溫室監控系統設計論文范文第1篇
【摘要】當今社會倡導節約型，環保型社會，建筑節能規劃設計是關鍵，對當今世界的發展起著非常大的作用。本文重點說明建筑各部分節能設計的方法以及在實際工程中的體現 ，從而優化建筑節能設計，達到節約能源的目的。
【關鍵詞】建筑節能設計；建筑規劃；運用研究
近年來，由于國家各種行業的不斷發展，使得我國整體的生態環境遭到了嚴重的浪費和破壞，而人們對于節能環保的意識也越來越強烈。所以，建筑行業在發展經濟建設的同時，同時將節能問題也放在首位，推行實施建筑節能技術可以帶來很多的益處，例如，它可以緩解我們能源的緊缺矛盾，減少煤、氣、油的使用及溫室氣體排放，使全球的溫室效應得到大緩解，節能技術的使用還能減少我們消耗能源，從而保護地球環境，使人們的的生活水平不斷的提高，從而帶動社會的全面發展。
一.建筑節能的涵義
現在建筑物的節能越來越受到重視，也越來越要求嚴格，在工作過程中，我積累了一些實際工程經驗，現在此做一些總結介紹。
所謂建筑節能，就是指在建筑施工的過程中，相關施工人員可以盡最大限度地使用和運用生態資源，然后為人們提供最為舒適的生態居住環境。所以，建筑節能中主要包含著兩個方面：健康生活環境和資源的合理使用。
1.1構造健康的居住環境
眾所周知，建筑行業是我國經濟建設發展中一項重要的內容。要知道，在生態環境過程中，不僅有自然環境和人文環境，還有建筑行業所要依存的居住環境，所以，這三個方面是密不可分的[1]。當人類在對自然環境進行改造時，一定要遵循相關的自然規律，不可以違背其發展路線。并且，在建筑設計過程中，如果建筑施工單位要想達到一個良好的質量效果，就必須考慮各個方面的條件，學會因地制宜，這樣才可以真正地促進整個建筑行業的發展。所以，在建筑設計的過程中，相關建筑單位必須要合理使用生態資源，將建筑設計問題作為建筑規劃中的首要內容。例如，下圖就為一幅建筑節能設計的展示圖：
圖一：建筑節能展示圖
1.2要提高生態資源的使用效率
隨著我國建筑行業的不斷發展以及經濟水平的不斷提高，國家對于生態環境的問題越來越重視，但是所取得的成績卻不是很明顯。尤其建筑行業作為我國一項重要的民生事業，施工人員在使用建筑材料時，由于方法和觀念的落后，使得其對生態資源造成了極大的浪費。根據這種情形，相關施工技術人員必須要先制定有效的施工方案，盡最大努力去發揮資源的利用率和自身價值。并且在耗費資源的問題上，及時處理，及時解決，學會運用最有效的方案來應對生態資源的發展問題。這樣一來，不僅可以大幅度提高資源的使用效率，還可以保障生態環境的和諧發展[2]。
二.建筑節能的相關重要影響
2.1建筑設計對資源消耗的影響
在建筑規劃的設計環節中，建筑的結構以及設計對整個建筑資源的浪費有著重要的影響。比如，在建筑規劃設計中，施工人員應該使用外開式還是內開式的平面設計，以及建筑層的設計和確定問題，這些內容對于整個建筑技術的使用都有著重要的作用。
2.2建筑設計對建筑質量的整體影響
在建筑規劃設計中，它會包含多個方面的內容，從最開始的建筑節能規劃到中期的建筑節能方案，再到之后的建筑施工，以及最后的重建階段，每一步都需要對其進行細致入微的研究和討論。相比之下，傳統的建筑節能設計，建筑方只注重施工中的成本問題，這樣過度計較利益的得失，肯定會對整個建筑節能設計工作產生不利的影響。例如，在建筑規劃設計中，人們對于家庭器材有著多種的選擇，這樣就會在很大程度上使得消費者面臨一系列的困難選擇，所以，針對以上情況，建筑施工單位的負責人就要學會通過各種不同的計算方式，讓消費者在面對多項選擇時可以做出更好的判斷[3]。
3.建筑物規劃設計的相關設計原則
3.1遵循整體性原則
要知道，建筑開發商在進行建設的同時，也要將生態環境因素著重考慮到其中，所以我在建筑規劃設計時，就要認真考慮建筑物和生態景觀間的整體性聯系，及時協調好兩者之間的聯系，這樣才能夠保障建筑物和生態環境同時以一種和諧的形式發展下去。并且，我還要將建筑節能設計和景觀緊密聯系在一起，使得兩者相互融合，從而營造出更為壯麗美觀的景象。所以，我們做設計的在進行建筑規劃設計時，一定要遵循整體性和統一性的設計原則，這樣一來，既可以有效地節約生態資源，還可以充分地體現當地的人文特色。
3.2遵循適宜居住性原則
根據我國當前建筑行業的情況分析，建筑行業最為主要的目的就是為廣大人民群眾提供一個更好的居住環境和辦公場所，所以，相關建筑行業負責人必須要遵循適宜居住原則，并且從以下幾個方面入手：第一、要節約生態資源。第二、要合理設計建筑物的通風、采光和采暖問題。第三、要對建筑物進行合理的設計和安排。
3.3遵循節能性原則
節能型原則是建筑規劃設計中最為重要的原則，所以，我們做設計的在進行建筑設計的過程中時，一定要以此為中心，從而為建筑物制定最為有效的發展方案。并且，尤為重要的是，在當今現代化腳步發展尤為迅速的今天，在大力發展建筑行業的同時，更要注重節能工作的良好發展，真正地做到可持續發展，將建筑節能設計合理地應用到建筑規劃工作當中。
四.建筑節能設計在建筑節能規劃中的實踐應用
4.1對于建筑規劃設計的相關要求
在建筑行業的發展過程中，太陽和空氣對整個建筑節能規劃有著重要的要求，所以建筑行業就要著重注意這兩個方面。第一、相關建筑行業的負責人要想合理對建筑物進行規劃節能，首先就要降低太陽對其的輻射，以此來減少其對建筑物的表層傷害。第二、良好的空氣質量可以保障整個建筑物的整體效果，所以，我們在建筑設計的過程中，要注重建筑室內的通風問題，及時讓新鮮的空氣流通到室內環境中，這不僅可以提升整個建筑環境的質量水平，而且還可以保障人們居住生活的舒適度。所以，在進行建筑設計的過程中，我們會注重這兩個方面的內容，合理安排好建筑的組合步驟。更重要的是，當設計建筑群的位置朝向時，一定要先制定相關的原則，然后再根據準確的判斷對其進行合理的設置。這樣一來，不僅可以將建筑節能設計更好地應用在建筑規劃設計中，而且還可以加強整個建筑環境群體的整體質量，從而保障資源的合理運用和發展[4]。
4.2要著重注意選擇建筑的選址和朝向以及對其進行室內布局
建筑節能設計是建筑規劃設計中的一個重要環節，但是由于我們這里是南方，所以我們做設計的在進行設計的過程中，必須要充分地將南方自然氣候和天氣變化情況因素考慮進去。大多數南方城市的平均氣溫較高，特別是在炎熱的夏天，這就要求設計人員在進行建筑節能設計工作時，首先要對其全年的氣候進行一個全面的了解，盡最大努力來保障建筑室內的布局和流通風向保持一致。這樣一來，不僅可以使得建筑物內的室內流通變得更加通暢，而且可以更加有效地緩解建筑物的受熱情況。
建筑物的朝向和間距會對建筑物內部采光、得熱產生很大影響，因此建筑布局應考慮朝向與節能的因素。坐北朝南的建筑物能夠避免太陽的東照西曬，降低日射影響，若同時配合以遮陽隔熱，效果將更加顯著。因此，在設計中根據日照和太陽入射角確定建筑朝向范圍后，可進一步根據季風主導方向進行調節，選取合理的朝向，以獲得良好的夏季穿堂風，并盡量利用建筑的體形變化做到多利用天然能源。
4.3要學會運用新型建筑材料對建筑物進行相關設計
近些年來，我國社會整體的生態環境節能意識都有了顯著的提高，而且在建筑市場上還出現了大量的新型建筑節能材料，這種材料不僅有著高科技的含量，而且對整個建筑物也有著良好的節能效果。例如建筑市場上的墻體材料，當前建筑開發商主要是使用新型板材的設計材料，它既可以使得整個建筑物的外表得到了大幅度的提高，而且可以改善整個建筑房屋的質量。所以，新型材料的使用，對整個建筑物來說都是一次不小的變革。
4.4要將節能設計應用到建筑外部的結構中
對于整體的建筑規劃來說，要想使得整體建筑物的質量達到一個良好的水平，首先就必須要注重美觀環節，從而運用最合適的方法對其進行設計。在建筑規劃的設計當中，建筑墻體設計和屋頂設計是相當重要的兩個環節。尤其是建筑物內的屋頂設計，如果我們做設計的沒有考慮到氣候因素，這就會間接影響整個建筑的保暖效果，從而使得人們不能夠生活在一個溫暖舒適的環境中[5]。例如，由于南方陽光充足、雨水豐富，建筑物屋頂表面溫度比其他圍護結構高得多，由于建筑物長期受到了太陽的輻射，從而使得其室內氣溫升高，多選擇較低吸水率的相關材料，以免在雨水天氣出現滲漏的現象，從而延長整個建筑物的使用壽命[6]。對此，除必須考慮采用高效內高溫防漏材料作為屋面的防滲漏措施以外，還可從建筑設計角度考慮，在頂層設置通風隔熱層或將頂層作為設備間等，形成二次隔熱，減少屋面溫度的影響；在炎熱地區的屋面還可以采用倒置式、綠化、蓄水、淺色坡屋面等方法進行節能。
結束語：
總而言之，建筑行業已經成為了我國經濟建設中一個重要的環節。而建筑節能設計則是整體建筑規劃設計中的重要環節。如何合理運用資源，以及加強生態環境的保護，對于整體建筑行業的節能技術的發展有著重要的意義。我國作為世界能耗大國，對于發展可持續發展的生態建筑，減少建筑能耗更是刻不容緩。作為建筑師，更應從自身做起，從不同角度，依據建筑規范對建筑進行優化節能設計，在改善人們居住環境的同時，充分挖掘節能潛力，從而實現節約能源，減少能源消耗，為建設節約型社會作出應有的貢獻，希望我的淺見能獲得大家的認同。也希望大家都能做好節能設計。
參考文獻：
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[6]胡慶輝.淺談我國建筑節能設計的相關問題及建議[J].新材料新裝飾，2014（6）：349-349，350.
溫室監控系統設計論文范文第2篇
大棚作物的無線遠程檢測系統的應用?？扇旌驅崟r、定時采集棚內作物生長發育狀態、病蟲害活動的高清圖片，棚內作物的大小也 清晰可見。其單路攝像，可進行焦距調節監控，達到近距離可以觀測到植物葉面、莖干蚜蟲等害蟲。一般距離可以看到病蟲害的發生狀況、植物葉面等生長情況。遠距離可觀察作物整體長勢狀況。通過無線網絡傳輸，千百里外也可以通過手機電腦實時監控，被稱為測報人員的“聽診器”“千里眼”。
環境監測系統是智能大棚種植管理中的一項非常重要的功能。棚內空氣溫濕度、土壤溫濕度、CO
2、光照度等因素，對棚內農作物生長起著關鍵性作用。通過環境監測系統，可以幫助用戶通過電腦、手機客戶端監測整個棚內農作物生長情況，全天候無線網絡傳輸，自動上傳作物生長信息，可以及時快速的獲取棚內環境變化。從而方便用戶及時進行調控，保證適宜植物生長的環境。
擁有智能控制系統的農業大棚則是農業現代化的重要標志。智能控制系統;通過棚內感知層對作物生長環境中的信息參數進行無線傳輸上傳，智能比對參數設置值，系統分析對比運算，自動進入模型控制卷簾、風機、生物補光等環境控制設備，智能化控制設施農業各項設備啟閉，調控大棚內環境達到適宜植物生長的范圍。“如果溫度低了，自控系統將開啟空調，自動給其加溫;如果溫度高了，自控系統將開啟風機，通過通風自動給其降溫;不需要陽光時，自動打開遮陽網。病蟲害做為影響農作物生長的重要因素，在設施內可以通過殺菌燈和頻振誘控技術進行智能無害化防治。
二氧化碳含量作為直接影響作物光合作用的重要環境因子。系統可智能化調整，預設二氧化碳濃度、閾值范圍參數。將二氧化碳濃度，實時采集值與當前濃度閾值進行對比，如果小于所設二氧化碳濃度閾值，系統則自動打開二氧化碳氣罐進行精準補給;如果大于所設二氧化碳濃度閾值，則自動打開風機進行適量排放。
佳多智能大棚系統中墑情監測、智能滴灌對不同作物的種類，生長階段、生長環境、氣候土壤條件實施智能化精細灌溉施肥。將微生物肥料、有機肥料與灌溉水一起均勻準確地輸送到作物根部土壤。大幅度地提高了肥料的利用率，可減少50%的肥料用量，水量也只有傳統澆灌的30%-40%。
溫室監控系統設計論文范文第3篇
農業大棚智能檢測環境系統
作者：王峰萍 王佳
來源：《現代電子技術》2012年第14期
摘 要：介紹了以 STC89C52單片機為核心的光照和溫度控制系統的工作原理和設計方法。系統由TSL2561光傳感器和 DS18B20溫度傳感器采集數據傳輸給控制器，通過外圍設備 LCM12864顯示現場光照度和溫度值，并設計上位機程序，通過串口通信實時獲取光照度和溫度，所采集的數據放入到Access數據庫當中，然后從數據庫讀出光照度和溫度的值，通過曲線顯示到PC機上，進行實時曲線監控。同時，系統具有溫度和光強報警功能。
溫室監控系統設計論文范文第4篇
一、設計思路
1、分析問題
能源在人類的生產生活中起著至關重要的作用, 是國家發展和經濟增長的驅動力。但是, 在能源帶給人類各種利益的同時也面臨著很多不能回避的能源短缺問題。能源缺乏以及能源浪費造成的環境污染等現狀對人類的生產生活產生了一定的影響。所以, 無論是從國家頒布的“走可持續發展之路”政策的高度審視, 還是從保護人類賴以生存的地球生態環境、解決能源短缺的現狀出發, 開發利用太陽能技術都具有重大的意義。
2、本設計服務對象分析
目前我國光伏產業存在的最大問題就是產能過剩, 主要依靠外部需要來滿足市場需求, 所以光伏技術能否擺脫過去單純依靠規模效應、低價策略的方式轉向依靠技術進步與創新成為我國光伏產業有待解決的主要矛盾。與其將光伏產業投向國外, 不如應用到國內的產業發展中, 解決普通民眾的現實問題。隨著國家對農業產業化的支持以及農業現代化進程的推進, 綠色、環保、節能的農業生產模式越來越為大家所青睞, 將光伏技術應用于溫室的控制系統中不僅解決了溫室的供暖、制冷等能源問題, 又契合節能環保的現代農業生產理念。同時光伏技術與設施建造完美結合, 通過對新技術的創新應用, 使其成為具有雙重功效的創新型新能源生產方式, 它綜合利用光伏技術, 實現了新能源熱電聯產, 為現代農業的發展開辟了一條新路。
3、解決問題的方法
將光伏技術應用到建筑設計中, 達到建筑與新技術的巧妙結合;同時, 在農業生產過程中通過對物聯網技術的應用, 達到合理利用資源、提高產品品質的目的。因此, 以傳感器節點、傳感器網絡、互聯網和智能信息處理為核心的物聯網光伏技術必將在現代的建筑設計中發揮舉足輕重的作用。
二、設計概述
該課題屬于概念設計, 主要研究在當下能源短缺的現狀中如何將新技術應用到建筑設計中, 滿足農業生產所需的外部環境。將光伏技術與建筑外觀相結合, 達到滿足內部空間各種能源需求的要求。在農業生長過程中利用物聯網技術進行監測, 及時發現異常情況進行處理, 保證作物良好的生長環境。
建筑以“蜂巢”為主要設計來源, 整個建筑由三個大小不同的六邊形柱體結合而成, 縱向來看, 建筑遵循由中間分別向上、下收縮的原則, 形成縱向的非正六邊形。主體建筑分為兩層, 外部造型是由中間分別向上、下縮小的安裝了太陽能板的三角形裝飾而成, 能夠滿足兩層空間所需的熱量;培育體驗區建筑相對較小, 但是由于植物生長需要足夠的熱量, 所以外部采取由頂部向下依次減小的安裝了太陽能板的三角形裝飾而成;辦公區建筑最小且不需要過多的熱量, 所以建筑外部采用由底部向上依次減小的安裝了太陽能板的三角形裝飾。由于三個區域需要的熱量不同, 所以建筑的高低設計也有很大的區別。培育區需要的熱量最多, 所以建筑最高;主體建筑主要用來展示及銷售次之;辦公區建筑不需要與外界過多接觸所以最矮。
三、設計總結
1、設計創新之處
外觀創新:根據三個區域功能的不同來確定太陽板安裝位置, 同時也就決定了建筑的外觀;三個區域外觀似而不同, 富有變化;功能分區創新:主要包括展示區、銷售區、體驗區、培育區、信息區、辦公區、餐飲區等幾大方面, 功能齊全, 并且實現了高科技與動手實踐的一體化服務。技術創新:通過研究物聯網光伏技術在建筑中的合理應用, 達到有效解決當今能源短缺的問題, 同時光伏建筑一體化這一新技術的創新應用, 對于開發利用新技術也具有一定的積極意義;當前必須利用物聯網光伏技術發展帶來的機遇, 開展物聯網光伏技術在建筑設計應用中的相關課題的探討與研究, 突破物聯網光伏技術在建筑設計應用中的重大核心技術, 提升建筑的社會價值。
2、不足之處
設計總是需要不斷改進、完善, 應該用變化的眼光去看待設計。在該課題的研究中我發現自己對建筑內外空間的設計原理并不是很了解, 缺乏理論基礎, 雖然進行了部分知識的學習, 但就該課題來說還是存在一些不足。溫室應用光伏技術后既滿足溫室的部分能源需求, 又能進行大規模培育, 但是在應用過程中有一定的限制, 應根據具體情況制定相應方案, 適度發展。對農業物聯網技術學習不夠深入, 不能將該理論系統的應用到課題的研究中。
摘要：能源在人類的生產生活中起著至關重要的作用, 但是常用能源的不可再生性導致的能源短缺是當今社會所面臨的重大問題, 為了找到一種新能源來代替不可再生能源, 解決煤炭等能源的不可再生問題, 人們開始關注太陽能并實施“太陽能計劃”。正是在這種環境的要求下才產生了光伏建筑一體化這一重要的結合方式并有了一定程度的發展。就我國應用光伏技術的現狀來說, 與其將光伏產業投向國外, 不如應用到國內的產業發展中。實現為生產服務、為人民服務。同時, 光伏建筑一體化這一新技術的創新應用對新技術的開發利用也具有一定的積極意義。該課題主要研究如何實現光伏建筑一體化與農業生產的有效結合, 達到合理利用資源、提高產品品質的目的。利用物聯網光伏技術發展帶來的機遇, 開展物聯網光伏技術在建筑設計應用中的相關課題的探討與研究, 突破物聯網光伏技術在建筑設計應用中的重大核心技術, 提升建筑的社會價值。
關鍵詞：光伏,展示型,溫室設計
參考文獻
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溫室監控系統設計論文范文第5篇
日光溫室草莓栽植以后，每667 m2噴施8～10 mg/L的赤霉素，每隔15～20 d噴施1次，連續噴施2～3次，以促進其生長發育，防止休眠。
二、控制溫度
日光溫室草莓秧苗長出后，要適當開啟通風口，降低日光溫室內的溫度，使白天溫度維持在20～
25 ℃，夜晚維持在15～18 ℃，促進發根，加速緩苗。3～5 d后，把通風口全部打開，盡力降溫，使白天溫度盡快降到15～20 ℃，夜晚降到10 ℃左右，進一步促進花芽分化。20天后，適當提高溫室內溫度，白天溫度維持在20～28 ℃，夜晚維持在7～12 ℃，促進花芽發育。開花后，為促進果實發育，要適當降溫，白天溫度維持在18～23 ℃，夜晚維持在5～7 ℃。進入12月后，天氣越來越寒冷，日照更短，為提高地溫，防止草莓植株休眠，應適當提高溫度，白天溫度逐步提高到25～28 ℃，夜晚提高到7～12 ℃。翌年2月底后，天氣開始回暖，日照漸長，地溫回升，為培育大果，促進花芽繼續分化，應降低溫度，白天溫度逐步降到20～25 ℃，夜晚降到5～7 ℃。隨著天氣的進一步回暖，溫室內溫度難以降低，可實行24 h通風，并把通風口全部打開，盡量降低溫室內的溫度。
三、調整濕度
日光溫室草莓對空氣濕度要求比較嚴格，空氣相對濕度高于70%，營養生長過旺，不利于花芽的分化與發育;草莓開花后，空氣相對濕度高于90%，花藥開裂較難，花粉萌發力降低，不利于坐果和果實的發育。溫室內空氣濕度過高，還易誘發草莓灰霉病等病害，因此，必須注意通風排濕。只要溫度不低于適宜溫度的下限，應全力通風排濕，要堅持清晨、夜晚大風口排濕，防止溫室內空氣相對濕度高于90%，影響坐果。
四、土壤追肥
日光溫室栽培草莓從采果開始要經常追施速效肥料，每隔15～20 d施肥1次，每次每667 m2隨滴灌追施三元素復合肥10 kg。冬至前10 d，要在畦溝內追施有機肥，每667 m2施腐熟雞糞1000 kg或優質圈肥2000 kg。追施有機肥時要選在晴天上午進行，撒糞、翻土、澆水、覆土、蓋膜同步進行，并要開啟通風口通風，以防止施肥時揮發的氨氣危害秧苗。為管理方便，防止溫室內空氣濕度升高，施肥溝內每次追肥1/5，每隔3～5 d追施1次，分5次完成，每40～50 d施肥1次，直至4月中下旬停止施肥。
五、葉面噴肥
日光溫室草莓定植后，結合病蟲害防治，每隔7～15 d噴施1次“天達-2116”(壯苗靈)600倍液+0.7%紅糖+0.3%尿素，連噴2次，促進植株生長發育，提高光合能力，增強抗逆性?；ㄐ蝻@露后直至采收結束，要結合噴藥，每隔10～15 d噴施1次“天達-2116”600倍液或康凱1000倍液，同時噴施1次0.4%磷酸二氫鉀或0.1%福樂定溶液。以上用藥應連續噴至果實采收結束，以提高草莓果實的含糖量，改善草莓果實品質，增加產量，生產大果，提高草莓的產量和品質。
六、疏花摘蕾
日光溫室草莓可以生長多個花序，每個花序又可以生長10多個花蕾，過多的花序與花蕾必然會消耗大量營養，使秧苗生長衰弱，果實變小，甚至造成減產和降低品質。因此，管理上需要及時疏除過多的弱花序，每個花序只保留4～5個花蕾，其余的及早摘除，以便節約養分，提高品質和質量。
七、輔助授粉
日光溫室草莓開花后，11： 00—12：00為花藥開裂高峰期，可用扇子對花蕾輕輕扇風，進行人工輔助授粉。有條件者，可在設施內釋放蜜蜂進行授粉，效果更好。
八、人工補光
進入11月以后，日照時間縮短，不利于植株生長，易誘導草莓休眠，應進行人工補光?？稍谠O施的中前部、1.8～2.0 m高處吊掛節能燈進行補光，一般用30～40 W的節能燈，每3～4 m掛1個，每天下午放草苫時開始補光，直至22：00。
九、疏除弱果
冬季及早春低級次花序上的花蕾處于花序中的優勢地位，由于受氣溫低等不利因素的影響，往往會形成有縱溝且形狀不規則的特大畸形果，但因上市早、價格高，一般不要輕易疏除。開花前后疏除一些弱花或發育不良的幼果，可明顯降低畸形果率，同時還有利于養分集中供應低級次花序果。
十、摘葉除莖
日光溫室草莓新生葉片的葉齡在40天左右時，其光合效能最強，即4～6片葉生產水平最高。8片葉以后的葉片，光合效能明顯下降，如果繼續保留，植株葉片郁密，光照條件惡化，不但會消耗過多的營養，引起減產，還會誘發病害，應及時摘除。3月以后，隨日照時間的加長和溫度的回升，草莓植株會長出葡萄莖，若將其保留，會消耗大量的有機營養，影響結果，必須及時摘除。
溫室監控系統設計論文范文第6篇
摘要：當前農業溫室的調控消耗了大量的燃煤，該問題制約了溫室甲魚養殖業的發展，因此利用太陽能熱泵技術為溫室供暖是很有必要的。參照工廠化甲魚養殖溫室構建了30 m2實驗溫室，以浙北地區的氣象數據為基礎計算了實驗溫室的熱負荷。以實驗溫室為研究對象，設計了雙熱源混聯式太陽能熱泵供暖系統并優化了系統結構，提高了系統的能效比和運行的穩定性，且系統的運行方式靈活多選。以實驗溫室熱負荷計算結果為基礎進行了系統的部件選型，構建了太陽能熱泵供暖系統實驗臺，實驗臺設置了開展實驗研究所需的溫度、流量及輻照度等傳感器采集相關參數。系統為太陽能單獨運行、空氣源熱泵單獨運行、熱泵太陽能串聯運行、太陽能熱泵并聯運行等多種運行模式下的實驗研究，可獲得各種運行模式下太陽能、熱泵和系統整體的性能參數，為開展試驗研究打下了基礎，同時也可為同類設備的設計與應用提供參考。
關鍵詞：溫室;能源;熱負荷;太陽能熱泵;實驗研究
收稿日期：2019-09-25
基金項目：浙江省公益技術應用研究計劃（編號：2015C32112）。
作者簡介：劉曉勤（1967—），女，江蘇揚州人，碩士，副教授，主要研究方向為建筑節能與暖通空調技術。E-mail：365358379@qq.com。 溫室農業目前已經不再受氣候的影響，北亞熱帶季風氣候區冬季時熱源主要來自于小型煤爐，但這會造成環境污染[1-2]。清潔能源的開發利用以及節能技術的推廣使用，是現代綠色生態環境對農業發展提出的新要求，也是必然趨勢。太陽能屬于清潔能源，熱泵技術有高效節能的優勢，將兩者合二為一既能避免太陽能作為熱源受天氣影響的缺點，也間接提升了系統性能[3-4]。太陽能與熱泵技術嫁接，對于改進能源消耗與環境保護之間的矛盾，意義重大[5-6];太陽能熱泵技術目前在溫室農業方面、建筑物冬季供暖方面的應用如雨后春筍[7-9]。本研究以工廠化飼養甲魚，人工構建溫室為研究對象，創建了養殖面積為30 m2的實驗室，構建了太陽能及熱泵2個熱源，按溫室供暖規范設計了系統實驗臺，用于溫室供暖和太陽能熱泵系統的試驗研究，為溫室清潔能源供暖系統的設計與優化研究提供參考和依據。
1 甲魚養殖溫室概況
養殖溫室的室溫需維持在35 ℃，養殖池水溫需維持在30 ℃左右，如此有利于甲魚的快速生長。實驗溫室采用普通聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）作為溫室四周墻壁和頂棚的保溫材料，EPS板的內外兩側采用彩鋼板夾緊以起到支撐與隔離外界的作用。溫室的地面首先平整好泥土層，然后覆蓋1層防潮塑料薄膜，最后再鋪以100 mm厚的硅酸鋁保溫棉，用以隔絕水池與地面之間的熱量傳遞。養殖池為長方形，采用2 mm厚的鋼板焊接成型，做好防銹處理后覆蓋1層加厚防水布，養殖池西側是1個鋪設木地板的過道。溫室結構示意圖詳見圖1，溫室頂棚呈斜面，南北墻和頂棚為長方形，東西墻為梯形，溫室尺寸參數見表1，經計算溫室四周墻體與頂棚面積總計為76.2 m2。
2 溫室維護結構熱負荷計算
2.1 基本氣象參數
實驗室及實驗平臺所涉及氣候、太陽能輻照度等參數詳圖2。
式中：α為圍護結構溫差修正系數;Fwh為圍護結構的面積，m2;Tsn為溫室室內溫度，取值為35 ℃;Tsw為室外溫度，取月均氣溫，℃;K為圍護結構的傳熱系數，W/（m2·℃）。維護結構傳熱系數K以及溫差修正系數α的計算參考國家規范[13-14]。
維護結構熱負荷計算值年最冷月（1月）如表2所示。熱負荷平均是1 173 W，結果顯示，白天和黑夜溫度差變化引起熱負荷發生波動，1月份最低氣溫約為-5 ℃，此時熱負荷為2 112 W。不同月份下的圍護結構熱負荷及溫室日需熱量詳見圖3。由圖3可知，溫室年總需熱量為21 940 MJ，標煤熱值為29.27 MJ/kg，考慮小煤爐的熱效率為60%[2]，則此溫室年消耗標煤約1 250 kg。
3 太陽能熱泵溫室供暖系統設計與構建
3.1 太陽能熱泵溫室系統結構設計
為滿足溫室供暖的多種工況以及節能運行要求，設計了雙熱源混聯式太陽能熱泵系統（圖4）。該系統由溫度傳感器、熱泵機組、風機盤管、蓄熱水箱、流量傳感器、太陽能集熱器、供暖水箱、循環水泵、連接管件等組成。系統中太陽能可單獨運行加熱蓄熱水箱或者供暖水箱中的水;熱泵設置了以空氣作為熱源的蒸發器、以蓄熱水箱的水作為熱源的2個蒸發器，冷凝器用來加熱供暖水箱中的水制取供暖所需的高溫熱水;供暖水箱中的水通過風機盤管向溫室供暖。
該系統具有太陽能熱泵串聯方式運行、太陽能熱泵并聯方式運行、空氣源熱泵單獨運行、太陽能單獨運行等運行方式。在冬季溫室熱負荷較高時，系統宜采用串聯方式運行;在春夏秋季環境溫度較高時系統既可以并聯方式運行，也可以串聯方式運行，陽光輻照特別好時則太陽能單獨運行;任何季節下遇到連續陰雨天時則熱泵以空氣源形式單獨運行。此系統的優點如下：
（1）提高了系統的能效比（COP）。系統以串聯方式運行時太陽能主要用來制取低溫熱水，太陽能集熱器的效率可有效提升[15];熱泵蒸發器側熱源為低溫熱水，制冷劑蒸發溫度較高，因此熱泵COP也得到提升;末端散熱采用風機盤管強制換熱，因此總體上系統COP得到了有效提高。
（2）提高了系統穩定性。在氣溫出現連綿陰雨天時，由空氣源熱泵向溫室提供熱量。為延長設備使用壽命，采用閉式循環運行，就是讓太陽能集熱載體與水箱中的水隔開運行;為減少設備正常運行時的維護量，選用丙三醇、乙二醇等的水溶液來充當集熱載體，起到冬天防凍，平常防結垢、防腐的作用。
（3）提高了系統運行靈活性。系統運行方式由陽光輻照強度、環境溫度經溫室熱負荷計算后選定。最大化運用太陽能，最大化實現系統的節能運行。
3.2 太陽能集熱器面積選擇
假如由太陽能提供溫室所需全部熱負荷，則通過式（2）計算可得到在不同月份隨環境溫度改變的集熱器面積（表3）。結果顯示，集熱器面積所需最大是在最冷月，達到了35 m2。通常2 m×1 m規格的平板式集熱器采光面積為1.9 m2，則若按照1月份的配置需要18.5塊，為保證太陽能的工作效果和安裝規整，太陽能板的數目取值為20塊。
式中：FJ為集熱器所需面積，m2;Qd為溫室的每日需熱量值，MJ/d;Ic為太陽能輻射總量，MJ/（m2·d）。ηc為集熱效率平均值，按40%計[15]。
3.3 供暖水箱容積選取
供暖水箱儲熱能力高低取決于水箱容積，而水箱容積大小又反過來決定熱泵運行的間隔時間。
該值由式（3）進行計算，計算時的相關條件：（1）按照1月份溫室平均熱負荷Qw=1 173 W計算;（2）當熱泵以空氣源形式單獨運行，設定水箱內溫度差為10 ℃，當達到60 ℃時熱泵停止工作，當水溫下降到50 ℃時重新啟動。
當供暖水箱容積（Vg）選擇為300 L時的計算結果為178 min，也就是熱泵從停止運行到重新啟動需時為178 min，熱泵單獨運行需178 min間隔時間，假設太陽能在同時供熱，勢必會延長熱泵的啟停間隔時間。熱泵間歇工作的時長表明供暖水箱容積選取為300 L較為合適。
式中：Qws為溫室平均熱負荷，1 173 W;T為啟停間隔時間，min;Cpv為水定壓比熱容，4.18 kJ/（kg·℃）;Vgn為供暖水箱有效容積，300 L;ρw為水密度，1 000 kg/m3;ΔTgn為供暖水箱內溫度差，10 ℃。
3.3 蓄熱水箱容積的選取
冬季系統串聯運行時熱泵水源蒸發器所需要的熱量全部由蓄熱水箱中的熱水供給，蓄熱水箱則由太陽能進行加熱?？紤]到熱泵的水源蒸發器的蒸發溫度即熱水水溫不能過高，否則會導致制冷劑壓力過高對壓縮機造成損傷，因此蓄熱水箱的最高水溫設定為35 ℃，最低溫度設定為10 ℃，則水箱的溫差為25 ℃，通過式（4）進行計算，可得到供暖水箱的容積（VX）為976 L時可滿足要求，考慮工業成品水箱的規格，蓄熱水箱容積（VXR）選取為1 000 L。
式中：Qd為1月份溫室日均需熱量，102 MJ;ΔTXR為蓄熱水箱的溫差，取值為25 ℃。
3.4 熱泵機組的選型
通常情況下水源熱泵的COPw要遠高于空氣源熱泵的COPA，但是必須考慮南方出現連續陰雨天的情況，此時太陽輻射照度不夠，以空氣源運行形式代替太陽能來工作，熱泵則變成主要的熱負荷提供者。太陽能無法工作時熱泵只能夠以空氣源形式運行，此時熱泵承擔溫室的全部熱負荷，為保證熱泵的制熱量能夠滿足溫室的需求，熱泵選型時應以空氣源形式運行時的COPA進行計算選型。
1月份最冷時溫室維護結構的熱負荷為 2 112 W，考慮安全余裕，將系數取為1.2，則兩者相乘得到熱泵制熱功率為2 535 W，空氣源熱泵COP取值為1.5[16]，經計算得到熱泵壓縮機功率是 1 690 W，據此選擇壓縮機及熱泵機組即可，但功率必須大于1 690 W。
系統無論以串聯方式、并聯方式或者空氣源熱泵單獨運行時，熱泵冷凝器冷卻水的溫度區間均設置為50～60 ℃，即熱泵冷凝器的工作狀況較差，因此熱泵的壓縮機性能要好，同時制冷劑的性能既要滿足蒸發器的低溫工況，也要滿足冷凝器的高溫工況。
3.5 太陽能熱泵供暖系統配置與構建
根據以上的太陽能熱泵系統的結構設計與設備選型，構建了為30 m2實驗溫室供暖的雙熱源太陽能熱泵系統，系統的主要部件參數詳見表4，構建的太陽能熱泵供暖系統實驗臺詳見圖5。
3.6 系統參數測量與可開展項目
雙熱源太陽能熱泵供暖系統中設置的相關傳感器及其測量點的參數詳見表5。系統中配置的設備，主要用來測試太陽能輻射照度值、流量值、溫度值等參數。通過對測試參數的采集、歸類、計算、整理，得出太陽能集熱器效率值，得出熱泵COP，從而模擬出相關參數變化曲線。本實驗臺可以開展的實驗研究項目如表6所示。
4 結論與探討
本研究以1個養殖面積為30 m2的甲魚養殖溫室為研究對象，通過構建自成系統的雙熱源太陽能系統來實現熱泵供暖，達到以下目的：為滿足溫室供暖的多種工況以及節能運行要求，設計構建了1套雙熱源太陽能熱泵供暖系統，該系統具備如下特點：
（1）結構設計合理、運行方式靈活多變，適用于不同工況下;系統穩定性好，經濟效益佳。
（2）熱泵供暖測試系統設備全、測點廣、效率高，可用于各類運行方式下系統、部件測試。
在全社會提倡綠色建造的今天，環保意識滲透到各行各業已是不爭的事實。應用于溫室，促進農業領域的變革，更有著特殊的意義。從生態文明角度來發展農業，是當代為暖通空調專業人士提出的新挑戰，任重而道遠。
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