温室大棚论文 ——刘新新.doc

河南农业大学机电工程学院 2013年5月 被动式太阳能房、沼气工程与温室大棚结合 刘新新（河南农业大学机电工程学院 1004）（联系电话， E-mial:505539880)摘要：白天，由于温室效应，进入温室的太阳辐射能超过温室通过温室通过各种途径向外界散发热量，致使温度处于升温状态当太阳辐射强度较大时，往往会导致温室内温度上升过快甚至超过植物生长所需要的温度环境1。目前的对策是，白天人为地开启一部分塑料薄膜向外界释放多余的太阳热能，以避免温室环境温度过高；而夜间再通过煤炉供热的方式，维持温室环境温度。这样既不能有效利用白天宝贵的太阳能，夜间还需消耗化石能源，造成环境污染；同时也由于能源价格的不断上涨，加剧了蔬菜种植成本的不断增加。笔者认为随着沼气工程在农村的广泛推广，其技术已经成熟，可以通过沼气工程与温室大棚相互结合，加上国外比较成熟的被动式太阳房与温室式大棚的研究2-3，三者相互结合，其中能量可以相互补充，相互促进，又加之我国新农村建设的推进可以建设大的工程项目，因此具有较好发展前景。关键词： 被动式太阳能房 沼气工程 温室大棚 结合 Abstract; Daytime, due to the greenhouse effect, greenhouse solar radiant energy into more than the greenhouse through the greenhouse through various means to outside send out quantity of heat, the temperature in heat condition when the solar radiation intensity bigger, often lead to the greenhouse temperature rising too quickly or even more than needed for plant growth in the temperature of the environment. The present countermeasures is that artificially open part of the plastic film to the outside world during the day release redundant the suns heat, in order to avoid the greenhouse environment temperature is too high; And again at night through coal stove heating way, maintain the greenhouse environment temperature. Such already cant effective use of precious solar energy during the day, night also needs to consume fossil energy, cause environmental pollution; Also because of rising energy prices, exacerbated the vegetables planting costs continue to increase. The author thinks that as the biogas project in rural areas, spread of the technology is mature, can through the mutual combination of greenhouses, biogas engineering coupled with foreign mature with passive solar greenhouse greenhouse studies. Keywords: Passive solar house Biogas project greenhouses combine引言 随着国民经济的持续增长，社会消费水平日益增加，市场对蔬菜的需求，已经由大宗蔬菜转向反季节、时令蔬菜以及众多的小品种、稀有品种和野生蔬菜尤其是随着旅游业的兴起，一大批高档饭店、宾馆、餐厅应运而生，为了满足。游人的餐饮要求，不仅对国内各种名优稀、特色蔬菜、瓜、果的需求显著增加，而且对许多外国蔬菜也提出了优质、批量和长年供应的要求。同时，人们对蔬菜的质量已不满足于有菜吃，而是发展到优质化、营养化和无害化，要吃好菜、吃富有营养的菜、吃无公害蔬菜和绿色蔬菜。出口蔬菜对质量的要求则更高。从而促进了稀、特蔬菜基地大发展。中国农业温室网统计，全国温室栽培面积 1500 多万亩，其中 85%以上都是采用太阳能辅加燃煤向温室供热的方式传统的温室大棚主要采用三种供暖方式：锅炉水暖加热，燃油热风炉和燃煤热风炉。白天，由于温室效应，进入温室的太阳辐射能将超过温室通过各种途径向外界散发的热量，致使温室处于升温状态；当太阳辐射强度较大时，往往会导致温室内温度上升过快甚至超过植物生长所需要的温度环境。目前的对策是，白天人为地开启一部分塑料薄膜向外界释放多余的太阳热能，以避免温室环境温度过高；而夜间再通过煤炉供热的方式，维持温室环境温度。这样既不能有效利用白天宝贵的太阳能，夜间还需消耗化石能源，造成环境污染；同时也由于能源价格的不断上涨，加剧了蔬菜种植成本的不断增加4。 一. 现状 我国北方地区的日光温室经过对其建筑结构、环境调控技术和栽培技术等方面的不断改进初步形成了具有中国特色的设施园艺生产体系节能型日光温室配套栽培技术1。在40n的高寒地区可实现冬季不加温生产蔬菜基本消除了冬春蔬菜淡季该技术在中国北方地区得到广泛应用南方地区则大力推广塑料大棚和遮阳网栽培,解决了夏季防雨降温的问题。 近年来我国设施园艺工程的总体水平有了明显提高。设施类型以塑料大棚和日光温室为主逐步向大型化、多样化方向发展。地方各级政府将设施园艺工程作为发展现代农业的切入点纷纷建立了现代化高效农业示范园区。据专家分析在我国300多万hm2的设施园艺生产中代表设施园艺最高水平的大型连栋温室在我国仅有400多hm2仅占总面积的0.013%左右。我国温室群环境智能化管理现状和发展趋势5，我国在“九五”、“十五”期间在科技部领导和组织下，实施了“工厂化高效农业研究与示范”项目利用引进的现代化温室设备及配套技术，通过消化吸收与技术创新，进行了品种选育、设施栽培、配套设备及温室中温度、湿度和CO2等环境因素综合调控技术的研究与攻关一大批科技成果相继诞生，有效地推动着我国设施农业的发展。国内有关科研院所在温室环境6管理系统、栽培模式、温室降温、补光、除湿和增施CO2等方面也展开了卓有成效的研究工作初步形成了具有中国特色的现代化设施农业技术体系。如北京市农业机械研究所研发了具有中国特色的节能日光温室及适应于不同领域的新型系列温室、现代化温室环境智能控制系统等设施设备国家农业信息技术研究中心进行了温室环境监控系统和决策支持系统的研究开发中国农业大学以及中国农科院蔬菜花卉研究所在环境控制与栽培技术等方面进行了卓有成效的研究等等。但有关“适合各地方日光温室群环境智能化监控系统的开发与应用”方面的研究和报道较少,即使有单因素的监控系统较多,多因素复合监控系统很少且很难大面积推广7 。二温度调节 目前，温室内温度的调节和控制包括加温、降温和保温三个方面，具体表现在： (1)加温。加温有热风采暖系统、热水采暖系统、土壤加温三种形式。热风采暖系统由热风炉直接加热空气及蒸汽热交换空气两种，前者适用于塑料大棚，后者适用于有集中供暖设备的温室；热水采暖系统的稳定性好，温度分布均匀，北方温室大都采用此种方式8；土壤加温有酿热物加温、电热加温和水暖加温9。 (2)降温。降温最简单的途径是通风，但在温度过高，依靠自然通风不能满足作物的要求时，必须进行人工强制降温10。降温包括遮光降温法、屋面流水降温法、蒸发冷却法及强制通风法。遮光降温法一种是在室外与温室屋顶部相距40cm处张挂遮光幕，对温室降温很有效，另一种在室内挂遮光幕，但降温效果比挂在室外差；屋面流水降温法采用时须考虑安装成本，清除玻璃表面的水垢荇染问题2；蒸发冷却法使空气先经过水的蒸发冷却降温后再送人室内，达到降温目的。蒸发冷却法有湿帘风机降温法、细雾降温法、屋顶喷雾法11。 (3)保温 保温包括减少贯流放热和通风换气量、增大保温比、增大地表热流量12。减少贯流放热和通风换气量包括减少向温室内表表面的对流传热核辐射传热、减少覆盖材料自身的热传导散热13-14，减少温室外表面向大气的对流和辐射传热、减少覆盖面的漏风而引起的抉气传热；增大保温比是适当的减低温室的高度，缩小夜间保护设施的散热面积15。有利于提高温室内昼夜的气温和地温；增大地表热流量可以采用增大保护设施的透光率，且经常保持覆盖材料干洁，及设置防寒沟，防止地中热量横向流出16-17。三存在的问题 温室结构简单、设备简陋，环境的综合调控难以实现，生产管理和运行水平还远低于国外。 我国设施农业目前存在着诸如土地利用率低、盲目引进温室、设施结构不合理、能源浪费严重、运营管理费用高、管理技术水平低、劳动生产率低及单位面积产量低等诸多问题。我国商品化温室普及率很低，高、中档次的商品化温室主要被一些机关团体、军队、农场和科研单位采用，很少被个体及一般农民采用，普通农户采用最多的是自建的简易拱棚，约占我国温室总量的60%以上18。 科技含量低。中国的设施园艺无论是在温室设施本身还是在栽培管理方面大多数设施结构简单栽培管理以传统的经验为主距离数量化和指标化的要求还有相当大的差距。中国温室市场上目前使用的不少产品在高品质领域主要以国外产品为主。遮阴网的生产上以瑞典、以色列的高品质产品为主温室环境控制系统领域上国内的产品同样与国外有相当大的差距而且国内现有的一些科研成果与真正地推广应用之间还有一段差距5。 环境调控技术与设备落后19缺乏理论基础与量化指标。由于绝大多数园艺设施类型过于简易因此对环境的调节和控制十分有限。张福墁教授认为塑料大棚往常在遇到灾害性天气时受损无法生产。即使在正常天气大部分塑料大棚所能进行的环境调控手段也仅限于通风和避风。日光温室遇到寒流或连阴(雪)天光照不足失去热源和光源时室内光照、温度、湿度都会出现不适合植物生长的逆境轻则减产重则绝收(如从2008年1月10开始的长达1月之久的连续降雪天气)造成不同程度的经济损失20-21。 四 .被动式太阳能房、沼气工程与温室大棚结合的优点1.沼气池建在大棚内解决了低温季节沼气池不能产气 的问题解决了塑料大棚低温季节温度不能满足植物生长需 要的问题；起到了相互利用、相互促进、良性循环，为蔬菜生 产创造了良好的生态环境条件；而且为棚菜生产提供了缓效 速效结合、优质安全的肥料和C0 气肥22-23。将沼气应用于大棚 蔬菜的生产，带动了无公害农产品、绿色食品和有机产品的 生产，极大地提高了经济效益、生态效益和社会效益6。 2.太阳能供暖房间温度与一个温室和一个蓄热层可以上升超过10 C高于环境温度在冬季24。 3.充分利用太阳能，节约了资源，减轻环境危害25。 4.在特殊天气条件下可以通过沼气加热温室大棚。五未来发展方向 我国温室未来的发展，随着社会的进步科学技术的发展，我国温室的发展将向着域化、节能化、专业化发展发展，形成高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。我国温室未来的发展呈现出现代化、精准化、多元化、都市型的特点。 （1） 温室现代化 在日光温室基础上排灌、施肥、光控、温控、湿控、植保等系统将实现自动化、智能化。并实现无污染、全天候、周年连续性生产26。 （2） 精准化 精准化技术在温室生产中逐步推广应用。包括：精准化施肥技术，精准种植、精准施药、营养微量元素供给。 （3） 多元化 温室生产实现蔬菜、瓜果、花卉、水产品、畜牧养殖等多元化。 （4)都市型 旅游休闲、观光娱乐、体验田园等都市休闲型农业主要在温室农业中得到发展。推进温室产业的规模化和产业化发展。设施农业是一种高投入、高产出、高效益的产业只有形成相当规模的生产才有可能形成强有力的品牌效应从而占领市场使资源优势得到有效开发与持续利用同时带来巨大的经济效益。因此各级政府应在搞好规划的基础上采取加大投入等政策措施以有前途、规模大的龙头企业为突破口集中培育和扶持规模化的温室产业基地加快设施农业企业的发展进而推进设施农业的产业化发展。 以提高生产者素质为核心完善技术服务体系 日光温室产业是一个科技含量较高的产业，生产者需要有较高的素质。然而我国目前日光温室生产者多数文化和农业科技素质较低，因此，需要建立完整的培训体系，加强对日光温室生产者的培训。以尽快培训一批符合日光温室可持续发展要求的技术指导者，进而对不同层次的生产者进行职业教育。通过培训和教育，以提高整个生产水平。另一方面，根据许多国家的经验和我国的实际情况，应加快日光温室生产技术服务体系建设，完善政府主管下的科技普及推广体系，建立地区日光温室团体的技术服务组织网络。参考文献：1李天来 我国日光温室产业发展现状与前景。2I.M. Al-Helal, A.M. Abdel-Ghany Energy partition and conversion of solar and thermal radiation into sensible and latent heat in a greenhouse under arid conditions.3Hu seyin Benli, Aydn Durmus Performance analysis of a latent heat storage system with phase change material for new designed solar collectors in greenhouse heating.4周玮 ，陈超 ， 薛亚宁 被动式太阳能- 相变蓄热温室传热特性的初步研究。5周 超，初从颖，侯朋飞 基于DS18B20的大棚温控系统设计。6赵少婷1，王虎1，高瑞斌2，洪坚平2沼气气肥对番茄产量和品质的影响。7陈慕君 ，张剑锋 温室大棚温湿度检测系统的模糊控制器设计。8S. Kurpaska;Z.Slipek; B. Boz ek; J. Fraczek Simulation of Heat and Moisture Transfer in the Greenhouse Substrate due to a Heating System by Buried Pipes.9 邹志荣 ，李建明 ，王乃彪 ，刘云星 ，李海岗 ，李虎林 日光温室温度变化与热量状态分析。10V.P. Sethi S.K. Sharma Thermal modeling of a greenhouse integrated to an aquifer coupled cavity flow heat exchanger system.11郑敏 温室大棚恒温理论及检测技术的研究。12 李纲 冬季大棚蔬菜保温方法期刊论文-农业知识（瓜果菜）。13F. Geoola, Y. Kashti, A. Levi, R. Brickman A study of the overall heat transfer coefficient of greenhouse cladding materials with thermal screens using the hot box method .14hmed M. Abdel-Ghany, Toyoki Kozai On the determination of the overall heat transmission coefficientand soil heat flux for a fog cooled, naturally ventilated greenhouse: Analysis of radiation and convection heat transfer.15果海凤 相变蓄热技术应用于温室大棚中的传热和节能特性研究。16李锁牢，薛隆泉 温室