溫室大棚冬季供暖探究

王幫玉

溫室大棚冬季供暖探究

王幫玉

（太原學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系山西太原030032）

許多地區(qū)由于地理位置的原因，冬季較為寒冷，因此溫室的隔熱與采熱極為重要。為保證設(shè)施農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)厝藗兊纳钚枨螅恼聦?duì)寒冷地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)以及冬季溫室大棚供暖存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出了優(yōu)化建議。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；溫室大棚；冬季供暖；優(yōu)化；對(duì)策

農(nóng)業(yè)是我國(guó)眾多產(chǎn)業(yè)中的主要產(chǎn)業(yè)之一，溫室大棚是農(nóng)業(yè)發(fā)展中不可或缺的組成部分，其作用越來(lái)越重要。近年來(lái)，綠色防治技術(shù)、節(jié)水灌溉、測(cè)土配方施肥等相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)與工程的建設(shè)與應(yīng)用，形成了生態(tài)友好型的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展也進(jìn)入了新的階段，許多農(nóng)業(yè)種植戶(hù)越來(lái)越偏愛(ài)使用溫室大棚，在政府的引導(dǎo)與帶領(lǐng)下，溫室大棚也不斷實(shí)現(xiàn)了智能化、機(jī)械化與規(guī)模化。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高與社會(huì)的日益進(jìn)步，人們對(duì)于反季節(jié)果蔬、綠色生產(chǎn)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品的需求不斷增加，但由于許多地區(qū)溫室大棚的老化、當(dāng)?shù)貧夂蛴绊懸约吧a(chǎn)成本增加等諸多因素的影響，溫室大棚傳統(tǒng)燃煤供暖方式中的問(wèn)題日益凸顯，比如經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)成本高、燃煤存在火災(zāi)隱患、易造成環(huán)境污染等，這些問(wèn)題都制約了冬季溫室大棚的正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)[1]。

1 溫室大棚的種植優(yōu)勢(shì)

（1）實(shí)現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品反季節(jié)生產(chǎn)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植中大多是根據(jù)24 節(jié)氣選擇適合季節(jié)生長(zhǎng)的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行種植，果蔬品類(lèi)較為單一，溫室大棚的投入使用可以實(shí)現(xiàn)果蔬的提前產(chǎn)出，并且可以延長(zhǎng)采收期，種植的果蔬種類(lèi)也較多，滿(mǎn)足人們對(duì)新鮮果蔬的需求。

（2）實(shí)現(xiàn)果蔬的綠色無(wú)公害種植生產(chǎn)。在經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)的前提下，人們的生活水平不斷提升，對(duì)于果蔬的要求也在日益提高。溫室大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植生產(chǎn)，通過(guò)在溫室大棚的通風(fēng)口、出入口等位置布置防塵網(wǎng)等措施，可以在一定程度上降低病蟲(chóng)災(zāi)害造成的損失，減少室外灰塵、霧霾等對(duì)果蔬造成的影響，通過(guò)外在設(shè)施的布置調(diào)節(jié)特定的氣候環(huán)境，減少自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生的損害，生產(chǎn)出高質(zhì)量的綠色無(wú)公害果蔬產(chǎn)品。

（3）高效節(jié)能。溫室大棚在建造過(guò)程中還應(yīng)考慮使用透明的覆蓋材料，以確保溫室大棚內(nèi)升溫快、采光好。溫室大棚內(nèi)晝夜溫差較大，日光溫室溫度通常比室外高20 ℃左右，夜間溫差僅在2 ℃～3 ℃。利用自然光提高溫室大棚內(nèi)的溫度，可以達(dá)到果蔬種植的最佳溫度，大大提高反季節(jié)蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量，并達(dá)到高效生產(chǎn)且節(jié)能的目的[2]。

2 寒冷地區(qū)冬季溫室大棚供暖現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的加快，許多農(nóng)村地區(qū)的溫室大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。隨著棚膜經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)溫室大棚設(shè)施的要求也逐漸提升，許多地區(qū)冬季較為寒冷，溫室大棚內(nèi)取暖設(shè)施不完善，導(dǎo)致冬季大多數(shù)溫室大棚都會(huì)關(guān)閉，果蔬需要通過(guò)南運(yùn)北調(diào)的方式滿(mǎn)足當(dāng)?shù)厝嗣駥?duì)新鮮果蔬的需求[3]。因此，文章以新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市為例，對(duì)冬季生產(chǎn)日光溫室供暖進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 基本情況

目前，克拉瑪依市正常的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室大棚大約有2.5萬(wàn)座，冬季以黃瓜、辣椒、葉菜、西紅柿等蔬菜為主，個(gè)別種植蘑菇，在當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的其他蔬菜以外地采購(gòu)為主?？死斠喇?dāng)?shù)氐亩練鉁剌^低，1月份平均高溫約-2℃，平均低溫約-10 ℃，冬季日光照射強(qiáng)度較弱，晝夜只能依靠棉被遮蓋，無(wú)法滿(mǎn)足農(nóng)作物正常生長(zhǎng)所需的溫度條件，而溫室大棚內(nèi)的溫度需要達(dá)到15 ℃才能滿(mǎn)足農(nóng)作物生產(chǎn)所需的溫度條件，若無(wú)法達(dá)到該溫度則極易產(chǎn)生低溫傷害，影響果蔬的質(zhì)量與產(chǎn)量。若降雪天氣持續(xù)發(fā)生，大多數(shù)溫室大棚更是會(huì)因日光照射不足、供暖條件不夠?qū)е峦．a(chǎn)或大量減產(chǎn)。

目前克拉瑪依市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日光溫室大棚大多為單體溫室，后墻多為夯土墻，一般情況下墻體不具備蓄熱填充物，由于地形與氣候的影響，當(dāng)?shù)囟救照諒?qiáng)度較弱，溫室大棚內(nèi)的蓄熱功能較差，依靠太陽(yáng)日光照射，棚內(nèi)溫度無(wú)法滿(mǎn)足果蔬的生長(zhǎng)需求，需要通過(guò)采取其他措施進(jìn)行補(bǔ)充供暖，保障溫室大棚內(nèi)的溫度與果蔬的正常生產(chǎn)[4]。

2.2 供暖情況

當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)日光溫室大棚補(bǔ)充供暖方式主要分為燃煤供暖與電供暖。

（1）燃煤供暖。燃煤供暖方式是克拉瑪依當(dāng)?shù)販厥掖笈锒竟┡闹饕绞街唬鶕?jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)?shù)販厥掖笈锏墓┡局饕獜?2月維持到次年2月下旬，用以保證棚內(nèi)夜間溫度達(dá)到適合果蔬正常生長(zhǎng)的15 ℃，每畝大約需要燃煤10 t，市價(jià)約450 元/噸，即溫室大棚每年冬季供暖季的燃煤費(fèi)用大約在4 500 元/畝。主要有“普通燃煤爐+爐筒”和“煤+電”熱風(fēng)爐兩種供暖設(shè)施，其中“普通燃煤爐+爐筒”一套費(fèi)用約200 元，每畝需要8 套，即總費(fèi)用約為1 600 元/畝，以五年折舊期為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每年供暖季約為320 元/畝；“煤+電”熱風(fēng)爐供暖設(shè)施的費(fèi)用為2 500 元/臺(tái)，每畝需要2 臺(tái)，設(shè)備成本大約在5 000 元/畝，每年供暖季約為1 000 元/畝。綜合對(duì)比計(jì)算可以看出，“普通燃煤爐+爐筒”供暖設(shè)施的整體成本較低，但由于夜間也需要供暖，以雇傭人力為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，整個(gè)供暖周期每畝人工成本約合3 500 元，即每年溫室大棚供暖季使用燃煤供暖方式的成本為燃煤費(fèi)用、設(shè)備成本、雇傭人工成本的總和，即8 320～9 000 元/畝。

（2）電供暖。冬季供暖季同樣為12 月維持到次年2月下旬，為保證適宜的果蔬生長(zhǎng)溫度，溫室大棚約合1.5萬(wàn)度/畝，以當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)0.312 元/度為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，溫室大棚在冬季供暖季所需消耗的總用電成本大約為4 680 元/畝。為了保證供暖需求，每畝需要配置2 臺(tái)熱風(fēng)機(jī)，市場(chǎng)價(jià)大約為1 000 元/臺(tái)，共2 000 元，以五年折舊期為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每年供暖季約為400 元/畝；此外還需安裝架設(shè)三相電與電線(xiàn)等，約合2 300 元/畝，以五年折舊期為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每年供暖季約為460 元/畝，即每年溫室大棚供暖季使用電供暖方式的成本為電費(fèi)、設(shè)備成本的總和，即5 540 元/畝[5]。

3 冬季溫室大棚供暖存在的問(wèn)題

3.1 用電成本高

電供暖與燃煤供暖方式的區(qū)別在于安全性與穩(wěn)定性相對(duì)較高，不需耗費(fèi)人力，升溫較快，棚內(nèi)溫度也較為穩(wěn)定。當(dāng)?shù)仫L(fēng)力資源豐富，而電力資源又屬于一種清潔能源，與燃煤供暖方式相比對(duì)環(huán)境更有利。溫室大棚供暖為夜間，利用電供暖的方式在夜間供暖屬于錯(cuò)峰用電，對(duì)電網(wǎng)造成的負(fù)荷壓力也小，有利于獲得更高的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)上述分析可以知道溫室大棚每年冬季供暖季采用電供暖方式的電費(fèi)為4 680 元/畝，采用燃煤供暖方式的燃煤購(gòu)置費(fèi)為4 500 元/畝，電供暖方式成本費(fèi)用略高于燃煤供暖方式，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室大棚的種植戶(hù)也普遍反映用電成本較高。

3.2 燃煤供暖存在安全隱患

由于設(shè)施農(nóng)業(yè)中溫室大棚所用的塑料棚膜、棉被等均屬于易燃物品，而燃煤供暖方式屬于明火，存在較大的火災(zāi)安全隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)無(wú)法控制；燃煤供暖方式依托人工完成，通過(guò)向爐筒或熱風(fēng)爐中添加煤炭控制火勢(shì)以調(diào)節(jié)溫度大棚內(nèi)的溫度，溫度不易掌控，若煤燃燒不充分還有可能引發(fā)一氧化碳中毒。此外，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的燃燒會(huì)產(chǎn)生一定量的CO2、SO2與氮氧化物等產(chǎn)物，此類(lèi)產(chǎn)物屬于污染物，直接排放會(huì)在一定程度上導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化。

4 冬季溫室大棚供暖優(yōu)化對(duì)策

4.1 加強(qiáng)技術(shù)支持力度

農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門(mén)應(yīng)做好相關(guān)工作與種植戶(hù)合作，探索和優(yōu)化冬季溫室供暖周期、適宜的供暖溫度和供暖時(shí)長(zhǎng)等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最佳效益比。通過(guò)對(duì)電路的改進(jìn)，可以適當(dāng)推廣“電供暖+LED燈補(bǔ)光”生活模式，以此保障溫室大棚內(nèi)的溫度達(dá)到適宜果蔬生長(zhǎng)的室溫，在冬季光照周期短或日光照射不足的條件下，通過(guò)LED燈補(bǔ)光的形式提高果蔬的生長(zhǎng)量，保證高品質(zhì)果蔬的產(chǎn)出量，以滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)新鮮果蔬的供給需求。

4.2 加強(qiáng)政策扶持力度

隨著國(guó)家提出“大力發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、穩(wěn)定農(nóng)副產(chǎn)品供應(yīng)”，許多地區(qū)都采取了相應(yīng)措施，加大了對(duì)溫室大棚果蔬生產(chǎn)扶持力度，在這樣的大環(huán)境發(fā)展背景下，國(guó)家還應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)政策扶持力度，將電供暖納入設(shè)施溫室改造規(guī)劃中，對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行統(tǒng)一改造，根據(jù)農(nóng)村電供暖價(jià)格和冬季供暖季情況，為溫室大棚種植戶(hù)提供適合的錯(cuò)峰電價(jià)，保證種植戶(hù)的用電成本，以此獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。同時(shí)，針對(duì)電供暖設(shè)施成本投入較高的情況，通過(guò)相關(guān)政策鼓勵(lì)企業(yè)與種植戶(hù)合作，通過(guò)合作幫助種植戶(hù)實(shí)現(xiàn)“煤改電”供暖，提高經(jīng)濟(jì)收益，實(shí)現(xiàn)雙贏(yíng)[6]。

4.3 發(fā)展智能化、集成化溫室配套設(shè)施

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日光溫室大棚供暖中，溫室綜合智能化配套設(shè)施的研究體系還不夠完善，由于資金方面的短缺，高端玻璃溫室配套設(shè)施成本高，還未得到廣泛推廣與應(yīng)用，現(xiàn)有的溫室設(shè)施大多數(shù)均為單項(xiàng)作業(yè)，在該方面可以適當(dāng)發(fā)展智能化、集成化溫室配套設(shè)施，加強(qiáng)一體化溫室智能控制設(shè)施的研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同果蔬進(jìn)行不同溫度控制、濕度控制、日照時(shí)間控制等操作，避免傳統(tǒng)燃煤供暖帶來(lái)的潛在隱患等。

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日光溫室大棚設(shè)施的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，基本能夠滿(mǎn)足許多地區(qū)冬季果蔬生長(zhǎng)對(duì)供暖的需求，但還存在很多不足，需要不斷優(yōu)化，在政策與政府的支持下加強(qiáng)對(duì)可控性好、運(yùn)行穩(wěn)定、高效節(jié)能的新型農(nóng)業(yè)溫室大棚供暖設(shè)施的研發(fā)力度，以滿(mǎn)足溫室大棚的實(shí)際生產(chǎn)需求。

[1]羅喬丹.嚴(yán)寒地區(qū)溫室大棚熱風(fēng)采暖特性研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2020.

[2]穆龍飛,馮竟竟,楊進(jìn)波,等.山東地區(qū)農(nóng)業(yè)日光溫室建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料熱工性能分析[J].北方園藝,2019(14):60-65.

[3]王傳清,李純青,魏珉,等.不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室環(huán)境性能比較[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2018,50(8):63-66,71.

[4]鮑恩財(cái),鄒志榮,張勇.主動(dòng)蓄熱日光溫室不同氣流方向后墻傳熱CFD模擬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2018,34(22):169-177.

[5]武亞麗,狄育慧,姜輝.北京市某農(nóng)藝園地?zé)釡厥夜嵯到y(tǒng)節(jié)能改造[J].制冷與空調(diào)(四川),2016,30(6):696-699,711.

[6]趙江龍.嚴(yán)寒地區(qū)日光溫室室內(nèi)熱環(huán)境的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.

王幫玉（1996- ），男，甘肅定西人，本科在讀，研究方向：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程。

S62

A

2095-1205(2021)02-34-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.02.16