基于水源熱泵的日光溫室夏季夜間降溫試驗

孫維拓，張義，楊其長，薛緒掌，郭文忠*

（1. 北京農業智能裝備技術研究中心，北京市農業物聯網工程技術研究中心，北京 100097；2. 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，農業部設施農業節能與廢棄物處理重點實驗室，北京 100081）

基于水源熱泵的日光溫室夏季夜間降溫試驗

孫維拓1，張義2，楊其長2，薛緒掌1，郭文忠1*

（1. 北京農業智能裝備技術研究中心，北京市農業物聯網工程技術研究中心，北京 100097；2. 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，農業部設施農業節能與廢棄物處理重點實驗室，北京 100081）

周年高效、優質生產是日光溫室的發展方向。針對日光溫室夏季夜溫過高、晝夜溫差小且降溫方法欠缺的問題，以設施園區地表水為冷源，以熱泵作為能量提升、轉換手段，對日光溫室進行夜間降溫，分析該方法的降溫、除濕效果，對CO2濃度累積的影響及系統能耗、冷凝水回收量等，探討水源熱泵用于日光溫室夏季夜間降溫的環境調控能力及節能節水效果。結果表明，在夏季高溫夜間（20:00-06:00），水源熱泵系統可有效降低試驗溫室內氣溫，平均溫度比自然通風的對照溫室低2.6-2.9 ℃；同時，試驗溫室內氣溫低于室外氣溫，平均溫差為1.6-1.7 ℃。試驗溫室內夜間平均相對濕度為74.3%-78.6%，比對照溫室降低了8.9%-12.6%。在06:00時試驗溫室內CO2濃度可達1 430-1 660 μL/L，約為對照溫室的1.3-1.9倍，可在日出后一段時間內提升試驗溫室內作物的凈光合速率。水源熱泵系統運行穩定，日均制冷耗電量為19.3-19.9 W/m2，日均性能系數（coefficient of performance, COP）值可達4.1-4.4。系統制冷耗電量及COP受進風溫度、含濕量的影響，均呈顯著正相關關系（P＜0.01）。系統降溫過程冷凝水回收量實測值為0.37-0.45 kg/(m2·d)，可節約18%-21%的灌溉用水量。研究表明，水源熱泵系統可有效用于日光溫室夏季夜間降溫、除濕，有助于CO2濃度累積，并具備良好的節能、節水效果。該研究為日光溫室安全越夏生產提供了有效的環境調控方法。

日光溫室；水源熱泵；夏季；夜間降溫；節能；節水

Abstract：Year-round production with high efficiency and quality is the development direction of the solar greenhouse(SG). For SG production through summer, high nighttime temperature and small temperature difference between day and night have serious negative effects on yield and quality of crops. However, nighttime cooling has not yet been paid enough attention, and leads to a lack of effective cooling methods at night. In this study, the water source heat pump system (WSHPs) was used to cool a SG at night in summer. Surface water in the protected agriculture park was used as cold source, and the heat preservation quilt was covered during cooling period. Nighttime cooling experiment of the SG was carried out from July 30 to August 30, 2015 in Changping District, Beijing. During the test, cucumbers were cultivated inside the SG. And nighttime cooling effectiveness and performance of the WSHPs were studied. The results showed that, the WSHPs could effectively decrease air temperature inside the SG during the nighttime (20:00-06:00)in summer with high ambient temperature. Nighttime mean air temperature was significantly reduced by 2.6 to 2.9℃ and 1.6 to 1.7 ℃ in the experimental SG with WSHPs as compared to the comparable SG with natural ventilation and outside air, respectively. However, cooling effectiveness of the WSHPs decreased as the ambient temperature gotlower at night, and even indoor air temperature would be higher than ambient temperature. Nighttime mean relative humidity in the experimental SG was 74.3% to 78.6%, and 8.9% to 12.6% lower than that in the comparable SG. The CO2concentration in the experimental SG reached 1 430 to 1 660 μL/L at 06∶00 and was approximately 1.3 to 1.9 times that in the comparable SG, which could enhance net photosynthetic rate of the plants during a period of time after sunrise. The WSHPs ran steadily in this test, and mean power consumption was 19.3 to 19.9 W/m2and coefficient of performance (COP) ranged from 4.1 to 4.4 for nighttime cooling. Meanwhile, there was a significant positive correlation between power consumption or COP and inlet air temperature or specific humidity (P＜0.01). The amount of water drained from the WSHPs was 0.37 to 0.45 kg/(m2·d) during cooling period at night, and accounted for 18% to 21% of the amount of irrigated water. In conclusion, the WSHPs could be effectively used for the SG cooling, dehumidification,and CO2accumulation, with a good energy-saving and water-saving performance. These results can provide theoretical basis and technical support for the WSHPs application for nighttime cooling of the SG, and give an effective microclimate control method for the SG production through summer.

中國的日光溫室主要關注保溫、蓄熱性能而對夏季降溫問題考慮較少，致使日光溫室內極易形成對植物不利的高溫環境。白天室內溫度過高會降低植株光合生產能力，減少坐果率，并抑制果實顏色形成[1-2]；夜間高溫會造成植株暗呼吸速率過高，不利于碳水化合物的積累，同時引起幼苗徒長，植株落花率增加等問題[3]。實際生產中，除去10 d左右的時間用于高溫悶棚，日光溫室在6-9月份通常選擇休茬，過長的休茬期造成設施用地及設備閑置，不僅影響投資者收益，也是對我國緊缺土地資源的極大浪費。周年高效、優質生產是日光溫室的發展方向，為保證溫室作物安全越夏，進而提高日光溫室使用效率，縮短投資回收期，需要增設低碳節能的溫室降溫措施[4-5]。

目前，國內外研究報道的溫室降溫措施主要包括遮陽（遮陽網、噴涂 ）[6-8]、 通 風（ 機 械、 自 然 ）[9-11]、蒸發（濕簾風機、噴霧）[4,11-14]、噴淋[15-16]以及上述措施之間的組合[16-17]等。上述傳統降溫措施成本低、實用性強，能基本解決溫室白天高溫問題。已有研究表明晝夜溫差過小，會減少蔬菜生物產量和經濟產量[3]。在適溫范圍內，降低夜間氣溫、增大晝夜溫差會提升果實產量和品質[18]。而在溫室越夏生產中夜間降溫同樣重要，尤其是對于具有蓄熱墻體的日光溫室。然而，前述各降溫措施主要針對溫室白天降溫，無法在高溫高濕的夏季夜間發揮其效能，或者具有局限性，或者會對作物產生負面影響。與此同時，利用地熱能的水平地埋管系統[19]，光伏發電輔助閉式土壤-空氣熱交換器[20-21]，地下空氣通道[22]，地下恒溫蓄水層與空氣熱交換器組成的調溫系統[23]等熱交換系統開始逐漸被應用于溫室降溫，但其降溫潛力不足，且目前針對溫室夜間降溫的研究較少。

熱泵技術作為有效緩解高溫危害、提高蔬菜產量和品質的一種可靠手段在設施栽培中普遍應用[24-25]，并具備夜間降溫的能力[26]。其中，采用家用空氣源熱泵機組對塑料薄膜溫室進行夜間降溫，可獲得更加適宜的室內環境條件、較高的性能系數（coefficient of performance, COP）和節水率，但其能耗大、造價高，很顯然不適于中國的國情[27]。而地源熱泵具有穩定的COP及相對較低的運行費用[28-29]，但需要打井或埋管，建造成本高，也很難在日光溫室生產中應用推廣。因此，本研究立足于設施農業園區內的能源整合利用，以設施園區內地表水為冷源，以熱泵為能量提升、轉換手段，對溫室進行夜間降溫，增大晝夜溫差，并在降溫過程中覆蓋保溫被隔熱，分析該方法的降溫、除濕效果，對CO2濃度累積的影響及系統能耗、冷凝水回收量等，探討水源熱泵用于日光溫室夏季夜間降溫的環境調控能力及節能節水效果等，以期為溫室安全越夏生產提供有效的環境調控方法。

1 材料與方法

1.1 試驗溫室

2015年7月30日-2015年8月30日進行了基于設施園區地表水源熱泵的日光溫室夜間降溫試驗。供試日光溫室位于北京市小湯山國家精準農業研究示范基地（40°10′N，116°26′E）。試驗溫室東西走向，長29.8 m，跨度7 m，北墻高2.7 m，脊高3.7 m，后坡長1.3 m，采用鋼骨架結構，北墻及山墻為24 cm紅磚+15 cm聚苯乙烯泡沫板+24 cm紅磚。對照溫室結構、材料及建造時間均與試驗溫室相同。試驗溫室與對照溫室均以7月30日定植的黃瓜作為栽培對象。

1.2 系統設計

水源熱泵系統由水源系統、熱泵機組和散熱末端組成。水源系統包括設施園區地表水、循環水泵、輸水管網以及過濾器等。其中，設施園區地表水為試驗日光溫室西側的集雨池，水面面積約2 500 m2，深約2 m；循環水泵為日井JLm70-600自吸泵，最大吸程8 m，最高揚程40 m，最大流量3 m3/h，額定功率0.60 kW，實測0.56 kW，位于集雨池邊，距熱泵機組約25 m。熱泵機組名義制冷量11.85 kW，制冷劑為二氟一氯甲烷（R22），充注5 kg，主要集成壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥、離心風機等。其中，壓縮機為美國Copeland公司生產的渦旋式VR48KS-TFP-542，380 V電壓，額定輸入功率3.06 kW；蒸發器為翅片換熱器；冷凝器為套管換熱器；離心風機為臨淄空調風機廠生產的LKW280M-4，額定流量5 000 m3/h，全壓500 Pa，380 V電壓，額定功率1.37 kW，實測0.99 kW。散熱末端包括布袋風管及靜壓箱等。其中，布袋風管（Φ300 mm）連接靜壓箱兩側出風口，東西延伸，懸掛于溫室屋脊下方距地面2.2 m高處。

當夜間室內氣溫較高時，運行水源熱泵系統。在壓縮機驅動下，制冷劑經過翅片換熱器吸收室內空氣熱量，由低溫低壓液體變為低溫低壓氣體，經壓縮機壓縮后變為高溫高壓的氣體，然后流經套管換熱器與水泵驅動的循環水換熱，冷凝為高溫高壓液體，并將熱量導入到集雨池中，高溫高壓液體經膨脹閥降壓變為低溫低壓液體重新進入翅片換熱器形成循環。熱泵循環不斷將室內熱量轉移至集雨池中，實現室內降溫。

1.3 系統降溫過程計算

水源熱泵系統制冷性能系數COP計算方法為：

式中：Q為系統制冷量（kW）；E為系統降溫耗電量（kW）；q為離心風機排風量，試驗期間實測0.95 m3/s；v為熱泵機組出風口濕空氣比容（m3/kg）；h為濕空氣比焓（kJ/kg）；hin，hout分別為系統進風口、出風口濕空氣焓值（kJ/kg）；t為濕空氣溫度（℃）；d為濕空氣含濕量，是指濕空氣中與1 kg干空氣同時并存的水蒸氣的質量（kg/kg）；pv為水蒸氣分壓力（Pa）；p為濕空氣總壓力，取大氣壓力101 300 Pa；ps為飽和水蒸氣分壓力（Pa），由飽和水蒸氣表查知；φ為空氣相對濕度（%）；T為濕空氣溫度（K）；Rg為濕空氣氣體常數（J/(kg·K)）；Rg,a為干空氣氣體常數，取287.0 J/(kg·K)；Rg,v為水蒸氣氣體常數，取461.7 J/(kg·K)。

系統降溫過程冷凝水回收量（m，kg）計算方法為：

式中：din，dout分別為系統進風口、出風口濕空氣含濕量（kg/kg）。

降溫系統的總制冷量為調節處理潛熱和顯熱能力的總和，而顯熱比（sensible heat ratio，SHR）為顯熱量在總制冷量中所占的比例。顯熱比近似計算方法為：

式中：Qs為全熱量變化的顯熱量（kW）；ha為干空氣比焓（kJ/kg）；cp,a為干空氣比定壓熱容，取值1.005 kJ/(kg·K)。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗儀器與測點布置 選用美國Onset公司生產的HOBO U14-001型溫濕度記錄儀測量室內外溫濕度以及熱泵機組進出風溫濕度，溫度、濕度傳感器精度分別為±0.2 ℃和±2.5%。試驗溫室與對照溫室內溫濕度測點均設置3個，分別布置于溫室跨中距西墻5、15和25 m處，距地面1.5 m；室外溫濕度測點置于溫室前屋面外1.5 m高處。選用銅-康銅T型熱電偶作為溫度傳感器測量熱泵機組供回水溫度，精度為±0.2 ℃。選用美國Campbell公司生產的CR1000數據采集儀進行數據記錄。選用杭州路格科技有限公司生產的L99-CO2-2二氧化碳記錄儀監測室內CO2濃度變化，量程為0-2 000 μL/L，精度為±40 μL/L。測點布置于溫室幾何中心距地面1.5 m高處。選用山東力創科技有限公司生產的LCDG-DG三相電子式電能表監測水源熱泵系統的累計電能消耗、瞬時功率等。選用德國Testo公司生產的testo 417葉輪風速儀測量離心風機流量，精度為±(0.1 m/s +1.5%測量值)。熱泵冷凝水通過軟管導流回收至塑料容器中，采用普通電子秤進行稱重，每天06:00對整個降溫過程的冷凝水回收總量進行統計。所有自動記錄設備數據采集頻率為10min。測點位置布置見圖1。

圖1 日光溫室結構示意圖及測點布置Fig.1 Schematic diagram of solar greenhouses and measurement points

1.4.2 試驗設置 日間（06:00-20:00），試驗溫室與對照溫室均采取外遮陽、頂通風、前屋面側通風、山墻通風等傳統措施組合進行降溫。夜間（20:00-次日06:00），試驗溫室閉合所有通風口，并覆蓋保溫被隔熱，采用水源熱泵系統降溫；對照溫室延續白天操作，采取自然通風降溫。熱泵運行采用時間與溫度協同控制，夜間當室內氣溫高于22 ℃時運行熱泵，下降至18 ℃時停止運行。試驗期間熱泵實際降溫過程無停頓出現，即水源熱泵系統日累計運行10 h。

2 結果與分析

2.1 水源熱泵系統環境調控能力

2.1.1 降溫 選取典型天氣分析系統降溫效果。2015年8月6-7日和8月12-13日，夜間室外平均氣溫分別為24.1和25.6℃，為夏季夜間相對高溫和高溫天氣?？紤]到夜間抑制呼吸，同時又要有利于光合產物運轉，一般果菜類作物前半夜應調控溫度為（17±2）℃，后半夜為（14±2）℃[3]。而對照溫室內夜間平均氣溫分別高達25.1和26.7 ℃，可見依靠自然通風無法保持適宜的溫度環境，急需引入其他降溫措施。

在水源熱泵系統作用下，試驗溫室氣溫低于對照溫室，平均溫差分別為2.6和2.9 ℃，最大溫差分別為4.0和3.3 ℃（圖2）。同時，試驗溫室氣溫低于室外氣溫，平均溫差分別為1.6和1.7 ℃。

2015年8月15-16日，夜間室外平均氣溫20.8 ℃，為夏季夜間低溫天氣。對照溫室內夜間平均氣溫為22.7 ℃，試驗溫室氣溫低于對照溫室，平均溫差為0.6 ℃，最大溫差0.9 ℃。然而，試驗溫室氣溫高于室外氣溫，平均溫差為1.3 ℃，這主要是由于室外氣溫較低，而溫室保溫隔熱性能良好，墻體及室內土壤不斷向溫室內釋放熱量，熱泵系統的制冷量無法將室內氣溫降低至室外水平。

上述典型天氣分析可知，采取自然通風的對照溫室內氣溫始終高于環境溫度。在夏季高溫夜間，日光溫室自然通風的降溫效果并不想理，水源熱泵系統具有明顯優勢。但當環境溫度較低時，與自然通風相比，系統降溫幅度減小，甚至出現試驗溫室內氣溫高于室外氣溫的現象，綜合考慮降溫效果及運行成本，此時本研究中的熱泵降溫方法將不再適用，宜采用機械通風或自然通風降溫。

圖2 典型天氣室內外氣溫變化Fig.2 Time courses of air temperature inside and outside the greenhouses in typical weather conditions

2.1.2 除濕 夏季雨水較多，受外界影響，日光溫室內夜間濕度較大。本試驗中夜間室外平均濕度在86.4%以上，對照日光溫室內平均濕度也高達83.5%以上，再加之22-27 ℃的溫度環境，很容易發生黃瓜病害。與冬季可引入室外干冷空氣進行降濕不同，在高溫高濕的夏季夜間，通風降濕很顯然是不適用的。水源熱泵系統在溫室降溫過程中，可對室內空氣進行冷凝除濕。試驗溫室內夜間平均相對濕度分別為78.6%、74.3%和74.7%，比對照溫室分別降低了12.6%、9.4%和8.9%（圖3）?？梢姛o論室外環境溫度如何變化，水源熱泵系統的除濕效果都很明顯。

圖3 典型天氣室內外濕度變化Fig.3 Time courses of relative humidity inside and outside the greenhouses in typical weather conditions

2.1.3 CO2比較 低溫可抑制作物呼吸，因此本試驗中對照溫室內黃瓜夜間呼吸作用釋放的CO2量必然大于試驗溫室。但2015年8月6-7日、12-13日和15-16日，試驗溫室內CO2濃度基本都高于對照溫室內CO2濃度，特別是在上午06:00可達1 430-1 660 μL/L（圖4），比對照溫室高出360-790 μL/L，約為對照溫室的1.3-1.9倍。這是由于水源熱泵系統降溫過程中，試驗溫室通風口關閉，并覆蓋了保溫被，形成了相對密閉的空間，釋放的CO2可以有效積累。而對照溫室通風口全開，處于半封閉狀態，釋放的大量CO2很容易擴散到室外，尤其是在風速較大時。黃瓜、番茄等蔬菜的CO2飽和點一般在1 500-1 600 μL/L，在CO2補償點和飽和點之間隨CO2濃度的增加，光合速率明顯提高[3]。因此可以推斷，在上午太陽升起后的一段時間內，試驗溫室內種植的黃瓜凈光合速率將高于對照溫室。

圖4 典型天氣室內CO2變化Fig.4 Time courses of CO2concentration inside the greenhouses in typical weather conditions

2.2 系統能耗分析

2.2.1 系統降溫性能參數 選取典型天氣分析系統能耗。水源熱泵系統在夜間降溫過程中運行穩定，其日均耗電量為19.3-19.9 W/m2，日均COP值可達4.1-4.4（表1）?？梢姡捎迷O施園區地表水作為熱泵冷源對日光溫室進行夜間降溫，具有明顯的節能效果。

系統的日均制冷量為16.617-17.973 kW，其中可計算得到日均顯熱量為7.344-7.785 kW，日均顯熱比為0.41-0.47（表1）。系統的名義制冷量由熱泵委托加工廠家給出11.85 kW，實際制冷量高于名義制冷量，其原因可能是冷源端集雨池水溫波動??；而負荷端室內氣溫也未達到所設定的下限溫度，熱泵進風溫度相對較高；同時顯熱比相對較低；且風機與水泵選型合理，最終使系統能夠高效穩定的運行，獲得較高的制冷量和COP。

根據農業用電價格0.554元/(kW·h)計算，系統的運行費用約為0.1元/(m2·d)，具有較低的運行成本。

表1 水源熱泵系統夜間降溫性能參數Table 1 Performance parameters of the water source heat pump system for nighttime cooling

2.2.2 系統降溫性能影響因素 在本試驗中，日光溫室內夜間氣溫未達到所設定的下限溫度，也沒有維持一定的室內氣溫，降溫過程熱泵系統始終滿負荷不間斷運行。因此，水源熱泵系統耗電量及COP值主要受熱泵機組進風溫度、進風含濕量、進水溫度及流量等因素的影響，受室外環境溫度的影響較小。其中，進風溫度、含濕量反映室內氣溫、含濕量的變化。試驗期間熱泵機組進水（即設施園區地表水）溫度在27.8-30.5 ℃之間，變化幅度小，其對于系統耗電量及COP值的影響在此不做分析，同時，試驗過程中忽略進水流量的變化。

水源熱泵系統制冷耗電量及COP均與熱泵進風溫度呈線性正相關關系，且達到顯著水平（圖5，P＜0.01）。日光溫室內夜間氣溫越高，相應的進風溫度越高，則降溫耗電量越大，但COP也越高，這是由于制冷量的提升幅度大于增加的降溫耗電量。隨著降溫過程的進行，室內氣溫逐漸降低，系統耗電量及COP均逐漸降低。

總壓力一定時，含濕量只取決于水蒸氣的分壓力，相對濕度隨含濕量增大而增大。水源熱泵系統制冷耗電量及COP均與熱泵機組進風含濕量呈線性正相關關系，且達到顯著水平（圖5，P＜0.01）。隨著進風含濕量的增加，系統的耗電量及COP逐漸增加。

2.3 系統節水效果

水源熱泵系統夜間降溫過程中，濕熱空氣通過熱泵機組蒸發器，溫度降至露點溫度以下，析出冷凝水，干冷空氣重新回到溫室內。冷凝水析出不僅可以降低溫室內空氣濕度，同時通過冷凝水回收利用，可實現溫室節水生產。本試驗中冷凝水回收量實測值為0.37-0.45 kg/(m2·d)（圖6），與計算值有較大差別，冷凝水量實測值約為計算值的64%。其原因可能是冷凝水量及風機流量的測定存在較大誤差。根據Tong[27]的研究，該比值為0.35，認為其原因有可能是冷凝水量不能實時監測造成了測量結果不準確。以日光溫室秋冬茬黃瓜為例，從初花期至末瓜期的全生育期內，灌水量約為2.1 kg/(m2·d)[30]，如將回收的冷凝水用于灌溉，則可節約18%-21%的灌溉用水量。鑒于水源熱泵系統夜間降溫過程良好的冷凝水回收能力，此方法對于推動干旱荒漠區發展節水農業將具有積極意義。

圖5 水源熱泵機組進風溫度、含濕量對系統COP及耗電量的影響Fig.5 COP and power consumption of the water source heat pump system as affected by inlet air temperature and inlet air specific humidity

圖6 水源熱泵系統夜間降溫過程冷凝水回收量的實測值與計算值Fig.6 Measured value and calculated value of condensate water recovered from water source heat pump system during cooling period at night

3 討論

目前，溫室降溫主要針對白天，夜間降溫還沒有引起足夠的重視，這也造成了夜間降溫方法的缺失。例如，夜間采取通風降溫，僅在環境溫度較低時才有良好的降溫效果，且室內氣溫一般不會低于環境溫度[13]。若要保持室內氣溫低于室外，可以引進一些蒸發降溫措施[14]。但蒸發降溫僅在環境濕度較低時才發揮作用，濕簾在高濕地區降溫效率一般僅為干燥地區的60%-80%[9]；與機械通風相比，濕簾風機可將夜間溫室內平均氣溫降低1.2 ℃，但也增加了10%的相對濕度，同時番茄裂果率增加，果實商品性大大降低[11]。此外，屋頂噴淋易造成水資源浪費，降溫效率低，也很難在夜間發揮作用[15-16]。在高溫多雨的夏季夜間，既能實現溫室降溫，又不增加室內濕度或者還能有效除濕，這就需要引入熱交換系統[19-23]，進行冷卻降溫。

熱泵用于溫室白天降溫需要較大的裝機容量，并消耗巨大電能，這是由于太陽輻射不斷入射到室內，產生巨大的冷負荷，尤其對于采光較好的日光溫室[24]。與傳統降溫方式相比，將熱泵等熱交換系統用于日光溫室白天降溫并不是合理的選擇，但用于夜間降溫是可以的。

保溫被不僅可以在冬季夜間覆蓋保溫，在夏季夜間降溫過程中也可以增加溫室的保溫隔熱性，提升降溫效果。系統降溫過程耗電量僅為19.3-19.9 W/m2，卻可以獲得1.6-1.7 ℃的室內外溫差，降溫過程覆蓋保溫被是其原因之一。然而，由覆蓋保溫被所提升的降溫及節能效果的量化工作還有待進一步試驗研究。

系統降溫過程中熱泵進出風平均溫差約為6.4-6.8 ℃，供回水溫差在6.2-7.0 ℃之間，均在合理的溫差范圍內，可初步認為風機與水泵的選型與系統的需要相匹配。需要指出的是，本試驗中水源熱泵系統始終滿負荷不間斷運行，沒有達到夜間適宜溫度的下限，熱泵制冷量偏小。在實際生產中應酌情提高熱泵機組裝機容量，使系統運行在約80%的負荷工況。

本文完成了熱泵用于日光溫室夏季夜間降溫的探索和引領任務。后續工作將主要圍繞“在不同氣候區域、不同熱工性能溫室和不同時間段，為滿足不同作物生長所要求的最佳室內溫濕度條件，如何配置和調節熱泵系統”而展開。

4 結論

基于水源熱泵的日光溫室夏季夜間降溫方法是可行的。在夏季高溫夜間，與自然通風的日光溫室相比，水源熱泵系統可將室內平均氣溫降低2.6-2.9℃，相對濕度降低8.9%-12.6%，同時可實現CO2濃度有效積累，具有良好的環境調控能力。降溫過程水源熱泵系統運行穩定，日均COP值可達4.1-4.4，并可回收0.37-0.45 kg/(m2·d)的冷凝水，具有明顯的節能與節水效果。

該研究為水源熱泵用于日光溫室夜間降溫提供了理論支撐，為日光溫室安全越夏生產提供了有效的環境調控方法，將在日光溫室周年高效、優質生產，溫室節能、節水等領域發揮積極作用，具有引領性，應用前景廣闊，應予以重視。

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Nighttime cooling of solar greenhouse in summer based on water source heat pump system

SUN Wei-tuo1, ZHANG Yi2, YANG Qi-chang2, XUE Xu-zhang1, GUO Wen-zhong1
（1. Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences; Beijing Agricultural IOT Engineering Technology Research Center, Beijing 100097, China; 2. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences; Key Lab of Energy Conservation and Waster Treatment of Agricultural Structures, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China）

S625.5; S21

A

1000-0275（2017）05-0885-08

農業部設施農業節能與廢棄物處理重點實驗室2015 年度開放課題（2015KT01）；國家863計劃項目（2013AA103005）。

孫維拓（1989-），男，山東鄒城人，工程師，主要從事設施園藝環境工程方面的研究，E-mail: sunwt@nercita.org.cn；通信作者：郭文忠（1970-），男，寧夏中衛人，博士，研究員，碩士生導師，主要從事設施園藝工程與高效栽培體系構建研究，E-mail: guowz@nercita.org.cn。

2017-01-17，接受日期：2017-04-05Foundation item:Open Foundation of Key Lab of Energy Conservation and Waster Treatment of Agricultural Structures, Ministry of Agriculture(2015KT01); National High Technology Research and Development Plan of China (2013AA103005).

Corresponding author:GUO Wen-zhong, E-mail: guowz@nercita.org.cn.

Received17 January, 2017;Accepted5 April, 2017

10.13872/j.1000-0275.2017.0028

孫維拓, 張義, 楊其長, 薛緒掌, 郭文忠. 基于水源熱泵的日光溫室夏季夜間降溫試驗[J]. 農業現代化研究, 2017,38(5): 885-892.

Sun W T, Zhang Y, Yang Q C, Xue X Z, Guo W Z. Nighttime cooling of solar greenhouse in summer based on water source heat pump system[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(5): 885-892.