淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)設(shè)計及其經(jīng)濟(jì)效益分析

仲娃 徐卉 董慶

摘 要：眾所周知，日光溫室通常必須依靠相關(guān)加熱裝置便能維系正常生產(chǎn)工作，不過對于淮安地區(qū)較為特殊的氣候情況，冬季低溫時間過長，使土壤溫度帶給地作物生長不良的影響。所以，科學(xué)設(shè)計溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)十分關(guān)鍵，擁有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過說明淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的設(shè)計方法，并且分析了溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)應(yīng)用在淮安地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。此次研究以分析淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)設(shè)計及其經(jīng)濟(jì)效益為目的，從而有效發(fā)揮出溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的功效與作用。

關(guān)鍵詞：淮安;太陽能土壤加熱系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)效益

0 前言

對于淮安地區(qū)而言，長期以來，該區(qū)域的氣候存在一定的特殊性，對冬季溫室溫度產(chǎn)生了很大的影響。通常情況下，冬天時的最低溫度在-10°C以下，帶給植物極大的危害，并且晝夜溫度差也非常大，再加上冬季低溫持續(xù)的時間長久，使得溫室和土壤處于冬季期間的溫度難以確保作物正常的生長，阻礙到最終的產(chǎn)量。鑒于此，深入探究與分析淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)設(shè)計及其經(jīng)濟(jì)效益顯得尤為必要，擁有重要的意義。

1 淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的設(shè)計說明

1.1 集熱器與輔助熱源的設(shè)計

對于太陽能集熱器裝置來說，最為常用的包含了平板、全玻璃真空管以及熱管式真空等不同類型的集熱器裝置。結(jié)合淮安地區(qū)的氣候溫度情況，并且應(yīng)確保選用的集熱器裝置可以適合溫室的栽種，因此應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)性與運用年限等方面的因素予以考慮，經(jīng)過分析以后，選用平板型集熱器裝置，凸顯出其良好的經(jīng)濟(jì)性、運用年限較長、集熱水平高以及安全可靠等諸多優(yōu)勢[1]。

對于輔助熱源而言，此次研究設(shè)計主要以智能電加熱器裝置為首選。在白日的光照能達(dá)到太陽能土壤加熱系統(tǒng)的需要后，依靠集熱系統(tǒng)的智能化管控集熱閥裝置，能持續(xù)對太陽能量予以吸收，進(jìn)而確保水箱內(nèi)的溫度獲得加熱，同時維系51°C左右。在太陽光照無法達(dá)到相應(yīng)需要后，可利用集熱系統(tǒng)智能管控電加熱器裝置，使水箱溫度維系51°C。

1.2 儲熱與蓄熱裝置的設(shè)計分析

一般而言，熱能儲存包含了顯熱、潛熱及熱化學(xué)能儲存三種類型。顯熱儲存由于常見且簡單，主要運用在低溫的情況，以水與巖石等儲存為主，形成溫度很低。而潛熱儲存借助材料相變時能夠放出與吸入相應(yīng)的熱能，擁有恒溫下得到熱能的優(yōu)勢。至于熱化學(xué)儲能，屬于可逆熱化學(xué)反應(yīng)的一種，不僅處于恒溫下能形成能量，而且無需絕緣儲能罐。但相關(guān)裝置十分復(fù)雜，對維護(hù)要求很高。從相關(guān)的儲能密度、儲能的溫度與周期以及儲能的方式等不同的角度予以考慮后，對于淮安地區(qū)來說，顯熱儲存屬于最優(yōu)選擇。可以凸顯出其良好的經(jīng)濟(jì)性、易得性以及穩(wěn)定性的優(yōu)勢，并使太陽能利用率獲得提升。從溫室和儲水箱的散熱損失角度進(jìn)行考慮，經(jīng)過設(shè)計與分析后，對于8.5kW熱負(fù)荷的溫室來說，水箱的半徑是1.4m，高度是1.4m，相應(yīng)容積是5.5m3，有關(guān)儲水箱中的存儲熱量則是5.04×105kJ[2]。

1.3 供暖末端的設(shè)計分析

對于太陽能土壤加熱系統(tǒng)而言，供暖末端屬于其中朝外輸出熱量的關(guān)鍵構(gòu)成部分，基于謹(jǐn)防溫室中作物被凍傷的目的，在設(shè)計時，需將有關(guān)溫室和土壤的溫度予以增加，并采用就近地面的方式完成加熱管線的合理鋪設(shè)。有關(guān)管線的材料則需要確保達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)性、散熱性以及耐久性等效果，進(jìn)而以鋼管或PVC管作為首選。同時進(jìn)行加熱管線的具體鋪設(shè)過程中，還應(yīng)該科學(xué)選用加熱盤管線的長、高以及間距尺寸。

2 溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)應(yīng)用在淮安地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益分析

通過選用有關(guān)西瓜作為分析案例，從而深入分析和掌握溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)應(yīng)用在淮安地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益情況。經(jīng)過查閱相關(guān)的研究資料后可知，西瓜相應(yīng)的生長溫度標(biāo)準(zhǔn)是：白天為21-29°C，晚間為9-16°C，其中白天溫室中的相應(yīng)的溫度處于21-27°C范圍內(nèi)，由此能夠確保西瓜的健康成長，而晚間的溫室中溫度處于4°C-8°C范圍內(nèi)，無法達(dá)到相關(guān)的成長溫度的規(guī)定，由此使有關(guān)植物發(fā)生凍傷的情況。處于常規(guī)環(huán)境之下，每畝的西瓜產(chǎn)量是2000kg，而關(guān)于西瓜受到晚間溫室的溫度作用影響。

當(dāng)處于溫度低于10°C以下的溫室作物會終止生長，不過卻無法細(xì)致對作物的生長速度受到低溫度影響情況進(jìn)行計算，因此從具體情況的角度而言，由于低溫造成的經(jīng)濟(jì)損失顯然更大[3]。

依靠此次設(shè)計的溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)，經(jīng)過對應(yīng)用效果的分析后獲悉，有關(guān)集熱器裝置在每一天得到的能量是9.5×105kJ，假如利用普通的煤炭當(dāng)成溫室的主要供應(yīng)熱量，相應(yīng)燃燒產(chǎn)生的熱量是2.8×104kJ/kg，有關(guān)利用率大概是54%-72%，獲取可用的熱量大概是1.8×104kJ/kg。將上述數(shù)據(jù)信息作為依據(jù)，當(dāng)燃燒55.4kg的煤獲取的能量可以達(dá)到所設(shè)計太陽能土壤加熱系統(tǒng)收集的要求，需求的數(shù)量大概是5.64t。如果是340元/t的情況，能節(jié)省1865.4元。

對于溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)需要相關(guān)材料的具體費用。

淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)在每一年的相關(guān)材料花費是989元，對比燃燒煤炭的方式，節(jié)約了大概876.4元，同時太陽能土壤加熱系統(tǒng)擁有一定的環(huán)保作用。

3 結(jié)論

從此次的論文分析中可知，探究與分析淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)設(shè)計及其經(jīng)濟(jì)效益顯得尤為必要，擁有重要的意義。本文通過說明淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的設(shè)計方法，并且分析了溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)應(yīng)用在淮安地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益：望此次研究的結(jié)果，可以獲得相關(guān)工作人員的關(guān)注和重視，并得到一定的啟發(fā)與幫助，以便提高淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的整體設(shè)計水平，并獲得更多的經(jīng)濟(jì)利潤。

參考文獻(xiàn)：

[1]佟雪姣，孫周平，李天來，etal.溫室太陽能水循環(huán)集熱裝置的蓄熱性能研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，47（18）：192-196.

[2]孫先鵬，郭康權(quán)，鄒志榮，etal.太陽能聯(lián)合空氣源熱泵系統(tǒng)溫室供熱實驗研究[J].太陽能學(xué)報，2016，37（23）：658-665.

[3]楊學(xué)坤，韓柏和，蔣曉.日光溫室系統(tǒng)模型的研究現(xiàn)狀與對策[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報，2017，38（24）：142-148.