基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

孙维拓，张义，杨其长，薛绪掌，郭文忠*

（1. 北京农业智能装备技术研究中心，北京市农业物联网工程技术研究中心，北京 100097；2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081）

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

孙维拓1，张义2，杨其长2，薛绪掌1，郭文忠1*

（1. 北京农业智能装备技术研究中心，北京市农业物联网工程技术研究中心，北京 100097；2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081）

周年高效、优质生产是日光温室的发展方向。针对日光温室夏季夜温过高、昼夜温差小且降温方法欠缺的问题，以设施园区地表水为冷源，以热泵作为能量提升、转换手段，对日光温室进行夜间降温，分析该方法的降温、除湿效果，对CO2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等，探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果。结果表明，在夏季高温夜间（20:00-06:00），水源热泵系统可有效降低试验温室内气温，平均温度比自然通风的对照温室低2.6-2.9 ℃；同时，试验温室内气温低于室外气温，平均温差为1.6-1.7 ℃。试验温室内夜间平均相对湿度为74.3%-78.6%，比对照温室降低了8.9%-12.6%。在06:00时试验温室内CO2浓度可达1 430-1 660 μL/L，约为对照温室的1.3-1.9倍，可在日出后一段时间内提升试验温室内作物的净光合速率。水源热泵系统运行稳定，日均制冷耗电量为19.3-19.9 W/m2，日均性能系数（coefficient of performance, COP）值可达4.1-4.4。系统制冷耗电量及COP受进风温度、含湿量的影响，均呈显著正相关关系（P＜0.01）。系统降温过程冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m2·d)，可节约18%-21%的灌溉用水量。研究表明，水源热泵系统可有效用于日光温室夏季夜间降温、除湿，有助于CO2浓度累积，并具备良好的节能、节水效果。该研究为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法。

日光温室；水源热泵；夏季；夜间降温；节能；节水

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.

中国的日光温室主要关注保温、蓄热性能而对夏季降温问题考虑较少，致使日光温室内极易形成对植物不利的高温环境。白天室内温度过高会降低植株光合生产能力，减少坐果率，并抑制果实颜色形成[1-2]；夜间高温会造成植株暗呼吸速率过高，不利于碳水化合物的积累，同时引起幼苗徒长，植株落花率增加等问题[3]。实际生产中，除去10 d左右的时间用于高温闷棚，日光温室在6-9月份通常选择休茬，过长的休茬期造成设施用地及设备闲置，不仅影响投资者收益，也是对我国紧缺土地资源的极大浪费。周年高效、优质生产是日光温室的发展方向，为保证温室作物安全越夏，进而提高日光温室使用效率，缩短投资回收期，需要增设低碳节能的温室降温措施[4-5]。

目前，国内外研究报道的温室降温措施主要包括遮阳（遮阳网、喷涂 ）[6-8]、 通 风（ 机 械、 自 然 ）[9-11]、蒸发（湿帘风机、喷雾）[4,11-14]、喷淋[15-16]以及上述措施之间的组合[16-17]等。上述传统降温措施成本低、实用性强，能基本解决温室白天高温问题。已有研究表明昼夜温差过小，会减少蔬菜生物产量和经济产量[3]。在适温范围内，降低夜间气温、增大昼夜温差会提升果实产量和品质[18]。而在温室越夏生产中夜间降温同样重要，尤其是对于具有蓄热墙体的日光温室。然而，前述各降温措施主要针对温室白天降温，无法在高温高湿的夏季夜间发挥其效能，或者具有局限性，或者会对作物产生负面影响。与此同时，利用地热能的水平地埋管系统[19]，光伏发电辅助闭式土壤-空气热交换器[20-21]，地下空气通道[22]，地下恒温蓄水层与空气热交换器组成的调温系统[23]等热交换系统开始逐渐被应用于温室降温，但其降温潜力不足，且目前针对温室夜间降温的研究较少。

热泵技术作为有效缓解高温危害、提高蔬菜产量和品质的一种可靠手段在设施栽培中普遍应用[24-25]，并具备夜间降温的能力[26]。其中，采用家用空气源热泵机组对塑料薄膜温室进行夜间降温，可获得更加适宜的室内环境条件、较高的性能系数（coefficient of performance, COP）和节水率，但其能耗大、造价高，很显然不适于中国的国情[27]。而地源热泵具有稳定的COP及相对较低的运行费用[28-29]，但需要打井或埋管，建造成本高，也很难在日光温室生产中应用推广。因此，本研究立足于设施农业园区内的能源整合利用，以设施园区内地表水为冷源，以热泵为能量提升、转换手段，对温室进行夜间降温，增大昼夜温差，并在降温过程中覆盖保温被隔热，分析该方法的降温、除湿效果，对CO2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等，探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果等，以期为温室安全越夏生产提供有效的环境调控方法。

1 材料与方法

1.1 试验温室

2015年7月30日-2015年8月30日进行了基于设施园区地表水源热泵的日光温室夜间降温试验。供试日光温室位于北京市小汤山国家精准农业研究示范基地（40°10′N，116°26′E）。试验温室东西走向，长29.8 m，跨度7 m，北墙高2.7 m，脊高3.7 m，后坡长1.3 m，采用钢骨架结构，北墙及山墙为24 cm红砖+15 cm聚苯乙烯泡沫板+24 cm红砖。对照温室结构、材料及建造时间均与试验温室相同。试验温室与对照温室均以7月30日定植的黄瓜作为栽培对象。

1.2 系统设计

水源热泵系统由水源系统、热泵机组和散热末端组成。水源系统包括设施园区地表水、循环水泵、输水管网以及过滤器等。其中，设施园区地表水为试验日光温室西侧的集雨池，水面面积约2 500 m2，深约2 m；循环水泵为日井JLm70-600自吸泵，最大吸程8 m，最高扬程40 m，最大流量3 m3/h，额定功率0.60 kW，实测0.56 kW，位于集雨池边，距热泵机组约25 m。热泵机组名义制冷量11.85 kW，制冷剂为二氟一氯甲烷（R22），充注5 kg，主要集成压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、离心风机等。其中，压缩机为美国Copeland公司生产的涡旋式VR48KS-TFP-542，380 V电压，额定输入功率3.06 kW；蒸发器为翅片换热器；冷凝器为套管换热器；离心风机为临淄空调风机厂生产的LKW280M-4，额定流量5 000 m3/h，全压500 Pa，380 V电压，额定功率1.37 kW，实测0.99 kW。散热末端包括布袋风管及静压箱等。其中，布袋风管（Φ300 mm）连接静压箱两侧出风口，东西延伸，悬挂于温室屋脊下方距地面2.2 m高处。

当夜间室内气温较高时，运行水源热泵系统。在压缩机驱动下，制冷剂经过翅片换热器吸收室内空气热量，由低温低压液体变为低温低压气体，经压缩机压缩后变为高温高压的气体，然后流经套管换热器与水泵驱动的循环水换热，冷凝为高温高压液体，并将热量导入到集雨池中，高温高压液体经膨胀阀降压变为低温低压液体重新进入翅片换热器形成循环。热泵循环不断将室内热量转移至集雨池中，实现室内降温。

1.3 系统降温过程计算

水源热泵系统制冷性能系数COP计算方法为：

式中：Q为系统制冷量（kW）；E为系统降温耗电量（kW）；q为离心风机排风量，试验期间实测0.95 m3/s；v为热泵机组出风口湿空气比容（m3/kg）；h为湿空气比焓（kJ/kg）；hin，hout分别为系统进风口、出风口湿空气焓值（kJ/kg）；t为湿空气温度（℃）；d为湿空气含湿量，是指湿空气中与1 kg干空气同时并存的水蒸气的质量（kg/kg）；pv为水蒸气分压力（Pa）；p为湿空气总压力，取大气压力101 300 Pa；ps为饱和水蒸气分压力（Pa），由饱和水蒸气表查知；φ为空气相对湿度（%）；T为湿空气温度（K）；Rg为湿空气气体常数（J/(kg·K)）；Rg,a为干空气气体常数，取287.0 J/(kg·K)；Rg,v为水蒸气气体常数，取461.7 J/(kg·K)。

系统降温过程冷凝水回收量（m，kg）计算方法为：

式中：din，dout分别为系统进风口、出风口湿空气含湿量（kg/kg）。

降温系统的总制冷量为调节处理潜热和显热能力的总和，而显热比（sensible heat ratio，SHR）为显热量在总制冷量中所占的比例。显热比近似计算方法为：

式中：Qs为全热量变化的显热量（kW）；ha为干空气比焓（kJ/kg）；cp,a为干空气比定压热容，取值1.005 kJ/(kg·K)。

1.4 试验方法

1.4.1 试验仪器与测点布置 选用美国Onset公司生产的HOBO U14-001型温湿度记录仪测量室内外温湿度以及热泵机组进出风温湿度，温度、湿度传感器精度分别为±0.2 ℃和±2.5%。试验温室与对照温室内温湿度测点均设置3个，分别布置于温室跨中距西墙5、15和25 m处，距地面1.5 m；室外温湿度测点置于温室前屋面外1.5 m高处。选用铜-康铜T型热电偶作为温度传感器测量热泵机组供回水温度，精度为±0.2 ℃。选用美国Campbell公司生产的CR1000数据采集仪进行数据记录。选用杭州路格科技有限公司生产的L99-CO2-2二氧化碳记录仪监测室内CO2浓度变化，量程为0-2 000 μL/L，精度为±40 μL/L。测点布置于温室几何中心距地面1.5 m高处。选用山东力创科技有限公司生产的LCDG-DG三相电子式电能表监测水源热泵系统的累计电能消耗、瞬时功率等。选用德国Testo公司生产的testo 417叶轮风速仪测量离心风机流量，精度为±(0.1 m/s +1.5%测量值)。热泵冷凝水通过软管导流回收至塑料容器中，采用普通电子秤进行称重，每天06:00对整个降温过程的冷凝水回收总量进行统计。所有自动记录设备数据采集频率为10min。测点位置布置见图1。

图1 日光温室结构示意图及测点布置Fig.1 Schematic diagram of solar greenhouses and measurement points

1.4.2 试验设置 日间（06:00-20:00），试验温室与对照温室均采取外遮阳、顶通风、前屋面侧通风、山墙通风等传统措施组合进行降温。夜间（20:00-次日06:00），试验温室闭合所有通风口，并覆盖保温被隔热，采用水源热泵系统降温；对照温室延续白天操作，采取自然通风降温。热泵运行采用时间与温度协同控制，夜间当室内气温高于22 ℃时运行热泵，下降至18 ℃时停止运行。试验期间热泵实际降温过程无停顿出现，即水源热泵系统日累计运行10 h。

2 结果与分析

2.1 水源热泵系统环境调控能力

2.1.1 降温 选取典型天气分析系统降温效果。2015年8月6-7日和8月12-13日，夜间室外平均气温分别为24.1和25.6℃，为夏季夜间相对高温和高温天气。考虑到夜间抑制呼吸，同时又要有利于光合产物运转，一般果菜类作物前半夜应调控温度为（17±2）℃，后半夜为（14±2）℃[3]。而对照温室内夜间平均气温分别高达25.1和26.7 ℃，可见依靠自然通风无法保持适宜的温度环境，急需引入其他降温措施。

在水源热泵系统作用下，试验温室气温低于对照温室，平均温差分别为2.6和2.9 ℃，最大温差分别为4.0和3.3 ℃（图2）。同时，试验温室气温低于室外气温，平均温差分别为1.6和1.7 ℃。

2015年8月15-16日，夜间室外平均气温20.8 ℃，为夏季夜间低温天气。对照温室内夜间平均气温为22.7 ℃，试验温室气温低于对照温室，平均温差为0.6 ℃，最大温差0.9 ℃。然而，试验温室气温高于室外气温，平均温差为1.3 ℃，这主要是由于室外气温较低，而温室保温隔热性能良好，墙体及室内土壤不断向温室内释放热量，热泵系统的制冷量无法将室内气温降低至室外水平。

上述典型天气分析可知，采取自然通风的对照温室内气温始终高于环境温度。在夏季高温夜间，日光温室自然通风的降温效果并不想理，水源热泵系统具有明显优势。但当环境温度较低时，与自然通风相比，系统降温幅度减小，甚至出现试验温室内气温高于室外气温的现象，综合考虑降温效果及运行成本，此时本研究中的热泵降温方法将不再适用，宜采用机械通风或自然通风降温。

图2 典型天气室内外气温变化Fig.2 Time courses of air temperature inside and outside the greenhouses in typical weather conditions

2.1.2 除湿 夏季雨水较多，受外界影响，日光温室内夜间湿度较大。本试验中夜间室外平均湿度在86.4%以上，对照日光温室内平均湿度也高达83.5%以上，再加之22-27 ℃的温度环境，很容易发生黄瓜病害。与冬季可引入室外干冷空气进行降湿不同，在高温高湿的夏季夜间，通风降湿很显然是不适用的。水源热泵系统在温室降温过程中，可对室内空气进行冷凝除湿。试验温室内夜间平均相对湿度分别为78.6%、74.3%和74.7%，比对照温室分别降低了12.6%、9.4%和8.9%（图3）。可见无论室外环境温度如何变化，水源热泵系统的除湿效果都很明显。

图3 典型天气室内外湿度变化Fig.3 Time courses of relative humidity inside and outside the greenhouses in typical weather conditions

2.1.3 CO2比较 低温可抑制作物呼吸，因此本试验中对照温室内黄瓜夜间呼吸作用释放的CO2量必然大于试验温室。但2015年8月6-7日、12-13日和15-16日，试验温室内CO2浓度基本都高于对照温室内CO2浓度，特别是在上午06:00可达1 430-1 660 μL/L（图4），比对照温室高出360-790 μL/L，约为对照温室的1.3-1.9倍。这是由于水源热泵系统降温过程中，试验温室通风口关闭，并覆盖了保温被，形成了相对密闭的空间，释放的CO2可以有效积累。而对照温室通风口全开，处于半封闭状态，释放的大量CO2很容易扩散到室外，尤其是在风速较大时。黄瓜、番茄等蔬菜的CO2饱和点一般在1 500-1 600 μL/L，在CO2补偿点和饱和点之间随CO2浓度的增加，光合速率明显提高[3]。因此可以推断，在上午太阳升起后的一段时间内，试验温室内种植的黄瓜净光合速率将高于对照温室。

图4 典型天气室内CO2变化Fig.4 Time courses of CO2concentration inside the greenhouses in typical weather conditions

2.2 系统能耗分析

2.2.1 系统降温性能参数 选取典型天气分析系统能耗。水源热泵系统在夜间降温过程中运行稳定，其日均耗电量为19.3-19.9 W/m2，日均COP值可达4.1-4.4（表1）。可见，采用设施园区地表水作为热泵冷源对日光温室进行夜间降温，具有明显的节能效果。

系统的日均制冷量为16.617-17.973 kW，其中可计算得到日均显热量为7.344-7.785 kW，日均显热比为0.41-0.47（表1）。系统的名义制冷量由热泵委托加工厂家给出11.85 kW，实际制冷量高于名义制冷量，其原因可能是冷源端集雨池水温波动小；而负荷端室内气温也未达到所设定的下限温度，热泵进风温度相对较高；同时显热比相对较低；且风机与水泵选型合理，最终使系统能够高效稳定的运行，获得较高的制冷量和COP。

根据农业用电价格0.554元/(kW·h)计算，系统的运行费用约为0.1元/(m2·d)，具有较低的运行成本。

表1 水源热泵系统夜间降温性能参数Table 1 Performance parameters of the water source heat pump system for nighttime cooling

2.2.2 系统降温性能影响因素 在本试验中，日光温室内夜间气温未达到所设定的下限温度，也没有维持一定的室内气温，降温过程热泵系统始终满负荷不间断运行。因此，水源热泵系统耗电量及COP值主要受热泵机组进风温度、进风含湿量、进水温度及流量等因素的影响，受室外环境温度的影响较小。其中，进风温度、含湿量反映室内气温、含湿量的变化。试验期间热泵机组进水（即设施园区地表水）温度在27.8-30.5 ℃之间，变化幅度小，其对于系统耗电量及COP值的影响在此不做分析，同时，试验过程中忽略进水流量的变化。

水源热泵系统制冷耗电量及COP均与热泵进风温度呈线性正相关关系，且达到显著水平（图5，P＜0.01）。日光温室内夜间气温越高，相应的进风温度越高，则降温耗电量越大，但COP也越高，这是由于制冷量的提升幅度大于增加的降温耗电量。随着降温过程的进行，室内气温逐渐降低，系统耗电量及COP均逐渐降低。

总压力一定时，含湿量只取决于水蒸气的分压力，相对湿度随含湿量增大而增大。水源热泵系统制冷耗电量及COP均与热泵机组进风含湿量呈线性正相关关系，且达到显著水平（图5，P＜0.01）。随着进风含湿量的增加，系统的耗电量及COP逐渐增加。

2.3 系统节水效果

水源热泵系统夜间降温过程中，湿热空气通过热泵机组蒸发器，温度降至露点温度以下，析出冷凝水，干冷空气重新回到温室内。冷凝水析出不仅可以降低温室内空气湿度，同时通过冷凝水回收利用，可实现温室节水生产。本试验中冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m2·d)（图6），与计算值有较大差别，冷凝水量实测值约为计算值的64%。其原因可能是冷凝水量及风机流量的测定存在较大误差。根据Tong[27]的研究，该比值为0.35，认为其原因有可能是冷凝水量不能实时监测造成了测量结果不准确。以日光温室秋冬茬黄瓜为例，从初花期至末瓜期的全生育期内，灌水量约为2.1 kg/(m2·d)[30]，如将回收的冷凝水用于灌溉，则可节约18%-21%的灌溉用水量。鉴于水源热泵系统夜间降温过程良好的冷凝水回收能力，此方法对于推动干旱荒漠区发展节水农业将具有积极意义。

图5 水源热泵机组进风温度、含湿量对系统COP及耗电量的影响Fig.5 COP and power consumption of the water source heat pump system as affected by inlet air temperature and inlet air specific humidity

图6 水源热泵系统夜间降温过程冷凝水回收量的实测值与计算值Fig.6 Measured value and calculated value of condensate water recovered from water source heat pump system during cooling period at night

3 讨论

目前，温室降温主要针对白天，夜间降温还没有引起足够的重视，这也造成了夜间降温方法的缺失。例如，夜间采取通风降温，仅在环境温度较低时才有良好的降温效果，且室内气温一般不会低于环境温度[13]。若要保持室内气温低于室外，可以引进一些蒸发降温措施[14]。但蒸发降温仅在环境湿度较低时才发挥作用，湿帘在高湿地区降温效率一般仅为干燥地区的60%-80%[9]；与机械通风相比，湿帘风机可将夜间温室内平均气温降低1.2 ℃，但也增加了10%的相对湿度，同时番茄裂果率增加，果实商品性大大降低[11]。此外，屋顶喷淋易造成水资源浪费，降温效率低，也很难在夜间发挥作用[15-16]。在高温多雨的夏季夜间，既能实现温室降温，又不增加室内湿度或者还能有效除湿，这就需要引入热交换系统[19-23]，进行冷却降温。

热泵用于温室白天降温需要较大的装机容量，并消耗巨大电能，这是由于太阳辐射不断入射到室内，产生巨大的冷负荷，尤其对于采光较好的日光温室[24]。与传统降温方式相比，将热泵等热交换系统用于日光温室白天降温并不是合理的选择，但用于夜间降温是可以的。

保温被不仅可以在冬季夜间覆盖保温，在夏季夜间降温过程中也可以增加温室的保温隔热性，提升降温效果。系统降温过程耗电量仅为19.3-19.9 W/m2，却可以获得1.6-1.7 ℃的室内外温差，降温过程覆盖保温被是其原因之一。然而，由覆盖保温被所提升的降温及节能效果的量化工作还有待进一步试验研究。

系统降温过程中热泵进出风平均温差约为6.4-6.8 ℃，供回水温差在6.2-7.0 ℃之间，均在合理的温差范围内，可初步认为风机与水泵的选型与系统的需要相匹配。需要指出的是，本试验中水源热泵系统始终满负荷不间断运行，没有达到夜间适宜温度的下限，热泵制冷量偏小。在实际生产中应酌情提高热泵机组装机容量，使系统运行在约80%的负荷工况。

本文完成了热泵用于日光温室夏季夜间降温的探索和引领任务。后续工作将主要围绕“在不同气候区域、不同热工性能温室和不同时间段，为满足不同作物生长所要求的最佳室内温湿度条件，如何配置和调节热泵系统”而展开。

4 结论

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温方法是可行的。在夏季高温夜间，与自然通风的日光温室相比，水源热泵系统可将室内平均气温降低2.6-2.9℃，相对湿度降低8.9%-12.6%，同时可实现CO2浓度有效积累，具有良好的环境调控能力。降温过程水源热泵系统运行稳定，日均COP值可达4.1-4.4，并可回收0.37-0.45 kg/(m2·d)的冷凝水，具有明显的节能与节水效果。

该研究为水源热泵用于日光温室夜间降温提供了理论支撑，为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法，将在日光温室周年高效、优质生产，温室节能、节水等领域发挥积极作用，具有引领性，应用前景广阔，应予以重视。

[1]Morales D, Rodriguez P, Dell’Amico J, et al. Hightemperature preconditioning and thermal shock imposition affects water relations, gas exchange and root hydraulic conductivity in tomato[J]. Biologia Plantarum, 2003, 47(2): 203-208.

[2]张洁, 李天来, 徐晶. 昼间亚高温处理时期对日光温室番茄光合作用与产量的影响[J]. 农业工程学报, 2008, 24(3):193-197.Zhang J, Li T L, Xu J. Effects of sub-high temperature in daytime from different stages on tomato photosynthesis and yield in greenhouse[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 24(3): 193-197.

[3]李天来. 日光温室蔬菜栽培理论与实践[M]. 北京: 中国农业出版社, 2013.Li T L. Theory and Practice on Vegetable Cultivation in Solar Greenhouse[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2013.

[4]Fuchs M, Dayan E, Presnov E. Evaporative cooling of a ventilated greenhouse rose crop[J]. Agricultural &Forest Meteorology, 2006, 138: 203-215.

[5]Kumar K S, Tiwari K N, Jha M K. Design and technology for greenhouse cooling in tropical and subtropical regions: A review[J]. Energy & Buildings, 2009,41(12): 1269-1275.

[6]Mutwiwa U N, Elsner B V, Tantau J H, et al. Cooling naturally ventilated greenhouses in the tropics by near-infra red reflection[J]. Acta Horticulturae,2007, 801: 259-266.

[7]Shukla A, Tiwari G N, Sodha M S. Experimental study of effect of an inner thermal curtain in evaporative cooling system of a cascade greenhouse[J]. Solar Energy, 2008, 82(1): 61-72.

[8]García M L, Medrano E, Sánchez-Guerrero M C, et al. Climatic effects of two cooling systems in greenhouses in the Mediterranean area: External mobile shading and fog system[J]. Biosystems Engineering, 2011, 108(2): 133-143.

[9]Willits D H. Cooling fan-ventilated greenhouses: A modelling study[J]. Biosystems Engineering, 2003,84(3): 315-329.

[10]Kittas C, Katsoulas N, Bartzanas T. Characterization and analysis of the effects of greenhouse climate control equipment on greenhouse microclimate and crop response[J]. Acta Horticulturae, 2011, 893(12): 117-132.

[11]Max J F J, Horst W J, Mutwiwa U N, et al. Effects of greenhouse cooling method on growth, fruit yield and quality of tomato (Solanum lycopersicumL.) in a tropical climate[J]. Scientia Horticulturae, 2009,122(2): 179-186.

[12]López A, Valera D L, Molina-Aiz F D, et al. Sonic anemometry to evaluate airflow characteristics and temperature distribution in empty Mediterranean greenhouses equipped with pad–fan and fog systems[J]. Biosystems Engineering, 2012, 113(4):334-350.

[13]Katsoulas N, Savvas D, Tsirogiannis I, et al. Response of an eggplant crop grown under Mediterranean summer conditions to greenhouse fog cooling[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 123(1): 90-98.

[14]Perdigones A, García J L, Romero A, et al. Cooling strategies for greenhouses in summer: Control of fogging by pulse width modulation[J]. Biosystems Engineering, 2008, 99(4): 573-586.

[15]Li Y, Li B, Wang C, et al. Effects of shading and roof sprinkling in venlo-type greenhouse in Summer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2002, 18(5): 127-130.

[16]Sethi V P, Sharma S K. Survey of cooling technologies for worldwide agricultural greenhouse applications[J].Solar Energy, 2007, 81(12): 1447-1459.

[17]Villarreal-Guerrero F, Kacira M, Fitz-Rodríguez E,et al. Comparison of three evapotranspiration models for a greenhouse cooling strategy with natural ventilation and variable high pressure fogging[J].Scientia Horticulturae, 2012, 134(2): 210-221.

[18]杨再强, 王学林, 彭晓丹, 等. 人工环境昼夜温差对番茄营养物质和干物质分配的影响[J]. 农业工程学报, 2014,30(5): 138-147.Yang Z Q, Wang X L, Peng X D, et al. Effect of difference between day and night temperature on nutrients and dry mass partitioning of tomato in climate chamber[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(5):138-147.

[19]Mongkon S, Thepa S, Namprakai P, et al. Cooling performance assessment of horizontal earth tube system and effect on planting in tropical greenhouse[J]. Energy Conversion & Management, 2014,78: 225-236.

[20]Yildiz A, Ozgener O, Ozgener L. Energetic performance analysis of a solar photovoltaic cell (PV) assisted closed loop earth-to-air heat exchanger for solar greenhouse cooling: An experimental study for low energy architecture in Aegean Region[J]. Renewable Energy, 2012, 44(4): 281-287.

[21]Yildiz A, Ozgener O, Ozgener L. Exergetic performance assessment of solar photovoltaic cell (PV) assisted earth to air heat exchanger (EAHE) system for solar greenhouse cooling[J]. Energy & Buildings, 2011,43(11): 3154-3160.

[22]Ozgener L, Ozgener O. An experimental study of the exergetic performance of an underground air tunnel system for greenhouse cooling[J]. Renewable Energy,2010, 35(12): 2804-2811.

[23]Sethi V P, Sharma S K. Greenhouse heating and cooling using aquifer water[J]. Energy, 2007, 32(8): 1414-1421.

[24]柴立龙, 马承伟, 袁小艳, 等. 基于Exergy研究的地源热泵降温系统性能分析[J]. 农业机械学报, 2009, 40(2):146-150.Chai L L, Ma C W, Yuan X Y, et al. Performance

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

农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室2015 年度开放课题（2015KT01）；国家863计划项目（2013AA103005）。

孙维拓（1989-），男，山东邹城人，工程师，主要从事设施园艺环境工程方面的研究，E-mail: sunwt@nercita.org.cn；通信作者：郭文忠（1970-），男，宁夏中卫人，博士，研究员，硕士生导师，主要从事设施园艺工程与高效栽培体系构建研究，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

孙维拓, 张义, 杨其长, 薛绪掌, 郭文忠. 基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验[J]. 农业现代化研究, 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.