大跨度主動(dòng)蓄能型溫室太陽能熱泵增溫試驗(yàn)研究.pdf

1、針對日光溫室土地利用率低，單體小不便于立體多層栽培及果樹種植，機(jī)械化操作難于實(shí)現(xiàn)，冬季溫室蓄放熱量有限，氣溫根溫低等突出問題。本研究設(shè)計(jì)了一種大跨度主動(dòng)蓄能型溫室，該溫室南北走向，雙屋面拱形鋼骨架結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)移與利用。為進(jìn)一步提高大跨度主動(dòng)蓄能型溫室環(huán)境調(diào)控能力，將熱泵與主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)結(jié)合，研發(fā)了非直膨式主動(dòng)蓄放熱熱泵增溫系統(tǒng)和直膨式太陽能熱泵根際增溫系統(tǒng)，并對大跨度主動(dòng)蓄能型溫室溫濕環(huán)境及增溫系統(tǒng)的加溫效果和

2、性能系數(shù)進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)，取得主要結(jié)果如下：
　　1）以傳統(tǒng)磚墻日光溫室作為對照，大跨度主動(dòng)蓄能型溫室單體大，土地利用率高達(dá)87.4％，在北京地區(qū)實(shí)驗(yàn)測試階段，試驗(yàn)溫室夜間平均氣溫高于10℃。相比于對照溫室，夜間平均氣溫高出1.2~3.1℃，夜間平均相對濕度低7%~10%，試驗(yàn)溫室夜間室內(nèi)外溫差為12.5~19.3℃。主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)性能系數(shù)COP(coefficient of performance)為3.4~4.2，平均每天能

3、耗0.013 kWh/m2，與傳統(tǒng)燃煤鍋爐加溫系統(tǒng)相比，平均節(jié)能率為47%。試驗(yàn)溫室建造成本每平米307.2元，比對照溫室低144.5元。
　　2）非直膨式主動(dòng)蓄放熱熱泵增溫系統(tǒng)，根據(jù)天氣及蓄水池水溫情況適時(shí)開啟熱泵機(jī)組，白天降低主動(dòng)蓄放熱集熱裝置循環(huán)水溫，提升主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)集熱效率；夜晚逆向運(yùn)行熱泵，通過提升低品位能源，增加循環(huán)水溫與室溫的溫差，提高系統(tǒng)夜間放熱效率。結(jié)果表明：與無增溫系統(tǒng)的大跨度溫室對比，試驗(yàn)溫室冬季夜間平均氣

4、溫高出2.0-4.5℃，該系統(tǒng)白天運(yùn)行熱泵COP為4.8-6.3，夜間運(yùn)行熱泵COP為3.1-4.9。系統(tǒng)整體COP高達(dá)3.2，系統(tǒng)每天耗電量為0.04 kWh/m2，節(jié)能效果顯著。
　　3）直膨式太陽能熱泵-根際增溫系統(tǒng)。白天利用熱泵將室外集熱板終端收集的熱量存儲(chǔ)于蓄熱水池中；夜間采用基質(zhì)袋底部布設(shè)回型散熱水管的根際加溫方式，對袋式基質(zhì)條進(jìn)行加溫，根據(jù)根際溫度和蓄熱水池水溫情況，循環(huán)熱水增溫。結(jié)果表明：無論陰天還是晴天，試驗(yàn)溫室

5、冬季夜間平均根際溫度為14.6℃-15.8℃，比無增溫系統(tǒng)的對照溫室高出8.1℃-8.2℃，夜間平均氣溫高出2.4℃-2.5℃。綜合不同天氣狀況，熱泵機(jī)組運(yùn)行平均COP為2.0，平均每天能耗0.06 kWh/m2，熱泵機(jī)組能效比有望通過系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化而得到提高。
　　大跨度主動(dòng)蓄能型溫室土地利用率高，單體大，可以實(shí)現(xiàn)立體式栽培及果樹種植，便于機(jī)械化操作，保溫性能良好。非直膨式主動(dòng)蓄放熱熱泵增溫系統(tǒng)和直膨式太陽能熱泵根際增溫系統(tǒng)