日光温室水循环增温蓄热系统应用效果研究

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1、2016（9）：65-70中国蔬菜CHINAVEGETABLES研究论文日光温室水循环增温蓄热系统应用效果研究11，211郭建业　秦　贵　张艳红　刘晓明12（北京市农业机械试验鉴定推广站，北京100079；果类蔬菜产业技术体系北京市创新团队设施设备功能研究室，北京100079）摘　要：为了提高北方地区冬季日光温室内的温度，满足作物生长需求，同时减少温室加温能耗，设计了一种水循环增温蓄热系统。该系统以日光温室墙体结构为依托，以水为介质进行热量的蓄积与释放，利用冬季晴天时北墙部位的太阳辐射热量使水增温，并把水储存在蓄热水箱内；夜间温室内温度降

2、到一定程度时，利用所贮蓄的热量给温室加温。结果表明，应用该系统可使温室每天平均气温提高3.65℃以上，地温提高2.00℃左右；夜间气温至少提高3.00℃，地温提高1.00℃以上；既能有效地提高温室温度满足作物生长需求，还能替代化石燃料的使用而减少CO、CO2、SO2、NOx等有害气体的排放量；冬季3个月产生环境效益2.8万元。关键词：水循环增温蓄热系统；日光温室；蓄能；增温设施农业的发展解决了长期困扰我国北方地生大量的CO2、SO2、NOx等，导致环境污染问题日区蔬菜冬淡季的供应问题。目前北京市日光温室面趋严重，进而制约设施农业的发展和生

3、产效益的提积占蔬菜生产总面积的28.3%，冬季日光温室蔬菜高。目前已有学者开始研究新型绿色加热模式，如生产量达到了北京市冬季蔬菜生产总量的75.0%，地中换热、太阳能板集热、相变蓄热、热泵加热等极大地丰富了全市人民的菜篮子。北京市日光温室（孙心心，2010；方慧，2011；方慧等，2012；刘蔬菜生产既对蔬菜供应起到了重要的作用，又呈现伯聪等，2012；周长吉，2012；李凯等，2013），良好的发展态势，是北京市设施生产的主要组成但由于蓄热效果有限或投资成本较高，推广受到部分。限制。笔者通过调研发现，北京市日光温室生产存针对以上问题，

4、北京市农业机械试验鉴定推广在以下问题：一是正常天气下墙体在夜间向室内释站根据北方冬季气候特点以及日光温室特有环境，放的热量是有限的，热量释放值在前半夜较大，后研发了一种日光温室水循环增温蓄热系统。该系统半夜较小，致使后半夜和凌晨时段经常出现低温现利用太阳能集热技术，以水为蓄放热载体，通过后象，作物冻害时有发生；二是在连阴天等极端天气墙改造、蓄热罐设计、集热装置设计、循环水泵等下，温室太阳辐射量较小，夜间温室内温度急剧下部件，构成水循环系统，利用太阳能白天给系统蓄降，使栽培作物的生长受到抑制，甚至遭到冻害；热，夜间循环放热，同时可用16℃左右的循

5、环水三是冬天冷水灌溉大大降低了土壤温度，可导致作灌溉，提高土壤温度。物发生冻根现象。为提高凌晨时段、极端天气时和1　材料与方法冷水灌溉土壤的温度低等问题，农户采用了各种加温和保温方式，比如煤炉加温、增加墙体厚度等等，1.1　试验温室概况导致温室冬季加温能耗费用提高，且用于温室加温试验于2014年12月22日至2015年1月14的能源主要来自于化石燃料，例如煤炭，燃烧时产日进行。试验温室为位于北京市种子站昌平基地内的23号温室，对照温室为同排的29号温室。温室郭建业，中级工程师，专业方向：农业工程，E-mail：均为东西走向，长80m，宽8m，

6、高2.5m。温室guojianyelele@163.com收稿日期：2016-06-30；接受日期：2016-07-20后墙是复合夹心墙，即红砖+聚苯板+红砖结构。《中国蔬菜》学术论文下载www.cnveg.org—65—研究论文中国蔬菜CHINAVEGETABLES2014年12月1日分别在两栋温室内定植番茄幼苗，联安装一套太阳能采暖系统，即12个金属集热片，品种为仙客8号，株距35cm，行距70cm。金属集热片连接在分集水器上。每个集热片是由61.2　水循环增温蓄热系统原理与设计个暖气专用管并联而成，长度2m，高度30cm

7、。水循环增温蓄热系统由北京市农业机械试验鉴12个集热片呈1排，间距2m均匀布置在后墙表定推广站设计，主要由蓄热装置、集热装置、循环面。集热片内装满蓄热介质水。白天蓄热介质吸收水泵及连接管路等组成。在原构造砖墙的内表面覆太阳的辐射能，并通过水的循环将热量转移到储热盖1cm厚度的土泥，土泥中加入吸热黑色材质，装置中；夜间后墙的集热装置又充当散热器，与储再在水泥墙上覆盖一层塑料膜，提高保温能力。蓄热装置一同将热量传递到温室内，为温室加热。在热装置是在温室的东侧或西侧墙处安置4个串联的冬季还可利用水泵，将16℃左右温水通过管道输带有水阀的储热罐，

8、通过水泵、连接管路与后墙的送到室内栽培地面，可有效提高土壤温度。水泵的集热管相连，形成一个循环管路，加热后的热水便作用是白天将后墙集热管