ली जियानमिंग, सन गुओताओ, आदि।ग्रीनहाउस बागवानी कृषि इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी2022-11-21 17:42 बीजिंग में प्रकाशित

हाल के वर्षों में ग्रीनहाउस उद्योग का तीव्र विकास हुआ है। ग्रीनहाउस के विकास से न केवल भूमि उपयोग दर और कृषि उत्पादों की उत्पादन दर में सुधार हुआ है, बल्कि ऑफ-सीजन में फलों और सब्जियों की आपूर्ति की समस्या का भी समाधान हुआ है। हालांकि, ग्रीनहाउस को अभूतपूर्व चुनौतियों का भी सामना करना पड़ा है। मूल सुविधाएं, तापन विधियां और संरचनात्मक रूप पर्यावरण और विकास के प्रति प्रतिरोधक क्षमता विकसित कर चुके हैं। ग्रीनहाउस संरचना को बदलने के लिए नई सामग्रियों और नए डिजाइनों की तत्काल आवश्यकता है, और ऊर्जा संरक्षण और पर्यावरण संरक्षण के उद्देश्यों को प्राप्त करने तथा उत्पादन और आय बढ़ाने के लिए नए ऊर्जा स्रोतों की भी तत्काल आवश्यकता है।

यह लेख "ग्रीनहाउस की नई क्रांति में सहायक नई ऊर्जा, नए पदार्थ और नया डिज़ाइन" विषय पर चर्चा करता है, जिसमें ग्रीनहाउस में सौर ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, भूतापीय ऊर्जा और अन्य नए ऊर्जा स्रोतों के अनुसंधान और नवाचार, आवरण, तापीय इन्सुलेशन, दीवारों और अन्य उपकरणों के लिए नए पदार्थों के अनुसंधान और अनुप्रयोग, और ग्रीनहाउस सुधार में सहायक नई ऊर्जा, नए पदार्थों और नए डिज़ाइन की भविष्य की संभावनाओं और सोच को शामिल किया गया है, ताकि उद्योग को संदर्भ प्रदान किया जा सके।

सुविधापूर्ण कृषि का विकास महत्वपूर्ण निर्देशों और केंद्र सरकार के निर्णय लेने की भावना को लागू करने के लिए एक राजनीतिक आवश्यकता और अपरिहार्य विकल्प है। 2020 में, चीन में संरक्षित कृषि का कुल क्षेत्रफल 28 लाख वर्ग मीटर होगा और उत्पादन मूल्य 1 ट्रिलियन युआन से अधिक होगा। ग्रीनहाउस की उत्पादन क्षमता बढ़ाने का एक महत्वपूर्ण तरीका नई ऊर्जा, नई सामग्रियों और ग्रीनहाउस के नए डिजाइन के माध्यम से ग्रीनहाउस प्रकाश व्यवस्था और तापीय इन्सुलेशन प्रदर्शन में सुधार करना है। पारंपरिक ग्रीनहाउस उत्पादन में कई कमियां हैं, जैसे कि ग्रीनहाउस में ताप और ऊष्मायन के लिए कोयला, ईंधन तेल और अन्य ऊर्जा स्रोतों का उपयोग, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न होती है, जो पर्यावरण को गंभीर रूप से प्रदूषित करती है, जबकि प्राकृतिक गैस, विद्युत ऊर्जा और अन्य ऊर्जा स्रोत ग्रीनहाउस के संचालन लागत को बढ़ाते हैं। ग्रीनहाउस की दीवारों के लिए पारंपरिक ताप भंडारण सामग्री ज्यादातर मिट्टी और ईंटें होती हैं, जो बहुत अधिक खपत करती हैं और भूमि संसाधनों को गंभीर नुकसान पहुंचाती हैं। मिट्टी की दीवारों वाले पारंपरिक सौर ग्रीनहाउस की भूमि उपयोग दक्षता केवल 40% से 50% है, और साधारण ग्रीनहाउस की ताप भंडारण क्षमता कम होती है, इसलिए यह उत्तरी चीन में सर्दियों में गर्म सब्जियां उगाने के लिए उपयुक्त नहीं है। इसलिए, ग्रीनहाउस परिवर्तन को बढ़ावा देने या मूलभूत अनुसंधान का मूल आधार ग्रीनहाउस डिजाइन, नए पदार्थों और नई ऊर्जा के अनुसंधान और विकास में निहित है। यह लेख ग्रीनहाउस में नए ऊर्जा स्रोतों के अनुसंधान और नवाचार पर केंद्रित होगा, ग्रीनहाउस में सौर ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, भूतापीय ऊर्जा, पवन ऊर्जा जैसे नए ऊर्जा स्रोतों और नए पारदर्शी आवरण पदार्थों, तापीय इन्सुलेशन पदार्थों और दीवार पदार्थों की अनुसंधान स्थिति का सारांश प्रस्तुत करेगा, नए ग्रीनहाउस के निर्माण में नई ऊर्जा और नए पदार्थों के अनुप्रयोग का विश्लेषण करेगा और ग्रीनहाउस के भविष्य के विकास और परिवर्तन में उनकी भूमिका पर प्रकाश डालेगा।

नई ऊर्जा ग्रीनहाउस के अनुसंधान और नवाचार

कृषि क्षेत्र में सबसे अधिक उपयोग की क्षमता वाली हरित नई ऊर्जा में सौर ऊर्जा, भूतापीय ऊर्जा और बायोमास ऊर्जा शामिल हैं, या विभिन्न नए ऊर्जा स्रोतों का व्यापक उपयोग शामिल है, ताकि एक-दूसरे की खूबियों से सीखते हुए ऊर्जा का कुशल उपयोग प्राप्त किया जा सके।

सौर ऊर्जा/विद्युत

सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी कम कार्बन उत्सर्जन वाली, कुशल और टिकाऊ ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली है, और यह चीन के रणनीतिक उभरते उद्योगों का एक महत्वपूर्ण घटक है। भविष्य में चीन की ऊर्जा संरचना के परिवर्तन और उन्नयन के लिए यह एक अनिवार्य विकल्प बन जाएगी। ऊर्जा उपयोग के दृष्टिकोण से, ग्रीनहाउस स्वयं सौर ऊर्जा उपयोग के लिए एक उपयुक्त संरचना है। ग्रीनहाउस प्रभाव के माध्यम से, सौर ऊर्जा को ग्रीनहाउस के भीतर एकत्रित किया जाता है, जिससे ग्रीनहाउस का तापमान बढ़ता है और फसलों की वृद्धि के लिए आवश्यक ऊष्मा प्राप्त होती है। ग्रीनहाउस पौधों के प्रकाश संश्लेषण का मुख्य ऊर्जा स्रोत प्रत्यक्ष सूर्य का प्रकाश है, जो सौर ऊर्जा का प्रत्यक्ष उपयोग है।

01 ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन

फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन एक ऐसी तकनीक है जो फोटोवोल्टिक प्रभाव के आधार पर प्रकाश ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है। इस तकनीक का मुख्य तत्व सौर सेल है। जब सौर ऊर्जा श्रृंखला या समानांतर क्रम में लगे सौर पैनलों की श्रृंखला पर पड़ती है, तो अर्धचालक घटक सौर विकिरण ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर देते हैं। फोटोवोल्टिक तकनीक प्रकाश ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकती है, बैटरी के माध्यम से बिजली संग्रहित कर सकती है और रात में ग्रीनहाउस को गर्म कर सकती है, लेकिन इसकी उच्च लागत इसके आगे के विकास को सीमित करती है। शोध समूह ने एक फोटोवोल्टिक ग्राफीन हीटिंग उपकरण विकसित किया है, जिसमें लचीले फोटोवोल्टिक पैनल, एक ऑल-इन-वन रिवर्स कंट्रोल मशीन, एक स्टोरेज बैटरी और एक ग्राफीन हीटिंग रॉड शामिल हैं। रोपण पंक्ति की लंबाई के अनुसार, ग्राफीन हीटिंग रॉड को सब्सट्रेट बैग के नीचे दबा दिया जाता है। दिन के दौरान, फोटोवोल्टिक पैनल सौर विकिरण को अवशोषित करके बिजली उत्पन्न करते हैं और इसे स्टोरेज बैटरी में संग्रहित करते हैं, और फिर रात में इस बिजली को ग्राफीन हीटिंग रॉड के लिए छोड़ा जाता है। वास्तविक माप में, 17℃ से शुरू होकर 19℃ पर बंद होने वाले तापमान नियंत्रण मोड को अपनाया गया है। दूसरे दिन रात में (20:00 से 08:00 बजे तक) 8 घंटे तक चलने पर, पौधों की एक पंक्ति को गर्म करने की ऊर्जा खपत 1.24 किलोवाट-घंटा है, और रात में सब्सट्रेट बैग का औसत तापमान 19.2℃ है, जो नियंत्रण समूह की तुलना में 3.5 से 5.3℃ अधिक है। फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन के साथ संयुक्त यह तापन विधि सर्दियों में ग्रीनहाउस को गर्म करने में होने वाली उच्च ऊर्जा खपत और उच्च प्रदूषण की समस्याओं का समाधान करती है।

02 फोटोथर्मल रूपांतरण और उपयोग

सौर फोटोथर्मल रूपांतरण का तात्पर्य फोटोथर्मल रूपांतरण सामग्री से बनी विशेष सूर्यप्रकाश संग्रहण सतह का उपयोग करके उस पर पड़ने वाली अधिकतम सौर ऊर्जा को एकत्रित और अवशोषित करके उसे ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित करने से है। सौर फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों की तुलना में, सौर फोटोथर्मल अनुप्रयोग निकट-अवरक्त बैंड के अवशोषण को बढ़ाते हैं, इसलिए इसमें सूर्यप्रकाश की ऊर्जा उपयोग दक्षता अधिक होती है, लागत कम होती है और यह एक परिपक्व तकनीक है, और यह सौर ऊर्जा उपयोग का सबसे व्यापक रूप से प्रचलित तरीका है।

चीन में प्रकाश-तापीय रूपांतरण और उपयोग की सबसे विकसित तकनीक सौर संग्राहक है, जिसका मुख्य घटक चयनात्मक अवशोषण कोटिंग वाली ऊष्मा-अवशोषक प्लेट कोर है। यह प्लेट आवरण प्लेट से गुजरने वाली सौर विकिरण ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित करके उसे ऊष्मा-अवशोषक कार्यशील माध्यम तक पहुंचाती है। सौर संग्राहकों को दो श्रेणियों में बांटा जा सकता है: समतल सौर संग्राहक और वैक्यूम ट्यूब सौर संग्राहक; दिन के प्रकाश वाले पोर्ट पर सौर विकिरण की दिशा में परिवर्तन के आधार पर संकेंद्रित सौर संग्राहक और गैर-संकेंद्रित सौर संग्राहक; और ऊष्मा स्थानांतरण कार्यशील माध्यम के प्रकार के आधार पर तरल सौर संग्राहक और वायु सौर संग्राहक।

ग्रीनहाउस में सौर ऊर्जा का उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न प्रकार के सौर संग्राहकों के माध्यम से किया जाता है। मोरक्को के इब्न ज़ोर विश्वविद्यालय ने ग्रीनहाउस को गर्म करने के लिए एक सक्रिय सौर ऊर्जा तापन प्रणाली (ASHS) विकसित की है, जिससे सर्दियों में टमाटर का कुल उत्पादन 55% तक बढ़ सकता है। चीन के कृषि विश्वविद्यालय ने 390.6～693.0 MJ की ताप संग्रहण क्षमता वाली एक सतही कूलर-फैन संग्रहण और निर्वहन प्रणाली का डिज़ाइन और विकास किया है, और हीट पंप द्वारा ताप संग्रहण प्रक्रिया को ताप भंडारण प्रक्रिया से अलग करने का विचार प्रस्तुत किया है। इटली के बारी विश्वविद्यालय ने एक ग्रीनहाउस बहु-उत्पादन तापन प्रणाली विकसित की है, जिसमें एक सौर ऊर्जा प्रणाली और एक वायु-जल ताप पंप शामिल है, और यह वायु तापमान को 3.6% और मिट्टी के तापमान को 92% तक बढ़ा सकती है। शोध समूह ने सौर ग्रीनहाउस के लिए परिवर्तनीय झुकाव कोण वाला एक सक्रिय सौर ताप संग्रहण उपकरण और मौसम के अनुसार ग्रीनहाउस जल निकाय के लिए एक सहायक ताप भंडारण उपकरण विकसित किया है। परिवर्तनीय झुकाव वाली सक्रिय सौर ताप संग्रहण तकनीक पारंपरिक ग्रीनहाउस ताप संग्रहण उपकरणों की सीमाओं, जैसे सीमित ताप संग्रहण क्षमता, छायांकन और खेती योग्य भूमि के उपयोग आदि को दूर करती है। सौर ग्रीनहाउस की विशेष संरचना का उपयोग करके, ग्रीनहाउस के गैर-पौधारोपण क्षेत्र का पूर्ण उपयोग किया जाता है, जिससे ग्रीनहाउस स्थान की उपयोग क्षमता में काफी सुधार होता है। सामान्य धूप वाली कार्य परिस्थितियों में, परिवर्तनीय झुकाव वाली सक्रिय सौर ताप संग्रहण प्रणाली 1.9 MJ/(m²h) तक पहुँचती है, ऊर्जा उपयोग क्षमता 85.1% तक पहुँचती है और ऊर्जा बचत दर 77% है। ग्रीनहाउस ताप भंडारण तकनीक में, बहु-चरण परिवर्तन ताप भंडारण संरचना स्थापित की जाती है, ताप भंडारण उपकरण की ताप भंडारण क्षमता बढ़ाई जाती है, और उपकरण से ऊष्मा का धीमा उत्सर्जन सुनिश्चित किया जाता है, जिससे ग्रीनहाउस सौर ताप संग्रहण उपकरण द्वारा एकत्रित ऊष्मा का कुशल उपयोग होता है।

बायोमास ऊर्जा

ग्रीनहाउस के साथ बायोमास ताप-उत्पादक उपकरण को मिलाकर एक नई सुविधा संरचना का निर्माण किया जाता है, और सुअर के गोबर, मशरूम के अवशेष और भूसे जैसे बायोमास कच्चे माल को खाद बनाकर ताप उत्पन्न किया जाता है, और उत्पन्न ताप ऊर्जा सीधे ग्रीनहाउस को आपूर्ति की जाती है [5]। बायोमास किण्वन ताप टैंक के बिना ग्रीनहाउस की तुलना में, तापित ग्रीनहाउस ग्रीनहाउस में मिट्टी का तापमान प्रभावी रूप से बढ़ा सकता है और सर्दियों में सामान्य जलवायु में मिट्टी में उगाई जाने वाली फसलों की जड़ों का उचित तापमान बनाए रख सकता है। 17 मीटर के विस्तार और 30 मीटर की लंबाई वाले एकल-परत असममित तापीय इन्सुलेशन ग्रीनहाउस का उदाहरण लेते हुए, ढेर को पलटे बिना प्राकृतिक किण्वन के लिए इनडोर किण्वन टैंक में 8 मीटर कृषि अपशिष्ट (टमाटर का भूसा और सुअर के गोबर का मिश्रण) डालने से सर्दियों में ग्रीनहाउस का औसत दैनिक तापमान 4.2℃ तक बढ़ सकता है, और औसत दैनिक न्यूनतम तापमान 4.6℃ तक पहुंच सकता है।

बायोमास नियंत्रित किण्वन द्वारा ऊर्जा का उपयोग एक ऐसी किण्वन विधि है जिसमें किण्वन प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए उपकरणों का उपयोग किया जाता है ताकि बायोमास की ऊष्मा ऊर्जा और CO2 गैस का तेजी से और कुशलतापूर्वक उपयोग किया जा सके। इनमें से वेंटिलेशन और नमी बायोमास के किण्वन ऊष्मा और गैस उत्पादन को नियंत्रित करने वाले प्रमुख कारक हैं। हवादार परिस्थितियों में, किण्वन ढेर में मौजूद वायवीय सूक्ष्मजीव अपने जीवन की गतिविधियों के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं, और उत्पन्न ऊर्जा का एक हिस्सा उनकी अपनी गतिविधियों के लिए उपयोग किया जाता है, जबकि ऊर्जा का एक हिस्सा ऊष्मा ऊर्जा के रूप में वातावरण में मुक्त हो जाता है, जो पर्यावरण के तापमान में वृद्धि के लिए लाभकारी है। जल पूरी किण्वन प्रक्रिया में भाग लेता है, सूक्ष्मजीवों की गतिविधियों के लिए आवश्यक घुलनशील पोषक तत्व प्रदान करता है, और साथ ही पानी के माध्यम से भाप के रूप में ढेर की ऊष्मा को मुक्त करता है, जिससे ढेर का तापमान कम होता है, सूक्ष्मजीवों का जीवनकाल बढ़ता है और ढेर का समग्र तापमान बढ़ता है। किण्वन टैंक में पुआल लीचिंग उपकरण लगाने से सर्दियों में अंदर का तापमान 3 से 5 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ सकता है, पौधों के प्रकाश संश्लेषण को मजबूत कर सकता है और टमाटर की उपज में 29.6% की वृद्धि कर सकता है।

भू - तापीय ऊर्जा

चीन भूतापीय संसाधनों से समृद्ध है। वर्तमान में, कृषि सुविधाओं में भूतापीय ऊर्जा का उपयोग करने का सबसे आम तरीका ग्राउंड सोर्स हीट पंप का उपयोग करना है, जो थोड़ी मात्रा में उच्च-श्रेणी की ऊर्जा (जैसे विद्युत ऊर्जा) डालकर निम्न-श्रेणी की ऊष्मा ऊर्जा को उच्च-श्रेणी की ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। ग्रीनहाउस को गर्म करने के पारंपरिक तरीकों से भिन्न, ग्राउंड सोर्स हीट पंप से गर्म करने से न केवल महत्वपूर्ण तापन प्रभाव प्राप्त होता है, बल्कि ग्रीनहाउस को ठंडा करने और उसमें नमी को कम करने की क्षमता भी होती है। आवास निर्माण के क्षेत्र में ग्राउंड सोर्स हीट पंप के अनुप्रयोग पर शोध परिपक्व है। ग्राउंड सोर्स हीट पंप की तापन और शीतलन क्षमता को प्रभावित करने वाला मुख्य भाग भूमिगत ताप विनिमय मॉड्यूल है, जिसमें मुख्य रूप से भूमिगत पाइप, भूमिगत कुएं आदि शामिल हैं। लागत और प्रभाव के संतुलन के साथ भूमिगत ताप विनिमय प्रणाली को कैसे डिजाइन किया जाए, यह इस भाग के शोध का मुख्य केंद्र रहा है। साथ ही, ग्राउंड सोर्स हीट पंप के अनुप्रयोग में भूमिगत मिट्टी की परत के तापमान में परिवर्तन भी ताप पंप प्रणाली के उपयोग प्रभाव को प्रभावित करता है। गर्मी के मौसम में ग्रीनहाउस को ठंडा करने और गहरी मिट्टी की परत में ऊष्मा ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए ग्राउंड सोर्स हीट पंप का उपयोग करने से भूमिगत मिट्टी की परत के तापमान में गिरावट को कम किया जा सकता है और सर्दियों में ग्राउंड सोर्स हीट पंप की ऊष्मा उत्पादन दक्षता में सुधार किया जा सकता है।

वर्तमान में, ग्राउंड सोर्स हीट पंप के प्रदर्शन और दक्षता के अनुसंधान में, वास्तविक प्रायोगिक आंकड़ों के आधार पर, TOUGH2 और TRNSYS जैसे सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके एक संख्यात्मक मॉडल स्थापित किया गया है, और यह निष्कर्ष निकाला गया है कि ग्राउंड सोर्स हीट पंप का तापन प्रदर्शन और प्रदर्शन गुणांक (COP) 3.0 से 4.5 तक पहुंच सकता है, जो एक अच्छा शीतलन और तापन प्रभाव प्रदान करता है। हीट पंप प्रणाली की संचालन रणनीति के अनुसंधान में, फू युनझुन और अन्य ने पाया कि लोड साइड प्रवाह की तुलना में, ग्राउंड सोर्स साइड प्रवाह इकाई के प्रदर्शन और भूमिगत पाइप के ऊष्मा स्थानांतरण प्रदर्शन पर अधिक प्रभाव डालता है। प्रवाह सेटिंग की स्थिति में, 2 घंटे चलने और 2 घंटे रुकने की संचालन योजना को अपनाकर इकाई का अधिकतम COP मान 4.17 तक पहुंच सकता है; शी हुईक्सियन और अन्य ने जल भंडारण शीतलन प्रणाली के आंतरायिक संचालन मोड को अपनाया। गर्मियों में, जब तापमान अधिक होता है, तो संपूर्ण ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली का COP 3.80 तक पहुंच सकता है।

ग्रीनहाउस में गहरी मिट्टी में ऊष्मा भंडारण तकनीक

ग्रीनहाउस में गहरी मिट्टी में ऊष्मा का भंडारण ग्रीनहाउस में "ऊष्मा भंडारण बैंक" के रूप में भी जाना जाता है। सर्दियों में ठंड से होने वाला नुकसान और गर्मियों में उच्च तापमान ग्रीनहाउस उत्पादन में मुख्य बाधाएँ हैं। गहरी मिट्टी की मजबूत ऊष्मा भंडारण क्षमता के आधार पर, शोध समूह ने ग्रीनहाउस के लिए एक भूमिगत ऊष्मा भंडारण उपकरण तैयार किया है। यह उपकरण ग्रीनहाउस में 1.5 से 2.5 मीटर की गहराई पर दबी हुई दोहरी परत वाली समानांतर ऊष्मा स्थानांतरण पाइपलाइन है, जिसमें ग्रीनहाउस के शीर्ष पर एक वायु प्रवेश द्वार और जमीन पर एक वायु निकास द्वार है। जब ग्रीनहाउस का तापमान अधिक होता है, तो पंखे द्वारा ग्रीनहाउस की हवा को जबरदस्ती जमीन में पंप किया जाता है, जिससे ऊष्मा का भंडारण और तापमान में कमी होती है। जब ग्रीनहाउस का तापमान कम होता है, तो ग्रीनहाउस को गर्म करने के लिए मिट्टी से ऊष्मा निकाली जाती है। उत्पादन और अनुप्रयोग के परिणामों से पता चलता है कि यह उपकरण सर्दियों की रात में ग्रीनहाउस का तापमान 2.3℃ तक बढ़ा सकता है, गर्मियों के दिन में ग्रीनहाउस का तापमान 2.6℃ तक कम कर सकता है और 667 वर्ग मीटर क्षेत्र में टमाटर की उपज 1500 किलोग्राम तक बढ़ा सकता है।²यह उपकरण गहरी भूमिगत मिट्टी की "सर्दियों में गर्म और गर्मियों में ठंडी" और "स्थिर तापमान" की विशेषताओं का पूरा उपयोग करता है, ग्रीनहाउस के लिए "ऊर्जा आपूर्ति बैंक" प्रदान करता है, और ग्रीनहाउस को ठंडा और गर्म करने के सहायक कार्यों को लगातार पूरा करता है।

बहु-ऊर्जा समन्वय

ग्रीनहाउस को गर्म करने के लिए दो या दो से अधिक ऊर्जा प्रकारों का उपयोग करने से एकल ऊर्जा प्रकार की कमियों की प्रभावी ढंग से भरपाई हो सकती है और "एक प्लस एक दो से बड़ा होता है" के सुपरपोज़िशन प्रभाव को साकार किया जा सकता है। भूतापीय ऊर्जा और सौर ऊर्जा का पूरक सहयोग हाल के वर्षों में कृषि उत्पादन में नई ऊर्जा उपयोग का एक प्रमुख अनुसंधान क्षेत्र है। एम्मी एट अल. ने एक बहु-स्रोत ऊर्जा प्रणाली (चित्र 1) का अध्ययन किया, जो एक फोटोवोल्टिक-थर्मल हाइब्रिड सौर संग्राहक से सुसज्जित है। सामान्य वायु-जल ताप पंप प्रणाली की तुलना में, बहु-स्रोत ऊर्जा प्रणाली की ऊर्जा दक्षता में 16% से 25% तक सुधार हुआ है। झेंग एट अल. ने सौर ऊर्जा और ग्राउंड सोर्स हीट पंप की एक नई प्रकार की युग्मित ताप भंडारण प्रणाली विकसित की। सौर संग्राहक प्रणाली उच्च गुणवत्ता वाले मौसमी ताप भंडारण को साकार कर सकती है, अर्थात् सर्दियों में उच्च गुणवत्ता वाली हीटिंग और गर्मियों में उच्च गुणवत्ता वाली कूलिंग। भूमिगत ट्यूब हीट एक्सचेंजर और आंतरायिक ताप भंडारण टैंक सभी इस प्रणाली में सुचारू रूप से कार्य कर सकते हैं, और प्रणाली का COP मान 6.96 तक पहुंच सकता है।

सौर ऊर्जा के साथ संयुक्त रूप से, इसका उद्देश्य ग्रीनहाउस में व्यावसायिक बिजली की खपत को कम करना और सौर ऊर्जा आपूर्ति की स्थिरता को बढ़ाना है। वान या एट अल. ने ग्रीनहाउस हीटिंग के लिए सौर ऊर्जा उत्पादन को व्यावसायिक बिजली के साथ संयोजित करने की एक नई बुद्धिमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी योजना प्रस्तुत की है, जो प्रकाश होने पर फोटोवोल्टिक ऊर्जा का उपयोग कर सकती है और प्रकाश न होने पर इसे व्यावसायिक बिजली में परिवर्तित कर सकती है, जिससे लोड बिजली की कमी की दर में काफी कमी आती है और बैटरी का उपयोग किए बिना आर्थिक लागत कम हो जाती है।

सौर ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा और विद्युत ऊर्जा का संयुक्त रूप से उपयोग करके ग्रीनहाउस को गर्म किया जा सकता है, जिससे उच्च तापन दक्षता प्राप्त होती है। झांग लियांगरुई और अन्य शोधकर्ताओं ने सौर वैक्यूम ट्यूब ताप संग्रहण प्रणाली को घाटी विद्युत ताप भंडारण जल टैंक के साथ संयोजित किया है। ग्रीनहाउस तापन प्रणाली में बेहतर तापीय आराम है और इसकी औसत तापन दक्षता 68.70% है। विद्युत ताप भंडारण जल टैंक एक बायोमास तापन जल भंडारण उपकरण है जिसमें विद्युत तापन की सुविधा है। तापन सिरे पर जल प्रवेश का न्यूनतम तापमान निर्धारित किया जाता है और सौर ताप संग्रहण भाग और बायोमास ताप भंडारण भाग के जल भंडारण तापमान के अनुसार प्रणाली की संचालन रणनीति निर्धारित की जाती है, ताकि तापन सिरे पर स्थिर तापन तापमान प्राप्त हो सके और विद्युत ऊर्जा और बायोमास ऊर्जा सामग्री की अधिकतम बचत हो सके।

ग्रीनहाउस सामग्री के क्षेत्र में नवोन्मेषी अनुसंधान और अनुप्रयोग

ग्रीनहाउस के क्षेत्रफल में वृद्धि के साथ, ईंट और मिट्टी जैसी पारंपरिक ग्रीनहाउस सामग्रियों की उपयोगिता संबंधी कमियाँ स्पष्ट होती जा रही हैं। इसलिए, ग्रीनहाउस के तापीय प्रदर्शन को और बेहतर बनाने और आधुनिक ग्रीनहाउस की विकास संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, नए पारदर्शी आवरण सामग्री, तापीय इन्सुलेशन सामग्री और दीवार सामग्री पर व्यापक शोध और अनुप्रयोग किए जा रहे हैं।

नए पारदर्शी आवरण पदार्थों पर शोध और उनका अनुप्रयोग

ग्रीनहाउस के लिए उपयोग होने वाली पारदर्शी आवरण सामग्री में मुख्य रूप से प्लास्टिक फिल्म, कांच, सौर पैनल और फोटोवोल्टिक पैनल शामिल हैं, जिनमें से प्लास्टिक फिल्म का उपयोग सबसे अधिक होता है। पारंपरिक ग्रीनहाउस पीई फिल्म में कम सेवा जीवन, अपघटन न होना और केवल एक कार्य करने जैसी कमियां हैं। वर्तमान में, कार्यात्मक अभिकर्मकों या कोटिंग्स को मिलाकर विभिन्न प्रकार की नई कार्यात्मक फिल्में विकसित की गई हैं।

प्रकाश रूपांतरण फिल्म:प्रकाश रूपांतरण फिल्म दुर्लभ पृथ्वी और नैनो सामग्री जैसे प्रकाश रूपांतरण एजेंटों का उपयोग करके फिल्म के प्रकाशीय गुणों को बदल देती है, और पराबैंगनी प्रकाश को पौधों के प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक लाल नारंगी और नीले बैंगनी प्रकाश में परिवर्तित कर सकती है, जिससे फसल की पैदावार बढ़ती है और प्लास्टिक ग्रीनहाउस में फसलों और ग्रीनहाउस फिल्मों को पराबैंगनी प्रकाश से होने वाले नुकसान को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, VTR-660 प्रकाश रूपांतरण एजेंट वाली वाइड-बैंड बैंगनी से लाल ग्रीनहाउस फिल्म ग्रीनहाउस में उपयोग किए जाने पर अवरक्त पारगम्यता में उल्लेखनीय सुधार करती है, और नियंत्रण ग्रीनहाउस की तुलना में, प्रति हेक्टेयर टमाटर की पैदावार, विटामिन सी और लाइकोपीन की मात्रा में क्रमशः 25.71%, 11.11% और 33.04% की उल्लेखनीय वृद्धि होती है। हालांकि, वर्तमान में, इस नई प्रकाश रूपांतरण फिल्म की सेवा अवधि, अपघटनशीलता और लागत का अध्ययन किया जाना बाकी है।

बिखरे हुए कांचग्रीनहाउस में इस्तेमाल होने वाला स्कैटर ग्लास, कांच की सतह पर विशेष पैटर्न और एंटी-रिफ्लेक्शन तकनीक से निर्मित होता है। यह सूर्य के प्रकाश को बिखेरकर ग्रीनहाउस में प्रवेश करने देता है, जिससे फसलों की प्रकाश संश्लेषण क्षमता बढ़ती है और उपज में वृद्धि होती है। स्कैटर ग्लास विशेष पैटर्न के माध्यम से ग्रीनहाउस में प्रवेश करने वाले प्रकाश को बिखेर देता है, जिससे यह प्रकाश ग्रीनहाउस में अधिक समान रूप से फैलता है और ग्रीनहाउस पर पड़ने वाली छाया का प्रभाव समाप्त हो जाता है। साधारण फ्लोट ग्लास और अल्ट्रा-व्हाइट फ्लोट ग्लास की तुलना में, स्कैटर ग्लास की प्रकाश पारगम्यता 91.5% है, जबकि साधारण फ्लोट ग्लास की 88% है। ग्रीनहाउस के अंदर प्रकाश पारगम्यता में प्रत्येक 1% की वृद्धि से उपज में लगभग 3% की वृद्धि हो सकती है, और फलों और सब्जियों में घुलनशील शर्करा और विटामिन सी की मात्रा भी बढ़ जाती है। ग्रीनहाउस में इस्तेमाल होने वाले स्कैटर ग्लास पर पहले कोटिंग की जाती है और फिर उसे टेम्पर्ड किया जाता है, और इसकी स्वतः विस्फोट दर राष्ट्रीय मानक से अधिक, 2‰ तक होती है।

नई तापीय इन्सुलेशन सामग्रियों का अनुसंधान और अनुप्रयोग

ग्रीनहाउस में उपयोग होने वाली पारंपरिक तापरोधी सामग्री में मुख्य रूप से पुआल की चटाई, कागज की रजाई, सुईदार फेल्ट की तापरोधी रजाई आदि शामिल हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से छतों के आंतरिक और बाहरी तापरोधी, दीवारों के तापरोधी और कुछ ऊष्मा भंडारण एवं ऊष्मा संग्रहण उपकरणों के तापरोधी के लिए किया जाता है। इनमें से अधिकांश में लंबे समय तक उपयोग के बाद आंतरिक नमी के कारण तापरोधी क्षमता में कमी आने की खामी है। इसलिए, नई उच्च तापरोधी सामग्री के कई अनुप्रयोग हैं, जिनमें से नई तापरोधी रजाई और ऊष्मा भंडारण एवं ऊष्मा संग्रहण उपकरण अनुसंधान का प्रमुख केंद्र हैं।

नए तापरोधी पदार्थ आमतौर पर बुनी हुई फिल्म और लेपित फेल्ट जैसे सतही जलरोधक और उम्र-प्रतिरोधी पदार्थों को स्प्रे-कोटेड कपास, मिश्रित कश्मीरी ऊन और मोती कपास जैसे रोएँदार तापरोधी पदार्थों के साथ संसाधित और मिश्रित करके बनाए जाते हैं। पूर्वोत्तर चीन में बुनी हुई फिल्म और स्प्रे-कोटेड कपास से बने तापरोधी रजाई का परीक्षण किया गया। यह पाया गया कि 500 ​​ग्राम स्प्रे-कोटेड कपास मिलाने से बाजार में उपलब्ध 4500 ग्राम काले फेल्ट तापरोधी रजाई के तापरोधी प्रदर्शन के बराबर तापरोधी प्रदर्शन प्राप्त हुआ। समान परिस्थितियों में, 700 ग्राम स्प्रे-कोटेड कपास का तापरोधी प्रदर्शन 500 ग्राम स्प्रे-कोटेड कपास की तुलना में 1 से 2 डिग्री सेल्सियस तक बेहतर था। साथ ही, अन्य अध्ययनों में भी पाया गया कि बाजार में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाली तापरोधी रजाइयों की तुलना में स्प्रे-कोटेड कपास और मिश्रित कश्मीरी ऊन से बनी तापरोधी रजाइयों का तापरोधी प्रभाव बेहतर है, जिनकी तापरोधी दर क्रमशः 84.0% और 83.3% है। जब बाहर का सबसे ठंडा तापमान -24.4℃ होता है, तो अंदर का तापमान क्रमशः 5.4 और 4.2℃ तक पहुँच सकता है। सिंगल स्ट्रॉ ब्लैंकेट इंसुलेशन क्विल्ट की तुलना में, नए कंपोजिट इंसुलेशन क्विल्ट में हल्के वजन, उच्च इन्सुलेशन दर, मजबूत जलरोधक क्षमता और उम्र बढ़ने के प्रतिरोध जैसे फायदे हैं, और इसे सौर ग्रीनहाउस के लिए एक नए प्रकार के उच्च-दक्षता वाले इन्सुलेशन सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

साथ ही, ग्रीनहाउस में ऊष्मा संग्रहण और भंडारण उपकरणों के लिए ऊष्मीय इन्सुलेशन सामग्रियों पर किए गए शोध के अनुसार, समान मोटाई होने पर, बहु-परत मिश्रित ऊष्मीय इन्सुलेशन सामग्रियों का ऊष्मीय इन्सुलेशन प्रदर्शन एकल सामग्रियों की तुलना में बेहतर होता है। नॉर्थवेस्ट ए एंड एफ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ली जियानमिंग की टीम ने ग्रीनहाउस जल भंडारण उपकरणों के लिए वैक्यूम बोर्ड, एरोजेल और रबर कॉटन जैसी 22 प्रकार की ऊष्मीय इन्सुलेशन सामग्रियों का डिज़ाइन और परीक्षण किया और उनके ऊष्मीय गुणों का मापन किया। परिणामों से पता चला कि 80 मिमी ऊष्मीय इन्सुलेशन कोटिंग + एरोजेल + रबर-प्लास्टिक ऊष्मीय इन्सुलेशन कॉटन मिश्रित इन्सुलेशन सामग्री 80 मिमी रबर-प्लास्टिक कॉटन की तुलना में प्रति इकाई समय में ऊष्मा अपव्यय को 0.367 MJ तक कम कर सकती है, और इन्सुलेशन संयोजन की मोटाई 100 मिमी होने पर इसका ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक 0.283 W/(m²·k) था।

ग्रीनहाउस सामग्री अनुसंधान में चरण परिवर्तन पदार्थ एक प्रमुख विषय है। नॉर्थवेस्ट ए एंड एफ विश्वविद्यालय ने चरण परिवर्तन पदार्थ भंडारण के लिए दो प्रकार के उपकरण विकसित किए हैं: पहला, काले पॉलीथीन से बना एक भंडारण बॉक्स है, जिसका आकार 50 सेमी × 30 सेमी × 14 सेमी (लंबाई × ऊंचाई × मोटाई) है और यह चरण परिवर्तन पदार्थों से भरा होता है, जिससे यह ऊष्मा का भंडारण और उत्सर्जन कर सकता है; दूसरा, एक नए प्रकार का चरण परिवर्तन वॉलबोर्ड विकसित किया गया है। चरण परिवर्तन वॉलबोर्ड में चरण परिवर्तन पदार्थ, एल्यूमीनियम प्लेट, एल्यूमीनियम-प्लास्टिक प्लेट और एल्यूमीनियम मिश्र धातु शामिल हैं। चरण परिवर्तन पदार्थ वॉलबोर्ड के मध्य में स्थित है और इसका आकार 200 मिमी × 200 मिमी × 50 मिमी है। चरण परिवर्तन से पहले और बाद में यह पाउडर के रूप में ठोस रहता है और इसमें पिघलने या बहने की कोई घटना नहीं होती है। चरण परिवर्तन पदार्थ की चारों दीवारें क्रमशः एल्यूमीनियम प्लेट और एल्यूमीनियम-प्लास्टिक प्लेट से बनी हैं। यह उपकरण दिन के दौरान मुख्य रूप से ऊष्मा का भंडारण और रात के दौरान मुख्य रूप से ऊष्मा का उत्सर्जन करने का कार्य करता है।

इसलिए, एकल तापीय इन्सुलेशन सामग्री के उपयोग में कुछ समस्याएं हैं, जैसे कम तापीय इन्सुलेशन दक्षता, अधिक ऊष्मा हानि, कम ऊष्मा भंडारण समय आदि। अतः, मिश्रित तापीय इन्सुलेशन सामग्री को तापीय इन्सुलेशन परत के रूप में और ऊष्मा भंडारण उपकरण की आंतरिक और बाहरी तापीय इन्सुलेशन आवरण परत के रूप में उपयोग करने से ग्रीनहाउस के तापीय इन्सुलेशन प्रदर्शन में प्रभावी रूप से सुधार किया जा सकता है, ग्रीनहाउस की ऊष्मा हानि को कम किया जा सकता है, और इस प्रकार ऊर्जा बचत का प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।

नई दीवार के अनुसंधान और अनुप्रयोग

एक प्रकार की बाड़ संरचना के रूप में, दीवार ग्रीनहाउस की ठंड से सुरक्षा और गर्मी संरक्षण के लिए एक महत्वपूर्ण अवरोधक है। दीवार की सामग्री और संरचना के आधार पर, ग्रीनहाउस की उत्तरी दीवार के विकास को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: मिट्टी, ईंटों आदि से बनी एकल-परत दीवार, और मिट्टी की ईंटों, ब्लॉक ईंटों, पॉलीस्टाइन बोर्ड आदि से बनी परतदार उत्तरी दीवार, जिसमें आंतरिक ऊष्मा भंडारण और बाहरी ऊष्मा इन्सुलेशन होता है। इनमें से अधिकांश दीवारें समय लेने वाली और श्रमसाध्य होती हैं; इसलिए, हाल के वर्षों में, कई नए प्रकार की दीवारें सामने आई हैं, जो बनाने में आसान और त्वरित संयोजन के लिए उपयुक्त हैं।

नई प्रकार की संयोजनात्मक दीवारों के उद्भव ने संयोजनात्मक ग्रीनहाउस के तीव्र विकास को बढ़ावा दिया है, जिनमें बाहरी जलरोधक और जीर्णता रोधी सतह सामग्री और ऊष्मा इन्सुलेशन परत के रूप में फेल्ट, पर्ल कॉटन, स्पेस कॉटन, ग्लास कॉटन या पुनर्नवीनीकृत कपास जैसी सामग्री से निर्मित नई प्रकार की मिश्रित दीवारें शामिल हैं, जैसे कि शिनजियांग में स्प्रे-बॉन्डेड कपास से बनी लचीली संयोजनात्मक दीवारें। इसके अतिरिक्त, अन्य अध्ययनों में शिनजियांग में ईंट-भरे गेहूं के छिलके के मोर्टार ब्लॉक से निर्मित ऊष्मा भंडारण परत वाली संयोजनात्मक ग्रीनहाउस की उत्तरी दीवार का भी उल्लेख किया गया है। समान बाहरी वातावरण में, जब न्यूनतम बाहरी तापमान -20.8℃ होता है, तो गेहूं के छिलके के मोर्टार ब्लॉक मिश्रित दीवार वाले सौर ग्रीनहाउस का तापमान 7.5℃ होता है, जबकि ईंट-कंक्रीट दीवार वाले सौर ग्रीनहाउस का तापमान 3.2℃ होता है। ईंट ग्रीनहाउस में टमाटर की कटाई का समय 16 दिन आगे बढ़ाया जा सकता है, और एक ग्रीनहाउस की उपज में 18.4% की वृद्धि की जा सकती है।

नॉर्थवेस्ट ए एंड एफ यूनिवर्सिटी की फैसिलिटी टीम ने प्रकाश और सरलीकृत दीवार डिजाइन के दृष्टिकोण से पुआल, मिट्टी, पानी, पत्थर और फेज चेंज मटेरियल से थर्मल इंसुलेशन और हीट स्टोरेज मॉड्यूल बनाने का डिजाइन विचार प्रस्तुत किया, जिससे मॉड्यूलर असेंबल्ड दीवार के अनुप्रयोग अनुसंधान को बढ़ावा मिला। उदाहरण के लिए, साधारण ईंट की दीवार वाले ग्रीनहाउस की तुलना में, एक सामान्य धूप वाले दिन ग्रीनहाउस का औसत तापमान 4.0℃ अधिक होता है। फेज चेंज मटेरियल (पीसीएम) और सीमेंट से बने तीन प्रकार के अकार्बनिक फेज चेंज सीमेंट मॉड्यूल में क्रमशः 74.5, 88.0 और 95.1 MJ/m³ की ऊष्मा संचित होती है।³और इसने क्रमशः 59.8, 67.8 और 84.2 MJ/m³ की ऊष्मा उत्सर्जित की।³क्रमशः। इनमें दिन के समय "पीक कटिंग" और रात में "वैली फिलिंग" का कार्य होता है, जो गर्मियों में ऊष्मा अवशोषित करने और सर्दियों में ऊष्मा छोड़ने का कार्य करता है।

ये नई दीवारें निर्माण स्थल पर ही तैयार की जाती हैं, इनका निर्माण समय कम होता है और सेवा जीवन लंबा होता है। इससे हल्के, सरल और जल्दी तैयार होने वाले पूर्वनिर्मित ग्रीनहाउसों के निर्माण के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनती हैं और ग्रीनहाउसों के संरचनात्मक सुधार को काफी बढ़ावा मिलता है। हालांकि, इस प्रकार की दीवारों में कुछ कमियाँ भी हैं, जैसे कि स्प्रे-बॉन्डेड कॉटन थर्मल इंसुलेशन क्विल्ट दीवार में उत्कृष्ट तापीय इन्सुलेशन क्षमता तो होती है, लेकिन ऊष्मा भंडारण क्षमता कम होती है, और चरण परिवर्तन निर्माण सामग्री की लागत अधिक होती है। भविष्य में, तैयार दीवारों के अनुप्रयोग अनुसंधान को और मजबूत किया जाना चाहिए।

नई ऊर्जा, नए पदार्थ और नए डिजाइन ग्रीनहाउस संरचना में बदलाव लाने में मदद करते हैं।

नई ऊर्जा और नई सामग्रियों पर शोध और नवाचार ग्रीनहाउस के डिजाइन में नवाचार का आधार प्रदान करते हैं। ऊर्जा-बचत करने वाले सौर ग्रीनहाउस और मेहराबदार शेड चीन के कृषि उत्पादन में सबसे बड़े शेड संरचनाएं हैं और कृषि उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालांकि, चीन की सामाजिक-आर्थिक प्रगति के साथ, इन दोनों प्रकार की संरचनाओं की कमियां तेजी से सामने आ रही हैं। पहली, संरचनाओं का स्थान सीमित है और मशीनीकरण का स्तर कम है; दूसरी, ऊर्जा-बचत करने वाले सौर ग्रीनहाउस में अच्छी तापीय इन्सुलेशन होती है, लेकिन भूमि का उपयोग कम होता है, जो ग्रीनहाउस ऊर्जा के लिए भूमि के प्रतिस्थापन के बराबर है। साधारण मेहराबदार शेड में न केवल स्थान सीमित होता है, बल्कि तापीय इन्सुलेशन भी खराब होता है। हालांकि बहु-स्पैन ग्रीनहाउस में स्थान अधिक होता है, लेकिन इसमें तापीय इन्सुलेशन खराब होता है और ऊर्जा की खपत अधिक होती है। इसलिए, चीन के वर्तमान सामाजिक और आर्थिक स्तर के लिए उपयुक्त ग्रीनहाउस संरचना पर शोध और विकास करना अनिवार्य है, और नई ऊर्जा और नई सामग्रियों पर शोध और विकास ग्रीनहाउस संरचना में बदलाव लाने और विभिन्न प्रकार के नवीन ग्रीनहाउस मॉडल या संरचनाएं तैयार करने में सहायक होगा।

बड़े आकार के असममित जल-नियंत्रित ब्रूइंग ग्रीनहाउस पर अभिनव अनुसंधान

बड़े आकार का असममित जल-नियंत्रित ब्रूइंग ग्रीनहाउस (पेटेंट संख्या: ZL 201220391214.2) सूर्यप्रकाश ग्रीनहाउस के सिद्धांत पर आधारित है। यह साधारण प्लास्टिक ग्रीनहाउस की सममित संरचना को बदलकर बनाया गया है, जिसमें दक्षिणी भाग को बढ़ाकर दक्षिणी छत के प्रकाश क्षेत्र को बढ़ाया गया है, उत्तरी भाग को घटाकर ऊष्मा अपव्यय क्षेत्र को कम किया गया है। इसका आकार 18 से 24 मीटर और शिखर की ऊंचाई 6 से 7 मीटर है। डिज़ाइन में नवाचार के माध्यम से, स्थानिक संरचना में उल्लेखनीय वृद्धि की गई है। साथ ही, बायोमास ब्रूइंग के लिए नई तकनीक का उपयोग करके ग्रीनहाउस में सर्दियों में अपर्याप्त गर्मी और सामान्य तापीय इन्सुलेशन सामग्रियों की खराब तापीय इन्सुलेशन जैसी समस्याओं का समाधान किया गया है। उत्पादन और अनुसंधान परिणामों से पता चलता है कि बड़े आकार का असममित जल-नियंत्रित ग्रीनहाउस, जिसमें धूप वाले दिनों में औसत तापमान 11.7℃ और बादल वाले दिनों में 10.8℃ रहता है, सर्दियों में फसलों की वृद्धि की मांग को पूरा कर सकता है। पॉलीस्टाइन ईंट की दीवार वाले ग्रीनहाउस की तुलना में इसकी निर्माण लागत 39.6% कम हो जाती है और भूमि उपयोग दर 30% से अधिक बढ़ जाती है, जो चीन के पीले हुआइहे नदी बेसिन में इसके और अधिक प्रसार और उपयोग के लिए उपयुक्त है।

असेंबल किया हुआ सूर्यप्रकाश ग्रीनहाउस

असेंबल किए गए सौर ग्रीनहाउस में स्तंभ और छत का ढांचा भार वहन करने वाली संरचना के रूप में उपयोग किया जाता है, और इसकी दीवार मुख्य रूप से ऊष्मा रोधक आवरण होती है, न कि निष्क्रिय ऊष्मा भंडारण और उत्सर्जन करने वाली सामग्री। मुख्य रूप से: (1) लेपित फिल्म या रंगीन स्टील प्लेट, पुआल ब्लॉक, लचीली तापीय इन्सुलेशन रजाई, मोर्टार ब्लॉक आदि जैसी विभिन्न सामग्रियों को मिलाकर बनाई गई एक नई प्रकार की असेंबल की गई दीवार; (2) पूर्वनिर्मित सीमेंट बोर्ड-पॉलीस्टाइन बोर्ड-सीमेंट बोर्ड से बना मिश्रित दीवार बोर्ड; (3) सक्रिय ऊष्मा भंडारण और उत्सर्जन प्रणाली और आर्द्रता कम करने वाली प्रणाली के साथ हल्के और सरल संयोजन वाले तापीय इन्सुलेशन सामग्री, जैसे प्लास्टिक वर्गाकार बाल्टी ताप भंडारण और पाइपलाइन ताप भंडारण। पारंपरिक मिट्टी की दीवार के स्थान पर विभिन्न नई तापीय इन्सुलेशन सामग्री और ताप भंडारण सामग्री का उपयोग करके सौर ग्रीनहाउस बनाने से अधिक जगह और कम सिविल इंजीनियरिंग लागत की बचत होती है। प्रायोगिक परिणाम दर्शाते हैं कि सर्दियों में रात के समय ग्रीनहाउस का तापमान पारंपरिक ईंट की दीवार वाले ग्रीनहाउस की तुलना में 4.5℃ अधिक होता है, और पिछली दीवार की मोटाई 166 मिमी होती है। 600 मिमी मोटी ईंट की दीवार वाले ग्रीनहाउस की तुलना में, दीवार द्वारा घेरा गया क्षेत्रफल 72% कम हो जाता है, और प्रति वर्ग मीटर लागत 334.5 युआन है, जो ईंट की दीवार वाले ग्रीनहाउस की तुलना में 157.2 युआन कम है, और निर्माण लागत में उल्लेखनीय कमी आई है। इसलिए, असेंबल किए गए ग्रीनहाउस में कम कृषि भूमि की बर्बादी, भूमि की बचत, तेज़ निर्माण गति और लंबी सेवा जीवन जैसे लाभ हैं, और यह वर्तमान और भविष्य में सौर ग्रीनहाउस के नवाचार और विकास के लिए एक प्रमुख दिशा है।

स्लाइडिंग सनलाइट ग्रीनहाउस

शेनयांग कृषि विश्वविद्यालय द्वारा विकसित स्केटबोर्ड पर असेंबल किए जाने वाले ऊर्जा-बचत सौर ग्रीनहाउस में, सौर ग्रीनहाउस की पिछली दीवार का उपयोग जल परिसंचरण दीवार ताप भंडारण प्रणाली बनाने के लिए किया जाता है, जो गर्मी को संग्रहित करती है और तापमान बढ़ाती है। यह प्रणाली मुख्य रूप से एक पूल (32 मीटर) से बनी है।³), एक प्रकाश संग्राहक प्लेट (360 मीटर)²इसमें एक जल पंप, एक जल पाइप और एक नियंत्रक शामिल हैं। लचीली तापीय इन्सुलेशन रजाई को शीर्ष पर एक नई हल्की रॉक वूल रंगीन स्टील प्लेट सामग्री से बदल दिया गया है। शोध से पता चलता है कि यह डिज़ाइन प्रकाश को अवरुद्ध करने वाले गैबल की समस्या को प्रभावी ढंग से हल करता है और ग्रीनहाउस के प्रकाश प्रवेश क्षेत्र को बढ़ाता है। ग्रीनहाउस का प्रकाश कोण 41.5° है, जो नियंत्रण ग्रीनहाउस की तुलना में लगभग 16° अधिक है, जिससे प्रकाश की मात्रा में सुधार होता है। आंतरिक तापमान का वितरण एकसमान है और पौधे सुव्यवस्थित रूप से बढ़ते हैं। ग्रीनहाउस में भूमि उपयोग दक्षता में सुधार, ग्रीनहाउस के आकार को लचीले ढंग से डिज़ाइन करने और निर्माण अवधि को कम करने के लाभ हैं, जो कृषि भूमि संसाधनों और पर्यावरण के संरक्षण के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।

फोटोवोल्टिक ग्रीनहाउस

कृषि ग्रीनहाउस एक ऐसा ग्रीनहाउस है जो सौर फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन, बुद्धिमान तापमान नियंत्रण और आधुनिक उच्च-तकनीकी रोपण को एकीकृत करता है। इसमें स्टील का ढांचा होता है और यह सौर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल से ढका होता है ताकि फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन मॉड्यूल और पूरे ग्रीनहाउस की प्रकाश आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके। सौर ऊर्जा से उत्पन्न प्रत्यक्ष धारा कृषि ग्रीनहाउस के प्रकाश की पूर्ति करती है, ग्रीनहाउस उपकरणों के सुचारू संचालन में सहायक होती है, जल संसाधनों की सिंचाई करती है, ग्रीनहाउस का तापमान बढ़ाती है और फसलों की तीव्र वृद्धि को बढ़ावा देती है। इस प्रकार फोटोवोल्टिक मॉड्यूल ग्रीनहाउस की छत की प्रकाश दक्षता को प्रभावित करते हैं, जिससे ग्रीनहाउस में उगने वाली सब्जियों की सामान्य वृद्धि प्रभावित होती है। इसलिए, ग्रीनहाउस की छत पर फोटोवोल्टिक पैनलों का तर्कसंगत लेआउट इसके अनुप्रयोग का मुख्य बिंदु बन जाता है। कृषि ग्रीनहाउस, दर्शनीय कृषि और सुविधापूर्ण बागवानी के जैविक संयोजन का उत्पाद है, और यह एक अभिनव कृषि उद्योग है जो फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन, कृषि दर्शनीय स्थल, कृषि फसलें, कृषि प्रौद्योगिकी, भूदृश्य और सांस्कृतिक विकास को एकीकृत करता है।

विभिन्न प्रकार के ग्रीनहाउस के बीच ऊर्जा की परस्पर क्रिया को ध्यान में रखते हुए ग्रीनहाउस समूह का अभिनव डिजाइन।

बीजिंग कृषि एवं वानिकी विज्ञान अकादमी के शोधकर्ता गुओ वेनझोंग ग्रीनहाउसों के बीच ऊर्जा स्थानांतरण की ताप विधि का उपयोग करते हुए एक या अधिक ग्रीनहाउसों में शेष ऊष्मा ऊर्जा को एकत्रित करके दूसरे या अधिक ग्रीनहाउसों को गर्म करते हैं। यह ताप विधि ग्रीनहाउस ऊर्जा के समय और स्थान में स्थानांतरण को संभव बनाती है, शेष ग्रीनहाउस ऊष्मा ऊर्जा की ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार करती है और कुल ताप ऊर्जा खपत को कम करती है। दो प्रकार के ग्रीनहाउस अलग-अलग प्रकार के हो सकते हैं या विभिन्न फसलों, जैसे कि लेट्यूस और टमाटर की खेती के लिए एक ही प्रकार के ग्रीनहाउस हो सकते हैं। ऊष्मा संग्रहण विधियों में मुख्य रूप से आंतरिक वायु ऊष्मा का निष्कर्षण और आपतित विकिरण को सीधे रोकना शामिल है। सौर ऊर्जा संग्रहण, ऊष्मा विनिमयकर्ता द्वारा बलपूर्वक संवहन और ऊष्मा पंप द्वारा बलपूर्वक निष्कर्षण के माध्यम से, उच्च-ऊर्जा ग्रीनहाउस में अतिरिक्त ऊष्मा को ग्रीनहाउस को गर्म करने के लिए निकाला गया।

सारांशित करें

इन नए सौर ग्रीनहाउसों के कई फायदे हैं, जैसे कि इन्हें जल्दी असेंबल किया जा सकता है, निर्माण में कम समय लगता है और भूमि का बेहतर उपयोग होता है। इसलिए, विभिन्न क्षेत्रों में इन नए ग्रीनहाउसों के प्रदर्शन का और अधिक अध्ययन करना आवश्यक है, ताकि इनके व्यापक प्रसार और उपयोग की संभावना बन सके। साथ ही, ग्रीनहाउसों में नई ऊर्जा और नई सामग्रियों के उपयोग को लगातार मजबूत करना भी जरूरी है, ताकि ग्रीनहाउसों के संरचनात्मक सुधार के लिए आवश्यक शक्ति मिल सके।

भविष्य की संभावनाएं और विचार

परंपरागत ग्रीनहाउसों में अक्सर कुछ कमियां होती हैं, जैसे कि उच्च ऊर्जा खपत, कम भूमि उपयोग दर, अधिक समय और श्रम की खपत, कम कार्यक्षमता आदि, जो आधुनिक कृषि की उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाती हैं और धीरे-धीरे इनका प्रचलन समाप्त हो रहा है। इसलिए, ग्रीनहाउस की संरचना में बदलाव लाने के लिए सौर ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, भूतापीय ऊर्जा और पवन ऊर्जा जैसे नए ऊर्जा स्रोतों, ग्रीनहाउस में उपयोग होने वाली नई सामग्रियों और नए डिज़ाइनों का उपयोग करना एक विकास प्रवृत्ति है। सबसे पहले, नई ऊर्जा और नई सामग्रियों से चलने वाले नए ग्रीनहाउस को न केवल मशीनीकृत संचालन की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, बल्कि ऊर्जा, भूमि और लागत की बचत भी करनी चाहिए। दूसरे, ग्रीनहाउसों के व्यापक प्रसार के लिए अनुकूल परिस्थितियां बनाने के लिए विभिन्न क्षेत्रों में नए ग्रीनहाउसों की कार्यक्षमता का निरंतर परीक्षण करना आवश्यक है। भविष्य में, हमें ग्रीनहाउस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त नई ऊर्जा और नई सामग्रियों की खोज जारी रखनी चाहिए, और नई ऊर्जा, नई सामग्रियों और ग्रीनहाउस का सर्वोत्तम संयोजन खोजना चाहिए, ताकि कम लागत, कम निर्माण अवधि, कम ऊर्जा खपत और उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ एक नया ग्रीनहाउस बनाना संभव हो सके, ग्रीनहाउस संरचना में बदलाव लाने में मदद मिल सके और चीन में ग्रीनहाउस के आधुनिकीकरण विकास को बढ़ावा मिल सके।

ग्रीनहाउस निर्माण में नई ऊर्जा, नए पदार्थों और नए डिज़ाइनों का अनुप्रयोग एक अपरिहार्य प्रवृत्ति है, फिर भी कई समस्याओं का अध्ययन और समाधान करना बाकी है: (1) निर्माण लागत में वृद्धि। कोयला, प्राकृतिक गैस या तेल से पारंपरिक ताप प्रणाली की तुलना में, नई ऊर्जा और नए पदार्थों का अनुप्रयोग पर्यावरण के अनुकूल और प्रदूषण रहित है, लेकिन निर्माण लागत में काफी वृद्धि होती है, जिसका उत्पादन और संचालन में निवेश की वसूली पर कुछ प्रभाव पड़ता है। ऊर्जा उपयोग की तुलना में, नए पदार्थों की लागत में काफी वृद्धि होगी। (2) ऊष्मा ऊर्जा का अस्थिर उपयोग। नई ऊर्जा के उपयोग का सबसे बड़ा लाभ कम परिचालन लागत और कम कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन है, लेकिन ऊर्जा और ऊष्मा की आपूर्ति अस्थिर है, और बादल वाले दिन सौर ऊर्जा के उपयोग में सबसे बड़ी बाधा बन जाते हैं। किण्वन द्वारा बायोमास ऊष्मा उत्पादन की प्रक्रिया में, इस ऊर्जा का प्रभावी उपयोग कम किण्वन ऊष्मा ऊर्जा, कठिन प्रबंधन और नियंत्रण, और कच्चे माल के परिवहन के लिए बड़े भंडारण स्थान जैसी समस्याओं से सीमित है। (3) प्रौद्योगिकी की परिपक्वता। नई ऊर्जा और नए पदार्थों द्वारा उपयोग की जाने वाली ये प्रौद्योगिकियां उन्नत अनुसंधान और तकनीकी उपलब्धियां हैं, और इनका अनुप्रयोग क्षेत्र और दायरा अभी भी काफी सीमित है। उन्होंने कई बार, कई साइटों पर और बड़े पैमाने पर अभ्यास सत्यापन नहीं किया है, और अनुप्रयोग में कुछ कमियां और तकनीकी सामग्री हैं जिनमें सुधार की आवश्यकता है। उपयोगकर्ता अक्सर मामूली कमियों के कारण प्रौद्योगिकी की प्रगति को नकार देते हैं। (4) प्रौद्योगिकी पैठ दर कम है। किसी वैज्ञानिक और तकनीकी उपलब्धि के व्यापक अनुप्रयोग के लिए एक निश्चित लोकप्रियता की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, नई ऊर्जा, नई प्रौद्योगिकी और नई ग्रीनहाउस डिजाइन प्रौद्योगिकी सभी विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिक अनुसंधान केंद्रों की टीम में हैं जिनमें कुछ नवाचार क्षमता है, और अधिकांश तकनीकी मांगकर्ता या डिजाइनर अभी भी इससे परिचित नहीं हैं; साथ ही, नई प्रौद्योगिकियों के मुख्य उपकरण पेटेंट होने के कारण नई प्रौद्योगिकियों का लोकप्रियकरण और अनुप्रयोग अभी भी काफी सीमित है। (5) नई ऊर्जा, नई सामग्री और ग्रीनहाउस संरचना डिजाइन के एकीकरण को और मजबूत करने की आवश्यकता है। चूंकि ऊर्जा, सामग्री और ग्रीनहाउस संरचना डिजाइन तीन अलग-अलग विषयों से संबंधित हैं, ग्रीनहाउस डिजाइन का अनुभव रखने वाले प्रतिभाओं में अक्सर ग्रीनहाउस से संबंधित ऊर्जा और सामग्री पर शोध की कमी होती है, और इसके विपरीत भी होता है; इसलिए, ऊर्जा और सामग्री अनुसंधान से जुड़े शोधकर्ताओं को ग्रीनहाउस उद्योग के विकास की वास्तविक आवश्यकताओं की गहन जांच और समझ को मजबूत करने की आवश्यकता है, और संरचनात्मक डिजाइनरों को भी नए पदार्थों और नई ऊर्जा का अध्ययन करना चाहिए ताकि इन तीनों के बीच गहन संबंध स्थापित हो सके और व्यावहारिक ग्रीनहाउस अनुसंधान प्रौद्योगिकी, कम निर्माण लागत और बेहतर उपयोग के लक्ष्य को प्राप्त किया जा सके। उपरोक्त समस्याओं के आधार पर, यह सुझाव दिया जाता है कि राज्य, स्थानीय सरकारें और वैज्ञानिक अनुसंधान केंद्र तकनीकी अनुसंधान को तेज करें, गहन संयुक्त अनुसंधान करें, वैज्ञानिक और तकनीकी उपलब्धियों का प्रचार-प्रसार बढ़ाएं, उपलब्धियों के लोकप्रचार में सुधार करें और ग्रीनहाउस उद्योग के नए विकास में योगदान देने के लिए नई ऊर्जा और नए पदार्थों के लक्ष्य को शीघ्रता से प्राप्त करें।

उद्धृत जानकारी

ली जियानमिंग, सन गुओताओ, ली हाओजी, ली रुई, हू यिक्सिन। नई ऊर्जा, नई सामग्री और नया डिज़ाइन ग्रीनहाउस की नई क्रांति में मदद करते हैं [जे]। सब्जियां, 2022, (10): 1-8।