¿A qué puntos se debe prestar atención en el diseño de aislamiento térmico de un invernadero solar?
(1) Muro
El Instituto de Investigación de Horticultura de Anshan llevó a cabo una investigación sobre la relación entre el espesor de la pared y el aislamiento térmico, y diseñó tres tipos de muros de tierra con diferentes espesores: ① muro de tierra 50 cm de espesor, cubierto con una capa de película plástica en el exterior ② La pared de tierra tiene un espesor de 100 cm ③ La pared de tierra tiene un espesor de 150 cm, las demás condiciones son las mismas; Los resultados muestran que: desde principios de noviembre hasta principios de febrero, ② es 0,6~0,7℃ mayor que ① la temperatura mínima interior ③ es 0,1~0,2℃ mayor que ② la temperatura mínima interior es 0,2~0,5℃ y 0,1~; 0,3 diferentes respectivamente. Se puede observar que a medida que aumenta el espesor de la pared, aumenta la capacidad de aislamiento térmico, pero eso no significa que cuanto más gruesa sea la pared, mejor. En la prueba anterior, un muro de tierra de 100 cm de espesor tiene un mejor aislamiento térmico que un muro de tierra de 50 cm de espesor; un muro de tierra de 150 cm de espesor tiene un aumento de temperatura menor que un muro de tierra de 100 cm de espesor y tiene poco valor práctico. En general, el muro de tierra mide aproximadamente 1,0 metros. Puede ser más delgado en el sur y más grueso en el norte. La pared de ladrillos mide preferiblemente de 50 a 60 centímetros, y es mejor tener una capa intermedia.
En cuanto al rendimiento de aislamiento térmico de la pared, se debe considerar principalmente la absorción de calor, el almacenamiento de calor y la conductividad térmica del material de la pared. Las paredes con buenas propiedades de aislamiento térmico deben estar compuestas de materiales con buenas propiedades de absorción y almacenamiento de calor, pero con mala conductividad térmica. El coeficiente de absorción de calor de la piedra ordinaria para la radiación solar es de 0,68 W/(m2·K), el del ladrillo rojo es de 0,70~0,77 W/(m2·K) el coeficiente de almacenamiento de calor de la piedra es de 23,96~12,10 W/(m2); ·K) ), el ladrillo rojo es 9,65 W/(m2·K), la pared de tierra apisonada es 10,58 W/(m2·K), la conductividad térmica de la piedra es 3,20~1,13 W/(m2·K), el ladrillo rojo es 0,81; W/(m2·K), el suelo apisonado es 0,93 W/(m2·K). Aunque los muros de piedra y de tierra tienen coeficientes de almacenamiento de calor más altos, absorben menos calor y lo conducen más.
Existen dos tipos de paredes en los invernaderos solares: paredes simples y paredes compuestas. Los muros simples están hechos de una sola pieza de tierra, ladrillos o piedras; los muros compuestos heterogéneos generalmente tienen capas internas y externas de ladrillos, y una capa intermedia rellena con material aislante entre los dos ladrillos. tierra seca, ceniza, perlita, etc. Se puede ver en la Tabla 11 que para las paredes rellenas con materiales aislantes, la temperatura mínima en el invernadero solar es mayor que la de las paredes tipo sándwich huecas no rellenas con ningún material.
Tabla 11 Propiedades de aislamiento térmico de paredes con diferentes materiales aislantes térmicos
A la hora de elegir materiales aislantes térmicos hay que tener en cuenta tanto sus propiedades aislantes térmicas como su precio. Lo mejor es no utilizarlos. La materia orgánica se utiliza como material aislante. La materia orgánica es propensa a descomponerse bajo altas temperaturas y alta humedad. No solo no aisla, sino que daña la solidez de la pared.
Algunos estudios han señalado que el efecto de aislamiento de los ladrillos con aire incorporado en la capa exterior de la pared es mayor que el de los ladrillos comunes y, en consecuencia, la temperatura interior se puede aumentar entre 0,5 y 0,8 °C. .
Basándose en los experimentos antes mencionados del Instituto de Horticultura de Anshan y en datos de la zona de Yinchuan, el autor obtuvo que en el norte del norte de China y en el sur del noreste de China, la resistencia térmica de las paredes es de 1,1 a 1,6 (m2). ·K)/Wh, que básicamente puede cumplir con los requisitos de aislamiento de los invernaderos solares. La Tabla 12 muestra varios métodos de pared con valores de resistencia térmica ≥1,1 (m2·K)/W. Tabla 12 El orden de los materiales de las paredes es de interior a exterior. El número entre paréntesis es el espesor en centímetros.
Tabla 12 Propiedades de aislamiento térmico de varios tipos de muros
En los últimos años, para mejorar la utilización del suelo y reducir la mano de obra en la construcción de muros, se ha desarrollado el llamado sistema de aislamiento térmico. introducido en la pared Cuando se utiliza como material aislante para placas de poliestireno, la conductividad térmica de una placa de poliestireno de sólo 5 a 10 centímetros de espesor equivale a la de un ladrillo rojo de más de 37 centímetros. Sin embargo, cuando se utilizan paneles de poliestireno para hacer paredes, los paneles de poliestireno deben colocarse en el exterior de los ladrillos rojos o entre dos capas de ladrillos rojos. Debido a que los paneles de poliestireno solo tienen una baja conductividad térmica, sus capacidades de absorción y almacenamiento de calor son muy inferiores a las de los ladrillos rojos. Una buena pared debe tener en cuenta múltiples factores como la absorción de calor, el almacenamiento de calor y la conducción de calor.
(2) Techo trasero
El espesor del techo trasero y su longitud proyectada afectan a la capacidad de aislamiento térmico del invernadero.
En primer lugar, debe haber un techo trasero. Según una investigación de la Academia de Ciencias Agrícolas de Ningxia, un simple invernadero solar sin techo trasero puede mantener la temperatura interior entre 8,6 y 9,7°C bajo la luz del sol. condiciones de calefacción de una estufa de carbón interior durante el período, la temperatura más baja es de aproximadamente 0 ℃, y la temperatura en el suelo de 10 a 20 cm es de 7,6 a 8,6 ℃ en las mismas condiciones climáticas externas, en un invernadero con un; techo trasero y sin estufa de carbón para calefacción, la temperatura promedio puede alcanzar 12,3-14,4 ℃. La temperatura más baja es 3,0 ~ 3,5 ℃, y la temperatura a 10 ~ 20 cm bajo tierra es 12,3 ~ 14,4 ℃.
Se puede observar que el techo trasero sí juega un papel importante en el aislamiento térmico.
El segundo es el método para el techo trasero. Es necesario asegurarse de que el techo trasero tenga un cierto valor de resistencia térmica. Según la investigación del autor, el valor de resistencia térmica del techo trasero no debe ser inferior a 3,0 a 4,0 (m2·K)/W. Para ello, además de seleccionar materiales sueltos, secos y porosos como paja, paja de arroz, tierra seca, cenizas, etc., también es necesario asegurarse de que el techo trasero tenga un cierto espesor. Shandong y el sur de Hebei, el espesor puede ser de 30 a 40 cm. En zonas frías como el norte de China, el noreste de China y Mongolia Interior, el espesor alcanza de 60 a 70 cm.
En los últimos años, se han producido algunas mejoras en las prácticas de techado trasero. Primero coloque un tablero de cemento de hormigón armado en el marco de acero del techo trasero y coloque sobre él un tablero de poliestireno de 5 a 10 cm. El tablero de poliestireno se cubre con una capa de material impermeable como película plástica vieja, linóleo, etc., y luego. vierta cenizas sobre él.
El tercero es la longitud proyectada del techo trasero. Un techo trasero largo favorece el aislamiento térmico pero no favorece el calentamiento; un techo trasero corto favorece el calentamiento pero no favorece el aislamiento térmico. Por tanto, la longitud proyectada del techo trasero debe tener en cuenta tanto la calefacción como el aislamiento térmico. Basándose en el efecto térmico del invernadero, el autor cree que la proyección del techo trasero del invernadero debería representar entre 1/4 y 1/5 de la envergadura del invernadero. El llamado efecto térmico de un invernadero se refiere al producto de la tasa de calentamiento del invernadero y la tasa de aislamiento térmico. Cuanto mayor es el efecto térmico, mayores son las capacidades de calentamiento y aislamiento térmico (Tabla 13).
Tabla 13 Relación entre la proyección trasera del techo y el efecto térmico del invernadero
(3) Cobertura del techo frontal
El techo frontal es la principal superficie de disipación de calor del invernadero Y la cobertura del techo frontal puede evitar la disipación del calor para lograr el propósito de preservar el calor.
En la actualidad, los materiales de cobertura exterior de los techos delanteros en mi país son principalmente paja, edredones de papel, etc. La paja de pasto es un material de cobertura tradicional. Está tejido con láminas de caña y paja. Su conductividad térmica es muy pequeña, lo que puede reducir el consumo de calor del invernadero por la noche en un 60 % y aumentar la temperatura ambiente de 1 a 3 °C. Sin embargo, actualmente hay muchas pajitas en el mercado. Es necesario mejorar la calidad de la paja y garantizar un cierto espesor y densidad, y seleccionar cañas maduras y mejores para prolongar su vida útil. Después de cubrir la superficie de iluminación con paja de pasto de buena calidad, no debe verse ninguna luz en el interior. Según las pruebas, un techo de paja completamente denso puede aumentar la temperatura interior entre 1,0 y 2,0°C en comparación con uno suelto. En zonas frías, a menudo se coloca debajo del techo de paja una capa de papel hecho de 4 a 6 piezas superpuestas de papel kraft. Agregar una capa de edredón de papel debajo de la paja de pasto no solo aumenta la capa de aislamiento del aire, sino que también compensa las deficiencias de la paja de pasto suelta, mejorando así el aislamiento térmico. Según las pruebas, agregar una capa de colcha de papel hecha de cuatro hojas laminadas de papel kraft puede aumentar la temperatura mínima interior entre 3,0 y 5,0 °C, aumentar las capas y mejorar en consecuencia el rendimiento del aislamiento térmico. Aunque las colchas de papel tienen buenos efectos de aislamiento térmico, requieren una gran inversión, se mojan fácilmente con la nieve y la lluvia y tienen una vida útil corta. Por lo tanto, en muchos lugares se utilizan películas plásticas viejas para reemplazar las colchas de papel. Se superponen para cubrirlos y el efecto de aislamiento también es muy bueno. En zonas aún más frías, como el noreste de China y Mongolia Interior, el uso de edredones como cobertura puede aumentar la temperatura ambiente entre 7,0 y 8,0 °C, alcanzando la temperatura más alta los 10,0 °C. En Shandong y otros lugares, se utilizan asbesto triturado y fibra de algodón como materiales de cobertura en bolsas tejidas, lo que tiene un buen efecto de aislamiento térmico. En los últimos años, se ha desarrollado un nuevo tipo de colcha de aislamiento térmico, que está hecha de varios materiales. La capa interior es tela no tejida gruesa, tela perforada, fibra de algodón, etc., y la capa exterior es tela no tejida delgada. La tela tejida que ha sido tratada con seda impermeabilizante y antienvejecimiento o película aluminizada tiene buen aislamiento térmico, textura ligera, impermeable y duradera, pero la inversión única es alta.
Otro método consiste en colgar cortinas aislantes térmicas en el interior, como películas viejas, hilos fríos, etc., enrollarlas durante el día para permitir que la luz del sol entre en la habitación y levantarlas por la noche para evitar disipación de calor Generalmente, la temperatura interior se puede aumentar en 2,0 ℃. Instalar un pequeño cobertizo en el terreno de cultivo también es un método de cobertura interior. La temperatura en el cobertizo generalmente puede aumentar entre 1,0 y 3,0°C.
(4) Zanja resistente al frío
El objetivo de instalar una zanja resistente al frío es evitar la pérdida lateral de calor y aumentar la temperatura del suelo interior. Las zanjas a prueba de frío generalmente se ubican al aire libre, con un ancho de 40 a 50 cm y una profundidad de 40 a 60 cm. Llenar la zanja con tierra seca, heno u otros materiales aislantes puede aumentar la temperatura del suelo interior en aproximadamente 4,0 °C. 5 centímetros. La zanja fría debe taparse para evitar que entre lluvia y nieve.
(5) Cobertura del suelo
La cobertura del suelo es una medida eficaz para aumentar la temperatura del suelo. El método principal de cobertura del suelo es colocar una película de mantillo y rociar un agente calentador sobre la superficie del suelo. Y rocíelo a cierta profundidad en el suelo. Extienda una capa de paja, paja de trigo, estiércol de caballo, estiércol de pollo y otros materiales calientes.
Según algunos estudios, colocar una capa de mantillo puede aumentar la temperatura mínima del suelo en 0,5 °C; rociar un agente calentador puede aumentar la temperatura entre 2,0 y 2,4 °C. El efecto de calentamiento del agente calentador será evidente en 3 minutos. a 20 días, por lo que es mejor aumentar la temperatura cada 30 días. Pulverizar una vez al día esparciendo una capa de paja a 40 cm de profundidad puede aumentar la temperatura del suelo en la capa radicular de 1,0 a 3,0°C; Una capa de estiércol de caballo de 10 a 15 cm de espesor puede aumentar la temperatura entre 2,0 y 4,0°C. Hay un límite de tiempo determinado para esparcir estiércol y paja de caballo. Surte efecto dentro de los 10 días posteriores a la dispersión, alcanza su punto máximo después de 20 días y luego el efecto de calentamiento se debilita.
(6) Entrada y salida
El muro a dos aguas del invernadero debe estar equipado con una entrada y una salida (puerta). Es recomendable establecer la entrada y la salida en el muro a dos aguas este. Para evitar que el viento frío del noroeste entre en la habitación, se debe instalar una puerta de madera para aislarla. Para evitar que entre viento frío en la habitación cuando los operadores entran y salen del invernadero, se debe instalar una sala de operaciones en el lado este del frontón este (es decir, el frontón con la puerta abierta). La sala de operaciones está orientada al sur. Es mejor colgar una cortina en la puerta cuando hace mucho frío.