我國塑料薄膜大棚取暖設(shè)備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘 要：闡述了我國塑料薄膜溫室大棚的研究現(xiàn)狀，列舉了土法取暖、熱風(fēng)取暖、熱水取暖4種取暖設(shè)備，介紹了基本結(jié)構(gòu)、工作原理和優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)。結(jié)合目前我國的科技發(fā)展?fàn)顩r，展望了未來塑料薄膜溫室大棚取暖設(shè)備的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：塑料薄膜；溫室大棚；取暖設(shè)備；研究現(xiàn)狀

中圖分類號 S626.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）01-02-130-02

我國是溫室栽培起源最早的國家，在2000多年前就已能利用保護(hù)設(shè)施（溫室的雛形）栽培多種蔬菜[1] ，但是溫室栽培技術(shù)在近代才取得了長足的進(jìn)步。然而與發(fā)達(dá)國家相比，我國的溫室技術(shù)還存在相當(dāng)大的差距，尤其在溫室配套設(shè)備方面，還存在許多不足[2]。如低檔溫室（ 也稱簡易溫室 ），通常采用塑料薄膜作覆蓋材料[3] ，溫室內(nèi)沒有其它的采暖設(shè)備或系統(tǒng)，受氣候條件影響大， 無法常年使用，且產(chǎn)量低[4-5]。特別是在我國北方，如果冬季不取暖，大棚就無法生產(chǎn)[6]。

1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 我國的塑料薄膜溫室大棚的冬季采暖設(shè)備相對于玻璃溫室還很落后，目前我國現(xiàn)有的塑料薄膜溫室大棚采暖設(shè)備主要有以下4種[7-8]：即土法取暖、熱風(fēng)取暖、熱水取暖、淺層地?zé)崛∨?/p>

1.1 土法取暖 土法取暖是采用自制的取暖設(shè)備，一是在棚內(nèi)砌一道火墻；二是在棚內(nèi)架設(shè)取暖爐。土法取暖的燃燒物料主要是木柴或煤炭。這種方法簡單易行，價(jià)格低廉，但相對于其它取暖方式亦有許多缺點(diǎn)[9]：（1）運(yùn)行不穩(wěn)定，棚內(nèi)溫度不易控制，極易造成溫度過高或過低；（2）全天需要看護(hù)，浪費(fèi)人力；（3）限制大棚生產(chǎn)規(guī)模，若大棚規(guī)模較大，則不易保證大棚內(nèi)農(nóng)作物生長所需的溫度；（4）燃料的燃燒會產(chǎn)生煙霧或灰塵，影響棚內(nèi)農(nóng)作物的生產(chǎn)品相。

1.2 熱風(fēng)取暖 熱風(fēng)取暖是采用熱風(fēng)爐向棚內(nèi)吹送溫度較高的熱風(fēng)，從而達(dá)到取暖的目的。目前熱風(fēng)爐一般有2種：一種是燃煤熱風(fēng)爐，一種是電熱風(fēng)爐。這種方法具有安裝方便、運(yùn)行穩(wěn)定、溫度易控制等優(yōu)點(diǎn)，但是也有不容忽視的缺點(diǎn)[9-10]：（1）高溫?zé)犸L(fēng)會影響棚內(nèi)的濕度，從而影響農(nóng)作物生長；（2）因?yàn)楦邷責(zé)犸L(fēng)排出時(shí)具有一定的速度，風(fēng)速對棚內(nèi)農(nóng)作物的生長有很大影響；（3）電熱風(fēng)爐的運(yùn)行費(fèi)用較高，會影響農(nóng)戶的收益；（4）燃煤熱風(fēng)爐需要全天看護(hù)，浪費(fèi)人力；（5）燃煤熱風(fēng)爐的燃燒會產(chǎn)生煙霧或灰塵，影響棚內(nèi)農(nóng)作物的生產(chǎn)品相。

1.3 熱水取暖 熱水取暖是采用熱水爐和配套的散熱裝置來達(dá)到取暖的目的。目前熱水爐一般有3種，一是燃煤熱水爐；二是電熱水爐；三是電磁熱水爐。配套的散熱裝置也有3種，一是傳統(tǒng)的鑄鐵散熱片；二是鋁合金散熱片；三是超導(dǎo)散熱片。熱水取暖是目前塑料薄膜大棚取暖設(shè)備中較為先進(jìn)的一種，具有以下優(yōu)點(diǎn)[11-12]：（1）運(yùn)行穩(wěn)定，棚內(nèi)溫度及濕度可自動控制；（2）散熱效果好，棚內(nèi)溫度升高快；（3）無需全天看護(hù)，節(jié)省人力；（4）不影響棚內(nèi)環(huán)境，有利于農(nóng)作物生長；（5）對大棚生產(chǎn)的規(guī)模無限制要求，可根據(jù)大棚具體規(guī)模配制。

熱水取暖的方法雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處：

（1）設(shè)備成本較高，尤其是電熱水爐和電磁熱水爐的運(yùn)行費(fèi)用較高，會增加農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；（2）燃煤熱水爐的燃煤會產(chǎn)生煙霧或灰塵，影響棚內(nèi)農(nóng)作物的生產(chǎn)品相。

1.4 淺層地?zé)崛∨?是將地表的淺層地?zé)崮茉矗ㄟ^地源熱泵輸送到溫室大棚，進(jìn)入散熱裝置，進(jìn)而達(dá)到為溫室大棚取暖的目的。由于地?zé)崮茉吹奶赜刑攸c(diǎn)，決定了該取暖方式的優(yōu)缺點(diǎn)[13-21]。 優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)備簡單，價(jià)格低廉，安裝方便；（2）節(jié)省能源，安全環(huán)保；（3）可控性好，無需專人看護(hù)，節(jié)省人力。缺點(diǎn)：（1）由于地?zé)豳Y源具有地域性，因此該種取暖方式也具有很強(qiáng)的地域性，不能應(yīng)用于所有的溫室大棚；（2）一般淺層地表熱源的溫度都不高，因此取暖的效果不理想。

2 塑料薄膜溫室大棚取暖設(shè)備的發(fā)展趨勢

目前我國的塑料薄膜溫室大棚取暖設(shè)備的研究已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是還存在這樣那樣的缺點(diǎn)和不足。隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展、保護(hù)環(huán)境意識的增強(qiáng)、以及節(jié)約不可再生資源和健康生活理念的樹立，對塑料薄膜大棚取暖設(shè)備的研究和設(shè)計(jì)產(chǎn)生了較大的影響，其研究方向呈以下發(fā)展趨勢

[22-25]：

2.1 研究和發(fā)展集成化、智能化溫室配套設(shè)備 目前，我國的塑料薄膜溫室大棚的配套設(shè)備很不齊備。由于資金缺乏，用于高端玻璃溫室的配套設(shè)備，因其造價(jià)較高而不適用于塑料薄膜溫室大棚。現(xiàn)有的溫室大棚設(shè)備，大都是單項(xiàng)作業(yè)，若用高端的溫室配套設(shè)備，不但浪費(fèi)資源而且操作復(fù)雜，人機(jī)對話不便。如針對每一種作物都要相應(yīng)地調(diào)整諸如溫度控制、濕度控制、日照時(shí)間控制等單項(xiàng)設(shè)備。因此研究適用于塑料薄膜溫室大棚的集成化、智能化控制溫室配套設(shè)備，以節(jié)約資源、簡化操作步驟及方便人機(jī)對話成為一種迫切需要。

2.2 優(yōu)化塑料薄膜溫室大棚結(jié)構(gòu) 目前我國的塑料薄膜溫室大棚在結(jié)構(gòu)上有許多不足，由于這類溫室大棚受投資額的影響，在結(jié)構(gòu)方面差強(qiáng)人意，而農(nóng)戶往往只看見眼前的投資額，而沒有仔細(xì)考慮后期的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。如果溫室大棚的防寒保溫設(shè)施不夠齊備，就會造成冬季取暖出現(xiàn)問題，諸如棚內(nèi)升溫慢、需要大量的能源來提供足夠的熱量、甚至即使取暖也達(dá)不到農(nóng)作物生長溫度等。因此針對本地區(qū)的氣候條件及投資額，研究優(yōu)化溫室大棚的結(jié)構(gòu)成為發(fā)展趨勢。

2.3 向可再生能源和環(huán)保能源方向發(fā)展 目前，世界上的不可再生能源越來越少，研究可替代的可再生能源已經(jīng)成為能源領(lǐng)域的世界趨勢。風(fēng)能、太陽能及地?zé)崮茉吹瓤稍偕茉丛谖磥頃蔀槟茉搭I(lǐng)域的主要成員。這些能源不僅具有可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，而且都具有清潔環(huán)保健康的特點(diǎn)，不會對溫室生產(chǎn)產(chǎn)生任何環(huán)境污染，更有利于提高溫室作物的品質(zhì)，進(jìn)而增加農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入。

3 結(jié)束語

我國塑料薄膜溫室大棚取暖設(shè)備的研究已取得了長足的進(jìn)步，已能基本滿足我國北方塑料大棚冬季取暖的需要，但是相對于玻璃溫室，還存在許多缺點(diǎn)。研究一種價(jià)格低廉、運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、節(jié)省能源的新型取暖設(shè)備是該領(lǐng)域未來的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]陳國輝，郭艷玲，宋文龍.溫室發(fā)展現(xiàn)狀及我國溫室需解決的主要問題[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2004，32（2）：11-12.

[2]鄭成武.淺談我國溫室大棚的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].安徽農(nóng)機(jī)，2005，23（2）：8-9.

[3]周長吉.我國目前使用的主要溫室類型及性能[J].設(shè)施園藝，2000（1）：23-24.

[4]朱新華.我國溫室設(shè)施的現(xiàn)狀和發(fā)展對策[J].農(nóng)業(yè)能源，2001（3）：32-34.

[5]杜軍，王懷斌，楊勵丹.供熱技術(shù)新領(lǐng)域-溫室供熱[J].節(jié)能技術(shù)，2000，18（2）：23-25.

[6]蔡龍俊，馬亞翔.改良型中檔溫室供熱系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2000，15（3）：21-24.

[7]孔凡亮，劉仁濤，盛力偉.北方寒冷地區(qū)溫室供暖計(jì)算方法[J].農(nóng)機(jī)化研究，2002，13（3）：35-37.

[8]劉建禹，翟國勛，鄂佐星，等.日光溫室供暖熱耗量的度日計(jì)算法[J].農(nóng)村能源，2001（5）：35-37.

[9]鄺平鍵，劉喜斌.燃煤熱風(fēng)爐解決北方溫室供暖問題的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2007（3）：221-222.

[10]孫峰.熱風(fēng)爐在溫室的生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006（6）：179-181.

[11]蔡龍俊，馮哲雋.聯(lián)棟溫室熱水供熱系統(tǒng)散熱管道傳熱系數(shù)的計(jì)算與測試 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19（3）：197-200.

[12]西亞庚，楊偉成.熱水供暖技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[13]左睿，蔣綠林，高偉.地?zé)峒夹g(shù)在溫室供暖中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（13）：6139-6140.

[14]羅中嶺.地?zé)釡厥业脑鰷匦?yīng)及溫度調(diào)控對策[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，1992，13（6）：31-35.

[15]劉春元，揚(yáng)厲，楊小靜.地?zé)釡厥也膳到y(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算[J].河北理工工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（1）：136-139.

[16]郭浩，韓德文，高靖華. 聯(lián)棟式溫室供暖系統(tǒng)節(jié)能的改進(jìn)設(shè)計(jì) [J]. 農(nóng)機(jī)化研究，1998，20（1）：61-63.

[17]江耀，卜云龍，周增產(chǎn).淺層地能熱泵技術(shù)在農(nóng)業(yè)設(shè)施中的應(yīng)用研究 [J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，28（3）：28-36.

[18]許偉，張時(shí)聰.中國地源熱泵技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].太陽能，2007（3）：11-14.

[19]雷海燕，李惟毅，李昭力.溫地?zé)釡厥夜峁?jié)能技術(shù)的研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，33（6）：98-101.

[20]方慧，楊其長，孫驥.地源熱泵在日光溫室中的應(yīng)用[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（4）：196-200.

[21]柴立龍，馬承偉，王明磊.地源熱泵技術(shù)在中國溫室設(shè)施中的應(yīng)用探討[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，20074，23（10）：150-153.

[22]吳靜怡，金鼎，王如竹.蔬菜溫室各種供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2001，17（2）：22-26.

[23]馮廣和.日光溫室[J].農(nóng)業(yè)使用工程技術(shù)，1998（9）：8.

[24]葛曉光.對我國北方蔬菜溫室生產(chǎn)發(fā)展中幾個(gè)問題的思考[J].中國蔬菜，1998（4）：1-5.

[25]蔡龍俊，蔡志紅，魯雅萍.農(nóng)業(yè)溫室供熱系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[J].能源研究與信息，2000，17（2）：22-26.

（責(zé)編：陶學(xué)軍）