从能源和设备实现温室节能

2013-09-13 09:17:49         来源:中国花卉报     浏览次数:

  随着全球能源消费的不断增长,能源问题已经成为世界经济发展的热点和难点。 而现代化温室随着环境调控力度的加大、现代化物流系统的安装、各种先进园艺设备的应用,对能源的依赖越来越大,尤其是环境调控,即温室内小气候的调控,往往需要大量能源消耗。

  在我国北方地区,夏季,需要电能进行通风和降温,冬季,需要燃油、天燃气或者煤炭进行加温。未来温室园艺产业的竞争,已经不仅仅是设施装备、栽培技术或品种的竞争,更是能耗控制与节约的竞争。

  那么现代化温室如何最大限度地减少能源消耗,特别是降低以降温和加温为目的的能耗水平,是温室种植者最为关心的话题。

  下面就从利用可再生能源的措施、改进降低温室综合能耗的设备两个方面阐述当前温室有效的节能技术与装备。

  可再生能源的利用

  目前,我们主要的能源是煤炭、石油、天然气,都是不可再生能源,面临枯竭的问题。据统计,全球储存的煤炭只能再用40年到60年,石油大概还能用150年左右,且这些石化能源对环境污染日趋严重。那么寻找新的替代能源刻不容缓,在此形势下, 可再生能源特别是太阳能和地热产业获得了前所未有的发展机遇,在一定程度上缓解了能源与环保的矛盾。

  利用太阳能

  太阳能作为一种清洁、安全的可再生能源,在温室上也得到了前所未有的重视。无论是欧洲、北美,还是中国,都在积极开发太阳能利用设备及综合利用技术与温室相结合的模式,并快速投入应用。到目前为止,太阳能发电技术、太阳能供热技术已经在多个大中型温室项目中得以应用。

  温室利用太阳能的措施有如下几个方面:温室本身对太阳能的吸收与利用:根据植物生长的需要,温室顶部及四周采用不同透光率的材料作为覆盖材料,如浮法玻璃、钢化玻璃、高透光率的聚碳酸酯板(PC板)等,让温室本身对太阳能进行吸收与利用。

  利用太阳能发电设备进行太阳能发电:利用安装在温室上的太阳能发电设备进行发电,并将电能储存或并网,然后加以利用。因为太阳能发电既节能又环保,是一种无污染排放的绿色清洁能源,所以太阳能发电在温室中的应用正日益扩大,适宜于温室的太阳能发电集成设备也层出不穷。

  以发电板安装方式进行分类,目前与温室结合较好的太阳能发电系统有:一是镶嵌式太阳能发电系统;二是独立式太阳能发电系统。

  在保证种植生产需要的同时,充分利用太阳能这一取之不尽的可再生能源,无论是对温室园艺产业,还是对全人类的生存环境,都具有重要的意义,值得大力研究和推广。

  利用太阳能集热及热能的综合利用:以安装在温室上的太阳能集热管或其它设备为吸热体,直接吸收太阳能作为热能,以相变蓄热或显热蓄热的方式进行储存,当温室需要加温时再加以利用。如利用太阳能集热系统给温室灌溉用水加热等。

  利用地热

  地热是来自地球内部的一种热能资源。地球内部是一个巨大的热库,比如火山喷出的熔岩温度高达1200℃至1300℃,天然温泉的温度大多在60℃以上,有的甚至高达100℃至140℃,这些来自地球内部的热量都可以转化为能源。

  将来随着进一步开发较深层的地热,热能将源源不绝,故地热常被称为永不枯竭的资源。由于能源短缺,地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。

  温室中最主要的能源消耗还是冬季的采暖及夏季的降温。而温室利用地热能主要有热电联产和地热采暖两大类。

  热电联产地热能的应用:当高压热水从热水井中抽至地面,压力降低部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽轮机做功,再通过热交换器而完成发电循环。产生的电可供温室应用,剩余的电并到国家电网。而分离后的热水可供温室采暖后再回注人地层。汽轮机做功产生的CO2被过滤后供给温室植物生长。欧洲特别是荷兰在温室上应用热电联产已经非常广泛,且也取得很好的经济效益。

  地热采暖地热能的应用:将地热能直接用于温室的采暖是仅次于地热发电的地热利用方式。因为这种利用方式简单、经济性好,倍受各国重视,特别是位于高寒地区的西方国家,其中冰岛开发利用得最好。

  我国利用地热供暖和供热水发展也非常迅速,在京津地区已成为地热利用中最普遍的方式。如天津一家花卉公司300多亩的温室采暖方式就是地源热泵。

  降低温室综合能耗的设备

  近年来,为了节约能源,温室的设计者不断探索降低温室综合能耗的各种方法,且取得了一定的成效,对温室节能起到很大的作用。但节能的需求是无止境的,新的措施、方法和设备,只要能在原有程度上再度降低能耗,都将对温室生产形成持续的推动力。

  外遮阳系统

  温室的外遮阳系统可以通过调节光照强度来改善温室内的生态环境,夏季遮阳幕根据  不同遮阳率能阻挡部分阳光,并使部分阳光漫射进入室内,均匀照射作物以保护作物免受强光灼伤,同时使温室温度下降。这是目前应用广泛的节能降温措施。

  内遮阳和内保温系统

  内遮阳系统、内保温系统也是通过调节光照来改善温室内的生态环境。特别是内保温系统,用铝箔材料做内保温幕时,其保温节能效果尤其突出。因为铝箔的反射率高,是一种良好的反射型绝热材料。冬季夜间,铝箔保温幕可以有效地阻止红外线外逸,减少地面辐射热流失,减少加热能源消耗,大大降低温室运行成本。同时,该系统开起时,可减少种苗及基质水分的蒸发,减少微喷用水量,间接达到节水效果,为生产者获取较高经济效益。

  侧遮阳系统

  侧遮阳,即温室侧墙遮阳。与普通平拉式的内遮阳系统相似,侧遮阳也是一种温室内部遮阳的方式,主要用途有冬季保温和夏季降温。

  夏季,侧遮阳系统能遮挡从温室侧墙(四周立面)进入室内的太阳辐射,特别是立面覆盖为玻璃等高透光材料的温室,能遮挡大部分光照以减少温室降温负荷,其效果尤其明显,对温室夏季降温有重要作用。另一方面,遮挡受光面的直射光后,室内温度分布将更加均匀,夏季室内温度平均差可控制在±1.4℃以内,对植物的生长一致性非常有利。

  冬季,温室围护结构的散热是热量损失的主要途径,而温室立面在围护结构中占有一定比例,面积越小的温室,立面占比越高。因此,减小立面散热量对温室冬季节能具有重要作用。侧遮阳系统有效阻止了热量通过立面围护的流失,从而起到保温节能的作用。面积越小的温室,侧遮阳节能效率越高。

  (作者系北京华农农业工程设计咨询有限公司技术部经理)

编辑:wenweihua

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