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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)的問題，使得溫室大棚結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維護(hù)困難。 |
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