1、引言
2.1季節性太陽能熱利用系統的組成
項目采用的季節性太陽能熱利用系統主要由太陽能集熱系統、跨季節蓄熱取熱系統、室內散熱集熱系統、室內設備運行智能控制系統、數據采集及遠程監控傳輸系統五部分組成。
2.2季節性太陽能熱利用系統的運行原理
冬季時，本項目設定旋鈕式開關啟動溫度為13℃，當室內溫度達到或低于13℃時，循環水泵及風機盤管換熱器等設備自動開啟運行，將地下土壤中蓄存的熱量提取使用，通過風機盤管換熱器散熱，給溫室內供暖，滿足植物溫度要求，防止植物凍害。
試驗項目借用土壤源熱泵原理，充分利用設施農業自身采光覆蓋材料的太陽能集熱和保溫特性，將溫室內收集的太陽能熱量蓄存于附近的地下土壤，作為溫室具有供熱需求時的供熱熱源，實現設施農業全年產生太陽能的季節性平衡綜合利用。使用最普通的廉價蓄熱材料蓄存免費的太陽能作為供暖熱源，可以最大化利用免費太陽能資源降低設施農業的供熱費用，同時減少大氣污染，改善環境問題。
3、設施農業室內熱量收支平衡計算
由圖2可以看出：理論計算的最高溫度為59.89℃，平均溫度為44.33℃，實測棚內最高溫度為56.5℃，平均溫度為46.1℃，該時間段內的熱量總量相差不大，相對誤差為3.8%，理論計算的溫度值和實際暖棚內測試數據的曲線趨勢基本吻合。由于溫室內墻體有一定的蓄熱能力，對溫室內的溫度變化存在一定的影響，各時刻的溫差變化存在差異，實際測試溫度變化相對于理論計算溫度存在滯后現象。所以利用理論公式計算溫室熱量收支是可行的，但計算各時刻的溫度變化還存在缺陷。
4、季節性太陽能熱利用系統數據分析
現根據上述理論計算方法，以東黃垡的日光溫室為原型，塑料薄膜的透射率為0.91，采光時間為8:00~16:00，設計冬季室外溫度為0℃，將蓄熱期與采暖期內的溫室產出熱量與需求熱量進行估算對比，其對比表格如下：
4.2蓄熱期室內溫度變化分析
圖3（a）為蓄熱季某一天內普通棚內溫度、安裝蓄熱系統棚內溫度、室外環境溫度及理想溫度對比。由圖3（a）可知，安裝蓄熱設備后，棚內溫度的變化趨勢依然與環境溫度變化趨勢相同，棚內部溫度受室外環境溫度影響較大，沒有達到理想的溫度恒定的狀態。白天時，安裝季節性太陽能熱利用系統的暖棚內溫度相較于普通棚內溫度有明顯下降，溫差在10℃左右，且能夠使棚內溫度低于外界環境溫度5℃左右，降溫效果明顯。但白天高溫時，安裝蓄熱系統棚內溫度依然比理想溫度高，說明換熱器換熱不充分，棚內安裝風機盤管的數量及安裝位置不夠合理，具體的布置形式及安裝數量還有待改善。夜間，安裝蓄熱設備棚內溫度變化存在滯后現象，棚內溫度要高于室外環境溫度，溫差在2~4℃之間，主要是由于暖棚內墻體及耕作層土壤的白天蓄熱、夜間放熱造成的溫升。另外由圖還可以看出，安裝設備后暖棚內的溫度瞬時變化較小，曲線相對波動較少，說明季節性太陽能熱利用系統能夠減少溫度瞬時大幅度波動對植物造成的不利影響，對植物起到一定的保護作用。
圖3蓄熱季、采暖季某一日暖棚內溫度變化曲線
圖4（c）為蓄熱季6月初至7月中旬連續一個半月時間內正午12:00安裝蓄熱設備棚內溫度與普通棚內溫度對比。由圖4（c）可知季節性太陽能熱利用技術能夠對溫室起到很好的降溫效果，陰天時溫室內的溫度高于30℃時較少，設備開啟時間短，有無設備室內溫度基本一致。伴隨著系統的運行發現，有設備和無設備溫室內的溫度差值呈現減小趨勢，說明夏季溫室內降溫效果會隨著時間的增長而減弱，之所以會出現這種現象，主要是由于在蓄熱過程中，地下土壤的溫度也在不斷增高，水溫與土壤溫度的差值在減小，土壤蓄熱的難度不斷增大，室內熱量的蓄存量減小，室內溫度就會相對升高。
（1）該溫室內的熱量收支計算方法是在穩態基礎上建立的，而且沒有考慮溫室內墻體及地面的非穩態蓄熱及導熱對溫度的影響，因此以此理論計算室內溫度存在實時性缺陷。
（3）蓄熱季及供暖季的室溫偏離理想溫度的程度較大，雖能起到良好的制冷和供熱效果，但受環境影響明顯。合理的選擇風機盤管的數量，合理布置風盤安裝位置，會使室內降溫及供熱達到更加理想效果。
（5）本文中只采集了日光溫室內一年的監測數據，溫室內的研究數據尚不夠完整，后續還會持續監測，累積更多數據，進而觀測出以后數年的棚內溫度變化情況，以便為后續太陽能蓄熱技術在設施農業中的應用提供數據支持。
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