檢視太阳能相变蓄热日光温室技术应用案例的原始碼

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<small>[https://www.sohu.com/a/532609118_121340050 来自 搜狐网 的图片]</small>
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'''太阳能相变蓄热日光温室技术应用案例'''本项目属于新能源与可再生能源<ref>[https://www.sohu.com/a/716739835_99915713 还有谁？细数七大可再生能源] ，搜狐，2023-09-01</ref>利用[[科学技术]]领域，涉及农业日光温室太阳能光热利用关键技术、相变材料技术、太阳能集热装置开发及工程应用。

==一、背景==

===1.技术应用所属行业特点、机遇与挑战===

随着我国国民经济高速增长、人们生活水平大幅提升、城镇化快速发展，北方地区老百姓已经不再满足于冬季只能吃到[[大白菜]]这类叶菜的生活状况，需要四季都能吃到番茄、黄瓜这类喜温的果菜，我国已是[[世界]]上最大的蔬菜生产国和消费国。保障城乡居民蔬菜安全供给是国家重大民生工程，这同时也给设施农业带来了极大挑战：如何利用科学理论、方法与技术，用越来越少的耕地资源、越来越贵的劳动力、以及得天独厚的太阳能资源条件，产出更多、质量更好的鲜食果菜，满足老百姓丰富餐桌的需要、以及农民收入不断提高的需要。

===2.技术应用所解决的行业难点、热点问题，必要性及重要意义===

日光温室建设属于农业工程学科，是我国独创的用于越冬蔬菜生产的一种农业设施，创始于20 世纪 80 年代，其利用建筑围护结构及其内部微气候环境，与蔬菜构成半封闭系统，被动式利用通过透明前屋射入温室内[[太阳能]]，为冬季蔬菜生长发育营造所需的光热环境。日光温室作为设施农业，为解决长期困扰我国北方地区冬淡季鲜食蔬菜供应问题以及发展“三农”事业做出了巨大贡献，更是当今西部地区脱贫后农民致富的重要生产手段之一。

本项目从建筑设计、相变材料、太阳能集热装备、工程实践应用等方面进行创新，提出可适应地域气候的高性能日光温室建筑技术体系，显著提高日光温室耕地利用率、光热环境控制能力、太阳能保证率，实现北方地区[[冬季]]日光温室越冬高效生产喜温果菜，对提高农民收入、促进行业发展，具有很重要的社会、政治与经济意义。

==二、应用案例==

===1. 项目概述===

（以应用为切入点，介绍包括但不限于：应用项目地点、资源及负荷等主要应用场景，以及项目规模、[[生产]]能力、关键实施步骤、主要功能与创新点、主要实施单位等）

本项目以宁夏回族自治区吴忠国家农业科技园区工程应用为案例进行介绍。吴忠国家农业科技园区总面积 576 km2，种植业核心区占地总面积近 6000 亩，已形成吴忠市区最大的设施[[蔬菜]]生产基地及新品种试验场，是自治区经济核心区的重要组成部分。吴忠地区虽属于

太阳能资源丰富地区，年日照时间 3000~3100h/a、年辐射总量 5247.88～6753.75MJ（/   m2·a）；

但冬季寒冷，平均温度为-9℃、最低温度达-22℃、最大冻土深度为 0.8~1.0m，传统日光温室冬季特别是夜间无法保障越冬生产番茄、黄瓜等经济性喜温果菜必须的温度环境，致使大部分温室冬季闲置，耕地利用率和[[经济效益]]低。

项目团队针对吴忠国家农业科技园区既有日光温室越冬生产喜温果菜存在的问题，1） 2020 年 7 月提出在园区内新建一栋跨度 9m 示范日光温室、改造 2 栋既有老旧日光温室的设计方案，包括相应的工程设计图纸；2）协助施工单位制定相应的工程实施方案；3）提供示范工程需要的且具有自主知识产权的 GH-20 相变材料、双集热管多曲面槽式空气集热器产品；4）协助现场施工质量把控，2020 年 11 月[[工程]]验收、交付使用；5）参与黄瓜越冬生产管理过程（2020 年 11 月~2021 年 6 月），并对温室光热环境数据进行实时采集和分析，提出温室光热环境高效管控运行策略。形成了一套可适于吴忠、银川地区日光温室越冬高效生产的太阳能相变蓄热日光温室技术体系。实施单位宁夏新起点现代农业装备科技有限公司、宁夏吴忠市天禾农牧开发服务有限公司。

===2. 主要效益===

（通过可量化的关键指标，描述应用案例的经济效益或社会效益）

新建日光温室墙体厚度仅为既有老旧日光温室的1/10，耕地利用率提高 30%。新建日光温室在室外温度低至-23.4℃的严寒条件下，温室内后半夜最低温度仍然高于 9℃，完全满足黄瓜生长对[[温度]]环境的需要，黄瓜产量提高12%，太阳能保证率 100%（图 1）。既有老旧日光温室改造后，温室内后半夜最低温度高于12℃，黄瓜产量提高 20%，太阳能保证率100%（图 2），彻底改变了冬季无法正常生产越冬喜温果菜的历史，显著提高了土地资源产出率。

==三、技术要点==

（关键技术描述，自主知识产权的设备、技术、产品、软件等）

本项目基于太阳能光热利用理论、建筑热工以及建筑热过程理论、相变贮能理论，创新性提出了可适应地域气候的高性能日光温室建筑技术体系。主要技术要点如下：1）揭示了日光温室适应地域气候、全年低能耗高效生产的传热机理，发展了日光温室建筑热工设计理论，提出了高性能日光温室建筑设计新方法；2）发明了高性能 GH-20 水泥基复合相变蓄热材料及制备成型[[工艺]]与工业生产技术，相变材料产品通过了国家建筑节能质量监督检验中心的性能检测，GH-20 相变材料导热系数 0.484W/（m·K）；3）发明了系列适应于日光温室的高性能多曲面聚光、多管集热槽式太阳能空气集热器制备及工业[[生产技术]]，集热器产品通过了国家太阳能热水器质量监督检验中心的性能检测，截距效率达70%；4）基于研发的相变蓄热、聚光型空气集热、墙体通风技术，构建了适应地域气候的日光温室设计技术体系。

==四、应用前景==

（行业前景、商业模式、推广空间、问题挑战等）

2021 年 1 月 27 日《国家能源局关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》：在[[农业]]大棚、养殖等用热需求大且与太阳能特性相匹配的行业，充分利用太阳能<ref>[https://www.sohu.com/a/348859963_468672 太阳能发电的详细解释说明]，搜狐，2019-10-23 </ref>供暖。日光温室原本走的就是“阳光之道”，符合国家“双碳”目标。随着我国城镇化不断快速推进，巨大的蔬菜周年需求市场，无论是对设施农业的发展规模、生产能力都提出了极大挑战。

日光温室具有生产效益高、产业旺、就业好等优势，是大田作物收益的 15~20 倍；每亩地就业岗位可比大田作物增加 15 倍以上，可带动相关产业发展。建设标准化、大型化、节能化、机械化、[[自动化]]、数字化、[[信息化]]、智能化，将是现代日光温室发展的重要方向和必经之路。随着国家对日光温室等设施农业高度重视、以及一系列配套农业政策的大力支持，本项目技术可望为全面提升我国日光温室建造技术理念和水平、现代设施农业智能化高效运营管理水平、以及土地产出率和资源利用率，实现传统方式向现代设施农业的转型与升级，带动农民就业增收、促进农村繁荣发展，提供重要理论、方法与技术支撑。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]