太阳能辅助加温系统在日光温室中的应用

摘要：太阳能资源具有其他能源所无法比拟的优点，关于太阳能，有科学家做过估算，其寿命还有大约34亿年的寿命，因此，可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的资源。而我国又具有丰富的太阳能资源，具有很好的开发条件和应用价值。文章结合笔者多年工作经验，对太阳能辅助加温系统在日光温室的应用现状进行了整理和总结，希望在今后的应用过程中能够对出现的问题进行相应的改进和完善。

关键词：太阳能；辅助加温系统；日光温室；光热转换；光伏发电 文献标识码：A

1 日光温室的定义

日光温室又叫做暖棚，全称节能日光温室，是我国北方地区独有的一种温室类型。是一种室内的、无需任何加热措施的温室，简单说即指，在最寒冷的季节，依赖太阳光达到并维持室内一定的温度，来满足蔬菜作物的生长需求。该温室以轻质保温材料作墙体围护，采用轻型无柱装配式桁架，新型复合保温被作覆盖，实现了保温被的整体卷放。它具有采光合理、保温性能好、室内作业方便、易于机械化作业等优点，是一种投资少、能耗低、见效快的设施。本文研究的日光温室以水作为载热和蓄热介质，白天利用太阳能集热器加热水，热水经管道储存到保温水箱内，夜间经由管道将保温水箱内的热水循环至地下管道，直接对温室内土壤进行加热，以提高温室内温度。

2 太阳能资源的特点

太阳能资源具有其他能源所无法比拟的优点，它具有无毒、无味、无污染、可再生、绿色环保等优点，分布广泛，无贫富之分，关于太阳能，有科学家做过估算，其寿命还有大约34亿年的寿命，因此，可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的资源。而我国又具有丰富的太阳能资源，如我国全年太阳能的辐射总量的1%转为可利用资源，即可满足我国全部的能源需求。尤其是我国的西部、北部和中南部，都具有很好的开发条件和应用价值。所以，光热转换不但市场广阔，而且是解决我国矿物能源短缺最有希望、最可行的途径。就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电、太阳能无线监控等方式。

3 太阳能辅助加温系统在日光温室中的应用现状

我国的太阳能资源常应用于日光温室中。关于温室内光环及其影响因素方面，国外已经有很多学者对其做了许多相关的研究，如关于温室的透光率、结构构件在直射光及散射光条件下对室内透光量的影响以及温室几何形状、长度对室内透光量的影响等；温室朝向对室内透光量产生的影响；薄膜、作物、土壤吸收的太阳辐照量、玻璃框和采光面上的冷凝等因素对室内透光量的影响等，但以上研究都是针对单栋温室或者连栋温室而进行的。国外也有相关研究，如何利用太阳能来增加温室的地位，但所针对的也是大型温室，所以，不管是从材料选择、能源供应、环境控制措施等方面采用节能新技术，都与我国日光温室性能差异很大，不适用于国内的日光温室。

近年来，我国太阳能热水器的面积逐年递增，而我国俨然已成为家用太阳能热水器生产第一大国。在早些年，我们国内就有利用太阳能提高温室地温的研究。蒋锦标和叶景学等专家分别将空气作为媒质将太阳能应用在地温辅助加热的研究中。继而，专家在对日光温室墙体及土壤保温性能进行了更加深入的对比研究后，提出了不少较为可行的优化方案。但是，由于正常加温方式需要消耗大量的石化原料，还会产生大量的二氧化硫等污染环境的废气，因此方便快捷且较为环保的太阳能作为日光温室热量的主要来源便顺理成章了。目前，光热转换和光伏发电是太阳能应用的主要技术，而最能将光热转换技术体现得淋漓尽致的就是生活中常用的太阳能热水器。现在我国家家户户都有太阳能热水器，这一现象也说明了我国的太阳能转换技术已经十分成熟。

在我国，日光温室应用比较广泛，温室结构具有非常明显的中国特色，尤其是在我国的东北地区，越冬农作物的生长在很大程度上受日光温室的影响，日光温室现如今在我国已经成为北方农业生产中最好经济效益，最快发展速度，最多增加农民收入的新兴产业之一。一般情况下，日光温室不需要任何加热设备就可以维持农作物周年的正常生产。但是，在冬季温室地温较低，而对于农作物的生长来说，地温是至关重要的，因此，地温的提升可通过地热加温系统来实现，减少资源浪费的同时，防止了CO2等污染气体的排放，有效地保护了周围环境，加快了农作物的生长，改善了发育不良等情况，提高了经济效益，保护和改善了温室环境。

很多科研工作者开始考察太阳能集热器对于改善温室内微气候的效果。有的学者认为，这种方式有不可取的地方，即是在实施的过程中需要耗费大量的电能，究其原因就是，在青海省利用太阳能集热器提高蔬菜温室地温时，由于没有设保温水箱，从而导致水泵保持循环就要耗费大量电能。还有的学者认为，太阳能集热器来改善温室这项科研不能在连续阴天使用，因为在河南郑州利用太阳能完全代替煤炭对温室内低温进行增温的试验，这项实验得出的结论就是，此项科研项目在连续阴天的情况下是无法促进作物生长的。王顺生等也在北京进行了日光温室内置式太阳能集热调温装置试验进行研究，在这里他们采取了将太阳能集热器置于日光温室内部的方法，其目的是为了让其在白天时收集热量，晚上时散发热量，保证日夜温差不至于过大。这里用到的水箱容积小，节省了地热管道，但并不是利用太阳能直接提高地温。在进行日光温室的设计时，要充分考虑如何挖掘太阳能最大使用限度、采光面的材料、形式、建筑参数等，而这些因素都会直接影响温室对太阳能的吸收情况，和国外的全光温室相比，我国日光温室在建筑、结构形式上都和国外大不相同，因此，国外的一些研究成果并不适用于我们。目前，我国日光温室光环境研究的主要方法有：实地测试获得温室采光量、温室采光面剖面曲线用数学曲线表示后模拟计算温室内各表面直射光透过量、基于计算固体表面间辐射换热的代数方法计算各表面散射光透过量等。 4 结语

综上所述，太阳能资源在日光温室的应用越来越广泛，保证了经济效益，同时太阳能是一种取之不尽、可再生的资源，充分利用并推广使用，不仅对温室园艺产业，还是对人类的生存环境，都占据着十分重要的地位，是值得我们研究并大力推广的。

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