محتوای فنی وجود دارد که باید در کاربرد بهبود یابند. کاربران اغلب به دلیل کاستی‌های جزئی، پیشرفت فناوری را انکار می‌کنند. (4) نرخ نفوذ فناوری پایین است. کاربرد گسترده یک دستاورد علمی و فناوری نیاز به محبوبیت خاصی دارد. در حال حاضر، انرژی‌های نو، فناوری‌های جدید و فناوری‌های جدید طراحی گلخانه، همگی در تیم مراکز تحقیقات علمی در دانشگاه‌ها با توانایی نوآوری خاص قرار دارند و اکثر متقاضیان یا طراحان فنی هنوز نمی‌دانند. در عین حال، محبوبیت و کاربرد فناوری‌های جدید هنوز کاملاً محدود است زیرا تجهیزات اصلی فناوری‌های جدید ثبت اختراع شده‌اند. (5) ادغام انرژی‌های نو، مواد جدید و طراحی سازه گلخانه باید بیشتر تقویت شود. از آنجا که انرژی، مواد و طراحی سازه گلخانه به سه رشته مختلف تعلق دارند، استعدادهایی که تجربه طراحی گلخانه دارند اغلب فاقد تحقیق در مورد انرژی و مواد مرتبط با گلخانه هستند و برعکس. بنابراین، محققان مرتبط با تحقیقات انرژی و مواد باید تحقیقات و درک نیازهای واقعی توسعه صنعت گلخانه‌ای را تقویت کنند و طراحان سازه نیز باید مواد جدید و انرژی‌های نو را مطالعه کنند تا ادغام عمیق این سه رابطه را ارتقا دهند تا به هدف فناوری کاربردی تحقیقات گلخانه‌ای، هزینه ساخت پایین و اثر استفاده خوب دست یابند. بر اساس مشکلات فوق، پیشنهاد می‌شود که دولت‌ها، دولت‌های محلی و مراکز تحقیقات علمی تحقیقات فنی را تشدید کنند، تحقیقات مشترک را به طور عمیق انجام دهند، تبلیغات دستاوردهای علمی و فناوری را تقویت کنند، محبوبیت دستاوردها را بهبود بخشند و به سرعت هدف انرژی‌های نو و مواد جدید را برای کمک به توسعه جدید صنعت گلخانه‌ای محقق کنند.

اطلاعات ذکر شده

لی جیانمینگ، سان گوتائو، لی هائوجی، لی روی، هو یشین. انرژی جدید، مواد جدید و طراحی جدید به انقلاب جدید گلخانه کمک می‌کنند [J]. سبزیجات، 2022، (10): 1-8.