高原节能日光温室设计.pdf

2024 21 DOI 10 3865 j issn 1001 3547 2024 21 004 特约栏目主持 陆春胜 上海市农业机械研究所推广研究员 总工程师 从事园艺设 施 农业机械的设计开发与农机先进适用技术的推广工作目前主 攻蔬菜收获机械研发 先后主持与参加 完成国家与上海市科技兴农项目等 10 余项 曾获得国家科技进步二等奖 1 项 国家级新产品奖 1 项 上海市科技 进步奖 2 项 上海市优秀新产品奖 2 项 发表论文10余篇 高原节能日光温室设计 帕坦姆汗 阿布杜合力克 柴丹 彭燕武 郑晓云 潘绍坤 向娟 杨斌 甘孜藏族自治州 甘孜州 位于四川省西部 青 藏高原东南缘 农业种植区域分布在海拔 3 500 m 左右 高原气候特点十分鲜明 具有日照时间长 太 阳辐射强烈 空气稀薄 干燥及昼夜温差大等特点 这地区年平均日照时数超过 2 500 h 年太阳辐射 量33 47万 83 68 万 kJ m 2 年平均降水量 650 mm 左右 氧气含量不足标准的60 目前 四川高原使 用的日光温室主要是装配式单向日光温室 存在的 主要问题有冬季保温性不够 夏季温度过高 土地 利用率不高等 为此 特探讨设计适合高原地区的 节能日光温室 以期为高原设施农业健康高效发展 做出积极贡献 1 采用双向日光温室的结构 双向日光温室具有两个采光面 保温被沿两个 采光面上卷最终共同堆积在大棚顶部 本设计两个 采光面为东西两个方向 顶部安装无动力风帽散 热 与单向日光温室相比 双向日光温室的优势是 摘 要 深入调研和考察了海拔 3 500 m 左右四川甘孜州地区现有日光温室生产情况 提出了双向日光温室结构 日光温室采光面东西向布局 无动力风帽子散热 扩大日光温室规模 太阳能加热水储能等改进方案 探讨设计适合 高原地区的节能日光温室 为高原设施农业健康高效发展做出积极贡献 关键词 日光温室 日光温室朝向 双向温室结构 高原 基金项目 22kjjh0015高原新型牧草设施栽培技术研究 帕坦姆汗 阿布杜合力克 新疆农垦科学院 新疆石河子 832000 E mail 2443605109 柴丹 郑晓云 潘绍坤 向娟 成都市农林科学院 彭燕武 色达县云端畜牧业有限责任公司 杨斌 通讯作者 成都市农林科学院 四川成都 610100 E mail 763919303 收稿日期 2024 07 02 11 无动力风帽 双向日光温室纵剖面及太阳能加热蓄水池示意 双向日光温室结构横剖面 土地利用率更高 保温性能较好 单向日光温室由 于设计上的限制 温室间距较大 导致土地利用率 较低 而双向日光温室通过减少温室间隔距离 提 高了土地利用率 此外 双向日光温室的保温性能 较好 1 通风与采光也更好 2 双向日光温室的采光面为东西向 高原地区 虽白天阳光充足 但晚上温度下降 较快 需为植物生长提供一定的温度保障 在相同 的保温条件下 需尽早升温 以确保植物正常生长 这就要求在设计日光温室时 考虑如何更早地接收 到阳光 为更早接收到阳光 参照冬至日 12 月 21 23 日 太阳升起的方向设计采光面 冬至日 太阳升起 的角度较低 如能使清晨的第一束阳光及时照在采 光面上 就可更早地为温室内部带来温暖 因此 在 设计日光温室时 采光面的朝向应偏向东方 以便 更早接收到阳光 高原地区 是否有山峰遮挡也是一个需要考虑 的因素 如温室周围的山峰较高 可能会遮挡部分 阳光 因此 在设计日光温室时 需根据当地的地形 地貌 因地制宜调整采光面的方向和角度 以确保 温室内部更早获得阳光 双向日光温室两个采光面都是东西朝向 这样 可实现更早升温 同时也有利于提高温室的保温效 果 双向日光温室采光面东西朝向还有一个非常 大的优势 双向温室的结构 是以东西向固定 南北 向延伸扩大面积 这样南北向开厢的数量会大大降 低 这不仅可提高土地利用率 还便于生产操作和 机械化运用 从而节省大量的劳动力 3 采用无动力风帽更方便调节温度 高原地区 夏季光照更为强烈 白天温室内的 温度往往相当高 但这种高温环境对温室内的作物 生长是不利的 目前使用的自然通风口对于温度的 调节效果不好 无法满足生产需求 可使用无动力 风帽增强散热 无动力风帽 又称自然通风器或旋流式通风 器 主要基于风的力量和气流原理工作 当风吹过 东西 南 北 2024 21 12 风帽时 风帽上方的圆顶会受到风的压力 形成低 压区域 与此同时 风帽下方则因气流受到阻碍而 形成高压区域 这种压差会驱动温室内的空气被吸 出 使气流循环 从而达到散热目的 无动力风帽在高原日光温室中的应用优势 自 然驱动 无需额外能源 高原地区风力资源相对丰 富 无动力风帽正好可利用这一优势 降低日光温 室的运行成本 散热效果好 无动力风帽的设计可 形成较大的气流压差 有效地将室内的热空气排 出 为温室内部提供良好的散热效果 调节灵活 根 据不同的季节和天气条件 可选择打开或关闭部分 风帽 以实现对温室内温度的灵活调节 环保节能 无动力风帽的使用符合当前环保节能的潮流 可减 少对环境的污染和能源的消耗 4 温室保存水蒸气有利于储热 温室的保温原理是 当阳光照射到温室表面 时 大部分太阳辐射能透过棚膜到达室内地面 地 面吸收太阳辐射而增温 并以长波辐射的形式将热 量传递给室内的大气 但长波辐射不能穿透棚膜而 被反射回地面 从而将热量保留在室内 这种效应 被称为 温室效应 其实还有一个原理 就是温室可减少水分的散 失 温室内的空气含有大量水蒸气 可使空气的比热 容大大增加 从而储存更多的热量 随着温度的升 高 水蒸气的比热容逐渐增大 所以温室越大 含有 的水蒸气越多 储存的热量也越多 傍晚早一些闭 棚可增强夜间的保温效果 5 采用太阳能热水器储能 将缓冲间设计在靠南的墙体外 在缓冲间房顶 设置太阳能热水器接受太阳能 并通过管道接入温 室内地下蓄水池内的热交换器来加热池水 以前的日光温室靠墙体蓄能 即白天吸热 晚 上放热 达到夜间增温的效果 日光温室的墙体材料 发生了一系列的变化 有下挖式机打土墙 机压大体 积土坯墙 沙袋土墙 浆砌石墙 石笼 墙体 复合砖 墙 加气混凝土 装配式结构墙体 2 既需考虑蓄能 保温 还需考虑建设的便利性 水的比热容比上述材料的大 蓄能能力更强 本项目在南方的山墙设立缓冲间 操作间 并在下 面深挖建设蓄水池 利用太阳能对蓄水池里的水进 行加热以蓄能 冬季气温过低时 用热交换的形式 进行棚内升温 可调节温度用于灌溉 既可提升地 温 还可防止因使用过冷的水灌溉造成低温性沤根 等伤害 参考文献 1 李纯青 不同结构类型日光温室光温环境性能研究 D 泰 安 山东农业大学 2017 2 王雪鹏 谢思萌 郑建鸿 等 我国节能日光温室结构选型 和墙体研究进展 J 南方论坛 2023 54 5 5 8 29 目前高原日光温室内部情况高原日光温室建设试验 2024 21 13