外保溫塑料大棚表冷器-風機集放熱系統性能分析

李 明 耿 若 宋衛堂 王平智 李 涵 王秀芝

(1.中國農業大學水利與土木工程學院， 北京 100083； 2.農業農村部設施農業工程重點實驗室， 北京 100083；3.赤峰市農牧科學研究院， 赤峰 024000)

0 引言

我國北方冬季氣候寒冷，設施蔬菜生產易受低溫冷害的影響[1]。在冬季夜間進行適當加溫是確保設施蔬菜正常生長的重要手段。目前，傳統的加溫手段，如熱風加熱、熱水加熱等，依靠煤炭、石油等化石能源提供熱量，均存在加溫成本高、環境污染嚴重等問題，不適于園藝設施的夜間加溫[2-4]。因此，利用太陽能、地熱能、生物質能、空氣熱能等可再生能源進行夜間加溫的節能技術獲得了快速發展。

空氣熱能是指高溫空氣所蘊含的能量。受溫室效應的影響，溫室在晴天日間的室內空氣溫度較高，蘊含豐富的空氣熱能，可用于夜間加溫[5-6]。根據儲熱介質的不同，現有空氣熱能利用技術可歸納為地中熱交換系統、卵石床熱交換系統和基于水蓄熱的空氣余熱集放熱系統。地中熱交換系統由風機和埋設在地下的換熱管構成，可在日間將室內熱空氣引入地下土壤，并將部分空氣余熱儲存在土壤中，用于夜間放熱、提高室內氣溫[7]。一些學者研究了地中熱交換系統，進行了參數設計、效果應用、模型仿真等方面的研究[8-13]。卵石床熱交換系統結構和運行模式與地中熱交換系統相似。文獻[14]針對一棟15 m2的塑料大棚設計了四周隔熱的卵石床換熱系統，該系統可將室內氣溫保持在10℃以上。文獻[15]利用埋置于地下的卵石床儲蓄空氣熱能，在夜間通過對流換熱提取熱量，并在冠層水平放熱，通過測試發現，該系統可將日間氣溫降低1.9℃，將夜間溫度提高3.0℃。文獻[16]使用卵石床換熱系統和蓄熱水袋可將溫室晴天、陰天夜間溫度分別提高3～5℃和2～3℃。基于水蓄熱的空氣余熱集放熱系統是近年發展起來的一種主動式集放熱技術。該系統利用熱泵系統或表冷器-風機收集空氣余熱，將其轉移到水中儲存，用于夜間放熱，具有較高的熱交換效率。國內外學者基于此原理，設計了不同類型的空氣余熱利用系統，并進行了熱力學模型、性能及應用效果等方面的研究[17-20]。

外保溫大棚是在大跨度塑料大棚的基礎上覆蓋保溫被，其優點是內部空間大、土地利用率高、成本低、適于機械作業。近年來，種植戶多選擇外保溫塑料大棚來替代日光溫室[21]。但外保溫大棚室內氣溫較低，容易出現夜間室內氣溫過低現象，對作物造成低溫脅迫[22-24]。根據前期測試結果，東西向外保溫大棚日間具有較高的室內氣溫，蘊含有豐富的空氣熱能，可用于調節夜間室內氣溫。但大量熱能在日間通過通風流失到室外，未得到有效利用。

針對上述問題，本文設計一種包含表冷器-風機、蓄水池、水泵等部件的空氣余熱集放熱系統(以下稱為表冷器-風機集放熱系統，Thermal collecting and releasing system developed with fan-coil units，簡稱TSFU系統)。該系統通過表冷器-風機收集大棚日間熱空氣的能量，并儲存在蓄水池內，用于改善夜間室內氣溫。本文旨在研究該系統應用于外保溫大棚的集放熱性能，構建TSFU系統蓄水池溫度模型，并分析表冷器、蓄水池體積等因素對TSFU系統集放熱性能的影響，為進一步優化TSFU系統集放熱性能提供參考。

1 材料與方法

1.1 外保溫試驗大棚

試驗用外保溫大棚位于內蒙古自治區寧城縣大城子鎮(118.9°E，41.7°N)，東西走向，東西長140 m、脊高4.5 m。試驗大棚山墻采用黏土磚建造，南側和北側屋面均為曲面，在水平地面的投影寬度分別為8 m和6 m。屋面覆蓋塑料薄膜和保溫被(草苫+太空棉)。大棚屋脊下方設有兩排間距為2 m的立柱，每排立柱的間距為2.6 m。利用塑料薄膜將試驗大棚從中間隔開，西側作為試驗區，東側作為對照區，試驗區和對照區的栽培管理模式完全一致。試驗期間，大棚南面種植番茄，北面未種植作物，采用滴灌灌溉。北側屋面保溫被始終保持閉合狀態，以減少大棚屋面散熱。南側屋面保溫被揭開和閉合時段分別為08:30—09:30和16:00—16:30。當室內氣溫較高時，打開南側屋面頂部的通風口進行自然通風。

1.2 TSFU系統結構與運行模式

TSFU系統由表冷器-風機、蓄熱水池、潛水泵和循環管路組成。該系統包含15臺表冷器-風機，按4.0 m的間隔吊掛在屋脊下方。每臺表冷器-風機換熱面積為42 m2，包含兩臺扇葉直徑0.4 m、輸入功率120 W的風機。蓄熱水池位于大棚西北側，有效容積為31 m3，蓄水池內水的體積為26 m3。WQ15-20-2.2型潛水泵功率為2.2 kW，揚程為20 m，安裝在蓄熱水池內。上述各構件通過直徑為50 mm的PVC管、以同程進水和出水的方式連接在一起。

在日間，當室內氣溫(Tin)達到20～22℃，且比水溫(Tw)高4℃時，TSFU系統啟動，潛水泵和風機同時運行，驅動蓄水池中的水流經表冷器-風機，并吸收大棚內空氣中熱量，然后再返回蓄水池中，將收集的空氣熱能儲存在蓄水池中；當Tin低于20℃，或Tin-Tw小于4℃時，系統關閉，停止集熱。在夜間，當Tin低于10℃，且Tw-Tin低于4℃時，TSFU系統啟動，潛水泵和風機同時運行，通過循環蓄水池中的水，利用表冷器-風機將蓄水池中的熱量釋放到棚內，加熱大棚。若Tin高于13℃或Tw-Tin小于2℃時，系統關閉，停止放熱。

1.3 測試方案

大棚內Tin和Tw傳感器的布置方式如圖1所示。室外氣溫和太陽輻照度傳感器布置在外保溫大棚操作間屋頂。其中，Tin和Tw使用Pt100型鉑電阻測量(測量范圍：-50～200℃，測量精度為±0.1℃)。室外氣溫采用SHT20型芯片溫濕度傳感器測量(測量范圍：-40～125℃，精度為±0.3℃)，室內外太陽輻照度采用YGC-TBQ型太陽總輻射傳感器測量(武漢辰云科技有限公司，測量范圍0～2 000 W/m2，測量精度為±3 W/m2)。

試驗中所有儀器記錄的間隔時間為10 min。選擇2020年1月16日08:30—18日08:30為典型晴天，選擇2020年1月18日08:30—20日08:30為典型多云天。

1.4 TSFU系統性能評估

TSFU系統的熱交換速率計算公式為

qi+1=ρwcwV(Tw,i+1-Tw,i)/1 000

(1)

式中qi+1——第(i+1)Δt(Δt是計算步長，取600 s)時刻TSFU系統的熱交換速率，kW

ρw——水的密度，取1.0×103kg/m3

cw——水的比熱容，取4.2 kJ/(kg·K)

V——蓄熱水池中水的體積，取26 m3

Tw,i——第iΔt時刻的水溫，℃

為避免受系統運行過程中系統回水在蓄水池內分布不均勻對熱交換速率計算造成的影響，使用模擬的水溫進行熱交換速率計算，TSFU系統集熱量和放熱量計算公式為

Qc=ρwcwV(Tw,ce-Tw,cs)/106

(2)

Qr=ρwcwV(Tw,re-Tw,rs)/106

(3)

式中Qc——系統集熱量，MJ

Qr——系統放熱量，MJ

Tw,cs——TSFU系統集熱階段開始時刻蓄熱水池的Tw，℃

Tw,ce——TSFU系統集熱階段結束時刻蓄熱水池的Tw，℃

Tw,rs——TSFU系統放熱階段開始時刻蓄熱水池的Tw，℃

Tw,re——TSFU系統放熱階段結束時刻蓄熱水池的Tw，℃

TSFU系統性能系數(COP)計算公式為

(4)

其中

Ep=Pp(tc+tr)

(5)

Ef=nPf(tc+tr)

(6)

式中COP——TSFU系統性能系數

Ep——循環水泵的耗電量，kW·h

Ef——表冷器-風機的耗電量，kW·h

Pp——循環水泵功率，kW

Pf——表冷器-風機的功率，kW

tc——TSFU系統日間集熱過程運行時間，h

tr——TSFU系統夜間放熱過程運行時間，h

n——TSFU系統表冷器-風機的數量

1.5 TSFU系統蓄水池水溫模擬

為簡化Tw模擬，提出以下假設:表冷器-風機的進風溫度與Tin相同；表冷器-風機的進水溫度與Tw相同。

表冷器-風機的全熱交換效率η是表冷器-風機的重要技術參數，該值在水流速度和風速一定的條件下為定值[25]，計算公式為

(7)

式中Tine——表冷器-風機的出口空氣溫度，℃

表冷器-風機處空氣和水之間的熱交換滿足公式

nGcp(Tin-Tine)=-ρwcwv(Tw-Twe)

(8)

式中G——表冷器-風機的空氣流速，取1.11 m3/s

cp——空氣的定壓比熱容，取1 240 J/(m3·K)

v——系統中的水循環速率，m3/h

Twe——表冷器-風機的出口水溫，℃

根據蓄水池能量和質量平衡，TSFU系統Tw計算公式為

(9)

式中Twe,i——第iΔt時刻的Twe，℃

將式(7)和式(8)代入式(9)，消去Twe和v，可得到

(10)

式中Tin,i——第iΔt時刻的Tin，℃

當系統不運行時，Tw保持不變。

2 結果與分析

2.1 室外太陽輻射與室內外氣溫分析

測試期間室外太陽輻照度R與空氣溫度Tout如圖2所示。根據外保溫大棚保溫被管理模式，將日間和夜間分別定義為保溫被揭開和閉合期間。晴天日間R最大值為(402.0±3.0) W/m2，出現在12:00—13:00期間。該期間累積太陽輻射能達到了(7.3±0.1) MJ/(m2·d)。在多云天日間，R最大值分別達到了375 W/m2和508 W/m2，但該期間累積太陽輻射能僅(5.5±0.07) MJ/(m2·d)，是晴天的(75.0±0.3)%。

圖2 室外太陽輻照度R與空氣溫度Tout變化(2020年1月16—20日)Fig.2 Outdoor solar irradiance (R) and air temperature(Tout ) (Jan.16—20, 2020)

試驗期間Tout呈二次函數開口向下的形式變化。日間Tout在-14.4～0.2℃范圍內先升高后降低。保溫被閉合之后，Tout持續下降。晴天夜間Tout平均值為(-11.8±0.2)℃，最低值為-16.7℃，出現在1月18日07:30。多云天夜間Tout平均值和最低值分別為(-6.5±0.9)℃和-11.3℃，分別較晴天夜間高(5.2±1.1)℃和5.4℃。

室內氣溫Tin變化趨勢如圖3所示。在晴天日間保溫被揭開后，試驗區和對照區Tin隨時間快速提升，在午間受通風的影響出現波動，該期間試驗區和對照區Tin最高可達28.9℃和33.3℃。午后Tin開始下降。由于午間試驗區風口較大，加之TSFU系統運行集熱的影響，導致午間試驗區Tin低于對照區。Tin在多云天日間的變化規律與晴天相同。由于午間沒有通風，且TSFU系統運行時間較短甚至不運行，對照區和試驗區Tin沒有顯著區別，但受太陽輻照度變化而出現較大波動。

圖3 外保溫大棚試驗區和對照區空氣溫度變化(2020年1月16—20日)Fig.3 Indoor air temperature of test and control areas of plastic tunnel covered with thermal blanket (Jan.16—20, 2020)

夜間保溫被閉合后，對照區和試驗區Tin隨時間不斷下降。在晴天夜間，對照區Tin保持在(12.6±2.4)℃，最低值為(9.9±0.1)℃，較室外氣溫高(24.3±0.7)℃。另一方面，由于對照區密封程度優于試驗區，導致對照區Tin在TSFU系統未運行期間較試驗區高(0.7±0.1)℃。在后半夜，由于TSFU系統啟動放熱，試驗區Tin升高并超過對照區(2.5±0.4)℃。

在多云天夜間，對照區Tin平均值為(11.6±1.7)℃，最低值為(9.6±0.1)℃，較室外氣溫高(18.0±1.6)℃。受大棚密封性能的影響，對照區Tin在TSFU系統未運行期間較試驗區高(1.2±0.2)℃。隨后受TSFU系統啟動放熱的影響，試驗區Tin升高并比對照區高(1.1±0.3)℃。

2.2 蓄水池水溫與系統集放熱性能分析

試驗期間蓄水池水溫Tw變化如圖4所示，在晴天日間，受TSFU系統運行集熱的影響，Tw迅速升高。當系統停止后，Tw保持平穩。在夜間，當Tin低于10℃時，TSFU系統運行放熱，并導致Tw快速下降。根據測試，TSFU系統在晴天日間和夜間分別運行(3.0±0.6) h和5.7 h。Tw在日間升高了(4.8±1.1)℃，而在夜間降低了(4.1±0.2)℃。在多云天日間，由于Tin較低，TSFU系統僅在19日日間運行了1.2 h，Tw上升了1.1℃。盡管如此，TSFU系統依然在19日和20日夜間運行了3.3 h和2.8 h，向室內放熱。該期間Tw分別下降了2.0℃和1.7℃。

圖4 TSFU系統實測水溫Tw,m、模擬水溫Tw,s和熱交換速率q的變化Fig.4 Measured (Tw,m) and simulated water temperature (Tw,s) and heat exchange rate (q) of TSFU system

為避免Tw測試值波動對q計算引起的誤差，利用Tw的模擬值Tw,s來計算系統q的變化。根據測試與計算結果，Tw實測值Tw,m與Tw,s之間的偏差為(0.2±0.2)℃，最大偏差為0.9℃。二者之間的線性方程為Tw,m=0.99Tw,s(R2=0.99)，Tw,m與Tw,s具有較好的一致性。根據上述關系，日間q以二次函數開口向下的形式變化，最高可達59.8 kW(圖4)。夜間|q|在TSFU系統運行的初始時刻最大，而后隨時間快速減小，導致試驗區Tw,s在TSFU系統運行期間不斷下降。晴天和多云天夜間的|q|分別為(21.9±7.4) kW和(17.3±5.6) kW，在放熱結束時的最低值分別為14.2 kW和-11.7 kW。

晴天TSFU系統集熱量(Qc)和放熱量(Qr)分別為(454.6±55.9) MJ和(433.0±48.6) MJ，COP達到了2.9(表1)。Qr是Qc的(95.3±1.0)%。而在多云天，TSFU系統的Qr為(199.3±0.1) MJ，為晴天的46.0%。該期間，TSFU系統在19日的Qc為142.0 MJ，僅為晴天的31.1%。另外，雖然多云天的Qr較低，但該期間TSFU系統的電耗主要用于夜間供熱，所以該期間COP達到3.1，表明TSFU系統具有顯著的節能效果。

表1 TSFU系統集放熱階段性能參數Tab.1 Heat collection and release performances of TSFU system

2.3 η和n對TSFU系統集放熱性能影響

為評估表冷器-風機全熱交換效率η和表冷器-風機數量n對TSFU系統集放熱性能的影響，利用上述數學模型對不同條件的Tw進行了模擬，并據此計算TSFU系統Qc、Qr和COP(表2)。

表2 表冷器-風機全熱交換效率η、表冷器-風機數量n以及蓄水池體積V對TSFU系統集放熱性能的影響Tab.2 Effects of overall heat exchange efficiency (η) and number (n) of fan-coil units and water volume in tank (V) on its heat collection and release performances of TSFU system

根據前期測試結果，同等條件下表冷器-風機的η可達0.44，高于試驗中所采用的0.28。若試驗中TSFU系統的η為0.44，Tw的變化速率和變化幅度顯著增加，最高和最低Tw可分別較現有系統高2.0℃和低0.4℃(圖5)。另一方面，q的變化趨勢與現有系統相同(圖6)。但受η和Tw變化的綜合影響，|q|在晴天日間和夜間分別較現有系統高(38.0±25.2)%和(57.7±26.1)%，而在多云天日間和夜間則分別較現有系統高(67.1±4.0)%和(19.6±16.5)%。此外，由于晴天放熱結束后Tw較低，不利于TSFU系統在多云天夜間放熱，導致|q|在18日夜間系統放熱后期低于現有系統。根據模擬的Tw計算得出，該條件下TSFU系統在晴天的Qc與Qr可分別較現有系統增大(40.3±6.2)%和(67.4±14.9)%，COP較現有系統升高2.0±0.4，達到4.9±0.4；而多云天的Qc與Qr分別較現有系統增大48.0%和(14.9±7.6)%，COP升高0.5±0.2，達到3.6±0.6(表2)。

圖5 表冷器-風機全熱交換效率η和表冷器-風機數量n對TSFU系統水溫Tw的影響Fig.5 Effects of overall heat exchange efficiency (η) and number (n) of fan-coil units on water temperature (Tw) of TSFU system

圖6 表冷器-風機全熱交換效率η和表冷器-風機數量n對TSFU系統熱交換速率q的影響Fig.6 Effects of overall heat exchange efficiency (η) and number (n) of fan-coil units on heat exchange rate (q) of TSFU system

n對TSFU集放熱的影響與η相似。n越多，Tw在日間和夜間的變化幅度越大，Qc和Qr越高。當n提高到20時，最高和最低Tw分別較現有系統高2.2℃和低0.5℃(圖5)。晴天日間和夜間的|q|分別較現有系統增加(43.6±27.8)%和(64.8±31.6)%(圖6)。多云天日間和夜間的|q|則分別提高了(78.3±5.0)%和(21.4±20.3)%。同樣受晴天TSFU系統放熱結束后Tw較低的影響，18日夜間出現TSFU系統放熱后半段|q|低于現有系統的現象。根據模擬的Tw計算得出，該條件下TSFU系統晴天Qc與Qr分別較現有系統增大(46.1±6.3)%和(76.1±14.7)%，COP較現有系統升高2.2±0.4，達到了5.6±1.0；而多云天的Qc與Qr分別較現有系統增大58.0%和(17.0±4.5)%，COP升高0.7±0.3，達到了3.8±0.1。

根據上述分析，提高TSFU系統表冷器-風機的η和n可促進TSFU系統與室內空氣的熱交換，進而提高TSFU系統的集放熱性能。但另一方面，該條件下TSFU系統放熱結束之后的Tw較低，不利于在多云天放熱，易出現放熱后半段|q|較低的情況，不利于保持較高的Tin。

2.4 V對TSFU系統集放熱性能的影響

蓄水池水體積(V)主要通過Tw來影響Qc和Qr。為分析上述影響，利用上述數學模型計算不同V下Tw變化，并據此計算TSFU系統q、Qc、Qr和COP。

當V增大到52 m3時，Tw變化幅度減小，其最高值和最低值分別較現有系統低1.2℃和高1.5℃(圖7)。受此影響，晴天日間和夜間的|q|是現有系統的(111.0±12.7)%和(97.5±17.8)%(圖8)。另外，夜間|q|變化較為平穩，尤其是在放熱后期高于現有系統，有助于改善TSFU系統對Tin的提高效果。另一方面，由于晴天TSFU系統放熱結束之后Tw較高，不利于19日日間集熱，該期間|q|較現有系統低了(13.1±1.8)%。而在多云天夜間，較高的Tw有利于TSFU系統放熱，使得|q|較現有系統增加了(44.6±14.2)%。根據模擬的Tw計算得出，在該條件下，晴天Qc較現有系統增大(11.8±4.8)%，而Qr和COP為現有系統的(95.4±20.9)%，未顯著改善。與此相反，多云天Qc較現有系統減小了23.2%，而Qr增大(31.7±20.3)%，COP提高了1.0±0.7，達到4.1±1.0。

圖7 蓄水池體積V對TSFU系統水溫Tw的影響Fig.7 Effects of water volume (V) in tank on water temperature (Tw) of TSFU system

當V減小到13 m3時，Tw變化幅度增大，其最高值和最低值分別較現有系統高2.9℃和低0.8℃(圖7)。受此影響，晴天日間和夜間的|q|分別是現有系統的(80.4±19.1)%和(92.9±26.4)%(圖8)。在19日日間，受TSFU系統在晴天放熱之后Tw較低的影響，|q|較現有系統高(8.3±4.8)%。但在19日和20日夜間，|q|依然較現有系統低(36.2±17.5)%。另外，試驗期間，|q|變化幅度較大，在晴天夜間放熱后半段和整個多云天放熱期間低于現有系統，不利于保持較高的Tin。根據模擬的Tw計算得出，該條件下晴天Qc較現有系統減小了(11.9±3.6)%，而Qr為現有系統的(101.9±7.0)%，COP為3.0±0.2，未顯著改善。多云天Qc和Qr分別較現有系統減小了3.9%和(37.8±4.4)%，COP減小了1.2±0.3，達到1.9±0.1。

圖8 蓄水池體積V對TSFU系統熱交換速率q的影響Fig.8 Effects of water volume (V) in tank on heat exchange rate of (q) TSFU system

根據上述分析，在現有系統的基礎上將V提高到52 m3可減小TSFU系統Tw和|q|的變化幅度，并增加多云天夜間的Qr，避免TSFU系統|q|在放熱期間急速下降而對Tin產生的影響，但沒有顯著改善晴天Qc和Qr。而當V減小至13 m3時，Tw和|q|變化劇烈，晴天Er未受影響，但多云天Qr較小，且TSFU系統|q|在放熱期間急速下降，不利于提高外保溫大棚在冬季夜間的最低Tin。因此，在生產中應根據實際條件合理選擇V，以充分發揮TSFU系統的集放熱性能。

2.5 經濟性分析

在本試驗條件下，TSFU系統包含表冷器-風機、供回水管路、潛水泵、蓄熱水池等構件，其中表冷器-風機的成本為1.5～1.7萬元，蓄熱水池的建造成本為2.0～2.7萬元，供回水管道的成本約為0.2萬元，潛水泵與電氣控制設備等的成本約為0.2萬元，合計3.9～4.3萬元，折合單位面積的建造成本為35.3～37.9元/m2，為試驗大棚造價的9.8%～10.5%。

試驗條件下TSFU夜間累計供熱1 269.5 MJ，總耗電量為118.1 kW·h。根據《內蒙古自治區發展和改革委員會關于合理調整電價結構有關事項的通知》(內發改價字〔2017〕954號)，農業用電價格為0.421元/(kW·h)，TSFU在試驗期間的加溫成本為49.7元。在試驗條件下，使用燃氣熱風爐(天然氣供暖)提供同樣的熱量需消耗天然氣42.2 m3(設天然氣能源轉化效率為80%，天然氣熱值為37.59 MJ/m3)[26]。根據《內蒙古自治區發展和改革委員會關于調整居民和非居民用管道天然氣銷售價格的通知》(內發改價字〔2019〕251號)，內蒙古自治區非居民用戶天然氣售價最低為1.97元/m3，則試驗條件下燃氣熱風爐的加溫成本為83.1元，TSFU系統較燃氣熱風爐節約了40.2%的成本。若將表冷器-風機的η提高為0.44時，TSFU系統夜間累計供熱1 912 MJ，該條件下使天然氣供暖提供同樣的熱量需消耗天然氣63.6 m3，運行成本為142.8元，使用TSFU系統供熱可節約成本65.2%。

在試驗大棚中使用TSFU系統需要投入一定的建造成本和運行成本，但另一方面，該系統的使用有助于改善作物生長環境，提高產量。

3 結論

(1)試驗期間，TSFU系統可使晴天、多云天夜間外保溫大棚的室內氣溫分別提高(2.5±0.4)℃和(1.1±0.3)℃，有助于改善外保溫大棚夜間的室內溫度。

(2)試驗期間TSFU系統在晴天和多云天的放熱量Qr分別為(433.0±48.6) MJ和(199.3±0.1) MJ，系統性能系數(COP)達到2.9和3.1，節能效果顯著。

(3)根據模擬分析，將表冷器-風機的η和n分別提高至0.44和20時，可分別使晴天Qr增加(67.4±14.9)%和(76.1±14.7)%，多云天Qr增加(14.9±7.6)%和(17.0±4.5)%，COP達到3.6±0.6以上。可通過選用較高的η或n來提升TSFU系統的集放熱性能。

(4)根據模擬分析，將V提高到52 m3，可使TSFU系統多云天Qr提高(31.7±20.3)%，COP提高1.0±0.7，但沒有改善晴天Qr和COP；將V減小至13 m3，未影響晴天Qr，但使多云天Qr和COP顯著減小。可根據實際條件合理選擇V，進而優化TSFU系統集放熱性能。

(5)在試驗條件下，使用TSFU系統替代以天然氣為燃料的熱風爐，可節約加溫成本40.2%，若將表冷器-風機的η提高至0.44，加溫成本可進一步降低。