温室生产运营节能措施探究

李 鹏，王芳丽

（上海由由农业科技有限公司，上海 200216）

为实现蔬菜周年供应，种植者开始使用温室进行蔬菜生产，随着人们对优质安全农产品需求的增大，国内大规模生产型温室越来越多。然而，温室所在地区气候条件一般不能完美满足蔬菜种植的所有条件，内部种植环境的高度可控性是温室存在的意义。温室环境的可控性一般与运营过程中的能源投入密不可分。温室常用的能源类型有天然气、工业热水、电能等。天然气与工业热水主要用于温室的冬季加温以及除湿。电能一般用于温室基本设备如灌溉等系统运行，夏季制冷设备，冬季补光等。能源占据温室整个运营成本较大比例，如何合理使用能源，实现节能降耗成为了广大种植者的重点研究内容，本文探讨了新建温室的设备选型以及温室生产运营过程中的节能措施。

新建温室节能措施

针对温室新建项目，在前期项目设备选型时不仅要考虑建设的投资成本，也要考虑后期的运营成本。在节能措施方面可以从覆盖材料、幕布系统、加温和制冷设备选型3 方面进行思考。

覆盖材料

玻璃具有高透光性，大型连栋温室的覆盖材料大多为玻璃。在较为寒冷的地区，种植者可以考虑双层中空玻璃（图1）作为覆盖材料，增加温室保温性能。但这也会造成前期建设成本增加，具体还要根据实际情况进行分析。

图1 温室立面双层中空玻璃

幕布系统选型

幕布系统是温室保温必不可缺的系统，一般有水平幕布系统（图2），如室内的遮阳、保温幕布，还有垂直幕布系统（图3），如侧墙幕布。在寒冷的地区，一方面可以优先选择保温性能好的幕布型号；另一方面可以增加幕布层数，北方个别园区已经做到了三层水平幕布用于冬季保温，并且侧墙配有外保温幕布或者保温被。当然，额外的硬件设施一方面会增加建设成本，另一方面也会遮挡阳光，影响温室内部采光。因此在进行幕布选型时需综合考虑。

图2 水平幕布系统

图3 侧墙幕布

加温和制冷设备的选型

温室内部加温设备一般为热水管道（图4）、热水盘管（图5）等，一般加热热源为天然气锅炉、工业热水（图6～7），若项目造址靠近电厂、热力公司等，则具备一定能源优势。在选型锅炉时，可配置锅炉尾气冷凝装置（图8），类似于传统锅炉省煤器，在一定程度上可以提升锅炉的效率。

图4 热水管道

图5 热水盘管

图6 天然气锅炉

图7 工业热水换热站

图8 尾气冷凝装置

夏季制冷设备一般选用冷水机组（图9），通过向末端表冷器供约7℃的冷水从而进行温室的降温除湿。该设备一般是消耗电能使热量从温度较低的物质或环境转移到温度较高的物质或环境，从而产生冷源。在该类设备选型时，可以优先选择能效比高的设备来节省运营成本。

图9 冷水机组

已运营温室节能措施

在已运营的温室项目上，做好节能措施更是保持行业竞争力的有效手段，现从降低温室的热量损失、检查保温幕布系统完好性、最大限度利用好现有的设备系统三方面进行说明。

降低温室热量损失

温室的热量损失一般是由于温室的密封问题造成的，比如说漏风漏气现象（图10）。常见的位置有门、窗、风机、温室立面与圈梁连接处、设备穿管处等。这些问题可以通过密封材料进行解决，减少温室的热量损失。

图10 漏风漏气现象

保证保温幕布系统完整

保温幕布展开时应平整无折叠，无撕裂现象。温室边部以及幕布分区交界处的密封兜应完好（图11）。侧幕布应确保工作正常，无缝隙。在寒冷的冬季，温室的山墙与侧墙是热量损失最为明显的位置，如果侧墙幕布出现故障，在冬季扫地风的影响下，会大幅度增加温室能耗，而且也不利于温室内部环境均一性控制。

图11 幕布密封兜

利用好现有设备

温室运营应及时、彻底地做好维修维护工作，包含加热及制冷系统中各类过滤器（图12～13），确保加热以及制冷系统主管线的保温层完好（图14），检查各水系统变频器的设置，一般应为恒压控制，无供水需求自动停机。入冬之前应将屋面进行清洗（图15），增加温室的采光，保证温室热量，进而降低能源投入。

图12 磁袋式过滤器

图13 Y 型过滤器

图14 加热系统管道保温层

图15 温室屋顶清洗

种植管理节能策略

选用适宜幕布调控策略

温室主要散热位置为温室的四周立面以及温室屋顶，所以幕布在夏季制冷降温以及冬季加温时候均可起到保持温度的作用，实现节能管理。采用玻璃为覆盖材料的温室对外传热系数较大，幕布材料通过隔绝玻璃与温室内的空气，调整温室内外空气的综合传热系数，对于夏季的机械制冷降温过程以及冬季的加温过程都有明显的节能效果。

在冬季，幕布用于保温时，可以设置幕布关闭的条件为辐照强度以及温室内外温差。一般冬季由于太阳高度角偏低，夜晚来临之前可以提前关闭幕布，比如在冬季关闭幕布的辐照条件值一般高于其他季节。在温室含有两层不同材质的水平幕布的项目中，一般一层主要用于遮阳，另外一层主要用于保温，但在冬季加温或者夏季机械降温时均可以作为保温幕布使用。冬季幕布用于保温时，傍晚关闭的顺序宜先展开保温幕布再展开遮阳幕布，早晨宜先收拢遮阳幕布再收拢保温幕布。

侧墙幕布可以减少侧墙的热量损失，在冬季幕布的开启与关闭可以根据太阳光的角度位置进行逐步动作。比如冬季夜晚之前的侧墙幕布保温，由于太阳的从东至西运动，在阳光不直射的立面，可以提前关闭进行保温。比如早晨日出后，先开启东墙幕布开始采光，南墙、西墙以及北墙保持关闭；中午左右由于太阳基本上运动至南侧，此时可以关闭东墙幕布，开启南墙幕布；下午至傍晚陆续开启西墙幕布、关闭南墙幕布进行保温等。在较寒冷地区北墙幕布甚至可以一直保持关闭状态。

合理使用补光灯

有条件的温室会配置有补光系统，常用的灯具一般为高压钠灯以及LED 灯。在用电成本中，除了夏季的机械制冷设备之外，补光系统是另一大电能消耗系统。在冬季有补光需求时，考虑作物的最长补光时间，可以优先考虑在电力谷价时段内集中补光，在电力平价时段选择性补光，而在电力峰价时不补光，从而在满足作物每天最低光照量的前提下降低电力的综合电价。在这种情况下需要注意的是要与环境控制配合控制，比如温湿度以及灌溉策略一定要与补光策略相匹配，否则将不利于植物的生长，要保持光照与温度、水分之间的平衡。而且在夜里补光时要注意授粉蜂箱的管理，避免影响熊蜂的授粉效果。

适时使用制冷机系统

制冷机系统与冬季的补光类似，制冷系统一般用于夏季夜间降温，也可以最大限度利用电力谷价时段开启。如果项目配置有冷水缓冲罐，在夜间电价低谷时段全负荷开启冷机，将富余的冷量缓冲在储冷罐中，也会增加电力谷价时段的利用效率，降低运营成本。

控制营养液液温

在一些气候比较恶劣的地区，比如夏季高温天气，降温成本巨大，同时降温设备的局限性往往并不能使室内环境温度降到理想的区间，此时可考虑有效控制营养液的液温。研究表明，营养液的液温控制好可以降低植株正常生长对空气温度的要求，从而可以减少降温能耗。当然关于这方面的经验数据还需要更多的实践积累与验证，但也提供了很好的思路。

总结

由于能源占据生产运营成本的比重非常大，节能措施是一个有效的提高农产品竞争力的措施。以上从温室的新项目设备选型、现有温室项目的运营以及种植工艺策略管理角度进行了节能措施的探究，最重要的还是如何最大限度的利用好现有的设备设施，从基础的设备维修维护至基于自身项目实际情况的科学管理策略，是广大种植者思考与努力的方向。