太阳能温室土壤加热系统的研究以淮安地区为例

    董庆 张金峰

    摘 要：作为传统的农业大国，我国始终致力于农业作物的栽种技术研发与应用工作。太阳能温室土壤加热系统自诞生之后，得到了极大的关注与重视，并被广泛运用。如何结合淮安地区的温室与土壤情况特征，科学应用太阳能温室土壤加热系统变得异常重要，有利于使作物产量获得增多。本文通过说明淮安地区天气与日光温室特点情况，分析了太阳能温室土壤加热系统在淮安地区的具体应用状况。此次研究以分析太阳能温室土壤加热系统在淮安地区的有关应用为目的，进而凸显出太阳能温室土壤加热系统在淮安地区的应用作用。

    关键词：太阳能;温室;土壤加热系统;淮安地区

    0 前言

    长期以来，基于实现作物的反季节栽种的目的，温室大棚的构建解决了该问题，使作物的产量得以不断增多。通过改变相关室内温度与湿度等参数的方式，以达到作物生长的需要。然而淮安地区存在着温室日照较少、冬季昼夜温差大等气候特点，对作物生长产生不利的影响，产生冻伤等危害。为了改善此种情况，急需研发并应用一种与该区域相适应的太阳能土壤加热系统，使经济成本得到控制，并发挥出环保的效果。基于此，系统探讨和分析太阳能温室土壤加热系统显得十分关键，具有重要的研究意义与实践价值。

    1 淮安地区天气与日光温室说明

    众所周知，温室的性能与该区域的气候特征密切关联。淮安市地处江苏省的北边，总体的地势比较平坦，仅西南的盱眙县地势很高，存在丘陵地貌。淮安属于过渡带，兼具了南、北方的气候特点。通常来说，经过季风气候的作用，该地区四季鲜明，存在雨量集中的特点，拥有良好的光照，热量较多。淮安地区整个一年的太阳辐射量共计是4.50×106kJ/m2?4.97×106kJ/m2，相应的年平均日光照射量与年日照的时数依次是13067kJ/m2、2135h?2412h，表现出南少北多的情况[1]。具体的年平均气温处于14.2°C?14.9°C范围内。由于遭遇洪泽湖水体的作用影响，使该地区的七月份气温是一年中最高的，而一月则是最低的。由此可见，冬季温室的温度受到的影响因素包含下述几个方面：第一，冬天最低的气温已经小于-10°C，导致很多植物被冻伤。第二，此地区的昼夜温差很大。第三，冬天较低温度的持续时间过长，通常从每一年的年底持续至第二年的4月份。对于日光温室而言，拥有众多种类与构造。最常见的为倾斜温室，存在下述特征：（1）依靠采光屋顶的优势获得充足的光照;（2）保温与蓄热水平高，可降低处于封闭条件下散热与温室效应的发生率;（3）温室拥有极强的抗风雪构造且骨架耐用度高;（4）能及时调整环境的通风与湿度情况;（5）总体构造便于植物的成长与人为操控，并使相应的占地面积缩小;（6）实际作业时能结合相应状况进行调整和改进，达到使经济成本下降的目的[2]。

    2 太阳能温室土壤加热系统在淮安地区的应用分析

    2.1 有关集热器装置与辅助热源的合理应用

    针对目前太阳能热水应用项目中显现出的最佳倾斜情况，可通过科学选用正与调整最佳倾角的方式，使收集器装置的相应面积缩小，让经济成本下降，发挥系统的应有作用。对于集热器装置而言，以固定装设方式为主。依靠对装设角度的固定处理，让集热器装置能吸收更多的太阳能，进而明确最优集热倾角。太阳能集热器装置涵盖诸多的类型，包括平板式、热管式真空以及全玻璃真空管等类型的集热器装置。为了满足淮安地区温室栽种的需求，选用集热器装置时应将经济利润与利用年限当作主要的参考因素。经分析后，确定选用平板式集热器装置，有效发挥出其较长的运用年限、安全可靠以及集热强等优势作用。选择集热器装置的位置时，一方面，应规避遮挡温室的朝阳面和其他的遮阳物体形成遮挡的情况;另一方面，应留置充足的空间装设一定面积的集热板装置。结合淮安地区的温室来说，最佳的位置是后墙和朝阳面相连的屋顶。

    此研究中将智能型电加热器装置当作主要的辅助热源。处于白天的日光照射下，太阳能土壤加热系统能达到其要求的情况下，可利用集热系统智能化管控集热阀装置对太阳能予以吸收，直至水箱内的温度维系大约51°C。处于太阳光照不够无法达到相应要求的情况下，也可运用集热系统智能管控加热器装置进行加热处理，使水箱的温度大概为51°C。

    2.2 储热蓄热装置的应用

    2.2.1 确保热能储存技术的科学运用

    笔者经过查阅相关资料后获知，热能储存涵盖了三种形式，分别为显热、潜热以及热化学能储存类型。根据淮安地区的气候与土壤温度的特点，一方面，应该考虑储能的方式与密度的因素，另一方面，储能的温度和周期以及技术实用性等因素也不容忽视。经过综合分析后，显热储存最适合淮安地区，既能发挥出高性价比、可靠性与易得性等方面的作用，又使太阳能利用率得以提升。

    2.2.2 温室和储水箱相应散热损失说明

    基于使储水箱散热损失降低的目的，可装设到温室中。选用早晨7点至下午3点的太阳辐射当作相应的吸收时间，下午3点至次日上午7点当作相应热量供应的时间，具体是15h。当有关储水箱的室温下降到10°C的情况，并需进行开温室补热处理，不过下午3点时的室温很高。通过对空气从16°C降低到10°C后释放热量的计算，得到6650kJ，而热负荷8.5kW的有关温室需要15min的时间，因此储水箱散热的时间为15h，经计算后，储水箱夜晚间朝温室进行补充的热量是Qb=4.94×105kJ。

    3 总结

    从此次论文的阐述与分析当中可以获知，系统探讨和分析太阳能温室土壤加热系统显得十分关键，具有重要的研究意义与实践价值。本文通过说明淮安地区天气与日光温室特点情况，分析了太阳能温室土壤加热系统在淮安地区的具体应用状况：有关集热器装置与辅助热源的合理应用、储热蓄热装置的应用、供暖末端部分的运用。希望此次研究的内容与结果，可以获得相关工作人员的关注和重视，并且从中得到相应的启示与帮助，进一步推进太阳能温室土壤加热系统的应用进程，凸显出其良好的运用成效。

    参考文献：

    [1]柴唱，曲世琳，曾璐瑶.太阳能及土壤源耦合融雪化冰系统特性研究[J].节能，2016，35（24）：151-156.

    [2]彭炜峰，李光林.智能分区农业滴灌系统的研究——以丘陵山地为例[J].农机化研究，2018，30（11）：162-168.