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| 溫室大棚與太陽(yáng)能技術(shù)相結(jié)合的研究 | |
| 發(fā)布時(shí)間:2017-01-09 09:42:07 | 瀏覽次數(shù)： | |
| 溫室大棚與太陽(yáng)能技術(shù)相結(jié)合，又稱(chēng)為太陽(yáng)能增溫地中熱交換技術(shù)。 利用太陽(yáng)能這種自然資源來(lái)為溫室大棚提溫、保溫，對(duì)節(jié)省能耗、節(jié)約能源、改善生態(tài)環(huán)保意義大。 溫室大棚與太陽(yáng)能技術(shù)相結(jié)合，又稱(chēng)為太陽(yáng)能增溫地中熱交換技術(shù)。基本原理是將白天多余的熱量轉(zhuǎn)換到地下儲(chǔ)存起來(lái)，夜間再將熱量釋放到溫室大棚內(nèi)，以提高溫室大棚內(nèi)夜間溫度。目前，儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚主要利用水和空氣作為換熱介質(zhì)，結(jié)合地區(qū)氣候和土壤特點(diǎn)，以達(dá)到降低農(nóng)業(yè)耗能量的目的。 開(kāi)展儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚最典型的研究是日本學(xué)者山本雄二郎在1976年提出的地中熱交換系統(tǒng),系統(tǒng)是用風(fēng)機(jī)將溫室大棚內(nèi)熱空氣通到地下50-140cm，使熱量與土壤換熱，夜間風(fēng)機(jī)將土壤中儲(chǔ)存的熱量釋放到溫室大棚，提高了溫室大棚內(nèi)土壤溫度。李樹(shù)君等對(duì)長(zhǎng)春地區(qū)的塑料大棚太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，搭建了圓拱形試驗(yàn)大棚,建立了風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、引風(fēng)筒及溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)  通過(guò)對(duì)溫室大棚內(nèi)黃瓜生長(zhǎng)情況及地中熱交換系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的研究,得出該系統(tǒng)增產(chǎn)率高達(dá)10%,增收率高達(dá)36%,并具有較好經(jīng)濟(jì)效益。蔣錦標(biāo)等在遼東半島搭建了太陽(yáng)能地下熱交換試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)所使用的各個(gè)部件給出了建議規(guī)格，提出可以使用膜下滴灌代替漫灌，為儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚技術(shù)推廣做了有益的嘗試。將儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚的儲(chǔ)能層塞滿(mǎn)巖石,構(gòu)成巖石床儲(chǔ)能層,用風(fēng)機(jī)將熱空氣吹入儲(chǔ)能層中,用恒溫控制器對(duì)熱量的儲(chǔ)存和釋放進(jìn)行控制. 研究結(jié)果表明,系統(tǒng)太陽(yáng)能收集效率是34%，能量回收效率高達(dá)80%，要比使用化石能源輔助增溫溫室大棚更經(jīng)濟(jì)環(huán)保。王永維等對(duì)雙層覆蓋溫室大棚地下蓄熱系統(tǒng)進(jìn)行研究,系統(tǒng)如圖3所示，對(duì)比測(cè)試該系統(tǒng)換熱管道以不同空氣流速蓄熱時(shí)換熱管道進(jìn)出口空氣溫度和濕度、土壤溫度以及相鄰無(wú)蓄熱系統(tǒng)溫室大棚內(nèi)的氣溫、土壤溫度和室外溫度，結(jié)果表明，在系統(tǒng)換熱管道內(nèi)空氣流速以0.6-2.8m/s蓄熱時(shí)，溫室大棚內(nèi)熱空氣流經(jīng)換熱管道溫度明顯降低,使蓄熱溫室大棚內(nèi)的氣溫低于對(duì)比溫室大棚氣溫0.1-0.6℃，但蓄熱溫室大棚氣溫在常見(jiàn)溫室大棚栽培作物所需的適宜溫度范圍內(nèi),換熱管道以不同空氣流速蓄熱對(duì)溫室大棚的溫度環(huán)境影響較小。戴巧利等試驗(yàn)研究了一套主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室大棚增溫系統(tǒng),它以空氣為換熱介質(zhì),土壤為蓄熱介質(zhì)，白天利用太陽(yáng)能空氣集熱器加熱空氣,由風(fēng)機(jī)把熱空氣抽入地下,通過(guò)地下管道與土壤進(jìn)行熱交換，將熱量傳給土壤儲(chǔ)存，夜間熱量緩慢上升至地表,從而使土壤保持恒溫。通過(guò)與自然溫室大棚對(duì)比，主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室大棚土壤溫度平均升高2.3℃。 劉圣勇等對(duì)由太陽(yáng)能真空管集熱器、保溫蓄熱水箱、循環(huán)水泵和地下散熱器等部件組成的太陽(yáng)能溫室大棚蓄熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)煤爐加熱系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，以黃瓜生長(zhǎng)季節(jié)為周期，研究表明儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚土壤溫度比煤爐加熱土壤溫度平均提高4.4℃,產(chǎn)量提高21%以上，能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。熊培桂等人在青藏高原的主動(dòng)式太陽(yáng)能溫室大棚中設(shè)置太陽(yáng)能集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，如圖6所示,可使溫室大棚內(nèi)平均最低氣溫比室外高17.7℃，室內(nèi)外平均土壤溫差為13.6-18℃，具有明顯的增溫效果。王順生等研究開(kāi)發(fā)了貯蓄太陽(yáng)熱能用于夜間溫室大棚內(nèi)增溫的太陽(yáng)能集熱調(diào)溫試驗(yàn)裝置。該裝置垂直固定在太陽(yáng)能溫室大棚內(nèi)靠近北墻的鋼筋拱架上，利用冬季晴天時(shí)北墻部位的太陽(yáng)輻射熱量使水增溫，并把水儲(chǔ)存在蓄熱水箱內(nèi),夜間溫室大棚內(nèi)溫度降到一定程度時(shí)，利用所貯蓄的熱量再給溫室大棚加溫,實(shí)驗(yàn)裝置可以使溫室大棚夜間溫度提高1.7℃。 張瑩等在沈陽(yáng)搭建太陽(yáng)能溫室大棚實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,利用太陽(yáng)能集熱器加熱水并在地下散熱水管中循環(huán)散熱來(lái)對(duì)溫室大棚內(nèi)土壤進(jìn)行加熱,從而作為一種輔助加溫措施以達(dá)到降低農(nóng)業(yè)耗能量的目的,研究結(jié)果指出散熱管鋪設(shè)在距地面40cm處效果最佳。李炳海等為保證太陽(yáng)能溫室大棚作物在沈陽(yáng)等高寒地區(qū)正常生長(zhǎng),在太陽(yáng)能溫室大棚中設(shè)置了太陽(yáng)能地?zé)峒訙叵到y(tǒng),以期提高溫室大棚內(nèi)土壤溫度。采用自主研發(fā)的太陽(yáng)能地?zé)峒訙叵到y(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)溫室大棚進(jìn)行研究,結(jié)果表明，溫室大棚內(nèi)15cm深土壤溫度在晴天時(shí)比不加溫的區(qū)域高2.94℃，陰天時(shí)比不加溫區(qū)高2.56℃，而且發(fā)現(xiàn)對(duì)5cm以上的土壤溫度和溫室大棚內(nèi)氣溫的差異較小。 與空氣傳熱介質(zhì)相比,水傳熱介質(zhì)在儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚系統(tǒng)中還存在:換熱管道需做防滲漏處理,造成初期投資成本增加;在嚴(yán)寒季節(jié)，為了防止管道凍裂,需要啟用防凍伴熱帶，使得整體裝置耗能增加;隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng),存在補(bǔ)充水量，安裝控制系統(tǒng)的問(wèn)題，使得溫室大棚結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維護(hù)困難。 |
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