критерии выбора технологий охлаждения теплиц: Всесторонний обзор

Были представлены технологии охлаждения теплиц.

Были рассмотрены последние разработки и технические спецификации в области проектирования теплиц и технологий.

Обсуждалось отображение целей устойчивого развития на теплицы.

Были определены будущие направления развития теплиц.

Аннотация

Спрос на продукты питания растет в соответствии с темпами роста населения. Между тем, многие страны испытывают трудности с тем, чтобы гарантировать производство урожая круглый год из-за сложных погодных условий в холодное и теплое время года. Теплицы используются для смягчения суровых погодных условий и контроля микроклимата, что позволяет круглогодично выращивать культуры, обеспечивая необходимый уровень температуры, влажности, воды и света. Различные факторы дизайна играют решающую роль в успешном размещении теплицы. Эти параметры включают форму, ориентацию, структуру, материал облицовки и технологии климат-контроля. Стратегии управления климатом включают в себя технологии охлаждения и обогрева. В этой статье представлен полный обзор технологий охлаждения для теплиц, особенно тех, которые используются в жарком климате. Представлены и обсуждены такие технологии, как естественная вентиляция, затенение и отражение, испарительное охлаждение, охлаждение с помощью влагопоглотителя и комбинированные технологии охлаждения. Кроме того, в этой статье рассматриваются последние разработки в области холодильных технологий и систем. В статье также описываются современные стратегии по экономии энергии и повышению эффективности теплиц. Ожидается, что результаты этого обзора помогут исследователям выбрать наиболее подходящую технологию охлаждения для своего региона.

Введение

Воздух, вода и пища — основные потребности для выживания всех живых существ [1]. С беспрецедентным ростом населения планеты спрос на продукты питания увеличился в несколько раз, что подчеркнуло важность современных методов ведения сельского хозяйства, максимально независимых от внешней среды [2], [3]. Из-за нехватки продовольствия 811 миллионов человек остались без еды в 2017 году и около 820 миллионов человек — в 2018 году [4]. Более того, ожидается, что ситуация будет ухудшаться, особенно в связи с вооруженными конфликтами по всему миру. Производство и сохранение продуктов питания имеет решающее значение для обеспечения населения продовольствием [5]. Однако многие страны испытывают трудности с тем, чтобы гарантировать производство урожая круглый год из-за суровых погодных условий в холодное и теплое время года. В странах с палящими погодными условиями интенсивность солнечного излучения вызывает высокие температуры, что приводит к ограничению производства продуктов питания [6]. Эти страны делают ставку на импорт продовольствия, поскольку в регионе сложно производить сельскохозяйственные культуры. Однако из-за пандемии COVID-19 было введено множество пограничных ограничений и блокировок, чтобы ограничить ее распространение, перевозка продуктов питания между странами была ограничена, а сбор урожая во многих регионах замедлился. Более того, пандемия COVID-19 угрожает мировой продовольственной безопасности, оставив 265 миллионов человек без еды к концу 2020 года [7].

Теплицы используются для смягчения суровых погодных условий и позволяют круглогодично выращивать культуры, контролируя микроклимат и обеспечивая растениям необходимый уровень температуры, влажности, воды и света [5], [8]. 9]. В то же время, он обеспечивает защиту от пыли, грязи, животных и дождя, а также гарантирует высокое качество питания животных [5]. В результате теплицы обеспечат доступность регионального продовольственного снабжения. [10]Важным инструментом, используемым для влияния на производство растений в теплицах, является контроль климата. Климат-контроль поддерживает оптимальную среду для выживания и роста растений, поддерживая необходимую температуру, количество света, влажность и поглощение CO2. Климатические условия в помещении зависят не только от климатических условий на улице, но и от видов культур, выращиваемых в теплице. [11]Большинство видов, выращиваемых в теплицах, требуют температуры от 17 до 27 °C. [12] [13]Такая ситуация создает проблему для стран, живущих в жарких и засушливых регионах с жарким, влажным и засушливым климатом, . В летние месяцы температура окружающей среды в таких странах может достигать 50 °C, а влажность — превышать 90%, что делает необходимым использование методов охлаждения для контроля температуры и уровня влажности в теплицах. Кроме того, очень важно регулировать и поддерживать уровень влажности в желаемом диапазоне, поскольку низкий уровень влажности будет тормозить рост растений. [14]Напротив, высокий уровень влажности увеличит количество грибковых заболеваний растений, которые ограничивают их рост и развитие. [15]Поэтому желательный диапазон относительной влажности в жарких и засушливых регионах составляет от 50% до 85%.

Цель данного обзора — предоставить полный обзор существующей литературы, посвященной технологиям охлаждения для теплиц. Новизна заключается в том, что общепринятое представление о функции теплицы при использовании в жарком климате изменилось, и поэтому охлаждение необходимо. Понятие «теплица» обычно относится к ограждению, которое улавливает тепловую энергию благодаря модуляции длин волн входящей солнечной энергии. Это достигается за счет использования доступного солнца в районах, где температура слишком низкая для выращивания культур в холодное время года, или в районах, где они не растут из-за низких температур. Охлаждение таких теплиц для вышеупомянутых целей противоречит здравому смыслу, особенно если учесть, что глобальное потепление, вызванное накоплением углекислого газа в нижних слоях атмосферы, происходит за счет вырабатываемых и удерживаемых «парниковых газов». В более теплом климате определение «теплица» используется в текущем контексте только для обозначения защищенной среды для выращивания культур, и поэтому разработаны различные способы контроля температуры внутри этого замкнутого пространства. Некоторые механизмы являются пассивными и основаны на снижении солнечного излучения, попадающего внутрь корпуса, в то время как другие требуют затрат энергии для устранения охлаждающей нагрузки. Это исследование включает в себя сравнение и обсуждение большого количества технологий охлаждения теплиц. Эти технологии делятся на категории в соответствии с потребностями в энергии, пассивной конструкцией и оптическими свойствами материалов покрытия. Это относится к обсуждению технологий естественной вентиляции, методов затенения и отражения, технологий испарительного охлаждения и систем влагопоглощающего охлаждения. Ранее были проведены другие обзорные работы, посвященные анализу и обсуждению различных технологий охлаждения теплиц, в том числе Ghani et al. [16] [9], Ghoulem et al. и Kumar et al. [17]. Однако это исследование посвящено последним достижениям в технологиях, используемых для охлаждения теплиц. Результаты этого аналитического исследования помогут исследователям выбрать наиболее подходящую технологию охлаждения теплиц, подходящую для конкретных географических регионов. Существует множество компонентов, которые необходимо оптимизировать в теплице, и они перечислены на Рисунке 1 в качестве основных параметров конструкции, которые необходимо учитывать в обзоре литературы. Этими параметрами являются материалы покрытия, дизайн корпуса, ориентация и структура, климат-контроль и орошение/распределение питательных веществ.

Отрывки из разделов

При проектировании теплиц следует учитывать следующие моменты

[18]Контроль над всеми микроклиматическими условиями в теплице приведет к оптимальному темпу роста культур, что, в свою очередь, повлечет за собой различные экономические, социальные и экологические преимущества и недостатки. [19]В жарком/засушливом климате теплицы потребляют больше электроэнергии, так как системы охлаждения становятся необходимостью для поддержания требуемой температуры в теплице. Потребление электроэнергии в теплицах может вызвать некоторые экологические проблемы, такие как разрушение озонового слоя, загрязнение окружающей среды и изменение климата.

Сопоставление целей устойчивого развития с теплицами

В 2015 году Организация Объединенных Наций (ООН) организовала конференцию, на которой были представлены политические рамки ООН по устойчивому развитию. В Рамочной программе говорится, что достижение 17 Целей устойчивого развития (ЦУР) и 169 связанных с ними задач обеспечит устойчивое развитие мира. [42]Система политики ООН была рационализирована таким образом, чтобы потребности будущих поколений не шли в ущерб потребностям нынешних поколений. Для того чтобы нанести эти 17 устойчивых целей на карту теплиц,

Технологии охлаждения теплиц

В летний сезон многие страны сталкиваются с множеством проблем при выращивании сельскохозяйственных культур, даже используя защищенные помещения для выращивания, такие как теплицы. Поэтому теплицы выигрывают от использования технологий охлаждения, которые играют важную роль в контроле микроклимата в теплице. Однако выбор наиболее подходящей технологии охлаждения для теплиц — это проблема, с которой сталкиваются многие производители. Выбор оптимальной технологии охлаждения требует учета урожая

Системы испарительного охлаждения с вентиляторами и подкладками

Системы прямого испарительного охлаждения классифицируются как системы с вентиляторами и подушками, а также системы запотевания/запотевания. [38]Эти системы испарительного охлаждения используются для улучшения условий окружающей среды в теплице. Системы испарительного охлаждения с вентиляторами и площадками — это хорошо зарекомендовавшие себя технологии охлаждения, появившиеся в 1954 году для оснащения теплиц в жарких регионах. Для охлаждения в этих системах используются вытяжные вентиляторы, испарители и циркуляционные насосы.

Системы испарительного охлаждения с туманом

Система туманообразования/запотевания — это второй тип систем прямого испарительного охлаждения, которые поддерживают благоприятную среду для оптимального роста растений. Системы туманообразования используют маленькие форсунки для распыления мелких капель воды в теплице; размер капель воды варьируется от 2 до 60 мкм. Поддержание размера капель в этом диапазоне гарантирует, что капли быстро испарятся, прежде чем попадут на листья растений. Высокая скорость испарения капель воды приводит к значительному снижению загрязнения воздуха.

Комбинированные технологии охлаждения

Часто использование одной технологии охлаждения оказывается недостаточным для контроля микроклимата в теплице в регионах с экстремальными погодными условиями. Поэтому многие исследователи прибегают к комбинированию нескольких совместимых технологий охлаждения для достижения желаемых результатов. Комбинированные технологии охлаждения обеспечивают оптимальный объем охлаждения, необходимый для теплицы. [16]Кроме того, комбинированные технологии снижают потребление энергии и уменьшают парниковый эффект. В результате, подходящий

Будущие направления

Этот обзор технологий охлаждения теплиц содержит краткое описание процесса выбора наилучшей технологии охлаждения для конкретных географических регионов. Чтобы обеспечить минимальные затраты энергии, необходимо использовать естественную вентиляцию в сочетании с соответствующим выбором оптических свойств. Это включает в себя выбор укрывного материала, ориентацию теплицы для правильного использования естественного затенения и отражения, использование технологий испарительного, влагопоглощающего и комбинированного охлаждения для достижения минимального уровня.

Результаты

В этой статье представлен полный обзор современных технологий охлаждения, используемых в теплицах. Эти технологии охлаждения отвечают за создание благоприятных тепличных условий для выращивания культур в жаркую и сухую погоду. После тщательного изучения этих технологий стало ясно, что ключевым критерием оценки их эффективности является способность создать подходящий микроклимат для максимального повышения урожайности. Очевидно,

Декларация о конкурентных интересах

Авторы заявляют, что у них нет никаких конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Ссылки (173)

для получения дополнительной информации

Вы можете немедленно связаться с

Контактная информация

Телефон

+90-850-308-6442
+90-532-364-8448

Расположение

Chalkaya, Mir Plaza, Serik Cad No:218/C, 07112 Aksu/Antalya

  © 2023 Green Climate Technology Все права защищены.