淮安地区温室太阳能土壤加热系统设计及其经济效益分析

仲娃 徐卉 董庆

摘 要：众所周知，日光温室通常必须依靠相关加热装置便能维系正常生产工作，不过对于淮安地区较为特殊的气候情况，冬季低温时间过长，使土壤温度带给地作物生长不良的影响。所以，科学设计温室太阳能土壤加热系统十分关键，拥有可观的经济效益。本文通过说明淮安地区温室太阳能土壤加热系统的设计方法，并且分析了温室太阳能土壤加热系统应用在淮安地区的经济效益。此次研究以分析淮安地区温室太阳能土壤加热系统设计及其经济效益为目的，从而有效发挥出温室太阳能土壤加热系统的功效与作用。

关键词：淮安;太阳能土壤加热系统;经济效益

0 前言

对于淮安地区而言，长期以来，该区域的气候存在一定的特殊性，对冬季温室温度产生了很大的影响。通常情况下，冬天时的最低温度在-10°C以下，带给植物极大的危害，并且昼夜温度差也非常大，再加上冬季低温持续的时间长久，使得温室和土壤处于冬季期间的温度难以确保作物正常的生长，阻碍到最终的产量。鉴于此，深入探究与分析淮安地区温室太阳能土壤加热系统设计及其经济效益显得尤为必要，拥有重要的意义。

1 淮安地区温室太阳能土壤加热系统的设计说明

1.1 集热器与辅助热源的设计

对于太阳能集热器装置来说，最为常用的包含了平板、全玻璃真空管以及热管式真空等不同类型的集热器装置。结合淮安地区的气候温度情况，并且应确保选用的集热器装置可以适合温室的栽种，因此应该从经济性与运用年限等方面的因素予以考虑，经过分析以后，选用平板型集热器装置，凸显出其良好的经济性、运用年限较长、集热水平高以及安全可靠等诸多优势[1]。

对于辅助热源而言，此次研究设计主要以智能电加热器装置为首选。在白日的光照能达到太阳能土壤加热系统的需要后，依靠集热系统的智能化管控集热阀装置，能持续对太阳能量予以吸收，进而确保水箱内的温度获得加热，同时维系51°C左右。在太阳光照无法达到相应需要后，可利用集热系统智能管控电加热器装置，使水箱温度维系51°C。

1.2 储热与蓄热装置的设计分析

一般而言，热能储存包含了显热、潜热及热化学能储存三种类型。显热储存由于常见且简单，主要运用在低温的情况，以水与岩石等储存为主，形成温度很低。而潜热储存借助材料相变时能够放出与吸入相应的热能，拥有恒温下得到热能的优势。至于热化学储能，属于可逆热化学反应的一种，不仅处于恒温下能形成能量，而且无需绝缘储能罐。但相关装置十分复杂，对维护要求很高。从相关的储能密度、储能的温度与周期以及储能的方式等不同的角度予以考虑后，对于淮安地区来说，显热储存属于最优选择。可以凸显出其良好的经济性、易得性以及稳定性的优势，并使太阳能利用率获得提升。从温室和储水箱的散热损失角度进行考虑，经过设计与分析后，对于8.5kW热负荷的温室来说，水箱的半径是1.4m，高度是1.4m，相应容积是5.5m3，有关储水箱中的存储热量则是5.04×105kJ[2]。

1.3 供暖末端的设计分析

对于太阳能土壤加热系统而言，供暖末端属于其中朝外输出热量的关键构成部分，基于谨防温室中作物被冻伤的目的，在设计时，需将有关温室和土壤的温度予以增加，并采用就近地面的方式完成加热管线的合理铺设。有关管线的材料则需要确保达到良好的经济性、散热性以及耐久性等效果，进而以钢管或PVC管作为首选。同时进行加热管线的具体铺设过程中，还应该科学选用加热盘管线的长、高以及间距尺寸。

2 温室太阳能土壤加热系统应用在淮安地区的经济效益分析

通过选用有关西瓜作为分析案例，从而深入分析和掌握温室太阳能土壤加热系统应用在淮安地区的经济效益情况。经过查阅相关的研究资料后可知，西瓜相应的生长温度标准是：白天为21-29°C，晚间为9-16°C，其中白天温室中的相应的温度处于21-27°C范围内，由此能够确保西瓜的健康成长，而晚间的温室中温度处于4°C-8°C范围内，无法达到相关的成长温度的规定，由此使有关植物发生冻伤的情况。处于常规环境之下，每亩的西瓜产量是2000kg，而关于西瓜受到晚间温室的温度作用影响。

当处于温度低于10°C以下的温室作物会终止生长，不过却无法细致对作物的生长速度受到低温度影响情况进行计算，因此从具体情况的角度而言，由于低温造成的经济损失显然更大[3]。

依靠此次设计的温室太阳能土壤加热系统，经过对应用效果的分析后获悉，有关集热器装置在每一天得到的能量是9.5×105kJ，假如利用普通的煤炭当成温室的主要供应热量，相应燃烧产生的热量是2.8×104kJ/kg，有关利用率大概是54%-72%，获取可用的热量大概是1.8×104kJ/kg。将上述数据信息作为依据，当燃烧55.4kg的煤获取的能量可以达到所设计太阳能土壤加热系统收集的要求，需求的数量大概是5.64t。如果是340元/t的情况，能节省1865.4元。

对于温室太阳能土壤加热系统需要相关材料的具体费用。

淮安地区温室太阳能土壤加热系统在每一年的相关材料花费是989元，对比燃烧煤炭的方式，节约了大概876.4元，同时太阳能土壤加热系统拥有一定的环保作用。

3 结论

从此次的论文分析中可知，探究与分析淮安地区温室太阳能土壤加热系统设计及其经济效益显得尤为必要，拥有重要的意义。本文通过说明淮安地区温室太阳能土壤加热系统的设计方法，并且分析了溫室太阳能土壤加热系统应用在淮安地区的经济效益：望此次研究的结果，可以获得相关工作人员的关注和重视，并得到一定的启发与帮助，以便提高淮安地区温室太阳能土壤加热系统的整体设计水平，并获得更多的经济利润。

参考文献：

[1]佟雪姣，孙周平，李天来，etal.温室太阳能水循环集热装置的蓄热性能研究[J].沈阳农业大学学报，2016，47（18）：192-196.

[2]孙先鹏，郭康权，邹志荣，etal.太阳能联合空气源热泵系统温室供热实验研究[J].太阳能学报，2016，37（23）：658-665.

[3]杨学坤，韩柏和，蒋晓.日光温室系统模型的研究现状与对策[J].中国农机化学报，2017，38（24）：142-148.