第28卷 第4期 农 业 工 程 学 报 Vol.28 No.4

188 2012年 2月 Transactions of the CSAE Feb. 2012

日光温室水幕帘蓄放热系统增温效应试验研究

张 义1,2，杨其长1,2※，方 慧1,2

（1. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081； 2. 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081）

摘 要：针对日光温室夜间温度过低，难以满足作物生长需求这一问题。设计了一种水幕帘蓄放热系统，该系统以日光温室墙体结构为依托，以水为介质进行热量的蓄积与释放，白天利用水循环通过水幕帘吸收太阳能，同时将能量储存在水池中，夜晚利用水循环通过水幕帘释放热量，以提高日光温室内温度。试验测试结果表明，应用该水幕帘蓄放热系统可将温室内夜间温度提高5.4℃以上，可将作物根际温度提高1.6℃以上；该系统夜间通过水幕帘的放热量达到4.9～5.6 MJ/m2；日光温室蓄放热量的增加，实现了西红柿的安全过冬生产，同时将西红柿的上市时间至少提前20 d。该研究成果对日光温室结构的改进、温度调控有较大的科学意义。

关键词：温室，温度，墙体，日光温室，水幕帘，蓄能，增温 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.04.031

中图分类号：S625.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2012)-04-0188-06

张 义，杨其长，方 慧. 日光温室水幕帘蓄放热系统增温效应试验研究[J]. 农业工程学报，2012，28(4)：188－193. Zhang Yi, Yang Qichang, Fang Hui. Research on warming effect of water curtain system in Chinese solar greenhouse[J]. Transactions of the CSAE, 2012, 28(4): 188－193. (in Chinese with English abstract)

0 引 言

日光温室中能量的获得主要来自太阳辐射。白天，太阳光进入温室后，即以热量的形式存储在墙体和土壤中；夜晚，当室内气温下降时，墙体和土壤中蓄积的热量又源源不断地向温室供应[1-20]。但在极端低温情况下，日光温室后半夜温度往往比较低，因此研究者们做了不少研究，以增加日光温室蓄热量，提高温室内夜间气温。一种是进行以提高日光温室北墙蓄热保温性能的研究，佟国红等对不同材料组成的600 mm厚墙体的传热特性分析表明：在同一温室内，复合异质墙体（红砖与聚苯乙烯泡沫塑料板组合）夜间内表而温度比纯砖墙内表而温度平均提高3.7℃；在相同室外温度环境条件下，复合异质墙体温室内夜间空气温度比夯实土墙温室的室内温度平均提高3.0℃；聚苯乙烯泡沫塑料板作为墙体的隔热材料、红砖作为墙体的蓄热材料是合理的[4]。马承伟等建立了日光温室墙体传热的数值模拟方法，通过模拟分析可以获得墙体任意点和任意时刻的温度以及热流量等数据信息，红砖墙体日光温室墙体晴天夜间累计自然散热量1.06 MJ/m2[6-7]。一种是进行以提高日光温室光、热利用效率，增加蓄热量的研究，张海莲等利用太阳能集热收稿日期：2010-07-28 修订日期：2010-11-03

基金项目：国家自然科学基金资助项目（31071833）；国家科技支撑计划（2011BAE01B00）；北京市科委重点项目（D111100000811001）

作者简介：张义（1981－），女，吉林，博士，主要从事设施园艺环境工程研究。北京 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，100081。 Email：xingfu_536@163.com

※通信作者：杨其长（1963－），男，安徽，博士，研究员，博士生导师，主要从事设施园艺环境工程研究。北京 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，100081。Email：yangq@ieda.org.cn

器提高蔬菜温室气温，但是由于没有辅助加热设备，不

适合连阴天的使用[8]。刘圣勇等采用太阳能真空管集热器、保温蓄热水箱、循环水泵和地下散热器等部件构成了太阳能地下加热系统用以提高地温，可将10 cm深度处的平均地温提高3.4℃，但系统对日光温室气温的提升

王奉钦等设计了一套太阳能集热器辅助加效果不明显[9]。

热系统，在室外平均温度为-1℃的情况下，该系统能够提高根区土壤温度2.2℃[10]。白义奎等开发设计了由燃池、地中热交换系统、循环及控制系统组成的燃池-地中热交换系统，使用该系统对提高土壤温度、温室内气温均具有较好的效果[11-12]。王顺生等在后墙内侧安装太阳辐射集热调温装置，在冬季晴天能将集热器中的水温提高20℃，并利用该热水加热土壤，可使地温提高3.2～3.8℃[13]。张峰等建成了带有卵石床地下蓄热装置的示范温室，该日光温室夜间最低温度比无蓄热装置的对照温室提高了5～8℃[14]。李炳海等采用自主研发的太阳能地热加温系统，在16：00～20：00对辽沈Ⅳ型日光温室土壤进行加温，结果表明：使用地热加温系统后，日光温室内15 cm深处土温在晴天时平均比不加温的高2.94℃，阴天提高2.56℃，15 cm深处最低土温由11.0℃提高到13.9℃[15-16]。戴巧利等试验研究了一套太阳能塑料大棚增温系统，系统以空气为载热介质，土壤为蓄热介质，白天利用太阳能空气集热器加热空气，由风机把热空气抽入地下，通过地下管道与土壤的热交换，将热量传给土壤储存。夜间热量缓慢上升至地表，从而使土壤保持恒温。大棚夜间气温平均升高3.8℃，地温平均升高2.3℃，系统蓄热量可达228.9～319.1 MJ[17]。虽然目前的研究已经提出了一些增加日光温室蓄热量的方法，但由于一些装置成本高、工程施工量大，在日光温室中应用推广难度