Công nghệ kỹ thuật nông nghiệp trồng trọt trong nhà kính, ngày 02/12/2022 lúc 17:30, được xuất bản tại Bắc Kinh.

Việc phát triển nhà kính năng lượng mặt trời ở các khu vực không canh tác như sa mạc, sa mạc Gobi và đất cát đã giải quyết hiệu quả mâu thuẫn giữa việc cạnh tranh đất đai giữa lương thực và rau quả. Đây là một trong những yếu tố môi trường quyết định đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng ưa nhiệt, thường quyết định sự thành công hay thất bại của sản xuất nông nghiệp trong nhà kính. Do đó, để phát triển nhà kính năng lượng mặt trời ở các khu vực không canh tác, trước tiên chúng ta phải giải quyết vấn đề nhiệt độ môi trường trong nhà kính. Bài viết này tổng hợp các phương pháp kiểm soát nhiệt độ được sử dụng trong nhà kính ở vùng đất không canh tác trong những năm gần đây, đồng thời phân tích và tổng kết các vấn đề hiện có và hướng phát triển về nhiệt độ và bảo vệ môi trường trong nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng đất không canh tác.

Trung Quốc có dân số đông nhưng nguồn tài nguyên đất đai lại hạn chế. Hơn 85% tài nguyên đất là đất không canh tác, chủ yếu tập trung ở vùng Tây Bắc Trung Quốc. Văn kiện số 1 của Ban Chấp hành Trung ương năm 2022 chỉ ra rằng cần đẩy nhanh phát triển nông nghiệp nhà kính, trên cơ sở bảo vệ môi trường sinh thái, cần khai thác các vùng đất bỏ hoang và đất hoang có thể sử dụng để phát triển nông nghiệp nhà kính. Vùng Tây Bắc Trung Quốc giàu tài nguyên đất sa mạc, sa mạc Gobi, đất hoang và các nguồn ánh sáng, nhiệt tự nhiên khác, rất phù hợp cho phát triển nông nghiệp nhà kính. Do đó, việc phát triển và sử dụng tài nguyên đất không canh tác để xây dựng nhà kính trên đất không canh tác có ý nghĩa chiến lược to lớn trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và giảm thiểu xung đột sử dụng đất.

Hiện nay, nhà kính năng lượng mặt trời không canh tác là hình thức phát triển nông nghiệp hiệu quả cao chủ yếu trên đất không canh tác. Ở vùng Tây Bắc Trung Quốc, chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn, và nhiệt độ ban đêm vào mùa đông thấp, thường dẫn đến hiện tượng nhiệt độ tối thiểu trong nhà kính thấp hơn nhiệt độ cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển bình thường của cây trồng. Nhiệt độ là một trong những yếu tố môi trường không thể thiếu cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Nhiệt độ quá thấp sẽ làm chậm các phản ứng sinh lý và sinh hóa của cây trồng, làm chậm quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng. Khi nhiệt độ thấp hơn giới hạn mà cây trồng có thể chịu đựng, thậm chí có thể dẫn đến tổn thương do sương giá. Do đó, việc đảm bảo nhiệt độ cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển bình thường của cây trồng là đặc biệt quan trọng. Duy trì nhiệt độ thích hợp trong nhà kính năng lượng mặt trời không phải là vấn đề có thể giải quyết bằng một biện pháp duy nhất. Cần phải đảm bảo từ các khía cạnh thiết kế nhà kính, xây dựng, lựa chọn vật liệu, điều chỉnh và quản lý hàng ngày. Do đó, bài viết này sẽ tổng kết tình trạng nghiên cứu và tiến bộ về kiểm soát nhiệt độ trong nhà kính không trồng trọt ở Trung Quốc trong những năm gần đây, từ các khía cạnh thiết kế và xây dựng nhà kính, các biện pháp giữ nhiệt và sưởi ấm, cũng như quản lý môi trường, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo có hệ thống cho việc thiết kế và quản lý hợp lý nhà kính không trồng trọt.

Cấu trúc và vật liệu nhà kính

Môi trường nhiệt của nhà kính chủ yếu phụ thuộc vào khả năng truyền dẫn, hấp thụ và lưu trữ bức xạ mặt trời của nhà kính, điều này liên quan đến thiết kế hợp lý về hướng nhà kính, hình dạng và vật liệu của bề mặt truyền ánh sáng, cấu trúc và vật liệu của tường và mái sau, cách nhiệt móng, kích thước nhà kính, phương thức cách nhiệt ban đêm và vật liệu của mái trước, v.v., và cũng liên quan đến việc liệu quá trình xây dựng nhà kính có đảm bảo thực hiện hiệu quả các yêu cầu thiết kế hay không.

Khả năng truyền ánh sáng của mái trước

Nguồn năng lượng chính trong nhà kính đến từ mặt trời. Việc tăng khả năng truyền ánh sáng của mái trước có lợi cho việc nhà kính thu được nhiều nhiệt hơn, đồng thời cũng là nền tảng quan trọng để đảm bảo môi trường nhiệt độ bên trong nhà kính vào mùa đông. Hiện nay, có ba phương pháp chính để tăng khả năng truyền ánh sáng và thời gian nhận ánh sáng của mái trước nhà kính.

01 Thiết kế hướng và góc phương vị nhà kính hợp lý

Hướng đặt nhà kính ảnh hưởng đến hiệu suất chiếu sáng và khả năng tích trữ nhiệt của nhà kính. Do đó, để tích trữ nhiệt tốt hơn trong nhà kính, các nhà kính không dùng để trồng trọt ở Tây Bắc Trung Quốc thường hướng về phía nam. Đối với góc phương vị cụ thể của nhà kính, khi chọn hướng nam sang đông, sẽ có lợi cho việc “đón ánh nắng mặt trời”, và nhiệt độ bên trong sẽ tăng nhanh vào buổi sáng; khi chọn hướng nam sang tây, sẽ có lợi cho nhà kính trong việc tận dụng ánh sáng buổi chiều. Hướng nam là sự dung hòa giữa hai trường hợp trên. Theo kiến ​​thức địa vật lý, trái đất quay 360° trong một ngày, và góc phương vị của mặt trời di chuyển khoảng 1° mỗi 4 phút. Do đó, mỗi khi góc phương vị của nhà kính thay đổi 1°, thời gian chiếu sáng trực tiếp sẽ thay đổi khoảng 4 phút, tức là góc phương vị của nhà kính ảnh hưởng đến thời gian nhà kính nhận được ánh sáng vào buổi sáng và buổi tối.

Khi thời gian chiếu sáng buổi sáng và buổi chiều bằng nhau, và hướng đông hoặc tây cùng một góc, nhà kính sẽ nhận được cùng một lượng ánh sáng. Tuy nhiên, đối với khu vực phía bắc vĩ độ 37° Bắc, nhiệt độ thấp vào buổi sáng và thời gian mở lớp cách nhiệt muộn, trong khi nhiệt độ tương đối cao vào buổi chiều và tối, vì vậy nên trì hoãn thời gian đóng lớp cách nhiệt. Do đó, các khu vực này nên chọn hướng nam-tây để tận dụng tối đa ánh sáng buổi chiều. Đối với các khu vực có vĩ độ 30°~35° Bắc, do điều kiện ánh sáng tốt hơn vào buổi sáng, thời gian giữ nhiệt và mở lớp cách nhiệt cũng có thể được đẩy sớm hơn. Vì vậy, các khu vực này nên chọn hướng nam-đông để thu được nhiều bức xạ mặt trời buổi sáng hơn cho nhà kính. Tuy nhiên, ở khu vực có vĩ độ 35°~37° Bắc, sự khác biệt về bức xạ mặt trời giữa buổi sáng và buổi chiều là không đáng kể, vì vậy tốt hơn nên chọn hướng nam. Cho dù là hướng đông nam hay tây nam, góc lệch thường là 5°~8°, và tối đa không được vượt quá 10°. Tây Bắc Trung Quốc nằm trong khoảng vĩ độ 37°~50° Bắc, vì vậy góc phương vị của nhà kính thường là từ Nam sang Tây. Xét theo điều này, nhà kính đón nắng do Zhang Jingshe và cộng sự thiết kế ở khu vực Thái Nguyên đã chọn hướng 5° về phía Tây Nam, nhà kính đón nắng do Chang Meimei và cộng sự xây dựng ở khu vực sa mạc Gobi thuộc hành lang Lục Tây đã chọn hướng 5° đến 10° về phía Tây Nam, và nhà kính đón nắng do Ma Zhigui và cộng sự xây dựng ở phía bắc Tân Cương đã chọn hướng 8° về phía Tây Nam.

02 Thiết kế hình dạng mái trước và góc nghiêng hợp lý

Hình dạng và độ nghiêng của mái trước quyết định góc chiếu của tia nắng mặt trời. Góc chiếu càng nhỏ, độ truyền dẫn càng lớn. Sun Juren cho rằng hình dạng của mái trước chủ yếu được quyết định bởi tỷ lệ giữa chiều dài của bề mặt chiếu sáng chính và độ dốc phía sau. Độ dốc phía trước dài và độ dốc phía sau ngắn có lợi cho việc chiếu sáng và giữ nhiệt của mái trước. Chen Wei-Qian và những người khác cho rằng mái chiếu sáng chính của nhà kính năng lượng mặt trời được sử dụng ở khu vực sa mạc Gobi sử dụng hình cung tròn có bán kính 4,5m, có thể chống lạnh hiệu quả. Zhang Jingshe và những người khác cho rằng việc sử dụng hình bán nguyệt trên mái trước của nhà kính ở vùng núi cao và vĩ độ cao sẽ phù hợp hơn. Về góc nghiêng của mái trước, theo đặc tính truyền ánh sáng của màng nhựa, khi góc chiếu là 0 ~ 40°, độ phản xạ của mái trước đối với ánh sáng mặt trời nhỏ, và khi vượt quá 40°, độ phản xạ tăng lên đáng kể. Do đó, 40° được lấy làm góc tới tối đa để tính toán góc nghiêng của mái trước, sao cho ngay cả vào ngày đông chí, bức xạ mặt trời vẫn có thể chiếu vào nhà kính ở mức tối đa. Vì vậy, khi thiết kế nhà kính năng lượng mặt trời phù hợp với các khu vực không canh tác ở Vũ Hải, Nội Mông, Hà Binh và cộng sự đã tính toán góc nghiêng của mái trước với góc tới là 40°, và cho rằng miễn là góc nghiêng lớn hơn 30°, nó có thể đáp ứng được yêu cầu chiếu sáng và giữ nhiệt của nhà kính. Trương Caihong và cộng sự cho rằng khi xây dựng nhà kính ở các khu vực không canh tác của Tân Cương, góc nghiêng của mái trước của nhà kính ở Nam Tân Cương là 31°, trong khi ở Bắc Tân Cương là 32°~33,5°.

03 Chọn vật liệu phủ trong suốt phù hợp.

Bên cạnh ảnh hưởng của điều kiện bức xạ mặt trời ngoài trời, chất liệu và đặc tính truyền sáng của màng phủ nhà kính cũng là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến môi trường ánh sáng và nhiệt độ trong nhà kính. Hiện nay, độ truyền sáng của các loại màng nhựa như PE, PVC, EVA và PO khác nhau do chất liệu và độ dày màng khác nhau. Nói chung, độ truyền sáng của các loại màng đã sử dụng từ 1-3 năm có thể đảm bảo trên 88%, cần được lựa chọn theo nhu cầu về ánh sáng và nhiệt độ của cây trồng. Ngoài ra, bên cạnh độ truyền sáng trong nhà kính, sự phân bố môi trường ánh sáng trong nhà kính cũng là một yếu tố ngày càng được quan tâm. Do đó, trong những năm gần đây, vật liệu phủ có khả năng truyền sáng và tán xạ ánh sáng cao đã được ngành công nghiệp đánh giá cao, đặc biệt là ở các khu vực có bức xạ mặt trời mạnh ở Tây Bắc Trung Quốc. Việc ứng dụng màng tán xạ ánh sáng cao đã làm giảm hiệu ứng che bóng ở phần ngọn và gốc cây trồng, tăng ánh sáng ở phần giữa và dưới tán cây, cải thiện đặc tính quang hợp của toàn bộ cây trồng và cho thấy hiệu quả tốt trong việc thúc đẩy tăng trưởng và tăng năng suất.

Thiết kế kích thước nhà kính hợp lý

Chiều dài nhà kính quá dài hoặc quá ngắn đều ảnh hưởng đến việc kiểm soát nhiệt độ bên trong. Khi chiều dài nhà kính quá ngắn, trước khi mặt trời mọc và lặn, diện tích bị che khuất bởi các mái hiên phía đông và phía tây lớn, không có lợi cho việc làm ấm nhà kính, và do thể tích nhỏ, nó sẽ ảnh hưởng đến sự hấp thụ và tỏa nhiệt của đất và tường bên trong. Khi chiều dài quá lớn, việc kiểm soát nhiệt độ bên trong trở nên khó khăn, và nó sẽ ảnh hưởng đến độ vững chắc của kết cấu nhà kính và cấu hình của cơ chế cuộn chăn cách nhiệt. Chiều cao và khẩu độ của nhà kính ảnh hưởng trực tiếp đến ánh sáng ban ngày của mái trước, kích thước không gian nhà kính và tỷ lệ cách nhiệt. Khi khẩu độ và chiều dài nhà kính được cố định, việc tăng chiều cao nhà kính có thể làm tăng góc chiếu sáng của mái trước từ góc độ môi trường ánh sáng, có lợi cho việc truyền ánh sáng; từ góc độ môi trường nhiệt, chiều cao của tường tăng lên, và diện tích tích trữ nhiệt của tường sau tăng lên, có lợi cho việc tích trữ và tỏa nhiệt của tường sau. Hơn nữa, không gian rộng lớn, hệ số giữ nhiệt cao, và môi trường nhiệt trong nhà kính ổn định hơn. Tất nhiên, việc tăng chiều cao nhà kính sẽ làm tăng chi phí, cần được xem xét toàn diện. Do đó, khi thiết kế nhà kính, chúng ta nên lựa chọn chiều dài, khẩu độ và chiều cao hợp lý theo điều kiện địa phương. Ví dụ, Zhang Caihong và cộng sự cho rằng ở phía bắc Tân Cương, chiều dài nhà kính là 50~80m, khẩu độ là 7m và chiều cao là 3,9m, trong khi ở phía nam Tân Cương, chiều dài nhà kính là 50~80m, khẩu độ là 8m và chiều cao là 3,6~4,0m; Họ cũng cho rằng khẩu độ nhà kính không nên nhỏ hơn 7m, và khi khẩu độ là 8m, hiệu quả giữ nhiệt là tốt nhất. Ngoài ra, Chen Weiqian và các cộng sự cho rằng chiều dài, chiều rộng và chiều cao của nhà kính năng lượng mặt trời nên lần lượt là 80m, 8~10m và 3,8~4,2m khi được xây dựng ở khu vực sa mạc Gobi thuộc Cửu Tuyền, tỉnh Cam Túc.

Cải thiện khả năng giữ nhiệt và cách nhiệt của tường.

Ban ngày, tường tích tụ nhiệt bằng cách hấp thụ bức xạ mặt trời và nhiệt lượng từ không khí bên trong. Ban đêm, khi nhiệt độ bên trong thấp hơn nhiệt độ tường, tường sẽ tự động tỏa nhiệt để sưởi ấm nhà kính. Là bộ phận tích trữ nhiệt chính của nhà kính, tường có thể cải thiện đáng kể môi trường nhiệt độ ban đêm bên trong bằng cách nâng cao khả năng tích trữ nhiệt của nó. Đồng thời, chức năng cách nhiệt của tường là nền tảng cho sự ổn định của môi trường nhiệt trong nhà kính. Hiện nay, có một số phương pháp để cải thiện khả năng tích trữ nhiệt và cách nhiệt của tường.

01 Thiết kế cấu trúc tường hợp lý

Chức năng chính của tường là tích trữ và giữ nhiệt, đồng thời, hầu hết các bức tường nhà kính cũng đóng vai trò là các cấu kiện chịu lực để đỡ giàn mái. Từ góc độ tạo ra môi trường nhiệt tốt, cấu trúc tường hợp lý cần có đủ khả năng tích trữ nhiệt ở phía trong và đủ khả năng giữ nhiệt ở phía ngoài, đồng thời giảm thiểu các cầu nhiệt không cần thiết. Trong nghiên cứu về tích trữ nhiệt và cách nhiệt của tường, Bao Encai và cộng sự đã thiết kế tường tích trữ nhiệt thụ động bằng cát đông cứng ở vùng sa mạc Vũ Hải, Nội Mông. Gạch xốp được sử dụng làm lớp cách nhiệt ở bên ngoài và cát đông cứng được sử dụng làm lớp tích trữ nhiệt ở bên trong. Thử nghiệm cho thấy nhiệt độ trong nhà có thể đạt 13,7℃ vào những ngày nắng. Ma Yuehong và cộng sự đã thiết kế tường composite bằng vữa vỏ trấu ở phía bắc Tân Cương, trong đó vôi sống được trộn vào các khối vữa làm lớp tích trữ nhiệt và các bao xỉ được xếp chồng lên nhau bên ngoài làm lớp cách nhiệt. Tường gạch rỗng do Zhao Peng và cộng sự thiết kế ở vùng sa mạc Gobi, tỉnh Cam Túc, sử dụng tấm benzen dày 100mm làm lớp cách nhiệt bên ngoài và cát cùng gạch rỗng làm lớp tích nhiệt bên trong. Thử nghiệm cho thấy nhiệt độ trung bình vào mùa đông ban đêm trên 10℃, và Chai Regeneration cùng cộng sự cũng sử dụng cát và sỏi làm lớp cách nhiệt và lớp tích nhiệt cho tường ở vùng sa mạc Gobi, tỉnh Cam Túc. Về việc giảm cầu nhiệt, Yan Junyue cùng cộng sự đã thiết kế một bức tường sau lắp ghép nhẹ và đơn giản, không chỉ cải thiện khả năng cách nhiệt của tường mà còn cải thiện khả năng bịt kín bằng cách dán tấm polystyrene ở bên ngoài bức tường sau; Wu Letian cùng cộng sự đã đặt dầm vòng bê tông cốt thép phía trên móng tường nhà kính, và sử dụng gạch hình thang dập khuôn ngay phía trên dầm vòng để đỡ mái sau, giải quyết được vấn đề nứt nẻ và sụt lún móng thường xảy ra ở nhà kính tại Hotian, Tân Cương, từ đó cải thiện khả năng cách nhiệt của nhà kính.

02 Chọn vật liệu cách nhiệt và lưu trữ nhiệt phù hợp.

Hiệu quả tích trữ nhiệt và cách nhiệt của tường phụ thuộc trước hết vào việc lựa chọn vật liệu. Tại các vùng sa mạc Tây Bắc, sa mạc Gobi, vùng đất cát và các khu vực khác, dựa trên điều kiện địa điểm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng vật liệu địa phương và mạnh dạn thiết kế nhiều loại tường sau khác nhau cho nhà kính năng lượng mặt trời. Ví dụ, khi Trương Quách Hoa và cộng sự xây dựng nhà kính trên các cánh đồng cát sỏi ở Cam Túc, cát và sỏi được sử dụng làm lớp tích trữ nhiệt và cách nhiệt cho tường; Dựa trên đặc điểm của sa mạc Gobi và vùng Tây Bắc Trung Quốc, Triệu Bằng đã thiết kế một loại tường gạch rỗng với đá sa thạch và gạch rỗng làm vật liệu. Thử nghiệm cho thấy nhiệt độ ban đêm trung bình trong nhà trên 10℃. Xét đến sự khan hiếm vật liệu xây dựng như gạch và đất sét ở vùng Gobi thuộc Tây Bắc Trung Quốc, Chu Trường Cơ và cộng sự đã phát hiện ra rằng các nhà kính địa phương thường sử dụng sỏi làm vật liệu tường khi nghiên cứu nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng Gobi thuộc Kizilsu Kyrgyzstan, Tân Cương. Xét về hiệu suất nhiệt và độ bền cơ học của sỏi, nhà kính xây bằng sỏi có hiệu suất tốt về khả năng giữ nhiệt, tích trữ nhiệt và chịu tải. Tương tự, Trương Vĩnh và cộng sự cũng sử dụng sỏi làm vật liệu chính cho tường, và đã thiết kế tường sau bằng sỏi có khả năng tích trữ nhiệt độc lập ở Sơn Tây và các nơi khác. Thử nghiệm cho thấy hiệu quả tích trữ nhiệt rất tốt. Trương Vĩnh và cộng sự đã thiết kế một loại tường đá sa thạch theo đặc điểm của khu vực Tây Bắc Gobi, có thể làm tăng nhiệt độ trong nhà lên 2,5℃. Ngoài ra, Mã Nguyệt Hồng và cộng sự đã thử nghiệm khả năng tích trữ nhiệt của tường cát có khối xây, tường gạch và tường đá ở Hotian, Tân Cương. Kết quả cho thấy tường cát có khối xây có khả năng tích trữ nhiệt lớn nhất. Thêm vào đó, để cải thiện hiệu suất tích trữ nhiệt của tường, các nhà nghiên cứu đang tích cực phát triển các vật liệu và công nghệ tích trữ nhiệt mới. Ví dụ, Bao Ân Trì đã đề xuất một vật liệu chất đóng rắn chuyển pha, có thể được sử dụng để cải thiện khả năng tích trữ nhiệt của tường sau nhà kính năng lượng mặt trời ở các khu vực không canh tác phía Tây Bắc. Trong quá trình tìm kiếm vật liệu địa phương, rơm rạ, xỉ, tấm benzen và rơm cũng được sử dụng làm vật liệu xây tường, nhưng những vật liệu này thường chỉ có chức năng giữ nhiệt mà không có khả năng tích trữ nhiệt. Nhìn chung, các bức tường được lấp đầy bằng sỏi và gạch có khả năng giữ nhiệt và cách nhiệt tốt.

03 Tăng độ dày thành tường một cách thích hợp

Thông thường, điện trở nhiệt là một chỉ số quan trọng để đo hiệu suất cách nhiệt của tường, và yếu tố ảnh hưởng đến điện trở nhiệt là độ dày của lớp vật liệu bên cạnh độ dẫn nhiệt của vật liệu. Do đó, trên cơ sở lựa chọn vật liệu cách nhiệt phù hợp, việc tăng độ dày của tường một cách hợp lý có thể làm tăng điện trở nhiệt tổng thể của tường và giảm tổn thất nhiệt qua tường, từ đó tăng khả năng cách nhiệt và khả năng tích trữ nhiệt của tường và toàn bộ nhà kính. Ví dụ, ở Cam Túc và các khu vực khác, độ dày trung bình của tường bao cát ở thành phố Trương Dã là 2,6m, trong khi đó tường xây bằng vữa ở thành phố Cửu Toàn là 3,7m. Tường càng dày thì khả năng cách nhiệt và tích trữ nhiệt càng lớn. Tuy nhiên, tường quá dày sẽ làm tăng diện tích chiếm dụng và chi phí xây dựng nhà kính. Vì vậy, từ góc độ cải thiện khả năng cách nhiệt, chúng ta cũng nên ưu tiên lựa chọn các vật liệu cách nhiệt cao với độ dẫn nhiệt thấp, chẳng hạn như polystyrene, polyurethane và các vật liệu khác, sau đó tăng độ dày một cách hợp lý.

Thiết kế mái sau hợp lý

Đối với thiết kế mái sau, yếu tố chính cần xem xét là không gây ảnh hưởng của bóng râm và cải thiện khả năng cách nhiệt. Để giảm thiểu ảnh hưởng của bóng râm lên mái sau, việc thiết lập góc nghiêng chủ yếu dựa trên thực tế là mái sau có thể nhận được ánh sáng mặt trời trực tiếp vào ban ngày khi cây trồng được gieo trồng và thu hoạch. Do đó, góc nâng của mái sau thường được chọn lớn hơn góc độ cao của mặt trời tại địa phương vào ngày đông chí là 7°~8°. Ví dụ, Zhang Caihong và cộng sự cho rằng khi xây dựng nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng sa mạc Gobi và vùng đất nhiễm mặn kiềm ở Tân Cương, chiều dài chiếu của mái sau là 1,6m, vì vậy góc nghiêng của mái sau là 40° ở miền nam Tân Cương và 45° ở miền bắc Tân Cương. Chen Wei-Qian và cộng sự cho rằng mái sau của nhà kính năng lượng mặt trời ở khu vực Jiuquan Gobi nên nghiêng ở góc 40°. Đối với việc cách nhiệt mái sau, khả năng cách nhiệt cần được đảm bảo chủ yếu ở khâu lựa chọn vật liệu cách nhiệt, thiết kế độ dày cần thiết và mối nối chồng hợp lý giữa các vật liệu cách nhiệt trong quá trình thi công.

Giảm sự thất thoát nhiệt của đất

Vào ban đêm mùa đông, do nhiệt độ đất trong nhà cao hơn nhiệt độ đất ngoài trời, nhiệt lượng từ đất trong nhà sẽ truyền ra ngoài bằng dẫn nhiệt, gây ra hiện tượng thất thoát nhiệt hiệu ứng nhà kính. Có một số cách để giảm thiểu sự thất thoát nhiệt của đất.

01 cách nhiệt đất

Mặt đất được đào sâu xuống một cách hợp lý, tránh được lớp đất đóng băng, và tận dụng đất để giữ nhiệt. Ví dụ, nhà kính năng lượng mặt trời “1448 ba vật liệu - một thân” do Chai Regeneration và các công ty khác phát triển trên vùng đất không canh tác ở Hành lang Hexi được xây dựng bằng cách đào sâu 1m, tránh hiệu quả lớp đất đóng băng; Dựa trên thực tế độ sâu của lớp đất đóng băng ở khu vực Turpan là 0,8m, Wang Huamin và cộng sự đã đề xuất đào sâu 0,8m để cải thiện khả năng cách nhiệt của nhà kính. Khi Zhang Guosen và cộng sự xây dựng bức tường phía sau của nhà kính năng lượng mặt trời hai vòm hai lớp trên đất không canh tác, độ sâu đào là 1m. Thí nghiệm cho thấy nhiệt độ thấp nhất vào ban đêm đã tăng 2~3℃ so với nhà kính năng lượng mặt trời thế hệ thứ hai truyền thống.

02 kem nền chống lạnh

Phương pháp chính là đào rãnh chắn gió dọc theo phần móng của mái trước, đổ vật liệu cách nhiệt vào, hoặc chôn liên tục vật liệu cách nhiệt dưới lòng đất dọc theo phần tường móng, tất cả nhằm mục đích giảm tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua đất ở phần ranh giới của nhà kính. Các vật liệu cách nhiệt được sử dụng chủ yếu dựa trên điều kiện địa phương ở Tây Bắc Trung Quốc và có thể được tìm thấy tại địa phương, chẳng hạn như cỏ khô, xỉ than, bông khoáng, tấm xốp polystyrene, rơm ngô, phân ngựa, lá rụng, cỏ khô, mùn cưa, cỏ dại, rơm rạ, v.v.

03 màng phủ đất

Bằng cách phủ màng nhựa, ánh sáng mặt trời có thể xuyên qua lớp màng nhựa vào ban ngày, và đất hấp thụ nhiệt từ mặt trời và nóng lên. Hơn nữa, màng nhựa có thể ngăn chặn bức xạ sóng dài phản xạ từ đất, do đó làm giảm sự mất nhiệt do bức xạ của đất và tăng khả năng tích trữ nhiệt của đất. Vào ban đêm, màng nhựa có thể cản trở sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa đất và không khí trong nhà, do đó làm giảm sự mất nhiệt của đất. Đồng thời, màng nhựa cũng có thể làm giảm sự mất nhiệt tiềm ẩn do sự bay hơi nước trong đất. Wei Wenxiang đã phủ màng nhựa lên nhà kính ở cao nguyên Thanh Hải, và thí nghiệm cho thấy nhiệt độ mặt đất có thể tăng lên khoảng 1℃.

Tăng cường khả năng cách nhiệt của mái nhà phía trước.

Mái trước của nhà kính là bề mặt tản nhiệt chính, và lượng nhiệt thất thoát chiếm hơn 75% tổng lượng nhiệt thất thoát trong nhà kính. Do đó, tăng cường khả năng cách nhiệt của mái trước nhà kính có thể giảm thiểu hiệu quả lượng nhiệt thất thoát qua mái trước và cải thiện môi trường nhiệt độ mùa đông trong nhà kính. Hiện nay, có ba biện pháp chính để cải thiện khả năng cách nhiệt của mái trước.

01. Áp dụng lớp phủ trong suốt nhiều lớp.

Về mặt cấu trúc, việc sử dụng màng hai lớp hoặc ba lớp làm bề mặt truyền ánh sáng của nhà kính có thể cải thiện hiệu quả khả năng cách nhiệt của nhà kính. Ví dụ, Zhang Guosen và cộng sự đã thiết kế một nhà kính năng lượng mặt trời kiểu đào hầm hai vòm, hai lớp màng ở khu vực sa mạc Gobi, thành phố Cửu Tuyền. Mặt ngoài mái trước của nhà kính được làm bằng màng EVA, còn mặt trong nhà kính được làm bằng màng PVC chống thấm, chống lão hóa. Thí nghiệm cho thấy, so với nhà kính năng lượng mặt trời thế hệ thứ hai truyền thống, hiệu quả cách nhiệt vượt trội, và nhiệt độ thấp nhất vào ban đêm tăng trung bình 2-3℃. Tương tự, Zhang Jingshe và cộng sự cũng đã thiết kế một nhà kính năng lượng mặt trời với lớp phủ hai lớp màng phù hợp với đặc điểm khí hậu của vùng vĩ độ cao và vùng lạnh khắc nghiệt, giúp cải thiện đáng kể khả năng cách nhiệt của nhà kính. So với nhà kính đối chứng, nhiệt độ ban đêm tăng 3℃. Ngoài ra, Wu Letian và cộng sự đã thử nghiệm sử dụng ba lớp màng EVA dày 0,1mm trên mái trước của nhà kính năng lượng mặt trời được thiết kế ở khu vực sa mạc Hetian, Tân Cương. Màng nhiều lớp có thể giảm thiểu hiệu quả sự thất thoát nhiệt của mái trước, nhưng vì độ truyền sáng của màng đơn lớp về cơ bản là khoảng 90%, nên màng nhiều lớp sẽ dẫn đến sự suy giảm độ truyền sáng. Do đó, khi lựa chọn lớp phủ nhiều lớp có độ truyền sáng khác nhau, cần phải xem xét kỹ điều kiện ánh sáng và yêu cầu chiếu sáng của nhà kính.

02 Tăng cường khả năng cách nhiệt ban đêm cho mái nhà phía trước

Màng nhựa được sử dụng trên mái trước để tăng khả năng truyền ánh sáng vào ban ngày, nhưng lại trở thành điểm yếu nhất trong toàn bộ nhà kính vào ban đêm. Do đó, việc phủ bề mặt ngoài của mái trước bằng lớp chăn cách nhiệt composite dày là biện pháp cách nhiệt cần thiết cho nhà kính năng lượng mặt trời. Ví dụ, tại vùng núi cao Thanh Hải, Lưu Yến Ký và cộng sự đã sử dụng rèm rơm và giấy kraft làm chăn cách nhiệt cho các thí nghiệm. Kết quả thử nghiệm cho thấy nhiệt độ thấp nhất trong nhà kính vào ban đêm có thể đạt trên 7,7℃. Hơn nữa, Vi Văn Hương tin rằng tổn thất nhiệt của nhà kính có thể giảm hơn 90% bằng cách sử dụng rèm cỏ đôi hoặc giấy kraft bên ngoài rèm cỏ để cách nhiệt ở khu vực này. Ngoài ra, Tử Bình và cộng sự đã sử dụng chăn cách nhiệt bằng nỉ kim sợi tái chế trong nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng sa mạc Gobi thuộc Tân Cương, và Trương Miêu Mai đã sử dụng chăn cách nhiệt bằng bông dạng sandwich trong nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng sa mạc Gobi thuộc Hành lang Lục Tây. Hiện nay, có nhiều loại chăn cách nhiệt được sử dụng trong nhà kính năng lượng mặt trời, nhưng hầu hết chúng được làm từ nỉ kim, bông phun keo, bông ngọc trai, v.v., với lớp bề mặt chống thấm nước hoặc chống lão hóa ở cả hai mặt. Theo cơ chế cách nhiệt của chăn cách nhiệt, để nâng cao hiệu suất cách nhiệt, chúng ta nên bắt đầu bằng việc cải thiện điện trở nhiệt và giảm hệ số truyền nhiệt, và các biện pháp chính là giảm độ dẫn nhiệt của vật liệu, tăng độ dày của các lớp vật liệu hoặc tăng số lượng lớp vật liệu, v.v. Do đó, hiện nay, vật liệu lõi của chăn cách nhiệt có hiệu suất cách nhiệt cao thường được làm từ vật liệu composite nhiều lớp. Theo thử nghiệm, hệ số truyền nhiệt của chăn cách nhiệt có hiệu suất cách nhiệt cao hiện nay có thể đạt 0,5W/(m2℃), điều này đảm bảo tốt hơn cho việc cách nhiệt nhà kính ở các vùng lạnh vào mùa đông. Tất nhiên, khu vực Tây Bắc có nhiều gió và bụi, và bức xạ tia cực tím mạnh, vì vậy lớp bề mặt cách nhiệt cần có khả năng chống lão hóa tốt.

03 Thêm một lớp rèm cách nhiệt bên trong.

Mặc dù mái trước của nhà kính đón nắng được che phủ bằng một lớp chăn cách nhiệt bên ngoài vào ban đêm, nhưng xét về các cấu trúc khác của toàn bộ nhà kính, mái trước vẫn là điểm yếu của toàn bộ nhà kính vào ban đêm. Do đó, nhóm dự án “Công nghệ kết cấu và xây dựng nhà kính trên đất không canh tác ở Tây Bắc” đã thiết kế một hệ thống cuộn cách nhiệt bên trong đơn giản (Hình 1), có cấu trúc gồm một màn cách nhiệt bên trong cố định ở chân trước và một màn cách nhiệt bên trong di động ở không gian phía trên. Màn cách nhiệt di động phía trên được mở và gấp lại ở bức tường phía sau của nhà kính vào ban ngày, không ảnh hưởng đến ánh sáng trong nhà kính; lớp chăn cách nhiệt cố định ở phía dưới đóng vai trò bịt kín vào ban đêm. Thiết kế cách nhiệt bên trong gọn gàng và dễ sử dụng, đồng thời cũng có thể đóng vai trò che nắng và làm mát vào mùa hè.

Công nghệ làm ấm chủ động

Do nhiệt độ thấp vào mùa đông ở tây bắc Trung Quốc, nếu chỉ dựa vào việc giữ nhiệt và tích trữ nhiệt trong nhà kính, chúng ta vẫn không thể đáp ứng được yêu cầu sản xuất cây trồng qua mùa đông trong điều kiện thời tiết lạnh giá, vì vậy cần có một số biện pháp làm ấm chủ động.

Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và giải phóng nhiệt

Lý do quan trọng khiến tường nhà đảm nhiệm các chức năng giữ nhiệt, tích trữ nhiệt và chịu tải là do chi phí xây dựng cao và tỷ lệ sử dụng đất thấp của nhà kính năng lượng mặt trời. Vì vậy, việc đơn giản hóa và lắp ráp nhà kính năng lượng mặt trời chắc chắn sẽ là một hướng phát triển quan trọng trong tương lai. Trong đó, việc đơn giản hóa chức năng của tường là giải phóng chức năng tích trữ và giải phóng nhiệt của tường, để tường sau chỉ đảm nhiệm chức năng giữ nhiệt, đây là một cách hiệu quả để đơn giản hóa quá trình phát triển. Ví dụ, hệ thống tích trữ và giải phóng nhiệt chủ động của Fang Hui (Hình 2) được sử dụng rộng rãi ở các vùng không canh tác như Cam Túc, Ninh Hạ và Tân Cương. Thiết bị thu nhiệt của hệ thống được treo trên tường phía bắc. Ban ngày, nhiệt lượng thu được từ thiết bị thu nhiệt được tích trữ trong thân chứa nhiệt thông qua sự tuần hoàn của môi chất tích trữ nhiệt, và ban đêm, nhiệt lượng được giải phóng và làm nóng bởi sự tuần hoàn của môi chất tích trữ nhiệt, từ đó thực hiện việc truyền nhiệt theo thời gian và không gian. Các thí nghiệm cho thấy nhiệt độ tối thiểu trong nhà kính có thể tăng lên 3~5℃ bằng cách sử dụng thiết bị này. Wang Zhiwei và cộng sự đã đề xuất hệ thống sưởi bằng màn nước cho nhà kính năng lượng mặt trời ở khu vực sa mạc Nam Tân Cương, có thể làm tăng nhiệt độ nhà kính lên 2,1℃ vào ban đêm.

Ngoài ra, Bao Encai và cộng sự đã thiết kế một hệ thống tuần hoàn lưu trữ nhiệt chủ động cho tường phía bắc. Ban ngày, thông qua sự tuần hoàn của quạt hướng trục, không khí nóng trong nhà lưu thông qua ống dẫn nhiệt được đặt trong tường phía bắc, và ống dẫn nhiệt này trao đổi nhiệt với lớp lưu trữ nhiệt bên trong tường, giúp cải thiện đáng kể khả năng lưu trữ nhiệt của tường. Thêm vào đó, hệ thống lưu trữ nhiệt bằng vật liệu chuyển pha năng lượng mặt trời do Yan Yantao và cộng sự thiết kế sẽ lưu trữ nhiệt trong vật liệu chuyển pha thông qua các bộ thu năng lượng mặt trời vào ban ngày, sau đó tản nhiệt vào không khí trong nhà thông qua sự tuần hoàn không khí vào ban đêm, có thể làm tăng nhiệt độ trung bình lên 2,0℃ vào ban đêm. Các công nghệ và thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời nêu trên có đặc điểm kinh tế, tiết kiệm năng lượng và ít phát thải carbon. Sau khi tối ưu hóa và cải tiến, chúng sẽ có triển vọng ứng dụng tốt ở các khu vực có nguồn năng lượng mặt trời dồi dào ở Tây Bắc Trung Quốc.

Các công nghệ sưởi ấm phụ trợ khác

01 Hệ thống sưởi bằng năng lượng sinh khối

Vật liệu lót chuồng, rơm, phân bò, phân cừu và phân gia cầm được trộn với vi sinh vật và chôn trong đất trong nhà kính. Quá trình lên men tạo ra rất nhiều nhiệt, đồng thời sinh ra nhiều chủng vi sinh vật có lợi, chất hữu cơ và CO2. Các chủng vi sinh vật có lợi có thể ức chế và tiêu diệt nhiều loại vi trùng, làm giảm sự xuất hiện của bệnh và sâu hại trong nhà kính; chất hữu cơ có thể trở thành phân bón cho cây trồng; CO2 được tạo ra có thể tăng cường quá trình quang hợp của cây trồng. Ví dụ, Wei Wenxiang đã chôn các loại phân hữu cơ nóng như phân ngựa, phân bò và phân cừu vào đất trong nhà kính năng lượng mặt trời ở cao nguyên Thanh Hải, giúp tăng nhiệt độ đất hiệu quả. Trong nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng sa mạc Cam Túc, Zhou Zhilong đã sử dụng rơm và phân hữu cơ để lên men giữa các vụ mùa. Thử nghiệm cho thấy nhiệt độ trong nhà kính có thể tăng lên 2-3℃.

Sưởi ấm bằng than 02

Có các loại bếp nhân tạo, máy nước nóng tiết kiệm năng lượng và hệ thống sưởi. Ví dụ, sau khi khảo sát tại cao nguyên Thanh Hải, Wei Wenxiang nhận thấy rằng phương pháp sưởi bằng lò nhân tạo chủ yếu được sử dụng tại địa phương. Phương pháp sưởi này có ưu điểm là làm nóng nhanh và hiệu quả sưởi ấm rõ rệt. Tuy nhiên, quá trình đốt than sẽ tạo ra các khí độc hại như SO2, CO và H2S, vì vậy cần phải xử lý tốt các khí độc hại.

03 hệ thống sưởi điện

Sử dụng dây điện trở để sưởi ấm mái trước của nhà kính, hoặc sử dụng máy sưởi điện. Hiệu quả sưởi ấm rất đáng kể, sử dụng an toàn, không tạo ra chất ô nhiễm trong nhà kính, và thiết bị sưởi ấm dễ điều khiển. Chen Weiqian và các cộng sự cho rằng vấn đề thiệt hại do băng giá vào mùa đông ở khu vực Cửu Toàn cản trở sự phát triển của nông nghiệp sa mạc Gobi địa phương, và có thể sử dụng các thanh gia nhiệt điện để sưởi ấm nhà kính. Tuy nhiên, do sử dụng nguồn điện chất lượng cao, nên tiêu thụ năng lượng và chi phí cao. Do đó, phương pháp này được khuyến nghị chỉ nên sử dụng như một biện pháp sưởi ấm tạm thời trong trường hợp khẩn cấp khi thời tiết cực lạnh.

Các biện pháp quản lý môi trường

Trong quá trình sản xuất và sử dụng nhà kính, việc trang bị đầy đủ thiết bị và vận hành bình thường không thể đảm bảo hiệu quả môi trường nhiệt đáp ứng yêu cầu thiết kế. Trên thực tế, việc sử dụng và quản lý thiết bị thường đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và duy trì môi trường nhiệt, quan trọng nhất là việc quản lý hàng ngày lớp cách nhiệt và hệ thống thông gió.

Quản lý tấm chăn cách nhiệt

Tấm cách nhiệt là yếu tố then chốt trong việc cách nhiệt ban đêm cho mái nhà kính, vì vậy việc quản lý và bảo dưỡng hàng ngày rất quan trọng, đặc biệt cần chú ý đến các vấn đề sau: ① Chọn thời gian mở và đóng tấm cách nhiệt phù hợp. Thời gian mở và đóng tấm cách nhiệt không chỉ ảnh hưởng đến thời gian chiếu sáng trong nhà kính mà còn ảnh hưởng đến quá trình giữ nhiệt trong nhà kính. Mở và đóng tấm cách nhiệt quá sớm hoặc quá muộn đều không có lợi cho việc giữ nhiệt. Vào buổi sáng, nếu mở tấm cách nhiệt quá sớm, nhiệt độ trong nhà kính sẽ giảm quá nhiều do nhiệt độ ngoài trời thấp và ánh sáng yếu. Ngược lại, nếu mở tấm cách nhiệt quá muộn, thời gian nhận ánh sáng trong nhà kính sẽ bị rút ngắn, và thời gian tăng nhiệt độ trong nhà kính sẽ bị chậm lại. Vào buổi chiều, nếu đóng tấm cách nhiệt quá sớm, thời gian tiếp xúc với ánh sáng trong nhà kính sẽ bị rút ngắn, và khả năng tích trữ nhiệt của đất và tường trong nhà kính sẽ bị giảm. Ngược lại, nếu đóng tấm cách nhiệt quá muộn, sự tản nhiệt của nhà kính sẽ tăng lên do nhiệt độ ngoài trời thấp và ánh sáng yếu. Do đó, nói chung, khi bật lớp cách nhiệt vào buổi sáng, nên đợi nhiệt độ tăng lên sau khi giảm 1-2℃, còn khi tắt lớp cách nhiệt, nên đợi nhiệt độ tăng lên sau khi giảm 1-2℃. ② Khi đóng lớp cách nhiệt, chú ý quan sát xem lớp cách nhiệt có che kín toàn bộ mái nhà phía trước hay không, và điều chỉnh kịp thời nếu có khe hở. ③ Sau khi đã đặt lớp cách nhiệt xuống hoàn toàn, kiểm tra xem phần dưới đã được nén chặt chưa, để tránh làm giảm hiệu quả giữ nhiệt do gió thổi vào ban đêm. ④ Kiểm tra và bảo dưỡng lớp cách nhiệt kịp thời, đặc biệt khi lớp cách nhiệt bị hư hỏng, hãy sửa chữa hoặc thay thế kịp thời. ⑤ Chú ý đến điều kiện thời tiết kịp thời. Khi có mưa hoặc tuyết, hãy che lớp cách nhiệt kịp thời và dọn tuyết kịp thời.

Quản lý các lỗ thông hơi

Mục đích của việc thông gió vào mùa đông là điều chỉnh nhiệt độ không khí để tránh nhiệt độ quá cao vào giữa trưa; thứ hai là loại bỏ hơi ẩm trong nhà, giảm độ ẩm không khí trong nhà kính và kiểm soát sâu bệnh; thứ ba là tăng nồng độ CO2 trong nhà và thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Tuy nhiên, thông gió và giữ nhiệt lại mâu thuẫn nhau. Nếu việc thông gió không được quản lý đúng cách, có thể dẫn đến các vấn đề về nhiệt độ thấp. Do đó, thời điểm và thời gian mở các lỗ thông gió cần được điều chỉnh linh hoạt theo điều kiện môi trường của nhà kính tại bất kỳ thời điểm nào. Ở các khu vực không canh tác phía tây bắc, việc quản lý các lỗ thông gió nhà kính chủ yếu được chia thành hai cách: vận hành thủ công và thông gió cơ học đơn giản. Tuy nhiên, thời gian mở và thời gian thông gió của các lỗ thông gió chủ yếu dựa trên đánh giá chủ quan của con người, vì vậy có thể xảy ra trường hợp các lỗ thông gió được mở quá sớm hoặc quá muộn. Để giải quyết các vấn đề trên, Yin Yilei và cộng sự đã thiết kế một thiết bị thông gió thông minh trên mái nhà, có thể xác định thời gian mở và kích thước đóng mở của các lỗ thông gió theo sự thay đổi của môi trường trong nhà. Với sự nghiên cứu sâu hơn về quy luật biến đổi môi trường và nhu cầu cây trồng, cũng như sự phổ biến và tiến bộ của các công nghệ và thiết bị như nhận thức môi trường, thu thập thông tin, phân tích và điều khiển, việc tự động hóa quản lý thông gió trong nhà kính năng lượng mặt trời sẽ là một hướng phát triển quan trọng trong tương lai.

Các biện pháp quản lý khác

Trong quá trình sử dụng các loại màng phủ nhà kính khác nhau, khả năng truyền ánh sáng của chúng sẽ giảm dần, và tốc độ suy giảm không chỉ liên quan đến tính chất vật lý của bản thân màng mà còn liên quan đến môi trường xung quanh và việc quản lý trong quá trình sử dụng. Trong quá trình sử dụng, yếu tố quan trọng nhất dẫn đến sự suy giảm hiệu suất truyền ánh sáng là sự ô nhiễm bề mặt màng. Do đó, việc vệ sinh và làm sạch thường xuyên khi có điều kiện là vô cùng quan trọng. Ngoài ra, cần kiểm tra cấu trúc bao che của nhà kính thường xuyên. Khi có hiện tượng rò rỉ ở tường và mái trước, cần sửa chữa kịp thời để tránh nhà kính bị ảnh hưởng bởi sự xâm nhập của không khí lạnh.

Các vấn đề hiện tại và hướng phát triển

Các nhà nghiên cứu đã tìm tòi và nghiên cứu công nghệ giữ nhiệt, công nghệ quản lý và phương pháp làm ấm nhà kính ở các vùng đất không canh tác phía tây bắc trong nhiều năm, về cơ bản đã hiện thực hóa việc sản xuất rau quả qua mùa đông, cải thiện đáng kể khả năng chống chịu tổn thương do lạnh của nhà kính, và về cơ bản đã hiện thực hóa việc sản xuất rau quả qua mùa đông. Điều này đã đóng góp lịch sử vào việc giảm bớt mâu thuẫn giữa việc cạnh tranh đất đai giữa lương thực và rau quả ở Trung Quốc. Tuy nhiên, công nghệ đảm bảo nhiệt độ ở tây bắc Trung Quốc vẫn còn một số vấn đề sau đây.

Các loại nhà kính sẽ được nâng cấp.

Hiện nay, các loại nhà kính vẫn là những loại phổ biến được xây dựng vào cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ này, với cấu trúc đơn giản, thiết kế không hợp lý, khả năng duy trì môi trường nhiệt độ và chống chịu thiên tai kém, và thiếu tính tiêu chuẩn hóa. Do đó, trong thiết kế nhà kính tương lai, hình dạng và độ nghiêng của mái trước, góc phương vị của nhà kính, chiều cao của tường sau, độ sâu của nhà kính, v.v. cần được tiêu chuẩn hóa bằng cách kết hợp đầy đủ vĩ độ địa lý và đặc điểm khí hậu địa phương. Đồng thời, chỉ nên trồng một loại cây trồng trong nhà kính càng tốt, để có thể thực hiện việc lựa chọn nhà kính tiêu chuẩn phù hợp với yêu cầu về ánh sáng và nhiệt độ của cây trồng.

Quy mô nhà kính tương đối nhỏ.

Nếu quy mô nhà kính quá nhỏ, nó sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định của môi trường nhiệt trong nhà kính và sự phát triển của cơ giới hóa. Với sự gia tăng dần chi phí nhân công, phát triển cơ giới hóa là một hướng quan trọng trong tương lai. Do đó, trong tương lai, chúng ta nên dựa trên trình độ phát triển của địa phương, xem xét nhu cầu phát triển cơ giới hóa, thiết kế hợp lý không gian bên trong và bố trí nhà kính, đẩy nhanh nghiên cứu và phát triển các thiết bị nông nghiệp phù hợp với khu vực địa phương, và nâng cao tỷ lệ cơ giới hóa sản xuất trong nhà kính. Đồng thời, theo nhu cầu của cây trồng và mô hình canh tác, cần phải lựa chọn các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn, và cần thúc đẩy nghiên cứu và phát triển tích hợp, đổi mới và phổ biến các thiết bị thông gió, giảm độ ẩm, giữ nhiệt và sưởi ấm.

Các loại tường như tường cát và tường gạch rỗng vẫn còn khá dày.

Nếu tường quá dày, mặc dù hiệu quả cách nhiệt tốt, nhưng sẽ làm giảm tỷ lệ sử dụng đất, tăng chi phí và độ khó thi công. Do đó, trong quá trình phát triển tương lai, một mặt, độ dày tường có thể được tối ưu hóa một cách khoa học dựa trên điều kiện khí hậu địa phương; mặt khác, chúng ta nên thúc đẩy việc phát triển tường sau đơn giản và nhẹ hơn, để tường sau của nhà kính chỉ giữ chức năng giữ nhiệt, sử dụng các tấm thu năng lượng mặt trời và các thiết bị khác để thay thế chức năng lưu trữ và giải phóng nhiệt của tường. Các tấm thu năng lượng mặt trời có đặc điểm là hiệu suất thu nhiệt cao, khả năng thu nhiệt mạnh, tiết kiệm năng lượng, ít phát thải carbon, v.v., và hầu hết chúng đều có thể thực hiện điều chỉnh và kiểm soát chủ động, và có thể thực hiện gia nhiệt tỏa nhiệt có mục tiêu theo yêu cầu môi trường của nhà kính vào ban đêm, với hiệu quả sử dụng nhiệt cao hơn.

Cần phải phát triển một loại chăn cách nhiệt đặc biệt.

Mái trước là bộ phận tản nhiệt chính trong nhà kính, và hiệu suất cách nhiệt của lớp cách nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nhiệt độ bên trong. Hiện nay, môi trường nhiệt độ nhà kính ở một số khu vực chưa tốt, một phần là do lớp cách nhiệt quá mỏng và hiệu suất cách nhiệt của vật liệu không đủ. Đồng thời, lớp cách nhiệt vẫn còn một số vấn đề, chẳng hạn như khả năng chống thấm và trượt kém, vật liệu bề mặt và lõi dễ bị lão hóa, v.v. Do đó, trong tương lai, cần lựa chọn vật liệu cách nhiệt phù hợp một cách khoa học dựa trên đặc điểm và yêu cầu khí hậu địa phương, đồng thời thiết kế và phát triển các sản phẩm lớp cách nhiệt chuyên dụng phù hợp với điều kiện sử dụng tại địa phương và phổ biến chúng.

KẾT THÚC

Thông tin được trích dẫn

Luo Ganliang, Cheng Jieyu, Wang Pingzhi, v.v. Tình trạng nghiên cứu công nghệ đảm bảo nhiệt độ môi trường của nhà kính năng lượng mặt trời ở vùng đất không canh tác phía tây bắc [J]. Công nghệ kỹ thuật nông nghiệp, 2022, 42(28):12-20.