跨季储热型日光温室农业系统
荷兰温室采用相变材料(熔点28℃)作为储热介质,充分利用夏季的光热资源并在冬季释放这些储存的热量,以保持温室内温度在15℃以上。该系统的优势在于能够有效平衡季节间的温差,确保冬季也能保持稳定的环境条件,这对作物的生长至关重要。相变材料的使用使得温室能够在夏季高温时吸收过多的热量,并在低温季节将其释放,从而避免了传统加热系统对能源的依赖。
为进一步提升储热效果,荷兰温室还结合了地埋水管换热系统。该系统通过将水管埋设在80米深的地下,以增强储热密度,达到了80kWh/m3的储热能力。这种地埋式换热系统有效增加了热能的存储量,提高了热能利用的效率,并使得温室在低温条件下仍能保持所需的温度。该系统的年节能率达到了63%,有效减少了能源消耗,降低了运营成本。
由于光热的高效储存和利用,温室内番茄的年产量比常规温室高出3.2倍。同时,补光系统的能耗也得到了明显减少,下降幅度达到91%。这意味着,温室能够用更少的电力满足作物在低光照条件下的生长需求,提高了光能的利用效率,降低了电力成本。
在北京昌平的项目中,使用了水蓄热罐(容量为2万m3)来实现跨季节的温差利用。该系统能够在冬季供暖时有效利用低温储热,降低供暖能耗,达到了每平方米0.18元/天的供暖成本。这种低能耗的供暖方式不仅降低了冬季的能源开支,还有效避免了温室内霜霉病的发生,霜霉病的发生率降低了52%。这一创新方法对于温室农业的可持续发展具有重要意义,特别是在降低病害的发生率方面,进一步提高了作物的产量和质量。
跨季储热型日光温室农业系统的应用表明,合理利用相变材料、地下换热系统以及水蓄热技术,可以有效降低温室的能源消耗,同时提升作物产量,改善农业生产的整体效益。随着这一技术的不断发展和普及,未来在全球范围内的应用前景十分广阔,尤其在寒冷地区,为作物的生长提供稳定的温暖环境。