温室监控系统设计论文范文第1篇
【摘要】当今社会倡导节约型，环保型社会，建筑节能规划设计是关键，对当今世界的发展起着非常大的作用。本文重点说明建筑各部分节能设计的方法以及在实际工程中的体现 ，从而优化建筑节能设计，达到节约能源的目的。
【关键词】建筑节能设计；建筑规划；运用研究
近年来，由于国家各种行业的不断发展，使得我国整体的生态環境遭到了严重的浪费和破坏，而人们对于节能环保的意识也越来越强烈。所以，建筑行业在发展经济建设的同时，同时将节能问题也放在首位，推行实施建筑节能技术可以带来很多的益处，例如，它可以缓解我们能源的紧缺矛盾，减少煤、气、油的使用及温室气体排放，使全球的温室效应得到大缓解，节能技术的使用还能减少我们消耗能源，从而保护地球环境，使人们的的生活水平不断的提高，从而带动社会的全面发展。
一.建筑节能的涵义
现在建筑物的节能越来越受到重视，也越来越要求严格，在工作过程中，我积累了一些实际工程经验，现在此做一些总结介绍。
所谓建筑节能，就是指在建筑施工的过程中，相关施工人员可以尽最大限度地使用和运用生态资源，然后为人们提供最为舒适的生态居住环境。所以，建筑节能中主要包含着两个方面：健康生活环境和资源的合理使用。
1.1构造健康的居住环境
众所周知，建筑行业是我国经济建设发展中一项重要的内容。要知道，在生态环境过程中，不仅有自然环境和人文环境，还有建筑行业所要依存的居住环境，所以，这三个方面是密不可分的[1]。当人类在对自然环境进行改造时，一定要遵循相关的自然规律，不可以违背其发展路线。并且，在建筑设计过程中，如果建筑施工单位要想达到一个良好的质量效果，就必须考虑各个方面的条件，学会因地制宜，这样才可以真正地促进整个建筑行业的发展。所以，在建筑设计的过程中，相关建筑单位必须要合理使用生态资源，将建筑设计问题作为建筑规划中的首要内容。例如，下图就为一幅建筑节能设计的展示图：
图一：建筑节能展示图
1.2要提高生态资源的使用效率
随着我国建筑行业的不断发展以及经济水平的不断提高，国家对于生态环境的问题越来越重视，但是所取得的成绩却不是很明显。尤其建筑行业作为我国一项重要的民生事业，施工人员在使用建筑材料时，由于方法和观念的落后，使得其对生态资源造成了极大的浪费。根据这种情形，相关施工技术人员必须要先制定有效的施工方案，尽最大努力去发挥资源的利用率和自身价值。并且在耗费资源的问题上，及时处理，及时解决，学会运用最有效的方案来应对生态资源的发展问题。这样一来，不仅可以大幅度提高资源的使用效率，还可以保障生态环境的和谐发展[2]。
二.建筑节能的相关重要影响
2.1建筑设计对资源消耗的影响
在建筑规划的设计环节中，建筑的结构以及设计对整个建筑资源的浪费有着重要的影响。比如，在建筑规划设计中，施工人员应该使用外开式还是内开式的平面设计，以及建筑层的设计和确定问题，这些内容对于整个建筑技术的使用都有着重要的作用。
2.2建筑设计对建筑质量的整体影响
在建筑规划设计中，它会包含多个方面的内容，从最开始的建筑节能规划到中期的建筑节能方案，再到之后的建筑施工，以及最后的重建阶段，每一步都需要对其进行细致入微的研究和讨论。相比之下，传统的建筑节能设计，建筑方只注重施工中的成本问题，这样过度计较利益的得失，肯定会对整个建筑节能设计工作产生不利的影响。例如，在建筑规划设计中，人们对于家庭器材有着多种的选择，这样就会在很大程度上使得消费者面临一系列的困难选择，所以，针对以上情况，建筑施工单位的负责人就要学会通过各种不同的计算方式，让消费者在面对多项选择时可以做出更好的判断[3]。
3.建筑物规划设计的相关设计原则
3.1遵循整体性原则
要知道，建筑开发商在进行建设的同时，也要将生态环境因素着重考虑到其中，所以我在建筑规划设计时，就要认真考虑建筑物和生态景观间的整体性联系，及时协调好两者之间的联系，这样才能够保障建筑物和生态环境同时以一种和谐的形式发展下去。并且，我还要将建筑节能设计和景观紧密联系在一起，使得两者相互融合，从而营造出更为壮丽美观的景象。所以，我们做设计的在进行建筑规划设计时，一定要遵循整体性和统一性的设计原则，这样一来，既可以有效地节约生态资源，还可以充分地体现当地的人文特色。
3.2遵循适宜居住性原则
根据我国当前建筑行业的情况分析，建筑行业最为主要的目的就是为广大人民群众提供一个更好的居住环境和办公场所，所以，相关建筑行业负责人必须要遵循适宜居住原则，并且从以下几个方面入手：第一、要节约生态资源。第二、要合理设计建筑物的通风、采光和采暖问题。第三、要对建筑物进行合理的设计和安排。
3.3遵循节能性原则
节能型原则是建筑规划设计中最为重要的原则，所以，我们做设计的在进行建筑设计的过程中时，一定要以此为中心，从而为建筑物制定最为有效的发展方案。并且，尤为重要的是，在当今现代化脚步发展尤为迅速的今天，在大力发展建筑行业的同时，更要注重节能工作的良好发展，真正地做到可持续发展，将建筑节能设计合理地应用到建筑规划工作当中。
四.建筑节能设计在建筑节能规划中的实践应用
4.1对于建筑规划设计的相关要求
在建筑行业的发展过程中，太阳和空气对整个建筑节能规划有着重要的要求，所以建筑行业就要着重注意这两个方面。第一、相关建筑行业的负责人要想合理对建筑物进行规划节能，首先就要降低太阳对其的辐射，以此来减少其对建筑物的表层伤害。第二、良好的空气质量可以保障整个建筑物的整体效果，所以，我们在建筑设计的过程中，要注重建筑室内的通风问题，及时让新鲜的空气流通到室内环境中，这不仅可以提升整个建筑环境的质量水平，而且还可以保障人们居住生活的舒适度。所以，在进行建筑设计的过程中，我们会注重这两个方面的内容，合理安排好建筑的组合步骤。更重要的是，当设计建筑群的位置朝向时，一定要先制定相关的原则，然后再根据准确的判断对其进行合理的设置。这样一来，不仅可以将建筑节能设计更好地应用在建筑规划设计中，而且还可以加强整个建筑环境群体的整体质量，从而保障资源的合理运用和发展[4]。
4.2要着重注意选择建筑的选址和朝向以及对其进行室内布局
建筑节能设计是建筑规划设计中的一个重要环节，但是由于我们这里是南方，所以我们做设计的在进行设计的过程中，必须要充分地将南方自然气候和天气变化情况因素考虑进去。大多数南方城市的平均气温较高，特别是在炎热的夏天，这就要求设计人员在进行建筑节能设计工作时，首先要对其全年的气候进行一个全面的了解，尽最大努力来保障建筑室内的布局和流通风向保持一致。这样一来，不仅可以使得建筑物内的室内流通变得更加通畅，而且可以更加有效地缓解建筑物的受热情况。
建筑物的朝向和间距会对建筑物内部采光、得热产生很大影响，因此建筑布局应考虑朝向与节能的因素。坐北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒，降低日射影响，若同时配合以遮阳隔热，效果将更加显著。因此，在设计中根据日照和太阳入射角确定建筑朝向范围后，可进一步根据季风主导方向进行调节，选取合理的朝向，以獲得良好的夏季穿堂风，并尽量利用建筑的体形变化做到多利用天然能源。
4.3要学会运用新型建筑材料对建筑物进行相关设计
近些年来，我国社会整体的生态环境节能意识都有了显著的提高，而且在建筑市场上还出现了大量的新型建筑节能材料，这种材料不仅有着高科技的含量，而且对整个建筑物也有着良好的节能效果。例如建筑市场上的墙体材料，当前建筑开发商主要是使用新型板材的设计材料，它既可以使得整个建筑物的外表得到了大幅度的提高，而且可以改善整个建筑房屋的质量。所以，新型材料的使用，对整个建筑物来说都是一次不小的变革。
4.4要将节能设计应用到建筑外部的结构中
对于整体的建筑规划来说，要想使得整体建筑物的质量达到一个良好的水平，首先就必须要注重美观环节，从而运用最合适的方法对其进行设计。在建筑规划的设计当中，建筑墙体设计和屋顶设计是相当重要的两个环节。尤其是建筑物内的屋顶设计，如果我们做设计的没有考虑到气候因素，这就会间接影响整个建筑的保暖效果，从而使得人们不能够生活在一个温暖舒适的环境中[5]。例如，由于南方阳光充足、雨水丰富，建筑物屋顶表面温度比其他围护结构高得多，由于建筑物长期受到了太阳的辐射，从而使得其室内气温升高，多选择较低吸水率的相关材料，以免在雨水天气出现渗漏的现象，从而延长整个建筑物的使用寿命[6]。对此，除必须考虑采用高效内高温防漏材料作为屋面的防渗漏措施以外，还可从建筑设计角度考虑，在顶层设置通风隔热层或将顶层作为设备间等，形成二次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面还可以采用倒置式、绿化、蓄水、浅色坡屋面等方法进行节能。
结束语：
总而言之，建筑行业已经成为了我国经济建设中一个重要的环节。而建筑节能设计则是整体建筑规划设计中的重要环节。如何合理运用资源，以及加强生态环境的保护，对于整体建筑行业的节能技术的发展有着重要的意义。我国作为世界能耗大国，对于发展可持续发展的生态建筑，减少建筑能耗更是刻不容缓。作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对建筑进行优化节能设计，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，从而实现节约能源，减少能源消耗，为建设节约型社会作出应有的贡献，希望我的浅见能获得大家的认同。也希望大家都能做好节能设计。
参考文献：
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[3]鲁春华.建筑节能设计在建筑规划设计中的实践应用[J].江西建材，2014（22）：38-38.
[4]邓爱英.浅谈建筑节能与建筑规划设计[J].山西建筑，2011，37（3）：188-189.
[5]徐敏.建筑规划设计中的节能设计思路漫谈[J].建筑工程技术与设计，2014（23）：825-825.
[6]胡庆辉.浅谈我国建筑节能设计的相关问题及建议[J].新材料新装饰，2014（6）：349-349，350.
温室监控系统设计论文范文第2篇
大棚作物的无线远程检测系统的应用。可全天候实时、定时采集棚内作物生长发育状态、病虫害活动的高清图片，棚内作物的大小也 清晰可见。其单路摄像，可进行焦距调节监控，达到近距离可以观测到植物叶面、茎干蚜虫等害虫。一般距离可以看到病虫害的发生状况、植物叶面等生长情况。远距离可观察作物整体长势状况。通过无线网络传输，千百里外也可以通过手机电脑实时监控，被称为测报人员的“听诊器”“千里眼”。
环境监测系统是智能大棚种植管理中的一项非常重要的功能。棚内空气温湿度、土壤温湿度、CO
2、光照度等因素，对棚内农作物生长起着关键性作用。通过环境监测系统，可以帮助用户通过电脑、手机客户端监测整个棚内农作物生长情况，全天候无线网络传输，自动上传作物生长信息，可以及时快速的获取棚内环境变化。从而方便用户及时进行调控，保证适宜植物生长的环境。
拥有智能控制系统的农业大棚则是农业现代化的重要标志。智能控制系统;通过棚内感知层对作物生长环境中的信息参数进行无线传输上传，智能比对参数设置值，系统分析对比运算，自动进入模型控制卷帘、风机、生物补光等环境控制设备，智能化控制设施农业各项设备启闭，调控大棚内环境达到适宜植物生长的范围。“如果温度低了，自控系统将开启空调，自动给其加温;如果温度高了，自控系统将开启风机，通过通风自动给其降温;不需要阳光时，自动打开遮阳网。病虫害做为影响农作物生长的重要因素，在设施内可以通过杀菌灯和频振诱控技术进行智能无害化防治。
二氧化碳含量作为直接影响作物光合作用的重要环境因子。系统可智能化调整，预设二氧化碳浓度、阈值范围参数。将二氧化碳浓度，实时采集值与当前浓度阈值进行对比，如果小于所设二氧化碳浓度阈值，系统则自动打开二氧化碳气罐进行精准补给;如果大于所设二氧化碳浓度阈值，则自动打开风机进行适量排放。
佳多智能大棚系统中墒情监测、智能滴灌对不同作物的种类，生长阶段、生长环境、气候土壤条件实施智能化精细灌溉施肥。将微生物肥料、有机肥料与灌溉水一起均匀准确地输送到作物根部土壤。大幅度地提高了肥料的利用率，可减少50%的肥料用量，水量也只有传统浇灌的30%-40%。
温室监控系统设计论文范文第3篇
农业大棚智能检测环境系统
作者：王峰萍 王佳
来源：《现代电子技术》2012年第14期
摘 要：介绍了以 STC89C52单片机为核心的光照和温度控制系统的工作原理和设计方法。系统由TSL2561光传感器和 DS18B20温度传感器采集数据传输给控制器，通过外围设备 LCM12864显示现场光照度和温度值，并设计上位机程序，通过串口通信实时获取光照度和温度，所采集的数据放入到Access数据库当中，然后从数据库读出光照度和温度的值，通过曲线显示到PC机上，进行实时曲线监控。同时，系统具有温度和光强报警功能。
温室监控系统设计论文范文第4篇
一、设计思路
1、分析问题
能源在人类的生产生活中起着至关重要的作用, 是国家发展和经济增长的驱动力。但是, 在能源带给人类各种利益的同时也面临着很多不能回避的能源短缺问题。能源缺乏以及能源浪费造成的环境污染等现状对人类的生产生活产生了一定的影响。所以, 无论是从国家颁布的“走可持续发展之路”政策的高度审视, 还是从保护人类赖以生存的地球生态环境、解决能源短缺的现状出发, 开发利用太阳能技术都具有重大的意义。
2、本设计服务对象分析
目前我国光伏产业存在的最大问题就是产能过剩, 主要依靠外部需要来满足市场需求, 所以光伏技术能否摆脱过去单纯依靠规模效应、低价策略的方式转向依靠技术进步与创新成为我国光伏产业有待解决的主要矛盾。与其将光伏产业投向国外, 不如应用到国内的产业发展中, 解决普通民众的现实问题。随着国家对农业产业化的支持以及农业现代化进程的推进, 绿色、环保、节能的农业生产模式越来越为大家所青睐, 将光伏技术应用于温室的控制系统中不仅解决了温室的供暖、制冷等能源问题, 又契合节能环保的现代农业生产理念。同时光伏技术与设施建造完美结合, 通过对新技术的创新应用, 使其成为具有双重功效的创新型新能源生产方式, 它综合利用光伏技术, 实现了新能源热电联产, 为现代农业的发展开辟了一条新路。
3、解决问题的方法
将光伏技术应用到建筑设计中, 达到建筑与新技术的巧妙结合;同时, 在农业生产过程中通过对物联网技术的应用, 达到合理利用资源、提高产品品质的目的。因此, 以传感器节点、传感器网络、互联网和智能信息处理为核心的物联网光伏技术必将在现代的建筑设计中发挥举足轻重的作用。
二、设计概述
该课题属于概念设计, 主要研究在当下能源短缺的现状中如何将新技术应用到建筑设计中, 满足农业生产所需的外部环境。将光伏技术与建筑外观相结合, 达到满足内部空间各种能源需求的要求。在农业生长过程中利用物联网技术进行监测, 及时发现异常情况进行处理, 保证作物良好的生长环境。
建筑以“蜂巢”为主要设计来源, 整个建筑由三个大小不同的六边形柱体结合而成, 纵向来看, 建筑遵循由中间分别向上、下收缩的原则, 形成纵向的非正六边形。主体建筑分为两层, 外部造型是由中间分别向上、下缩小的安装了太阳能板的三角形装饰而成, 能够满足两层空间所需的热量;培育体验区建筑相对较小, 但是由于植物生长需要足够的热量, 所以外部采取由顶部向下依次减小的安装了太阳能板的三角形装饰而成;办公区建筑最小且不需要过多的热量, 所以建筑外部采用由底部向上依次减小的安装了太阳能板的三角形装饰。由于三个区域需要的热量不同, 所以建筑的高低设计也有很大的区别。培育区需要的热量最多, 所以建筑最高;主体建筑主要用来展示及销售次之;办公区建筑不需要与外界过多接触所以最矮。
三、设计总结
1、设计创新之处
外观创新:根据三个区域功能的不同来确定太阳板安装位置, 同时也就决定了建筑的外观;三个区域外观似而不同, 富有变化;功能分区创新:主要包括展示区、销售区、体验区、培育区、信息区、办公区、餐饮区等几大方面, 功能齐全, 并且实现了高科技与动手实践的一体化服务。技术创新:通过研究物联网光伏技术在建筑中的合理应用, 达到有效解决当今能源短缺的问题, 同时光伏建筑一体化这一新技术的创新应用, 对于开发利用新技术也具有一定的积极意义;当前必须利用物联网光伏技术发展带来的机遇, 开展物联网光伏技术在建筑设计应用中的相关课题的探讨与研究, 突破物联网光伏技术在建筑设计应用中的重大核心技术, 提升建筑的社会价值。
2、不足之处
设计总是需要不断改进、完善, 应该用变化的眼光去看待设计。在该课题的研究中我发现自己对建筑内外空间的设计原理并不是很了解, 缺乏理论基础, 虽然进行了部分知识的学习, 但就该课题来说还是存在一些不足。温室应用光伏技术后既满足温室的部分能源需求, 又能进行大规模培育, 但是在应用过程中有一定的限制, 应根据具体情况制定相应方案, 适度发展。对农业物联网技术学习不够深入, 不能将该理论系统的应用到课题的研究中。
摘要：能源在人类的生产生活中起着至关重要的作用, 但是常用能源的不可再生性导致的能源短缺是当今社会所面临的重大问题, 为了找到一种新能源来代替不可再生能源, 解决煤炭等能源的不可再生问题, 人们开始关注太阳能并实施“太阳能计划”。正是在这种环境的要求下才产生了光伏建筑一体化这一重要的结合方式并有了一定程度的发展。就我国应用光伏技术的现状来说, 与其将光伏产业投向国外, 不如应用到国内的产业发展中。实现为生产服务、为人民服务。同时, 光伏建筑一体化这一新技术的创新应用对新技术的开发利用也具有一定的积极意义。该课题主要研究如何实现光伏建筑一体化与农业生产的有效结合, 达到合理利用资源、提高产品品质的目的。利用物联网光伏技术发展带来的机遇, 开展物联网光伏技术在建筑设计应用中的相关课题的探讨与研究, 突破物联网光伏技术在建筑设计应用中的重大核心技术, 提升建筑的社会价值。
关键词：光伏,展示型,温室设计
参考文献
[1] 冯秀萍, 李明辉, 田立强.太阳能光伏技术在温室大棚控制系统中的应用[J].陕西:《科技致富向导》2013, 5 (1) .
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[3] 丛燕颖.北京植物园热带植物展览温室环境调控的研究[J].2006, 4 (6) .
温室监控系统设计论文范文第5篇
日光温室草莓栽植以后，每667 m2喷施8～10 mg/L的赤霉素，每隔15～20 d喷施1次，连续喷施2～3次，以促进其生长发育，防止休眠。
二、控制温度
日光温室草莓秧苗长出后，要适当开启通风口，降低日光温室内的温度，使白天温度维持在20～
25 ℃，夜晚维持在15～18 ℃，促进发根，加速缓苗。3～5 d后，把通风口全部打开，尽力降温，使白天温度尽快降到15～20 ℃，夜晚降到10 ℃左右，进一步促进花芽分化。20天后，适当提高温室内温度，白天温度维持在20～28 ℃，夜晚维持在7～12 ℃，促进花芽发育。开花后，为促进果实发育，要适当降温，白天温度维持在18～23 ℃，夜晚维持在5～7 ℃。进入12月后，天气越来越寒冷，日照更短，为提高地温，防止草莓植株休眠，应适当提高温度，白天温度逐步提高到25～28 ℃，夜晚提高到7～12 ℃。翌年2月底后，天气开始回暖，日照渐长，地温回升，为培育大果，促进花芽继续分化，应降低温度，白天温度逐步降到20～25 ℃，夜晚降到5～7 ℃。随着天气的进一步回暖，温室内温度难以降低，可实行24 h通风，并把通风口全部打开，尽量降低温室内的温度。
三、调整湿度
日光温室草莓对空气湿度要求比较严格，空气相对湿度高于70%，营养生长过旺，不利于花芽的分化与发育;草莓开花后，空气相对湿度高于90%，花药开裂较难，花粉萌发力降低，不利于坐果和果实的发育。温室内空气湿度过高，还易诱发草莓灰霉病等病害，因此，必须注意通风排湿。只要温度不低于适宜温度的下限，应全力通风排湿，要坚持清晨、夜晚大风口排湿，防止温室内空气相对湿度高于90%，影响坐果。
四、土壤追肥
日光温室栽培草莓从采果开始要经常追施速效肥料，每隔15～20 d施肥1次，每次每667 m2随滴灌追施三元素复合肥10 kg。冬至前10 d，要在畦沟内追施有机肥，每667 m2施腐熟鸡粪1000 kg或优质圈肥2000 kg。追施有机肥时要选在晴天上午进行，撒粪、翻土、浇水、覆土、盖膜同步进行，并要开启通风口通风，以防止施肥时挥发的氨气危害秧苗。为管理方便，防止温室内空气湿度升高，施肥沟内每次追肥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、葉面喷肥
日光温室草莓定植后，结合病虫害防治，每隔7～15 d喷施1次“天达-2116”(壮苗灵)600倍液+0.7%红糖+0.3%尿素，连喷2次，促进植株生长发育，提高光合能力，增强抗逆性。花序显露后直至采收结束，要结合喷药，每隔10～15 d喷施1次“天达-2116”600倍液或康凯1000倍液，同时喷施1次0.4%磷酸二氢钾或0.1%福乐定溶液。以上用药应连续喷至果实采收结束，以提高草莓果实的含糖量，改善草莓果实品质，增加产量，生产大果，提高草莓的产量和品质。
六、疏花摘蕾
日光温室草莓可以生长多个花序，每个花序又可以生长10多个花蕾，过多的花序与花蕾必然会消耗大量营养，使秧苗生长衰弱，果实变小，甚至造成减产和降低品质。因此，管理上需要及时疏除过多的弱花序，每个花序只保留4～5个花蕾，其余的及早摘除，以便节约养分，提高品质和质量。
七、辅助授粉
日光温室草莓开花后，11： 00—12：00为花药开裂高峰期，可用扇子对花蕾轻轻扇风，进行人工辅助授粉。有条件者，可在设施内释放蜜蜂进行授粉，效果更好。
八、人工补光
进入11月以后，日照时间缩短，不利于植株生长，易诱导草莓休眠，应进行人工补光。可在设施的中前部、1.8～2.0 m高处吊挂节能灯进行补光，一般用30～40 W的节能灯，每3～4 m挂1个，每天下午放草苫时开始补光，直至22：00。
九、疏除弱果
冬季及早春低级次花序上的花蕾处于花序中的优势地位，由于受气温低等不利因素的影响，往往会形成有纵沟且形状不规则的特大畸形果，但因上市早、价格高，一般不要轻易疏除。开花前后疏除一些弱花或发育不良的幼果，可明显降低畸形果率，同时还有利于养分集中供应低级次花序果。
十、摘叶除茎
日光温室草莓新生叶片的叶龄在40天左右时，其光合效能最强，即4～6片叶生产水平最高。8片叶以后的叶片，光合效能明显下降，如果继续保留，植株叶片郁密，光照条件恶化，不但会消耗过多的营养，引起减产，还会诱发病害，应及时摘除。3月以后，随日照时间的加长和温度的回升，草莓植株会长出葡萄茎，若将其保留，会消耗大量的有机营养，影响结果，必须及时摘除。
温室监控系统设计论文范文第6篇
摘要：当前农业温室的调控消耗了大量的燃煤，该问题制约了温室甲鱼养殖业的发展，因此利用太阳能热泵技术为温室供暖是很有必要的。参照工厂化甲鱼养殖温室构建了30 m2实验温室，以浙北地区的气象数据为基础计算了实验温室的热负荷。以实验温室为研究对象，设计了双热源混联式太阳能热泵供暖系统并优化了系统结构，提高了系统的能效比和运行的稳定性，且系统的运行方式灵活多选。以实验温室热负荷计算结果为基础进行了系统的部件选型，构建了太阳能热泵供暖系统实验台，实验台设置了开展实验研究所需的温度、流量及辐照度等传感器采集相关参数。系统为太阳能单独运行、空气源热泵单独运行、热泵太阳能串联运行、太阳能热泵并联运行等多种运行模式下的实验研究，可获得各种运行模式下太阳能、热泵和系统整体的性能参数，为开展试验研究打下了基础，同时也可为同类设备的设计与应用提供参考。
关键词：温室;能源;热负荷;太阳能热泵;实验研究
收稿日期：2019-09-25
基金项目：浙江省公益技术应用研究计划（编号：2015C32112）。
作者简介：刘晓勤（1967—），女，江苏扬州人，硕士，副教授，主要研究方向为建筑节能与暖通空调技术。E-mail：365358379@qq.com。 温室农业目前已经不再受气候的影响，北亚热带季风气候区冬季时热源主要来自于小型煤炉，但这会造成环境污染[1-2]。清洁能源的开发利用以及节能技术的推广使用，是现代绿色生态环境对农业发展提出的新要求，也是必然趋势。太阳能属于清洁能源，热泵技术有高效节能的优势，将两者合二为一既能避免太阳能作为热源受天气影响的缺点，也间接提升了系统性能[3-4]。太阳能与热泵技术嫁接，对于改进能源消耗与环境保护之间的矛盾，意义重大[5-6];太阳能热泵技术目前在温室农业方面、建筑物冬季供暖方面的应用如雨后春笋[7-9]。本研究以工厂化饲养甲鱼，人工构建温室为研究对象，创建了养殖面积为30 m2的实验室，构建了太阳能及热泵2个热源，按温室供暖规范设计了系统实验台，用于温室供暖和太阳能热泵系统的试验研究，为温室清洁能源供暖系统的设计与优化研究提供参考和依据。
1 甲鱼养殖温室概况
养殖温室的室温需维持在35 ℃，养殖池水温需维持在30 ℃左右，如此有利于甲鱼的快速生长。实验温室采用普通聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）作为温室四周墙壁和顶棚的保温材料，EPS板的内外两侧采用彩钢板夹紧以起到支撑与隔离外界的作用。温室的地面首先平整好泥土層，然后覆盖1层防潮塑料薄膜，最后再铺以100 mm厚的硅酸铝保温棉，用以隔绝水池与地面之间的热量传递。养殖池为长方形，采用2 mm厚的钢板焊接成型，做好防锈处理后覆盖1层加厚防水布，养殖池西侧是1个铺设木地板的过道。温室结构示意图详见图1，温室顶棚呈斜面，南北墙和顶棚为长方形，东西墙为梯形，温室尺寸参数见表1，经计算温室四周墙体与顶棚面积总计为76.2 m2。
2 温室维护结构热负荷计算
2.1 基本气象参数
实验室及实验平台所涉及气候、太阳能辐照度等参数详图2。
式中：α为围护结构温差修正系数;Fwh为围护结构的面积，m2;Tsn为温室室内温度，取值为35 ℃;Tsw为室外温度，取月均气温，℃;K为围护结构的传热系数，W/（m2·℃）。维护结构传热系数K以及温差修正系数α的计算参考国家规范[13-14]。
维护结构热负荷计算值年最冷月（1月）如表2所示。热负荷平均是1 173 W，结果显示，白天和黑夜温度差变化引起热负荷发生波动，1月份最低气温约为-5 ℃，此时热负荷为2 112 W。不同月份下的围护结构热负荷及温室日需热量详见图3。由图3可知，温室年总需热量为21 940 MJ，标煤热值为29.27 MJ/kg，考虑小煤炉的热效率为60%[2]，则此温室年消耗标煤约1 250 kg。
3 太阳能热泵温室供暖系统设计与构建
3.1 太阳能热泵温室系统结构设计
为满足温室供暖的多种工况以及节能运行要求，设计了双热源混联式太阳能热泵系统（图4）。该系统由温度传感器、热泵机组、风机盘管、蓄热水箱、流量传感器、太阳能集热器、供暖水箱、循环水泵、连接管件等组成。系统中太阳能可单独运行加热蓄热水箱或者供暖水箱中的水;热泵设置了以空气作为热源的蒸发器、以蓄热水箱的水作为热源的2个蒸发器，冷凝器用来加热供暖水箱中的水制取供暖所需的高温热水;供暖水箱中的水通过风机盘管向温室供暖。
该系统具有太阳能热泵串联方式运行、太阳能热泵并联方式运行、空气源热泵单独运行、太阳能单独运行等运行方式。在冬季温室热负荷较高时，系统宜采用串联方式运行;在春夏秋季环境温度较高时系统既可以并联方式运行，也可以串联方式运行，阳光辐照特别好时则太阳能单独运行;任何季节下遇到连续阴雨天时则热泵以空气源形式单独运行。此系统的优点如下：
（1）提高了系统的能效比（COP）。系统以串联方式运行时太阳能主要用来制取低温热水，太阳能集热器的效率可有效提升[15];热泵蒸发器侧热源为低温热水，制冷剂蒸发温度较高，因此热泵COP也得到提升;末端散热采用风机盘管强制换热，因此总体上系统COP得到了有效提高。
（2）提高了系统稳定性。在气温出现连绵阴雨天时，由空气源热泵向温室提供热量。为延长设备使用寿命，采用闭式循环运行，就是让太阳能集热载体与水箱中的水隔开运行;为减少设备正常运行时的维护量，选用丙三醇、乙二醇等的水溶液来充当集热载体，起到冬天防冻，平常防结垢、防腐的作用。
（3）提高了系统运行灵活性。系统运行方式由阳光辐照强度、环境温度经温室热负荷计算后选定。最大化运用太阳能，最大化实现系统的节能运行。
3.2 太阳能集热器面积选择
假如由太阳能提供温室所需全部热负荷，则通过式（2）计算可得到在不同月份随环境温度改变的集热器面积（表3）。结果显示，集热器面积所需最大是在最冷月，达到了35 m2。通常2 m×1 m规格的平板式集热器采光面积为1.9 m2，则若按照1月份的配置需要18.5块，为保证太阳能的工作效果和安装规整，太阳能板的数目取值为20块。
式中：FJ为集热器所需面积，m2;Qd为温室的每日需热量值，MJ/d;Ic为太阳能辐射总量，MJ/（m2·d）。ηc为集热效率平均值，按40%计[15]。
3.3 供暖水箱容积选取
供暖水箱储热能力高低取决于水箱容积，而水箱容积大小又反过来决定热泵运行的间隔时间。
该值由式（3）进行计算，计算时的相关条件：（1）按照1月份温室平均热负荷Qw=1 173 W计算;（2）当热泵以空气源形式单独运行，设定水箱内温度差为10 ℃，当达到60 ℃时热泵停止工作，当水温下降到50 ℃时重新启动。
当供暖水箱容积（Vg）选择为300 L时的计算结果为178 min，也就是热泵从停止运行到重新启动需时为178 min，热泵单独运行需178 min间隔时间，假设太阳能在同时供热，势必会延长热泵的启停间隔时间。热泵间歇工作的时长表明供暖水箱容积选取为300 L较为合适。
式中：Qws为温室平均热负荷，1 173 W;T为启停间隔时间，min;Cpv为水定压比热容，4.18 kJ/（kg·℃）;Vgn为供暖水箱有效容积，300 L;ρw为水密度，1 000 kg/m3;ΔTgn为供暖水箱内温度差，10 ℃。
3.3 蓄热水箱容积的选取
冬季系统串联运行时热泵水源蒸发器所需要的热量全部由蓄热水箱中的热水供给，蓄热水箱则由太阳能进行加热。考虑到热泵的水源蒸发器的蒸发温度即热水水温不能过高，否则会导致制冷剂压力过高对压缩机造成损伤，因此蓄热水箱的最高水温设定为35 ℃，最低温度设定为10 ℃，则水箱的温差为25 ℃，通过式（4）进行计算，可得到供暖水箱的容积（VX）为976 L时可满足要求，考虑工业成品水箱的规格，蓄热水箱容积（VXR）选取为1 000 L。
式中：Qd为1月份温室日均需热量，102 MJ;ΔTXR为蓄热水箱的温差，取值为25 ℃。
3.4 热泵机组的选型
通常情况下水源热泵的COPw要远高于空气源热泵的COPA，但是必须考虑南方出现连续阴雨天的情况，此时太阳辐射照度不够，以空气源运行形式代替太阳能来工作，熱泵则变成主要的热负荷提供者。太阳能无法工作时热泵只能够以空气源形式运行，此时热泵承担温室的全部热负荷，为保证热泵的制热量能够满足温室的需求，热泵选型时应以空气源形式运行时的COPA进行计算选型。
1月份最冷时温室维护结构的热负荷为 2 112 W，考虑安全余裕，将系数取为1.2，则两者相乘得到热泵制热功率为2 535 W，空气源热泵COP取值为1.5[16]，经计算得到热泵压缩机功率是 1 690 W，据此选择压缩机及热泵机组即可，但功率必须大于1 690 W。
系统无论以串联方式、并联方式或者空气源热泵单独运行时，热泵冷凝器冷却水的温度区间均设置为50～60 ℃，即热泵冷凝器的工作状况较差，因此热泵的压缩机性能要好，同时制冷剂的性能既要满足蒸发器的低温工况，也要满足冷凝器的高温工况。
3.5 太阳能热泵供暖系统配置与构建
根据以上的太阳能热泵系统的结构设计与设备选型，构建了为30 m2实验温室供暖的双热源太阳能热泵系统，系统的主要部件参数详见表4，构建的太阳能热泵供暖系统实验台详见图5。
3.6 系统参数测量与可开展项目
双热源太阳能热泵供暖系统中设置的相关传感器及其测量点的参数详见表5。系统中配置的设备，主要用来测试太阳能辐射照度值、流量值、温度值等参数。通过对测试参数的采集、归类、计算、整理，得出太阳能集热器效率值，得出热泵COP，从而模拟出相关参数变化曲线。本实验台可以开展的实验研究项目如表6所示。
4 结论与探讨
本研究以1个养殖面积为30 m2的甲鱼养殖温室为研究对象，通过构建自成系统的双热源太阳能系统来实现热泵供暖，达到以下目的：为满足温室供暖的多种工况以及节能运行要求，设计构建了1套双热源太阳能热泵供暖系统，该系统具备如下特点：
（1）结构设计合理、运行方式灵活多变，适用于不同工况下;系统稳定性好，经济效益佳。
（2）热泵供暖测试系统设备全、测点广、效率高，可用于各类运行方式下系统、部件测试。
在全社会提倡绿色建造的今天，环保意识渗透到各行各业已是不争的事实。应用于温室，促进农业领域的变革，更有着特殊的意义。从生态文明角度来发展农业，是当代为暖通空调专业人士提出的新挑战，任重而道远。
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