摘要：太陽能資源具有其他能源所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)于太陽能，有科學(xué)家做過估算，其壽命還有大約34億年的壽命，因此，可以說太陽能是取之不盡、用之不竭的資源。而我國又具有豐富的太陽能資源，具有很好的開發(fā)條件和應(yīng)用價值。文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗，對太陽能輔助加溫系統(tǒng)在日光溫室的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了整理和總結(jié)，希望在今后的應(yīng)用過程中能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問題進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和完善。

　　關(guān)鍵詞：核心期刊投稿,太陽能,輔助加溫系統(tǒng),日光溫室,光熱轉(zhuǎn)換,光伏發(fā)電

　　我國是太陽能資源使用最多的國家，具有非常豐富的太陽能資源，即便是在太陽能相對較弱的區(qū)域，其年輻射總量也和東京相差無幾，甚至高于倫敦和漢堡這些利用太陽能較多的城市，在我國，有2/3的國土面積每年的日照時間都在2200小時以上，每年的輻射總量大約在3340～8360MJ/平方米，相當(dāng)于110～250kg標(biāo)準(zhǔn)煤/平方米。

　　1 日光溫室的定義

　　日光溫室又叫做暖棚，全稱節(jié)能日光溫室，是我國北方地區(qū)獨(dú)有的一種溫室類型。是一種室內(nèi)的、無需任何加熱措施的溫室，簡單說即指，在最寒冷的季節(jié)，依賴太陽光達(dá)到并維持室內(nèi)一定的溫度，來滿足蔬菜作物的生長需求。該溫室以輕質(zhì)保溫材料作墻體圍護(hù)，采用輕型無柱裝配式桁架，新型復(fù)合保溫被作覆蓋，實(shí)現(xiàn)了保溫被的整體卷放。它具有采光合理、保溫性能好、室內(nèi)作業(yè)方便、易于機(jī)械化作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，是一種投資少、能耗低、見效快的設(shè)施。本文研究的日光溫室以水作為載熱和蓄熱介質(zhì)，白天利用太陽能集熱器加熱水，熱水經(jīng)管道儲存到保溫水箱內(nèi)，夜間經(jīng)由管道將保溫水箱內(nèi)的熱水循環(huán)至地下管道，直接對溫室內(nèi)土壤進(jìn)行加熱，以提高溫室內(nèi)溫度。

　　2 太陽能資源的特點(diǎn)

　　太陽能資源具有其他能源所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它具有無毒、無味、無污染、可再生、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，分布廣泛，無貧富之分，關(guān)于太陽能，有科學(xué)家做過估算，其壽命還有大約34億年的壽命，因此，可以說太陽能是取之不盡、用之不竭的資源。而我國又具有豐富的太陽能資源，如我國全年太陽能的輻射總量的1%轉(zhuǎn)為可利用資源，即可滿足我國全部的能源需求。尤其是我國的西部、北部和中南部，都具有很好的開發(fā)條件和應(yīng)用價值。所以，光熱轉(zhuǎn)換不但市場廣闊，而且是解決我國礦物能源短缺最有希望、最可行的途徑。就目前來說，人類直接利用太陽能還處于初級階段，主要有太陽能集熱、太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能暖房、太陽能發(fā)電、太陽能無線監(jiān)控等方式。

　　3 太陽能輔助加溫系統(tǒng)在日光溫室中的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　我國的太陽能資源常應(yīng)用于日光溫室中。關(guān)于溫室內(nèi)光環(huán)及其影響因素方面，國外已經(jīng)有很多學(xué)者對其做了許多相關(guān)的研究，如關(guān)于溫室的透光率、結(jié)構(gòu)構(gòu)件在直射光及散射光條件下對室內(nèi)透光量的影響以及溫室?guī)缀涡螤�、長度對室內(nèi)透光量的影響等;溫室朝向?qū)κ覂?nèi)透光量產(chǎn)生的影響;薄膜、作物、土壤吸收的太陽輻照量、玻璃框和采光面上的冷凝等因素對室內(nèi)透光量的影響等，但以上研究都是針對單棟溫室或者連棟溫室而進(jìn)行的。國外也有相關(guān)研究，如何利用太陽能來增加溫室的地位，但所針對的也是大型溫室，所以，不管是從材料選擇、能源供應(yīng)、環(huán)境控制措施等方面采用節(jié)能新技術(shù)，都與我國日光溫室性能差異很大，不適用于國內(nèi)的日光溫室。

　　近年來，我國太陽能熱水器的面積逐年遞增，而我國儼然已成為家用太陽能熱水器生產(chǎn)第一大國。在早些年，我們國內(nèi)就有利用太陽能提高溫室地溫的研究。蔣錦標(biāo)和葉景學(xué)等專家分別將空氣作為媒質(zhì)將太陽能應(yīng)用在地溫輔助加熱的研究中。繼而，專家在對日光溫室墻體及土壤保溫性能進(jìn)行了更加深入的對比研究后，提出了不少較為可行的優(yōu)化方案。但是，由于正常加溫方式需要消耗大量的石化原料，還會產(chǎn)生大量的二氧化硫等污染環(huán)境的廢氣，因此方便快捷且較為環(huán)保的太陽能作為日光溫室熱量的主要來源便順理成章了。目前，光熱轉(zhuǎn)換和光伏發(fā)電是太陽能應(yīng)用的主要技術(shù)，而最能將光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)體現(xiàn)得淋漓盡致的就是生活中常用的太陽能熱水器�，F(xiàn)在我國家家戶戶都有太陽能熱水器，這一現(xiàn)象也說明了我國的太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)十分成熟。

　　在我國，日光溫室應(yīng)用比較廣泛，溫室結(jié)構(gòu)具有非常明顯的中國特色，尤其是在我國的東北地區(qū)，越冬農(nóng)作物的生長在很大程度上受日光溫室的影響，日光溫室現(xiàn)如今在我國已經(jīng)成為北方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最好經(jīng)濟(jì)效益，最快發(fā)展速度，最多增加農(nóng)民收入的新興產(chǎn)業(yè)之一。一般情況下，日光溫室不需要任何加熱設(shè)備就可以維持農(nóng)作物周年的正常生產(chǎn)。但是，在冬季溫室地溫較低，而對于農(nóng)作物的生長來說，地溫是至關(guān)重要的，因此，地溫的提升可通過地?zé)峒訙叵到y(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，減少資源浪費(fèi)的同時，防止了CO2等污染氣體的排放，有效地保護(hù)了周圍環(huán)境，加快了農(nóng)作物的生長，改善了發(fā)育不良等情況，提高了經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)和改善了溫室環(huán)境。

　　很多科研工作者開始考察太陽能集熱器對于改善溫室內(nèi)微氣候的效果。有的學(xué)者認(rèn)為，這種方式有不可取的地方，即是在實(shí)施的過程中需要耗費(fèi)大量的電能，究其原因就是，在青海省利用太陽能集熱器提高蔬菜溫室地溫時，由于沒有設(shè)保溫水箱，從而導(dǎo)致水泵保持循環(huán)就要耗費(fèi)大量電能。還有的學(xué)者認(rèn)為，太陽能集熱器來改善溫室這項科研不能在連續(xù)陰天使用，因為在河南鄭州利用太陽能完全代替煤炭對溫室內(nèi)低溫進(jìn)行增溫的試驗，這項實(shí)驗得出的結(jié)論就是，此項科研項目在連續(xù)陰天的情況下是無法促進(jìn)作物生長的。王順生等也在北京進(jìn)行了日光溫室內(nèi)置式太陽能集熱調(diào)溫裝置試驗進(jìn)行研究，在這里他們采取了將太陽能集熱器置于日光溫室內(nèi)部的方法，其目的是為了讓其在白天時收集熱量，晚上時散發(fā)熱量，保證日夜溫差不至于過大。這里用到的水箱容積小，節(jié)省了地?zé)峁艿溃�但并不是利用太陽能直接提高地溫。在進(jìn)行日光溫室的設(shè)計時，要充分考慮如何挖掘太陽能最大使用限度、采光面的材料、形式、建筑參數(shù)等，而這些因素都會直接影響溫室對太陽能的吸收情況，和國外的全光溫室相比，我國日光溫室在建筑、結(jié)構(gòu)形式上都和國外大不相同，因此，國外的一些研究成果并不適用于我們。目前，我國日光溫室光環(huán)境研究的主要方法有：實(shí)地測試獲得溫室采光量、溫室采光面剖面曲線用數(shù)學(xué)曲線表示后模擬計算溫室內(nèi)各表面直射光透過量、基于計算固體表面間輻射換熱的代數(shù)方法計算各表面散射光透過量等。 　　4 結(jié)語

　　綜上所述，太陽能資源在日光溫室的應(yīng)用越來越廣泛，保證了經(jīng)濟(jì)效益，同時太陽能是一種取之不盡、可再生的資源，充分利用并推廣使用，不僅對溫室園藝產(chǎn)業(yè)，還是對人類的生存環(huán)境，都占據(jù)著十分重要的地位，是值得我們研究并大力推廣的。

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　　基金項目：國家星火計劃項目(編號：2013GA650007);遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)及成果產(chǎn)業(yè)化項目(編號：2014210003-03);沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后基金(編號：74741);遼寧省土地治理關(guān)鍵技術(shù)示范與推廣。

　　作者簡介：劉文合(1971-)，男，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院副教授，博士，研究方向：水土工程建筑;蓋世臣

　　(1989-)，男，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院碩士，研究方向：水土工程建筑;曲玉(1986-)，女，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院博士，研究方向：水土工程建筑。