太陽能溫室土壤加熱系統的研究以淮安地區為例

董慶 張金峰

摘 要：作為傳統的農業大國，我國始終致力于農業作物的栽種技術研發與應用工作。太陽能溫室土壤加熱系統自誕生之后，得到了極大的關注與重視，并被廣泛運用。如何結合淮安地區的溫室與土壤情況特征，科學應用太陽能溫室土壤加熱系統變得異常重要，有利于使作物產量獲得增多。本文通過說明淮安地區天氣與日光溫室特點情況，分析了太陽能溫室土壤加熱系統在淮安地區的具體應用狀況。此次研究以分析太陽能溫室土壤加熱系統在淮安地區的有關應用為目的，進而凸顯出太陽能溫室土壤加熱系統在淮安地區的應用作用。

關鍵詞：太陽能;溫室;土壤加熱系統;淮安地區

0 前言

長期以來，基于實現作物的反季節栽種的目的，溫室大棚的構建解決了該問題，使作物的產量得以不斷增多。通過改變相關室內溫度與濕度等參數的方式，以達到作物生長的需要。然而淮安地區存在著溫室日照較少、冬季晝夜溫差大等氣候特點，對作物生長產生不利的影響，產生凍傷等危害。為了改善此種情況，急需研發并應用一種與該區域相適應的太陽能土壤加熱系統，使經濟成本得到控制，并發揮出環保的效果。基于此，系統探討和分析太陽能溫室土壤加熱系統顯得十分關鍵，具有重要的研究意義與實踐價值。

1 淮安地區天氣與日光溫室說明

眾所周知，溫室的性能與該區域的氣候特征密切關聯。淮安市地處江蘇省的北邊，總體的地勢比較平坦，僅西南的盱眙縣地勢很高，存在丘陵地貌。淮安屬于過渡帶，兼具了南、北方的氣候特點。通常來說，經過季風氣候的作用，該地區四季鮮明，存在雨量集中的特點，擁有良好的光照，熱量較多。淮安地區整個一年的太陽輻射量共計是4.50×106kJ/m2?4.97×106kJ/m2，相應的年平均日光照射量與年日照的時數依次是13067kJ/m2、2135h?2412h，表現出南少北多的情況[1]。具體的年平均氣溫處于14.2°C?14.9°C范圍內。由于遭遇洪澤湖水體的作用影響，使該地區的七月份氣溫是一年中最高的，而一月則是最低的。由此可見，冬季溫室的溫度受到的影響因素包含下述幾個方面：第一，冬天最低的氣溫已經小于-10°C，導致很多植物被凍傷。第二，此地區的晝夜溫差很大。第三，冬天較低溫度的持續時間過長，通常從每一年的年底持續至第二年的4月份。對于日光溫室而言，擁有眾多種類與構造。最常見的為傾斜溫室，存在下述特征：（1）依靠采光屋頂的優勢獲得充足的光照;（2）保溫與蓄熱水平高，可降低處于封閉條件下散熱與溫室效應的發生率;（3）溫室擁有極強的抗風雪構造且骨架耐用度高;（4）能及時調整環境的通風與濕度情況;（5）總體構造便于植物的成長與人為操控，并使相應的占地面積縮小;（6）實際作業時能結合相應狀況進行調整和改進，達到使經濟成本下降的目的[2]。

2 太陽能溫室土壤加熱系統在淮安地區的應用分析

2.1 有關集熱器裝置與輔助熱源的合理應用

針對目前太陽能熱水應用項目中顯現出的最佳傾斜情況，可通過科學選用正與調整最佳傾角的方式，使收集器裝置的相應面積縮小，讓經濟成本下降，發揮系統的應有作用。對于集熱器裝置而言，以固定裝設方式為主。依靠對裝設角度的固定處理，讓集熱器裝置能吸收更多的太陽能，進而明確最優集熱傾角。太陽能集熱器裝置涵蓋諸多的類型，包括平板式、熱管式真空以及全玻璃真空管等類型的集熱器裝置。為了滿足淮安地區溫室栽種的需求，選用集熱器裝置時應將經濟利潤與利用年限當作主要的參考因素。經分析后，確定選用平板式集熱器裝置，有效發揮出其較長的運用年限、安全可靠以及集熱強等優勢作用。選擇集熱器裝置的位置時，一方面，應規避遮擋溫室的朝陽面和其他的遮陽物體形成遮擋的情況;另一方面，應留置充足的空間裝設一定面積的集熱板裝置。結合淮安地區的溫室來說，最佳的位置是后墻和朝陽面相連的屋頂。

此研究中將智能型電加熱器裝置當作主要的輔助熱源。處于白天的日光照射下，太陽能土壤加熱系統能達到其要求的情況下，可利用集熱系統智能化管控集熱閥裝置對太陽能予以吸收，直至水箱內的溫度維系大約51°C。處于太陽光照不夠無法達到相應要求的情況下，也可運用集熱系統智能管控加熱器裝置進行加熱處理，使水箱的溫度大概為51°C。

2.2 儲熱蓄熱裝置的應用

2.2.1 確保熱能儲存技術的科學運用

筆者經過查閱相關資料后獲知，熱能儲存涵蓋了三種形式，分別為顯熱、潛熱以及熱化學能儲存類型。根據淮安地區的氣候與土壤溫度的特點，一方面，應該考慮儲能的方式與密度的因素，另一方面，儲能的溫度和周期以及技術實用性等因素也不容忽視。經過綜合分析后，顯熱儲存最適合淮安地區，既能發揮出高性價比、可靠性與易得性等方面的作用，又使太陽能利用率得以提升。

2.2.2 溫室和儲水箱相應散熱損失說明

基于使儲水箱散熱損失降低的目的，可裝設到溫室中。選用早晨7點至下午3點的太陽輻射當作相應的吸收時間，下午3點至次日上午7點當作相應熱量供應的時間，具體是15h。當有關儲水箱的室溫下降到10°C的情況，并需進行開溫室補熱處理，不過下午3點時的室溫很高。通過對空氣從16°C降低到10°C后釋放熱量的計算，得到6650kJ，而熱負荷8.5kW的有關溫室需要15min的時間，因此儲水箱散熱的時間為15h，經計算后，儲水箱夜晚間朝溫室進行補充的熱量是Qb=4.94×105kJ。

3 總結

從此次論文的闡述與分析當中可以獲知，系統探討和分析太陽能溫室土壤加熱系統顯得十分關鍵，具有重要的研究意義與實踐價值。本文通過說明淮安地區天氣與日光溫室特點情況，分析了太陽能溫室土壤加熱系統在淮安地區的具體應用狀況：有關集熱器裝置與輔助熱源的合理應用、儲熱蓄熱裝置的應用、供暖末端部分的運用。希望此次研究的內容與結果，可以獲得相關工作人員的關注和重視，并且從中得到相應的啟示與幫助，進一步推進太陽能溫室土壤加熱系統的應用進程，凸顯出其良好的運用成效。

參考文獻：

[1]柴唱，曲世琳，曾璐瑤.太陽能及土壤源耦合融雪化冰系統特性研究[J].節能，2016，35（24）：151-156.

[2]彭煒峰，李光林.智能分區農業滴灌系統的研究——以丘陵山地為例[J].農機化研究，2018，30（11）：162-168.