新型循環(huán)儲熱溫室大棚.doc

新型循環(huán)儲熱溫室大棚問題提出的背景地溫問題是溫室大棚發(fā)展的一個難點，國內(nèi)外都在地溫問題上做過諸多努力。解決的辦法多為造價高、收益不盡人意，而沒能得到推廣。北方冬天地溫低，作物易發(fā)生凍害；連棟溫室冬天運行費用高，也是使其得不到很好推廣的重要因素。 我們經(jīng)過研究試驗，成功地開發(fā)出“新型循環(huán)儲熱溫室”已獲專利，專利號：200620078843.4。 就是根據(jù)能量守恒定律、暖通原理并利用相變材料，在溫室內(nèi)的地下埋設(shè)三道或數(shù)道管道，在管道一端設(shè)置風(fēng)機，適時開閉風(fēng)機，棚內(nèi)熱空氣吸入管道并傳導(dǎo)至土壤，土壤便吸儲了熱能，以供夜間或陰冷低溫天氣時緩慢釋放。其效果非常顯著。在高緯度的北方也可予留備用加熱通道口，以便補充加溫。循環(huán)儲熱系統(tǒng)的運行方式 在白晝溫室內(nèi)氣溫高于某設(shè)定值(一般為25-35)時，風(fēng)機啟動使棚內(nèi)熱空氣從地中管道流過，把熱量傳導(dǎo)給土壤，在土壤內(nèi)貯熱；在夜間溫室內(nèi)氣溫低時，地溫高于室溫，土壤內(nèi)儲的熱便緩慢由土壤向室內(nèi)釋放，使溫室溫度升高，平抑了晝夜溫差。夜間室內(nèi)空氣被土壤加溫，管周土壤溫度在放熱開始后，逐步降低，管周土壤溫度低于離管道較遠處土壤，熱量逐步由遠處傳來，到次日開始再度貯熱運行，管周土壤溫度又回升至16左右。循環(huán)儲熱系統(tǒng)運行，有效地保證了溫室內(nèi)的溫度條件。由相關(guān)實驗觀測，在夜間室外氣溫-2.8-4時，室內(nèi)氣溫保持在8.6以上，維持了12.613.4的室內(nèi)外溫差。在循環(huán)儲熱系統(tǒng)運行加溫的期間，夜間室內(nèi)氣溫均可達到8以上，室外氣溫在0以下時，室內(nèi)外溫差均可維持在11以上。北方光照好，蓄熱多，即使室外氣溫更低，由于土壤熱容量大，可蓄儲更多的熱量，仍能保持有足夠的溫度來滿足作物需求。循環(huán)儲熱系統(tǒng)在空氣調(diào)節(jié)方面適時（如清晨）開啟風(fēng)機將室內(nèi)潮濕空氣導(dǎo)入地中管道，降低相對濕度以減少病害；同時風(fēng)機的啟動使室內(nèi)冷濕空氣從地中管道流過，土壤加熱氣流，加熱空氣流補充至溫室內(nèi)，達到快速提高室溫的目的。棚溫上升時再次開啟風(fēng)機，又進入儲溫運行。這種循環(huán)儲熱溫室，具有兩低一高即 低投入、低風(fēng)險、高效益的獨特特點。 循環(huán)儲熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)暖氣加熱的對比 由唐俊昌、鄒志榮、程志慧主編的高效設(shè)施園藝生產(chǎn)技術(shù)大全書中，溫度調(diào)控技術(shù)一節(jié)提到：“研究表明，夜間溫室內(nèi)熱量的來源是地中蓄儲的熱能，這些熱量通過輻射加熱室內(nèi)空氣，并以慣流放熱、縫隙放熱和土壤橫向傳熱三種主要放熱方式消耗掉。慣流放熱是指透過覆蓋材料或圍護結(jié)構(gòu)的熱量這部分消耗熱量最大，約占總耗熱的75%-80%，”這一放熱途徑是傳統(tǒng)溫室加熱方式無法解決的問題。也就是說我們耗用的燃料絕大多數(shù)被浪費了，可利用的有效熱量非常少。傳統(tǒng)的加熱方式是加熱了棚內(nèi)的空氣溫度，熱量又是上層空氣溫度高于下層，植物可利用的是相對低溫空氣；而循環(huán)儲熱系統(tǒng)的熱量是由地下傳導(dǎo)到植物根系，再向葉面乃至空間輻射的，絕大多數(shù)的熱量被利用了。在儲熱設(shè)施投入方面每平方米5-6元，在冬季運行耗電在1-2度每天畝。 連陰天時循環(huán)儲熱系統(tǒng)的效果 這是一個令人關(guān)注的問題。在陰天，白晝溫室內(nèi)達不到貯熱所需氣溫條件，不能貯熱。但管周土壤具有一定溫度，夜間仍可放熱。而且，由于地下土壤體積和熱容量較大，根據(jù)經(jīng)驗和估算，土壤經(jīng)一夜放熱后，其平均溫度僅下降1左右，即使連陰數(shù)日，夜間仍可利用循環(huán)儲熱系統(tǒng)加溫，只是效果逐漸變差。此時可采用輔助加熱方式，也就是利用現(xiàn)有循環(huán)通道，以外來熱源如柴草或燃煤，進行補充加溫，需要注意的是，這時要采用外排煙道。 節(jié)能性與經(jīng)濟性 根據(jù)試驗結(jié)果與氣象資料分析，我國北方地區(qū)大約11月和3月上旬共四個月的寒冷期內(nèi)，靠循環(huán)儲熱系統(tǒng)即可滿足溫室內(nèi)加溫的需要，如采用雙膜保溫效果更好。而循環(huán)儲熱系統(tǒng)的運行僅消耗少量的電能，每畝溫室面積200W左右。按平均每天運行10小時計，用電量僅2kW.h/d。基于這些，我們提出改變加熱途徑，利用地下管道加熱來提高地溫的方式，改變了連棟溫室及大棚的加熱方法。主要的熱源取自太陽能。如有必要可設(shè)置備用通道，燃煤等也僅作為輔助，這樣既節(jié)能又環(huán)保。在溫室節(jié)能方面，荷蘭、美國、日本等國均進行過利用地中熱交換系統(tǒng)貯能加溫的研究。國內(nèi)從八十年代開始，一些科研單位也相繼進行了溫室(塑料大棚)地中熱交換系統(tǒng)的試驗，其結(jié)論與我們是一致的，節(jié)能效果顯著，系統(tǒng)的夜間加溫?zé)崃髁靠蛇_60W/m2左右。循環(huán)儲熱系統(tǒng)用于大型連棟溫室具有顯著的貯熱和放熱效果，一般白晝系統(tǒng)運行時，室內(nèi)空氣向管道貯熱后，氣溫可降低68；夜間室內(nèi)空氣通過管道被土壤加溫，氣溫升高達45.5。 上述問題的解決，無疑是設(shè)施農(nóng)業(yè)一場革命，已得到行業(yè)人士