溫室生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)節(jié)能措施探究

李 鵬，王芳麗

（上海由由農(nóng)業(yè)科技有限公司，上海 200216）

為實(shí)現(xiàn)蔬菜周年供應(yīng)，種植者開(kāi)始使用溫室進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，隨著人們對(duì)優(yōu)質(zhì)安全農(nóng)產(chǎn)品需求的增大，國(guó)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)型溫室越來(lái)越多。然而，溫室所在地區(qū)氣候條件一般不能完美滿足蔬菜種植的所有條件，內(nèi)部種植環(huán)境的高度可控性是溫室存在的意義。溫室環(huán)境的可控性一般與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的能源投入密不可分。溫室常用的能源類(lèi)型有天然氣、工業(yè)熱水、電能等。天然氣與工業(yè)熱水主要用于溫室的冬季加溫以及除濕。電能一般用于溫室基本設(shè)備如灌溉等系統(tǒng)運(yùn)行，夏季制冷設(shè)備，冬季補(bǔ)光等。能源占據(jù)溫室整個(gè)運(yùn)營(yíng)成本較大比例，如何合理使用能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗成為了廣大種植者的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，本文探討了新建溫室的設(shè)備選型以及溫室生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的節(jié)能措施。

新建溫室節(jié)能措施

針對(duì)溫室新建項(xiàng)目，在前期項(xiàng)目設(shè)備選型時(shí)不僅要考慮建設(shè)的投資成本，也要考慮后期的運(yùn)營(yíng)成本。在節(jié)能措施方面可以從覆蓋材料、幕布系統(tǒng)、加溫和制冷設(shè)備選型3 方面進(jìn)行思考。

覆蓋材料

玻璃具有高透光性，大型連棟溫室的覆蓋材料大多為玻璃。在較為寒冷的地區(qū)，種植者可以考慮雙層中空玻璃（圖1）作為覆蓋材料，增加溫室保溫性能。但這也會(huì)造成前期建設(shè)成本增加，具體還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析。

圖1 溫室立面雙層中空玻璃

幕布系統(tǒng)選型

幕布系統(tǒng)是溫室保溫必不可缺的系統(tǒng)，一般有水平幕布系統(tǒng)（圖2），如室內(nèi)的遮陽(yáng)、保溫幕布，還有垂直幕布系統(tǒng)（圖3），如側(cè)墻幕布。在寒冷的地區(qū)，一方面可以?xún)?yōu)先選擇保溫性能好的幕布型號(hào)；另一方面可以增加幕布層數(shù)，北方個(gè)別園區(qū)已經(jīng)做到了三層水平幕布用于冬季保溫，并且側(cè)墻配有外保溫幕布或者保溫被。當(dāng)然，額外的硬件設(shè)施一方面會(huì)增加建設(shè)成本，另一方面也會(huì)遮擋陽(yáng)光，影響溫室內(nèi)部采光。因此在進(jìn)行幕布選型時(shí)需綜合考慮。

圖2 水平幕布系統(tǒng)

圖3 側(cè)墻幕布

加溫和制冷設(shè)備的選型

溫室內(nèi)部加溫設(shè)備一般為熱水管道（圖4）、熱水盤(pán)管（圖5）等，一般加熱熱源為天然氣鍋爐、工業(yè)熱水（圖6～7），若項(xiàng)目造址靠近電廠、熱力公司等，則具備一定能源優(yōu)勢(shì)。在選型鍋爐時(shí)，可配置鍋爐尾氣冷凝裝置（圖8），類(lèi)似于傳統(tǒng)鍋爐省煤器，在一定程度上可以提升鍋爐的效率。

圖4 熱水管道

圖5 熱水盤(pán)管

圖6 天然氣鍋爐

圖7 工業(yè)熱水換熱站

圖8 尾氣冷凝裝置

夏季制冷設(shè)備一般選用冷水機(jī)組（圖9），通過(guò)向末端表冷器供約7℃的冷水從而進(jìn)行溫室的降溫除濕。該設(shè)備一般是消耗電能使熱量從溫度較低的物質(zhì)或環(huán)境轉(zhuǎn)移到溫度較高的物質(zhì)或環(huán)境，從而產(chǎn)生冷源。在該類(lèi)設(shè)備選型時(shí)，可以?xún)?yōu)先選擇能效比高的設(shè)備來(lái)節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。

圖9 冷水機(jī)組

已運(yùn)營(yíng)溫室節(jié)能措施

在已運(yùn)營(yíng)的溫室項(xiàng)目上，做好節(jié)能措施更是保持行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段，現(xiàn)從降低溫室的熱量損失、檢查保溫幕布系統(tǒng)完好性、最大限度利用好現(xiàn)有的設(shè)備系統(tǒng)三方面進(jìn)行說(shuō)明。

降低溫室熱量損失

溫室的熱量損失一般是由于溫室的密封問(wèn)題造成的，比如說(shuō)漏風(fēng)漏氣現(xiàn)象（圖10）。常見(jiàn)的位置有門(mén)、窗、風(fēng)機(jī)、溫室立面與圈梁連接處、設(shè)備穿管處等。這些問(wèn)題可以通過(guò)密封材料進(jìn)行解決，減少溫室的熱量損失。

圖10 漏風(fēng)漏氣現(xiàn)象

保證保溫幕布系統(tǒng)完整

保溫幕布展開(kāi)時(shí)應(yīng)平整無(wú)折疊，無(wú)撕裂現(xiàn)象。溫室邊部以及幕布分區(qū)交界處的密封兜應(yīng)完好（圖11）。側(cè)幕布應(yīng)確保工作正常，無(wú)縫隙。在寒冷的冬季，溫室的山墻與側(cè)墻是熱量損失最為明顯的位置，如果側(cè)墻幕布出現(xiàn)故障，在冬季掃地風(fēng)的影響下，會(huì)大幅度增加溫室能耗，而且也不利于溫室內(nèi)部環(huán)境均一性控制。

圖11 幕布密封兜

利用好現(xiàn)有設(shè)備

溫室運(yùn)營(yíng)應(yīng)及時(shí)、徹底地做好維修維護(hù)工作，包含加熱及制冷系統(tǒng)中各類(lèi)過(guò)濾器（圖12～13），確保加熱以及制冷系統(tǒng)主管線的保溫層完好（圖14），檢查各水系統(tǒng)變頻器的設(shè)置，一般應(yīng)為恒壓控制，無(wú)供水需求自動(dòng)停機(jī)。入冬之前應(yīng)將屋面進(jìn)行清洗（圖15），增加溫室的采光，保證溫室熱量，進(jìn)而降低能源投入。

圖12 磁袋式過(guò)濾器

圖13 Y 型過(guò)濾器

圖14 加熱系統(tǒng)管道保溫層

圖15 溫室屋頂清洗

種植管理節(jié)能策略

選用適宜幕布調(diào)控策略

溫室主要散熱位置為溫室的四周立面以及溫室屋頂，所以幕布在夏季制冷降溫以及冬季加溫時(shí)候均可起到保持溫度的作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理。采用玻璃為覆蓋材料的溫室對(duì)外傳熱系數(shù)較大，幕布材料通過(guò)隔絕玻璃與溫室內(nèi)的空氣，調(diào)整溫室內(nèi)外空氣的綜合傳熱系數(shù)，對(duì)于夏季的機(jī)械制冷降溫過(guò)程以及冬季的加溫過(guò)程都有明顯的節(jié)能效果。

在冬季，幕布用于保溫時(shí)，可以設(shè)置幕布關(guān)閉的條件為輻照強(qiáng)度以及溫室內(nèi)外溫差。一般冬季由于太陽(yáng)高度角偏低，夜晚來(lái)臨之前可以提前關(guān)閉幕布，比如在冬季關(guān)閉幕布的輻照條件值一般高于其他季節(jié)。在溫室含有兩層不同材質(zhì)的水平幕布的項(xiàng)目中，一般一層主要用于遮陽(yáng)，另外一層主要用于保溫，但在冬季加溫或者夏季機(jī)械降溫時(shí)均可以作為保溫幕布使用。冬季幕布用于保溫時(shí)，傍晚關(guān)閉的順序宜先展開(kāi)保溫幕布再展開(kāi)遮陽(yáng)幕布，早晨宜先收攏遮陽(yáng)幕布再收攏保溫幕布。

側(cè)墻幕布可以減少側(cè)墻的熱量損失，在冬季幕布的開(kāi)啟與關(guān)閉可以根據(jù)太陽(yáng)光的角度位置進(jìn)行逐步動(dòng)作。比如冬季夜晚之前的側(cè)墻幕布保溫，由于太陽(yáng)的從東至西運(yùn)動(dòng)，在陽(yáng)光不直射的立面，可以提前關(guān)閉進(jìn)行保溫。比如早晨日出后，先開(kāi)啟東墻幕布開(kāi)始采光，南墻、西墻以及北墻保持關(guān)閉；中午左右由于太陽(yáng)基本上運(yùn)動(dòng)至南側(cè)，此時(shí)可以關(guān)閉東墻幕布，開(kāi)啟南墻幕布；下午至傍晚陸續(xù)開(kāi)啟西墻幕布、關(guān)閉南墻幕布進(jìn)行保溫等。在較寒冷地區(qū)北墻幕布甚至可以一直保持關(guān)閉狀態(tài)。

合理使用補(bǔ)光燈

有條件的溫室會(huì)配置有補(bǔ)光系統(tǒng)，常用的燈具一般為高壓鈉燈以及LED 燈。在用電成本中，除了夏季的機(jī)械制冷設(shè)備之外，補(bǔ)光系統(tǒng)是另一大電能消耗系統(tǒng)。在冬季有補(bǔ)光需求時(shí)，考慮作物的最長(zhǎng)補(bǔ)光時(shí)間，可以?xún)?yōu)先考慮在電力谷價(jià)時(shí)段內(nèi)集中補(bǔ)光，在電力平價(jià)時(shí)段選擇性補(bǔ)光，而在電力峰價(jià)時(shí)不補(bǔ)光，從而在滿足作物每天最低光照量的前提下降低電力的綜合電價(jià)。在這種情況下需要注意的是要與環(huán)境控制配合控制，比如溫濕度以及灌溉策略一定要與補(bǔ)光策略相匹配，否則將不利于植物的生長(zhǎng)，要保持光照與溫度、水分之間的平衡。而且在夜里補(bǔ)光時(shí)要注意授粉蜂箱的管理，避免影響熊蜂的授粉效果。

適時(shí)使用制冷機(jī)系統(tǒng)

制冷機(jī)系統(tǒng)與冬季的補(bǔ)光類(lèi)似，制冷系統(tǒng)一般用于夏季夜間降溫，也可以最大限度利用電力谷價(jià)時(shí)段開(kāi)啟。如果項(xiàng)目配置有冷水緩沖罐，在夜間電價(jià)低谷時(shí)段全負(fù)荷開(kāi)啟冷機(jī)，將富余的冷量緩沖在儲(chǔ)冷罐中，也會(huì)增加電力谷價(jià)時(shí)段的利用效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

控制營(yíng)養(yǎng)液液溫

在一些氣候比較惡劣的地區(qū)，比如夏季高溫天氣，降溫成本巨大，同時(shí)降溫設(shè)備的局限性往往并不能使室內(nèi)環(huán)境溫度降到理想的區(qū)間，此時(shí)可考慮有效控制營(yíng)養(yǎng)液的液溫。研究表明，營(yíng)養(yǎng)液的液溫控制好可以降低植株正常生長(zhǎng)對(duì)空氣溫度的要求，從而可以減少降溫能耗。當(dāng)然關(guān)于這方面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)還需要更多的實(shí)踐積累與驗(yàn)證，但也提供了很好的思路。

總結(jié)

由于能源占據(jù)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本的比重非常大，節(jié)能措施是一個(gè)有效的提高農(nóng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的措施。以上從溫室的新項(xiàng)目設(shè)備選型、現(xiàn)有溫室項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)以及種植工藝策略管理角度進(jìn)行了節(jié)能措施的探究，最重要的還是如何最大限度的利用好現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施，從基礎(chǔ)的設(shè)備維修維護(hù)至基于自身項(xiàng)目實(shí)際情況的科學(xué)管理策略，是廣大種植者思考與努力的方向。