從能源和設備實(shí)現溫室節能
隨著(zhù)全球能源消費的不斷增長(cháng),能源問(wèn)題已經(jīng)成為世界經(jīng)濟發(fā)展的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 而現代化溫室隨著(zhù)環(huán)境調控力度的加大、現代化物流系統的安裝、各種先進(jìn)園藝設備的應用,對能源的依賴(lài)越來(lái)越大,尤其是環(huán)境調控,即溫室內小氣候的調控,往往需要大量能源消耗。
在我國北方地區,夏季,需要電能進(jìn)行通風(fēng)和降溫,冬季,需要燃油、天燃氣或者煤炭進(jìn)行加溫。未來(lái)溫室園藝產(chǎn)業(yè)的競爭,已經(jīng)不僅僅是設施裝備、栽培技術(shù)或品種的競爭,更是能耗控制與節約的競爭。
那么現代化溫室如何最大限度地減少能源消耗,特別是降低以降溫和加溫為目的的能耗水平,是溫室種植者最為關(guān)心的話(huà)題。
下面就從利用可再生能源的措施、改進(jìn)降低溫室綜合能耗的設備兩個(gè)方面闡述當前溫室有效的節能技術(shù)與裝備。
可再生能源的利用
目前,我們主要的能源是煤炭、石油、天然氣,都是不可再生能源,面臨枯竭的問(wèn)題。據統計,全球儲存的煤炭只能再用40年到60年,石油大概還能用150年左右,且這些石化能源對環(huán)境污染日趨嚴重。那么尋找新的替代能源刻不容緩,在此形勢下, 可再生能源特別是太陽(yáng)能和地熱產(chǎn)業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機遇,在一定程度上緩解了能源與環(huán)保的矛盾。
利用太陽(yáng)能
太陽(yáng)能作為一種清潔、安全的可再生能源,在溫室上也得到了前所未有的重視。無(wú)論是歐洲、北美,還是中國,都在積極開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能利用設備及綜合利用技術(shù)與溫室相結合的模式,并快速投入應用。到目前為止,太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)、太陽(yáng)能供熱技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)大中型溫室項目中得以應用。
溫室利用太陽(yáng)能的措施有如下幾個(gè)方面:溫室本身對太陽(yáng)能的吸收與利用:根據植物生長(cháng)的需要,溫室頂部及四周采用不同透光率的材料作為覆蓋材料,如浮法玻璃、鋼化玻璃、高透光率的聚碳酸酯板(PC板)等,讓溫室本身對太陽(yáng)能進(jìn)行吸收與利用。
利用太陽(yáng)能發(fā)電設備進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電:利用安裝在溫室上的太陽(yáng)能發(fā)電設備進(jìn)行發(fā)電,并將電能儲存或并網(wǎng),然后加以利用。因為太陽(yáng)能發(fā)電既節能又環(huán)保,是一種無(wú)污染排放的綠色清潔能源,所以太陽(yáng)能發(fā)電在溫室中的應用正日益擴大,適宜于溫室的太陽(yáng)能發(fā)電集成設備也層出不窮。
以發(fā)電板安裝方式進(jìn)行分類(lèi),目前與溫室結合較好的太陽(yáng)能發(fā)電系統有:一是鑲嵌式太陽(yáng)能發(fā)電系統;二是獨立式太陽(yáng)能發(fā)電系統。
在保證種植生產(chǎn)需要的同時(shí),充分利用太陽(yáng)能這一取之不盡的可再生能源,無(wú)論是對溫室園藝產(chǎn)業(yè),還是對全人類(lèi)的生存環(huán)境,都具有重要的意義,值得大力研究和推廣。
利用太陽(yáng)能集熱及熱能的綜合利用:以安裝在溫室上的太陽(yáng)能集熱管或其它設備為吸熱體,直接吸收太陽(yáng)能作為熱能,以相變蓄熱或顯熱蓄熱的方式進(jìn)行儲存,當溫室需要加溫時(shí)再加以利用。如利用太陽(yáng)能集熱系統給溫室灌溉用水加熱等。
利用地熱
地熱是來(lái)自地球內部的一種熱能資源。地球內部是一個(gè)巨大的熱庫,比如火山噴出的熔巖溫度高達1200℃至1300℃,天然溫泉的溫度大多在60℃以上,有的甚至高達100℃至140℃,這些來(lái)自地球內部的熱量都可以轉化為能源。
將來(lái)隨著(zhù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)較深層的地熱,熱能將源源不絕,故地熱常被稱(chēng)為永不枯竭的資源。由于能源短缺,地熱能作為一種具有廣闊開(kāi)發(fā)前景的新能源日益受到關(guān)注。
溫室中最主要的能源消耗還是冬季的采暖及夏季的降溫。而溫室利用地熱能主要有熱電聯(lián)產(chǎn)和地熱采暖兩大類(lèi)。
熱電聯(lián)產(chǎn)地熱能的應用:當高壓熱水從熱水井中抽至地面,壓力降低部分熱水會(huì )沸騰并“閃蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽輪機做功,再通過(guò)熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。產(chǎn)生的電可供溫室應用,剩余的電并到國家電網(wǎng)。而分離后的熱水可供溫室采暖后再回注人地層。汽輪機做功產(chǎn)生的CO2被過(guò)濾后供給溫室植物生長(cháng)。歐洲特別是荷蘭在溫室上應用熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)非常廣泛,且也取得很好的經(jīng)濟效益。
地熱采暖地熱能的應用:將地熱能直接用于溫室的采暖是僅次于地熱發(fā)電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟性好,倍受各國重視,特別是位于高寒地區的西方國家,其中冰島開(kāi)發(fā)利用得最好。
我國利用地熱供暖和供熱水發(fā)展也非常迅速,在京津地區已成為地熱利用中最普遍的方式。如天津一家花卉公司300多畝的溫室采暖方式就是地源熱泵。
降低溫室綜合能耗的設備
近年來(lái),為了節約能源,溫室的設計者不斷探索降低溫室綜合能耗的各種方法,且取得了一定的成效,對溫室節能起到很大的作用。但節能的需求是無(wú)止境的,新的措施、方法和設備,只要能在原有程度上再度降低能耗,都將對溫室生產(chǎn)形成持續的推動(dòng)力。
外遮陽(yáng)系統
溫室的外遮陽(yáng)系統可以通過(guò)調節光照強度來(lái)改善溫室內的生態(tài)環(huán)境,夏季遮陽(yáng)幕根據 不同遮陽(yáng)率能阻擋部分陽(yáng)光,并使部分陽(yáng)光漫射進(jìn)入室內,均勻照射作物以保護作物免受強光灼傷,同時(shí)使溫室溫度下降。這是目前應用廣泛的節能降溫措施。
內遮陽(yáng)和內保溫系統
內遮陽(yáng)系統、內保溫系統也是通過(guò)調節光照來(lái)改善溫室內的生態(tài)環(huán)境。特別是內保溫系統,用鋁箔材料做內保溫幕時(shí),其保溫節能效果尤其突出。因為鋁箔的反射率高,是一種良好的反射型絕熱材料。冬季夜間,鋁箔保溫幕可以有效地阻止紅外線(xiàn)外逸,減少地面輻射熱流失,減少加熱能源消耗,大大降低溫室運行成本。同時(shí),該系統開(kāi)起時(shí),可減少種苗及基質(zhì)水分的蒸發(fā),減少微噴用水量,間接達到節水效果,為生產(chǎn)者獲取較高經(jīng)濟效益。
側遮陽(yáng)系統
側遮陽(yáng),即溫室側墻遮陽(yáng)。與普通平拉式的內遮陽(yáng)系統相似,側遮陽(yáng)也是一種溫室內部遮陽(yáng)的方式,主要用途有冬季保溫和夏季降溫。
夏季,側遮陽(yáng)系統能遮擋從溫室側墻(四周立面)進(jìn)入室內的太陽(yáng)輻射,特別是立面覆蓋為玻璃等高透光材料的溫室,能遮擋大部分光照以減少溫室降溫負荷,其效果尤其明顯,對溫室夏季降溫有重要作用。另一方面,遮擋受光面的直射光后,室內溫度分布將更加均勻,夏季室內溫度平均差可控制在±1.4℃以?xún)?,對植物的生長(cháng)一致性非常有利。
冬季,溫室圍護結構的散熱是熱量損失的主要途徑,而溫室立面在圍護結構中占有一定比例,面積越小的溫室,立面占比越高。因此,減小立面散熱量對溫室冬季節能具有重要作用。側遮陽(yáng)系統有效阻止了熱量通過(guò)立面圍護的流失,從而起到保溫節能的作用。面積越小的溫室,側遮陽(yáng)節能效率越高。
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