设施农业中太阳能集热技术温室调温系统的结构研究_刘琳静.pdf
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1、 第 50 卷第 2 期 农业工程与装备 2023 年 4 月Vol.50 No.2 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENTApr.2023 设施农业中太阳能集热技术温室调温系统的结构研究 刘琳静(湖南生物机电职业技术学院,湖南 长沙 410127)摘 要:近年来,随着绿色环保理念的普及,设施农业中温室大棚原来燃烧不可再生资源供热的方式逐渐转变为使用清洁新能源供热。通过分析国内外温室新能源供热方式的研究现状,根据设施农业温室调温的基本要求,设计了一种环保型太阳能集热技术温室调温系统。该系统利用太阳能平板集热器收集太阳能辐射,以加热后的水作为热能传递媒介,通
2、过保温水箱完成热能存储和转换,实现对温室温度的调节,具有结构简单、节能环保、制造成本低、控制效果好、热能利用率高、自动调温能力强等优点,应用优势明显。关 键 词:设施农业;温室调温;结构设计 中图分类号:S625 文献标志码:A 文章编号:20968736(2023)02000103 Research on the structure of greenhouse temperature regulation system of solar heat collection technology system in facility agriculture LIU Linjing(Hunan Bi
3、ological and Electromechanical Polytechnics,Changsha,Hunan 410127,China)【Abstract】In recent years,with the popularization of the green concept,the original way of heating greenhouses in facility agriculture by burning non-renewable resources has been gradually changed to using clean new energy for h
4、eating.By analyzing the research status of new energy heating methods for greenhouses at home and abroad,an environmentally friendly solar collector technology greenhouse temperature regulation system is designed according to the basic requirements of greenhouse temperature regulation in facility ag
5、riculture.The system uses a solar flat plate collector to collect solar radiation,takes heated water as the heat energy transfer medium,and completes heat energy storage and conversion through the water tank to realize the regulation of greenhouse temperature,which has the advantages of a simple str
6、ucture,energy saving and environmental protection,low manufacturing cost,good control effect,high heat energy utilization rate,and strong and good automatic temperature regulation ability,etc.The application advantages are obvious.【Keywords】facility agriculture;greenhouse temperature regulation;stru
7、ctural design 设施农业是指利用现代农业工程技术,创造出动植物生长所需的光照、温度、湿度等自然条件,营造出适合动植物生长的可控环境,是一种现代高效的农业生产方式。与传统农业生产方式相比,其更符合现代农业的生产需求,是传统农业向智慧农业转型的关键。一切动植物的生长和发育都离不开特定的外部环境,温度过高、过低都会影响其生长甚至导致其死亡。使用设施农业营造适合动植物生长的可控环境,不但 基金项目:2020 年度湖南省教育厅科学研究项目(20C1105)。作者简介:刘琳静(1986),女,湖南邵阳人,硕士研究生,副教授,湖南省青年骨干教师,主要研究方向为农业机械装备教育教学研究。可解决农产
8、品生产的季节性难题,还能有效提高农业生产效率。温室调温系统是设施农业中重要的组成部分,科学的供热技术对构建符合动植物生长的可控环境至关重要。传统的温室调温系统是通过燃烧煤炭、燃油等不可再生能源供热,不但设备繁多,能源消耗量大,而且污染环境。在东北、西北等高寒地区,供热费用成为温室冬季运行的主要支出,占总费用的 50%60%,高昂的能源成本已成为制约我国设施农业发展的主要因素之一 1。2 农业工程与装备 2023 年 4 月 1 国内外研究现状 目前,温室新能源供热方式主要有太阳能集热、空气源热泵、地源热泵、水源热泵等。采用单一热源的供热方式存在一定局限性,例如仅使用太阳能集热技术供热,如果不装
9、配储能调温系统,容易受光照条件等因素影响,供热的稳定性不高;空气源热泵供热节能高效,可实现冷热源合一,但极其容易受到外界低温的影响;地源热泵前期投资较高,成本回收期长;水源热泵受水资源分布影响较大,在干旱和半干旱地区无法使用。日本的山本雄二郎2曾经使用太阳能集热器构建了长期蓄热型温室,通过在温室地下 1.5m 深处埋设铜管,将热水送入铜管以提高温室地温。Connellan G J.3设计和试验了由低温太阳能集热器组成的供暖装置,改善了温室的地温调节功能。Elbatawi I.E.4研究了太阳能集热器在温室育苗中的应用,一般情况下室外的绿胡椒籽发芽率仅为60%,通过在夜间提高育苗温室温度,可将绿
10、胡椒籽发芽率提升到 100%。国内的苏伟5设计了一种太阳能联合地源热泵供热系统以及该系统的 PLC 控制回路,并分析了该系统的可行性。郭仁宁6等设计了一种太阳能和水源热泵联合的调温系统,利用太阳能和水源热泵进行温室调温,将地下水作为低位热源。杨哲7设计了一种温室太阳能和空气源热泵联合的调温系统,通过试验证明了太阳能和热泵联合运行可以显著提高系统的制热效率。张东凤8等基于 PLC 可编程逻辑控制器设计了一种太阳能和空气能联合的调温系统,该系统节能效果更明显。专利文献(CN204227519U)9中公开了一种太阳能空气调节器,由具有内腔的框体、设于框体内的集热组件、设于框体正面的透光盖板、设于框体
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