淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)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(qū)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(tǒng)十分關鍵，擁有可觀的經濟效益。本文通過說明淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的設計方法，并且分析了溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)應用在淮安地區(qū)的經濟效益。此次研究以分析淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)設計及其經濟效益為目的，從而有效發(fā)揮出溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的功效與作用。

關鍵詞：淮安;太陽能土壤加熱系統(tǒng);經濟效益

0 前言

對于淮安地區(qū)而言，長期以來，該區(qū)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(xù)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(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)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(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)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(qū)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(yōu)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(tǒng)的需要后，依靠集熱系統(tǒng)的智能化管控集熱閥裝置，能持續(xù)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(tǒng)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(yōu)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(qū)來說，顯熱儲存屬于最優(yōu)選擇。可以凸顯出其良好的經濟性、易得性以及穩(wěn)定性的優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)應用在淮安地區(qū)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(tǒng)應用在淮安地區(qū)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(guī)定，由此使有關植物發(fā)生凍傷的情況。處于常規(guī)環(huán)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(tǒng)，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(shù)據(jù)信息作為依據(jù)，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(tǒng)收集的要求，需求的數(shù)量大概是5.64t。如果是340元/t的情況，能節(jié)省1865.4元。

對于溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)需要相關材料的具體費用。

淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)在每一年的相關材料花費是989元，對比燃燒煤炭的方式，節(jié)約了大概876.4元，同時太陽能土壤加熱系統(tǒng)擁有一定的環(huán)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(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)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(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)的設計方法，并且分析了溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)應用在淮安地區(qū)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(fā)與幫助，以便提高淮安地區(qū)溫室太陽能土壤加熱系統(tǒng)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(huán)集熱裝置的蓄熱性能研究[J].沈陽農業(yè)大學學報，2016，47（18）：192-196.

[2]孫先鵬，郭康權，鄒志榮，etal.太陽能聯(lián)合空氣源熱泵系統(tǒng)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(tǒng)模型的研究現(xiàn)狀與對策[J].中國農機化學報，2017，38（24）：142-148.