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太陽(yáng)能光伏溫室大棚系統(tǒng)

對(duì)儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié),提出了太陽(yáng)能溫室大棚裝備化的構(gòu)想，給出了一個(gè)初步設(shè)想的結(jié)構(gòu)，對(duì)減少能耗,節(jié)約能源改善生態(tài)環(huán)保有著重要意義。我國(guó)國(guó)土面積巨大,在西北地區(qū)有綿長(zhǎng)的國(guó)境線，在這些國(guó)境線上分布有眾多的邊防哨所,冬季為這些邊防哨所運(yùn)輸蔬菜往往是個(gè)大難題。所以迫切需要能夠抗嚴(yán)寒的農(nóng)業(yè)設(shè)施或裝備。我國(guó)西北地區(qū)遠(yuǎn)離東部沿海地區(qū)，冬季蔬菜西運(yùn)需要高昂的成本,因此在西北地區(qū)當(dāng)?shù)亟鉀Q冬季蔬菜問(wèn)題的要求非常突出。另外，隨著人們生活水平的提高,對(duì)食品的安全也越來(lái)越重視，目前社會(huì)上亂施農(nóng)藥、化肥和其他有害物質(zhì)的現(xiàn)象很普遍。食品安全問(wèn)題屢屢被曝光，人們普遍期望吃上放心的有機(jī)菜，許多先富起來(lái)的有錢有閑的家庭對(duì)利    用家庭附近有限空間自種蔬菜具有濃厚的興趣，迫切希望有那些可以集約化生產(chǎn)和操作的農(nóng)業(yè)裝備?；谶@樣的市場(chǎng)需求，儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚裝備推廣化的需要就產(chǎn)生了。      

儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚裝備推廣首先克服了傳統(tǒng)塑料大棚溫室大而全的思想，不求種植面積的巨大，而求種植技術(shù)的提升與集約化,在有限的空間中，提高單位面積產(chǎn)量,這樣它的受能空間減少了,冬季需要熱能的數(shù)量降低了，實(shí)現(xiàn)了高效供熱。在這種情況下，利用高效聚光型太陽(yáng)能在非供暖季節(jié)就開(kāi)始集熱,并借助功能材料實(shí)現(xiàn)跨季度儲(chǔ)熱，就完全能夠滿足嚴(yán)寒冬季的供能要求。

儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚裝備的功能一般要滿足下面幾個(gè)條件:

1、 裝置內(nèi)設(shè)備一定要先進(jìn),能夠?qū)崿F(xiàn)集約化種植,部分植物能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)土栽培，垂直布局，植物營(yíng)養(yǎng)液實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送，要在最小的空間中獲得最大的種植面積;

2、除了部分土壤儲(chǔ)熱外，裝置內(nèi)部設(shè)有專門的儲(chǔ)熱部件，利用商業(yè)相變材料實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的跨季節(jié)儲(chǔ)能,即在還未寒冷的季節(jié)就開(kāi)始利用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)熱,同時(shí)將裝置內(nèi)部的儲(chǔ)水箱、營(yíng)養(yǎng)液配備與儲(chǔ)存箱加熱到合適溫度，也進(jìn)行用水儲(chǔ)熱。實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱的最大化,時(shí)間跨度的最大化。

3、系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行、濕度與溫度的調(diào)節(jié)必須智能化，同時(shí)必須具有良好的保溫、曾光與調(diào)光措施，有條件的還需要有夜間的照明措施，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

只有滿足了上面要求，太陽(yáng)能溫室大棚才能真正實(shí)現(xiàn)裝備化。首先，裝置中的聚光式太陽(yáng)能集熱器要在非寒冷季節(jié)實(shí)現(xiàn)集熱儲(chǔ)熱，同時(shí),在寒冷季節(jié)有太陽(yáng)光時(shí)，集熱器的集熱溫度還能超過(guò)30度,實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)供熱的目的。其次要有非常嚴(yán)格的保溫措施，要讓有限的熱能發(fā)揮最大作用。上圖給出了我們構(gòu)想的一個(gè)帶儲(chǔ)能功能的太陽(yáng)能溫室大棚系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖中包括了由中空玻璃組成的透明維護(hù)結(jié)構(gòu)、保溫墻體、太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)能罐體和管路、配料池、通風(fēng)與控制系統(tǒng)和種植土壤層等部件。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的高效收集與儲(chǔ)存，在寒冷季節(jié)基本無(wú)需外界供熱即可保證作物的生存與生長(zhǎng)。下面以一個(gè)地處沈陽(yáng)的、溫室大棚內(nèi)部表面積60平方米的裝備系統(tǒng)在12月份工作的情況為例計(jì)算它的熱平衡。已知沈陽(yáng)12月份的日平均水平面上太陽(yáng)輻照量為H=6.19MJ/㎡d(斜面上的數(shù)值更大)、環(huán)境平均氣溫-8.5℃。假定，溫室大棚大棚的工作溫度16.5℃(內(nèi)外溫差25℃),保溫隔熱層用聚氨酯發(fā)泡0.06米厚,聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)0.025W/m℃。雙層中空玻璃的傳熱系數(shù)2.8W/m℃,夜間加蓋隔熱層，總傳熱系數(shù)降為1.4W/m℃，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)如上圖所示。據(jù)圖可以算出玻璃散熱面積為114㎡，保溫墻的散熱面積48㎡，裝置底部散熱忽略。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以計(jì)算出12月份的總散熱量約為12327MJ。而在12月份可能的太陽(yáng)得熱量(考慮了傾斜面上的太陽(yáng)能輻照更大的情況)約為12247MJ。兩者僅相差80MJ。這樣的情況下,儲(chǔ)能系統(tǒng)完全可以供應(yīng),假設(shè)采用儲(chǔ)能密度為180KJ/Kg的無(wú)機(jī)相變材料儲(chǔ)能,那么僅需要450kg左右,考慮到還有土壤儲(chǔ)熱和配料池水儲(chǔ)熱等功能,這個(gè)儲(chǔ)能需求是很容易滿足的?？紤]到還有嚴(yán)酷的1月和2月份，在適當(dāng)降低工作溫度的條件下，再將儲(chǔ)能總量增加到4-5噸，則可以完全滿足要求。如果,技術(shù)更進(jìn)一步,雙層中空玻璃換成雙層真空玻璃,并在玻璃的表面鍍保溫膜，即使是單膜的真空玻璃,目前的散熱系數(shù)也在1.0W/m℃左右，只有中空玻璃的三分之一，因此無(wú)需再用夜間加蓋隔熱層,也完全能夠滿足裝置的采暖要求，但成本會(huì)有所上升。      

關(guān)于系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,可做如下分析。系統(tǒng)造價(jià)估計(jì)在21萬(wàn)元左右，假定使用壽命15年，那么每年的分?jǐn)偝杀緸?/span>1.4萬(wàn)元/年。這樣的系統(tǒng)利用高技術(shù)手段，每年可以生產(chǎn)蔬菜1200kg，平均每公斤蔬菜只有11.7元。而在邊遠(yuǎn)的邊防哨所,每年都需要汽車甚至直升機(jī)運(yùn)送食品，而且還不能保證蔬菜的新鮮與及時(shí)供應(yīng)，相比而言，這個(gè)成本是可以接受的。

奧農(nóng)苑溫室大棚建設(shè)公司總結(jié)：

本文對(duì)儲(chǔ)能型太陽(yáng)能溫室大棚系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié),提出了太陽(yáng)能溫室大棚裝備化的構(gòu)想，給出了一個(gè)初步設(shè)想的結(jié)構(gòu)。我們構(gòu)想的裝置在夏季利用聚光式太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)光,產(chǎn)生高溫?zé)崮?，并利用相變?chǔ)能材料儲(chǔ)存起來(lái),實(shí)現(xiàn)跨季度儲(chǔ)熱。到冬季將儲(chǔ)存的熱量緩慢釋放,保證系統(tǒng)所需要的溫度。計(jì)算分析表明,經(jīng)過(guò)高科技武裝的太陽(yáng)能溫室大棚系統(tǒng),能夠在寒冷的季節(jié)實(shí)現(xiàn)自主供熱，保證植物的生存與生長(zhǎng)需要。太陽(yáng)能溫室大棚系統(tǒng)裝備化是一個(gè)很好的趨勢(shì)，可以滿足寒冷地區(qū)冬季的蔬菜的供應(yīng)要求。當(dāng)前全社會(huì)都提倡節(jié)能減排。