第 32 卷   第 11 期                        農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào)                               Vol.32  No.11 226    2016年     6 月          Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering          Jun. 2016        裝配加溫除濕系統(tǒng)的輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn) 周   波1,2，張  義1,2，方   慧1,2，楊其長1,2，敖紅達(dá)3（1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081； 2. 農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3. 大連四通農(nóng)用設(shè)施加工有限公司，大連，116000） 摘   要： 針對(duì)中國傳統(tǒng)日光溫室土地利用率低、建設(shè)成本高、墻體構(gòu)造各異及溫度和濕度環(huán)境難以調(diào)控等突出問題，該研究設(shè)計(jì)出一種輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室，并配套了基于溫室主動(dòng)蓄放熱原理的冬季夜晚加溫和除濕系統(tǒng)，其溫室骨架可與主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)結(jié)合為一體。研究結(jié)果表明：相比于傳統(tǒng)磚墻日光溫室，輕簡(jiǎn)裝配式溫室冬季夜晚溫度提高 4.5以上；采用基于主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)熱能的除濕系統(tǒng)，可將溫室夜間相對(duì)濕度降低 14%，相對(duì)濕度控制在 80%以下；該溫室可實(shí)現(xiàn)整體式裝配安裝，大大減少了施工時(shí)間和安裝成本，溫室后墻厚度為 166 mm，與后墻為 600 mm 厚的磚墻溫室相比，墻體占地面積減少 72%，顯著提高了土地利用率。 關(guān)鍵詞：溫室；環(huán)境調(diào)控；輕簡(jiǎn)裝配式；日光溫室；加溫；除濕 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.032 中圖分類號(hào)：S625.3           文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A           文章編號(hào)：1002-6819(2016) -11-0226-07 周  波，張  義，方  慧，楊其長，敖紅達(dá). 裝配加溫除濕系統(tǒng)的輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn)J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(11)：226232.    doi ：10.11975/j.issn.1002 -6819.2016.11.032    http:/www.tcsae.org Zhou Bo, Zhang Yi, Fang Hui, Yang Qichang, Ao Hongda. Performance experiment and design of simply assembled Chinese solar greenhouse equipped with heating and dehumidification systemJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(11): 226 232. (in Chinese with English abstract)    doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.032    http:/www.tcsae.org 0  引  言日光溫室是中國特有的一種溫室結(jié)構(gòu)形式1，為中國北方地區(qū)冬季的蔬菜供應(yīng)、增加農(nóng)民收入、減少化石能源消耗等做出了巨大貢獻(xiàn)2-4。至 2012 年中國日光溫室面積已達(dá) 92.8 萬 hm25。然而，隨著日光溫室的迅速發(fā)展，其自身存在的問題也日益凸顯，如日光溫室設(shè)施裝配化、標(biāo)準(zhǔn)化水平低，環(huán)境控制能力弱，技術(shù)裝備參差不齊6，生產(chǎn)技術(shù)水平不高，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量不高，農(nóng)民收益受限，已成為限制日光溫室產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。  在日光溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，目前的研究主要集中在采光面的優(yōu)化7-8，墻體材料9-11及骨架結(jié)構(gòu)形式12-13的改進(jìn)。裝配式溫室已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段，白義奎14等設(shè)計(jì)了全鋼架裝配式日光溫室，并計(jì)算了其承載力，該溫室具有施工速度快，承載能力強(qiáng)，耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。 在日光溫室溫度環(huán)境調(diào)控方面，主要是通過提高溫室蓄熱量15-16和增加溫室整體保溫性能來提高溫室冬季收稿日期：2015-10-14    修訂日期：2016-01-19 基金項(xiàng)目： 863 計(jì)劃資助課題（2013AA102407 ）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203002）；基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（BSRF201605 ）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51508560 ）。  作者簡(jiǎn)介：周  波，男，山東，主要從事設(shè)施園藝環(huán)境工程研究。北京  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，100081。  Email：zhb_nashfoxmail.com 通信作者：張  義，女，吉林，博士，助理研究員，主要從事設(shè)施園藝環(huán)境工程研究。北京  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所， 100081。Email：zhangyi03caas.cn 夜間溫度17，在溫室除濕方面，張文藝18等設(shè)計(jì)了一套基于日光溫室濕度模型的熱交換除濕系統(tǒng)，可降低相對(duì)濕度 4% 7%，除濕效果較好。 本研究團(tuán)隊(duì)在多年研究的基礎(chǔ)上，研制出一種輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室，在保持傳統(tǒng)日光溫室優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)墻體 2 種功能的分離，一是蓄放熱功能，由基于水媒介質(zhì)蓄熱的主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，二是保溫隔熱功能，由預(yù)制裝配式復(fù)合墻體來實(shí)現(xiàn)19。預(yù)制裝配式墻體建筑是農(nóng)業(yè)建筑工業(yè)化的一個(gè)主要方向20，可大大降低施工成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)冬季施工；溫室骨架采用標(biāo)準(zhǔn)化裝配式設(shè)計(jì)，避免現(xiàn)場(chǎng)焊接而降低使用壽命；根據(jù)溫室內(nèi)溫度、濕度調(diào)控需求設(shè)計(jì)了基于溫室主動(dòng)蓄放熱原理的配套調(diào)控設(shè)備，并通過冬季試驗(yàn)測(cè)試了該系統(tǒng)的加溫除濕效果及性能參數(shù)。 本研究目的在于構(gòu)建一種裝配式溫室，并為該溫室配套冬季加溫和除濕系統(tǒng)用于環(huán)境調(diào)控。  1  材料與方法 1.1  溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)日光溫室設(shè)計(jì)以華北地區(qū)的典型氣候特征為依據(jù)，溫室前屋面角的設(shè)計(jì)應(yīng)保證白天溫室內(nèi)進(jìn)入足夠多的太陽光，根據(jù)中國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)21，前屋面角 應(yīng)符合  +hmin55 。               （1 ） 式中 hmin為當(dāng)?shù)囟寥照缣柛叨冉牵?。 hmin=6634。           （ 2） 農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程第 11 期                        周  波等：裝配加溫除濕系統(tǒng)的輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn) 227 式中 為當(dāng)?shù)氐木暥龋?。 溫室后墻高度 h 直接影響到溫室的蓄熱保溫性能，溫室高度每增加 1 m，可使室內(nèi)溫度降低 12 ，耗熱量增加 24%22。根據(jù)采光及栽培空間需求，后墻應(yīng)保證適宜高度，按下列計(jì)算方法設(shè)計(jì)21h=Hbtan。               （3 ） 式中 h 為溫室后墻高度，m ；H 為溫室脊高， m；b 為后坡水平投影長度， m； 為后坡仰角， ，通常取大于當(dāng)?shù)囟寥仗柛叨冉?5 8。  1.2  試驗(yàn)溫室主要結(jié)構(gòu) 試驗(yàn)溫室為 2 棟輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室（圖 1a），溫室跨度 8 m，脊高 3.8 m，后墻高 3.2 m，長度 33 m，前屋面采光角 31，后坡水平投影長 1.4 m。前坡采光面覆蓋材料為 0.1 mm 厚聚乙烯（poly ethylene, PE ）膜。試驗(yàn)溫室 1 中裝有主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)，試驗(yàn)溫室 2 中裝有主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)。 圖 1  輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室 Fig.1  Assembled Chinese solar greenhouse 溫室主體施工分為以下 3 部分：  1）基礎(chǔ)施工。溫室基礎(chǔ)外通常設(shè)置防寒溝或保溫結(jié)構(gòu)，減少溫室土壤向外散熱，提高溫室冬季保溫的能力23。該試驗(yàn)溫室，在基礎(chǔ)內(nèi)外兩側(cè)安放厚 60 mm， 密度 20 kg/m3的聚苯板，來提高溫室保溫。基礎(chǔ)截面圖如圖 1b 所示。  2）鋼架搭建。試驗(yàn)溫室骨架現(xiàn)場(chǎng)安裝，采用螺釘螺母鏈接，可降低施工難度，實(shí)現(xiàn)裝配化。溫室骨架采用整體鍍鋅工藝，降低焊接造成的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。溫室鋼架結(jié)構(gòu)由地梁管，前骨架，后骨架，拉筋管，山墻組件，剪刀撐和斜支撐組成。前骨架和后骨架形狀如圖 1a 所示。地梁管通過基礎(chǔ)上預(yù)埋件固定，其上裝有連接件，固定前骨架和后骨架，前后骨架通過屋頂處三角板連接。拉筋管通過楔形槽固定。溫室壓膜槽用自攻釘固定。 3）預(yù)制裝配式復(fù)合墻板安裝。相比傳統(tǒng)日光溫室，試驗(yàn)溫室采用的預(yù)制裝配式復(fù)合墻板（水泥板 -聚苯板-水泥板復(fù)合結(jié)構(gòu)），主要起隔熱保溫作用，其中水泥板厚 8 mm，聚苯板厚 150 mm（圖 1c）， 總熱阻為 3.6 m2K/W。安裝時(shí)用尼龍蘑菇頭螺栓與溫室骨架拉緊固定。板間隙10 mm，間隙中間填充擠塑板，并噴注發(fā)泡膠，避免形成空腔，最后用黑色建筑密封膠對(duì)墻板所有縫隙進(jìn)行勾縫。墻板全部完成后，對(duì)溫室頂部和后坡形成溝槽用陶?；炷翝仓?，待凝固干燥后做防水層。 1.3  對(duì)照溫室主要結(jié)構(gòu) 在本試驗(yàn)中，選用傳統(tǒng)磚墻溫室作為對(duì)照溫室，溫室跨度 8 m，脊高 3.8 m，后墻高 2.3 m，長度 60 m，溫室北墻及山墻結(jié)構(gòu)為 240 mm 紅磚+100 mm 聚苯板+240 mm 紅磚。溫室中配有主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)。 1.4  試驗(yàn)溫室配套設(shè)備 1.4.1  主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng) 試驗(yàn)溫室墻體僅具有保溫功能，采用復(fù)合墻體材料作為后墻、山墻、后坡等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主材，保溫性能優(yōu)良，采用主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)（ active heat storage-release system， AHS）24-27進(jìn)行溫室內(nèi)熱量的蓄積與釋放，該系統(tǒng)主要以循環(huán)水為媒介，白天通過集熱板內(nèi)的循環(huán)水將進(jìn)入溫室的太陽輻射熱進(jìn)行收集并儲(chǔ)存到地下蓄熱水池中；夜晚根據(jù)室內(nèi)溫度情況，再利用循環(huán)水進(jìn)行熱量釋放，以提高室內(nèi)溫度。在試驗(yàn)溫室 1 及對(duì)照溫室中，配備主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)，系統(tǒng)白天開啟時(shí)間為 09:00 16:00，夜晚開啟時(shí)間為 00:00 8:00。鑒于磚墻溫室保溫性能比輕簡(jiǎn)裝配式溫室保溫性能差，對(duì)照溫室內(nèi)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)在夜間提前 1 h 開啟。  1.4.2  除濕系統(tǒng) 普通日光溫室，以太陽輻射為主要能量來源，利用太陽能進(jìn)行冬季蔬菜生產(chǎn)，沒有額外能量投入。所以普通日光溫室只具備能量的自然蓄積與釋放功能，而缺乏對(duì)于夜間溫室濕度的調(diào)節(jié)。在試驗(yàn)溫室 2 中，配用基于主動(dòng)蓄放熱熱能的除濕系統(tǒng)，利用主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)存儲(chǔ)的太陽能，在夜晚起到溫、濕度共同調(diào)節(jié)的作用。 除濕系統(tǒng)采用主動(dòng)通風(fēng)的方法，夜晚強(qiáng)制通風(fēng)并伴隨加熱28，除濕過程中熱源由主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)提供。圖 2為除濕系統(tǒng)原理圖，主要包括進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口，系統(tǒng)加熱箱。系統(tǒng)加熱箱內(nèi)有風(fēng)機(jī)，水- 氣熱交換器，電加熱器。進(jìn)風(fēng)口處有 2 個(gè)電動(dòng)閥，控制冷風(fēng)來源，進(jìn)入加熱箱處有一手動(dòng)閥，控制系統(tǒng)整體風(fēng)速。出風(fēng)口為一條貫穿溫室東西向的塑料通風(fēng)管，其上布有均勻小孔。 在系統(tǒng)加熱箱內(nèi)，水 -氣熱交換器用于通過主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)的熱量加熱冷空氣，電加熱器位于水- 氣熱交換器之后，可以補(bǔ)充主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)熱量的不足，并維持室內(nèi)溫度在正常水平。 除濕系統(tǒng)在 18:00 08:30 之間處于工作狀態(tài)，在這農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org ）                                2016 年   228 個(gè)時(shí)段內(nèi)，當(dāng)室內(nèi)相對(duì)濕度超過 85%時(shí)，風(fēng)機(jī)和熱交換器循環(huán)水泵開啟，引進(jìn)室外干冷空氣進(jìn)行除濕。因?yàn)殚L時(shí)間溫度低于 8 ，不利于西紅柿的正常生長29，當(dāng)室內(nèi)溫度低于 8 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉室外進(jìn)風(fēng)口，打開室內(nèi)進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)行室內(nèi)空氣循環(huán)，維持室內(nèi)最低溫度 8 以上。在除濕過程中，當(dāng)水池水溫低于 25 時(shí)，會(huì)開啟第一個(gè)電加熱器，低于 20 時(shí)，開啟第二個(gè)電加熱器，用于補(bǔ)充額外熱量。 1.室內(nèi)  2. 室外  3. 蓄水池  4. 主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)集放熱板  5. 除濕系統(tǒng)加熱箱   6.供水管  7. 回水管  8. 水泵  9. 水 -氣熱交換器  10. 電加熱器  11. 通風(fēng)管道  12. 出氣孔  13. 電動(dòng)風(fēng)閥  14. 手動(dòng)風(fēng)閥  15. 風(fēng)機(jī) 1.Indoor  2.Outdoor  3.Water tank  4.AHS  5.Heating box  6.Supply pipe  7.Return pipe  8.Water pump  9.Water-air heat exchanger  10.Electric heaters  11.Air duct  12.Air outlet  13.Automatic valve  14.Manual valve  15.Ventilator 圖 2  除濕系統(tǒng)原理圖 Fig.2  Schematic diagram of dehumidification in Chinese solar greenhouse 1.5  測(cè)點(diǎn)布置 溫室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的測(cè)量， 采用 HOBO U14-002型（美國 onset 公司生產(chǎn)，精度0.2 ）溫濕度自記儀，分別放置于 3 個(gè)溫室中間位置，距地面高 1.5 m，除濕系統(tǒng)加熱箱的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口空氣溫濕度、室外溫濕度也采用此傳感器測(cè)試。太陽輻射傳感器（CMP3 ，荷蘭）位于溫室內(nèi)后墻表面，垂直放置，距地面 1.5 m27，用于測(cè)量主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)集放熱板處太陽輻射的強(qiáng)度。熱交換器進(jìn)出口水溫的測(cè)量采用 T-型熱電偶。水池中另一溫度測(cè)點(diǎn)連接到控制箱，用于控制電加熱器的開啟。所有熱電偶溫度傳感器和太陽輻射傳感器都連接到 CR1000 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀，數(shù)據(jù)每 10 min 采集一次。管道中裝有風(fēng)速儀（ HYXC-PFSC，精度 0.01 m/s）用于測(cè)量進(jìn)入溫室的風(fēng)速。熱交換器的循環(huán)管道上裝有流量計(jì)（ LWGY，精度 0.1 m3/h）用于測(cè)試循環(huán)水流量。 2  結(jié)果與分析 2.1  環(huán)境條件 試驗(yàn)時(shí)間： 2015 年 1 月 7 日至 2015 年 2 月 7 日。溫室中種植西紅柿，定植于 2014 年 10 月 20 日。試驗(yàn)期間室外溫濕度變化如圖 3 所示，溫度每天中午達(dá)到最高值，隨后一直下降，凌晨處于最低值，而相對(duì)濕度的變化正好和溫度的變化相反。室內(nèi)北墻垂直面的太陽輻射量如圖 4 所示，由于溫室骨架的遮擋，在峰值處測(cè)量值會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，根據(jù)峰值高低可以判斷出天氣情況。試驗(yàn)期間陰天情況有 5 d。室外平均氣溫1.9 ，最高氣溫 14.4 ，夜間最低氣溫 13.8 。 圖 3  2015 年 1 月 7 日到 2 月 7 日的室外溫濕度 Fig.3  Relative humidity and temperature outside greenhouse between Jan. 7 and Feb. 7, 2015 圖 4  2015 年 1 月 7 日到 2 月 7 日試驗(yàn)溫室 2 后墻垂直面太陽輻射量 Fig.4  Indoor irradiation intensity on vertical surface of north wall near the AHS in experimental greenhouse 2 between Jan. 7 and Feb. 7, 2015 2.2  室內(nèi)環(huán)境 試驗(yàn)溫室 1 和對(duì)照溫室內(nèi)溫度如圖 5a 所示，試驗(yàn)溫室內(nèi)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)一直運(yùn)行，可以看出 2 溫室白天溫度基本一致，夜間，對(duì)照溫室內(nèi)溫度低于試驗(yàn)溫室 1。圖5b為 1月 11 12日晴天條件下 2個(gè)溫室內(nèi)溫度變化曲線，試驗(yàn)溫室 1 開啟主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)，而對(duì)照溫室不開啟主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)。對(duì)照溫室夜間室內(nèi)氣溫度持續(xù)下降，夜間最低溫度在 10 以下，而試驗(yàn)溫室 1 內(nèi)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)在開啟后，溫度顯著升高，加溫時(shí)間段內(nèi)，最高溫度為 13.6 ，最低溫度 12.1 ，比對(duì)照溫室夜間溫度平均高出 4.5 。圖 5c為 2 月 12 日晴天條件下試驗(yàn)溫室 1 與對(duì)照溫室溫度變化曲線， 2 個(gè)溫室夜間均開啟主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)。 2 個(gè)溫室內(nèi)溫度在主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)開啟之后都明顯升高，試驗(yàn)溫室 1 內(nèi)溫度比對(duì)照溫室平均高 1.3 ，這主要是因?yàn)檠b配式復(fù)合墻體的保溫性能優(yōu)于磚墻，夜間熱量損失小。圖5d 為 1 月 15-16 日連陰天條件下，2 個(gè)溫室內(nèi)的溫度變化曲線， 2 個(gè)溫室內(nèi)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)都開啟。 1 月 15 日白天太陽輻射值低，室內(nèi)總體溫度較低，對(duì)照溫室內(nèi)最高溫度15.3 ，最低溫度 5.3 ，試驗(yàn)溫室內(nèi)最高溫度 15.5 ，最低溫度 6.1 ，夜間主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)開啟后，溫度升高，比對(duì)照溫室平均高 1.1 。輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室配套主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)，比傳統(tǒng)磚墻日光溫室保溫蓄熱能力強(qiáng)。  圖 6a 和 6b 為試驗(yàn)溫室 2 和對(duì)照溫室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度變化曲 線。 試驗(yàn)溫室 2 內(nèi)配套有主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)，試驗(yàn)期間 2 個(gè)系統(tǒng)一直運(yùn)行。從圖中可看出，第 5 天當(dāng)對(duì)照溫室內(nèi)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)，試驗(yàn)溫室 2 內(nèi)夜間溫度仍明顯高于對(duì)照。對(duì)照溫室夜晚相對(duì)濕度高于 90%，而試驗(yàn)溫室 2 內(nèi)除濕系統(tǒng)開啟后，夜間相對(duì)濕度維持在 80%以下。圖 6c 為 2 月 12 日 2 個(gè)溫室第 11 期                        周  波等：裝配加溫除濕系統(tǒng)的輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn) 229 內(nèi)溫度變化曲線， 2 個(gè)溫室夜晚都開啟主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)，夜間主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)開啟后，溫度有所升高，但試驗(yàn)溫室 2 內(nèi)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)的熱量一部分用于除濕，所以夜間溫度比對(duì)照溫室平均低 0.5， 04:00 左右當(dāng)除濕系統(tǒng)開啟內(nèi)循環(huán)之后，試驗(yàn)溫室 2 溫度略有升高。圖 6d 為 2月 1 2 日 2 個(gè)溫室內(nèi)相對(duì)濕度曲線圖。對(duì)照溫室內(nèi)，夜間相對(duì)濕度隨著溫度降低而升高，最高相對(duì)濕度 96%，當(dāng)主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)開啟后，室內(nèi)溫度升高，相對(duì)濕度可降低 2%。而試驗(yàn)溫室 2 內(nèi)，夜間開啟除濕系統(tǒng)時(shí)，相對(duì)濕度一直處于 80%以下，當(dāng)室內(nèi)溫度降低后，開啟內(nèi)循環(huán)，室內(nèi)相對(duì)濕度升高，最高相對(duì)濕度 82%。相比對(duì)照溫室，試驗(yàn)溫室 2 內(nèi)相對(duì)濕度降低了 14%。 圖 5 試驗(yàn)溫室 1 和對(duì)照溫室內(nèi)溫度變化 Fig.5 Temperature in experiment greenhouse 1 and reference greenhouse 圖 6  試驗(yàn)溫室 2 和對(duì)照溫室內(nèi)溫度及相對(duì)濕度 Fig.6  Temperature and relative humidity in experiment greenhouse 2 and reference greenhouse 2.3  加溫除濕系統(tǒng)性能分析 表 1 列出了除濕系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備的工作時(shí)間，能量消耗和運(yùn)行費(fèi)用，表 2 列出了除濕過程中的能量來源。在整個(gè)試驗(yàn)階段，水泵和風(fēng)機(jī)每天的能耗為 218.3 kJ/m2，假設(shè)電加熱器的效率為 100%，試驗(yàn)期間電加熱器每天可以提供的能量為 643.6 kJ/m2，主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)每天可以提供的能量為 639.4 kJ/m2，而其循環(huán)動(dòng)力的能耗每天為153.4 kJ/m2。所以，主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)用于除濕的過程中，每天有 643.6 kJ/m2能量的欠缺。 表 1  除濕系統(tǒng)每個(gè)設(shè)備的工作時(shí)間，能量消耗和運(yùn)行費(fèi)用 Table 1  Operating hours, energy consumption and costs per day of dehumidification system 設(shè)備 Equipment 功率 Power rating/kW平均每天工作時(shí)間 Average working hours per day/h 每天能耗 Energy consumption per day/(kJm-2)每天運(yùn)行費(fèi)用 Costs per day/yuan風(fēng)機(jī) Ventilator 0.37 14.3 72.1 2.6 水泵 Water pump 0.75 14.3 146.2 5.4 加熱器 1 Heater 1 2.00 13.8 376.4 13.8 加熱器 2 Heater 2 2.00 9.8 267.3 9.8 主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)Active heat storage-release system 0.75 15 153.4 5.6 合計(jì) Total - - 1015.4 37.2 注：運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算中取電價(jià) 0.5 元/ 度。 Note: The costs per day are based on the electric charge of 0.5 yuan/kWh. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org ）                                2016 年   230 表 2  除濕過程中能量來源 Table 2  Energy source of dehumidification system 能量來源 Source 每天能量供應(yīng) Energy per day/(kJm-2) 電加熱器 Electric heaters 643.6 主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng) AHS 639.4 電加熱器消耗了近 60%的運(yùn)行能耗和運(yùn)行費(fèi)用，在本試驗(yàn)中選用電加熱是因?yàn)榘惭b簡(jiǎn)便且容易獲得除濕系統(tǒng)的熱量欠缺數(shù)據(jù)。未來將這套除濕系統(tǒng)在商用溫室中使用，應(yīng)盡可能提高主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)的性能，減少額外能量投入，才具有更好的應(yīng)用價(jià)值。在連陰天情況下，可以選擇更加節(jié)能的輔助加熱手段。 2.4  經(jīng)濟(jì)性分析 表 3 為磚墻日光溫室和輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室建筑成本比較。傳統(tǒng)的磚墻日光溫室配主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)，每平方米造價(jià) 491.7 元， 而輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室配上主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)， 每平方米造價(jià) 334.5 元，減少了 157.2元，建筑成本下降顯著。磚墻日光溫室成本主要集中在墻體造價(jià)上，其溫室墻體由 240 mm 紅磚 +100 mm 聚苯板+240 mm 紅磚組成，增加了材料成本和人力成本，占用了大量土地面積。而輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室墻體采用厚度為 166 mm 的水泥板 -聚苯板- 水泥板復(fù)合結(jié)構(gòu)，其單張板規(guī)格為 2 400 mm1 200 mm，單價(jià) 230 元，材料經(jīng)濟(jì)，施工方便，是溫室造價(jià)下降的主要原因。輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室后墻較薄，相比后墻厚度為 600 mm 的磚墻溫室，墻體占地面積減少 72%，提高了土地利用率。 表 3  磚墻日光溫室和輕簡(jiǎn)裝配型日光溫室建筑成本 Table 3  Costs of brick wall solar greenhouse and simply assembled solar greenhouse 名稱 Name 磚墻日光溫室 Brick wall solar greenhouse/(yuanm-2) 輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室Simply assembled solar greenhouse/(yuanm-2）溫室鋼骨架 Steel frame 80.4 70.1 溫室基礎(chǔ) Foundation 41.7 43.9 溫室墻體 Wall 249.8 90.9 溫室覆蓋、保溫材料及 控制系統(tǒng) Plastic film and thermal insulation quilt with control system 63.3 43.6 其他費(fèi)用 Others 16.5 11.0 主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng) AHS 40.0 40.0 除濕系統(tǒng) Dehumidification system 0.0 35.0 合計(jì) Total 491.7 334.5 3  結(jié)  論 輕簡(jiǎn)裝配式日光溫室在傳統(tǒng)日光溫室建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，墻體為預(yù)制裝配式復(fù)合墻體，采用整體裝配式鋼架結(jié)構(gòu)，便于主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)的安裝。相比于傳統(tǒng)磚墻日光溫室，該溫室可實(shí)現(xiàn)整體式裝配安裝，大大減少了建設(shè)安裝成本；后墻厚度為 166 mm，與 600 mm厚的磚墻溫室相比，墻體占地面積減少 72%，顯著提高了土地利用效率；溫室冬季夜晚溫度高于傳統(tǒng)磚墻溫室4.5 以上；與裝有主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)的磚墻溫室相比，其整體保溫性能較好，夜晚溫度平均高出 1.1 ；配套基于主動(dòng)蓄放熱熱能的除濕系統(tǒng)，可將溫室夜間相對(duì)濕度降低 14%，控制在 80%以下。基于日光溫室結(jié)構(gòu)輕簡(jiǎn)化需求，未來將重點(diǎn)研發(fā)系列標(biāo)準(zhǔn)化溫室結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減少鋼材用量與溫室建設(shè)用工量。 參  考  文  獻(xiàn) 1 周長吉，楊振聲. 準(zhǔn)確統(tǒng)一“日光溫室”定義的商榷J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18(6)：200202. 2 李天來 . 我國日光溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景J. 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