淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統設計及其經濟效益分析

仲娃 徐卉 董慶

摘 要：眾所周知，日光溫室通常必須依靠相關加熱裝置便能維系正常生產工作，不過對于淮安地區較為特殊的氣候情況，冬季低溫時間過長，使土壤溫度帶給地作物生長不良的影響。所以，科學設計溫室太陽能土壤加熱系統十分關鍵，擁有可觀的經濟效益。本文通過說明淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統的設計方法，并且分析了溫室太陽能土壤加熱系統應用在淮安地區的經濟效益。此次研究以分析淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統設計及其經濟效益為目的，從而有效發揮出溫室太陽能土壤加熱系統的功效與作用。

關鍵詞：淮安;太陽能土壤加熱系統;經濟效益

0 前言

對于淮安地區而言，長期以來，該區域的氣候存在一定的特殊性，對冬季溫室溫度產生了很大的影響。通常情況下，冬天時的最低溫度在-10°C以下，帶給植物極大的危害，并且晝夜溫度差也非常大，再加上冬季低溫持續的時間長久，使得溫室和土壤處于冬季期間的溫度難以確保作物正常的生長，阻礙到最終的產量。鑒于此，深入探究與分析淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統設計及其經濟效益顯得尤為必要，擁有重要的意義。

1 淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統的設計說明

1.1 集熱器與輔助熱源的設計

對于太陽能集熱器裝置來說，最為常用的包含了平板、全玻璃真空管以及熱管式真空等不同類型的集熱器裝置。結合淮安地區的氣候溫度情況，并且應確保選用的集熱器裝置可以適合溫室的栽種，因此應該從經濟性與運用年限等方面的因素予以考慮，經過分析以后，選用平板型集熱器裝置，凸顯出其良好的經濟性、運用年限較長、集熱水平高以及安全可靠等諸多優勢[1]。

對于輔助熱源而言，此次研究設計主要以智能電加熱器裝置為首選。在白日的光照能達到太陽能土壤加熱系統的需要后，依靠集熱系統的智能化管控集熱閥裝置，能持續對太陽能量予以吸收，進而確保水箱內的溫度獲得加熱，同時維系51°C左右。在太陽光照無法達到相應需要后，可利用集熱系統智能管控電加熱器裝置，使水箱溫度維系51°C。

1.2 儲熱與蓄熱裝置的設計分析

一般而言，熱能儲存包含了顯熱、潛熱及熱化學能儲存三種類型。顯熱儲存由于常見且簡單，主要運用在低溫的情況，以水與巖石等儲存為主，形成溫度很低。而潛熱儲存借助材料相變時能夠放出與吸入相應的熱能，擁有恒溫下得到熱能的優勢。至于熱化學儲能，屬于可逆熱化學反應的一種，不僅處于恒溫下能形成能量，而且無需絕緣儲能罐。但相關裝置十分復雜，對維護要求很高。從相關的儲能密度、儲能的溫度與周期以及儲能的方式等不同的角度予以考慮后，對于淮安地區來說，顯熱儲存屬于最優選擇。可以凸顯出其良好的經濟性、易得性以及穩定性的優勢，并使太陽能利用率獲得提升。從溫室和儲水箱的散熱損失角度進行考慮，經過設計與分析后，對于8.5kW熱負荷的溫室來說，水箱的半徑是1.4m，高度是1.4m，相應容積是5.5m3，有關儲水箱中的存儲熱量則是5.04×105kJ[2]。

1.3 供暖末端的設計分析

對于太陽能土壤加熱系統而言，供暖末端屬于其中朝外輸出熱量的關鍵構成部分，基于謹防溫室中作物被凍傷的目的，在設計時，需將有關溫室和土壤的溫度予以增加，并采用就近地面的方式完成加熱管線的合理鋪設。有關管線的材料則需要確保達到良好的經濟性、散熱性以及耐久性等效果，進而以鋼管或PVC管作為首選。同時進行加熱管線的具體鋪設過程中，還應該科學選用加熱盤管線的長、高以及間距尺寸。

2 溫室太陽能土壤加熱系統應用在淮安地區的經濟效益分析

通過選用有關西瓜作為分析案例，從而深入分析和掌握溫室太陽能土壤加熱系統應用在淮安地區的經濟效益情況。經過查閱相關的研究資料后可知，西瓜相應的生長溫度標準是：白天為21-29°C，晚間為9-16°C，其中白天溫室中的相應的溫度處于21-27°C范圍內，由此能夠確保西瓜的健康成長，而晚間的溫室中溫度處于4°C-8°C范圍內，無法達到相關的成長溫度的規定，由此使有關植物發生凍傷的情況。處于常規環境之下，每畝的西瓜產量是2000kg，而關于西瓜受到晚間溫室的溫度作用影響。

當處于溫度低于10°C以下的溫室作物會終止生長，不過卻無法細致對作物的生長速度受到低溫度影響情況進行計算，因此從具體情況的角度而言，由于低溫造成的經濟損失顯然更大[3]。

依靠此次設計的溫室太陽能土壤加熱系統，經過對應用效果的分析后獲悉，有關集熱器裝置在每一天得到的能量是9.5×105kJ，假如利用普通的煤炭當成溫室的主要供應熱量，相應燃燒產生的熱量是2.8×104kJ/kg，有關利用率大概是54%-72%，獲取可用的熱量大概是1.8×104kJ/kg。將上述數據信息作為依據，當燃燒55.4kg的煤獲取的能量可以達到所設計太陽能土壤加熱系統收集的要求，需求的數量大概是5.64t。如果是340元/t的情況，能節省1865.4元。

對于溫室太陽能土壤加熱系統需要相關材料的具體費用。

淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統在每一年的相關材料花費是989元，對比燃燒煤炭的方式，節約了大概876.4元，同時太陽能土壤加熱系統擁有一定的環保作用。

3 結論

從此次的論文分析中可知，探究與分析淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統設計及其經濟效益顯得尤為必要，擁有重要的意義。本文通過說明淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統的設計方法，并且分析了溫室太陽能土壤加熱系統應用在淮安地區的經濟效益：望此次研究的結果，可以獲得相關工作人員的關注和重視，并得到一定的啟發與幫助，以便提高淮安地區溫室太陽能土壤加熱系統的整體設計水平，并獲得更多的經濟利潤。

參考文獻：

[1]佟雪姣，孫周平，李天來，etal.溫室太陽能水循環集熱裝置的蓄熱性能研究[J].沈陽農業大學學報，2016，47（18）：192-196.

[2]孫先鵬，郭康權，鄒志榮，etal.太陽能聯合空氣源熱泵系統溫室供熱實驗研究[J].太陽能學報，2016，37（23）：658-665.

[3]楊學坤，韓柏和，蔣曉.日光溫室系統模型的研究現狀與對策[J].中國農機化學報，2017，38（24）：142-148.