【正文】 量平衡是溫室小氣候形成的物理基礎(chǔ)，也是溫室建造設(shè)計(jì)和栽培管理的依據(jù)。采用鈣塑之類的輕質(zhì)保溫材料夾心的混凝土墻房間的熱穩(wěn)定性也較好。但仍要盡量減少縫歐及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破損。 Q： 為土壤傳熱損失。 QI為土壤水分蒸發(fā)及植物蒸騰所消耗的浴熱傳熱量，此項(xiàng)熱量不是損失。 通過(guò)溫室的熱平衡，分析熱流的進(jìn)、出，可尋找減少熱損失、提高溫室熱利用效率的地記 溫室采光設(shè)計(jì) 溫室采光設(shè)計(jì)的要點(diǎn)： (1)溫室的方位 溫室能在冬季光照良好，其方位都是東西延長(zhǎng)、座北朝南。會(huì)得不償失。實(shí)際上，陽(yáng)光被吸收的部分很少，而且還有部分傳人室內(nèi)，故要使陽(yáng)光多進(jìn)入室內(nèi)，就應(yīng)盡量減少反射部分。范圍內(nèi)，隨入射角增大， (3)采光屋面形狀 采光屋面的水平投影占溫室跨度的比例由 6／ 7—2／ 3。橢圓拱式的采光面傾角分布不合理，所以采光效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它幾種形式的溫室。玻璃對(duì)陽(yáng)光透過(guò)率高，在 0． 85以上；具有溫室效應(yīng)，可減少低溫長(zhǎng)波熱輻射損失；比較堅(jiān)固耐久，能抗大風(fēng)侵襲；用水沖洗易排除塵土污染，保持高的透光率。它們都可透過(guò) 0． 3f▲ m的紫外線，玻璃則完全不能透過(guò)。 7—2． 8m為宜；北緯 40。若脊高與后屋面水平投影長(zhǎng)度已定，則后墻愈矮，后屋面角度愈大，反之愈小。據(jù)調(diào)查，在北緯 35。而且須用保溫性能好的材料，如秸稈、稻草、玉米外皮、草泥等組成后屋面。 這樣，由于保溫的加強(qiáng)，墻 (3)溫室長(zhǎng)度 溫室不宜太短 (20m以下 )，太短會(huì)使墻遮蔭面積占溫室總面積的比例大，對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量不利，且單位面積造價(jià)高；太長(zhǎng) (60m以上 )也不便于管理與維護(hù)。一般溝深 60—100cm， 緯度高的地區(qū)應(yīng)深些，寬 30—40cm。通常也可不特設(shè)進(jìn)、誹氣口，而是通過(guò)揭開(kāi)塑料薄膜放風(fēng)，比較方便。要求骨架材料有要求的強(qiáng)度與剛度，取材與安裝簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜。但目前農(nóng)民仍在廣泛使用。常見(jiàn)的墑體有土墻 (用粘土摻草夯實(shí) )，磚墻及磚夾心墻。夜間保溫覆蓋材料主要有草苫 (簾 )、紙被、棉被及無(wú)紡布。棉被保溫能力強(qiáng)，但造價(jià)高，卻可多年使用。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，保溫性能好。 2．雙窗面溫室 如圖 1—90， 1—91所示?？缍?6m， 脊高 ． 后墻高 1． 8m以上，后坡長(zhǎng) 1． 5一1． 7m， 仰角 300以上。 4．鞍 H型塑料日光溫室 由鞍山市園藝研究所設(shè)計(jì)的鋼筋或鋼管衍架無(wú)柱結(jié)構(gòu)的日光溫室。為加強(qiáng)保溫，常采用多層塑料覆蓋，大擁內(nèi)套小棚，晚間棚上蓋草簾。高度大雖通風(fēng)好，但保溫困難，受風(fēng)面積也大，使室溫上升緩慢。一 29。室內(nèi)通風(fēng)可開(kāi)天窗、側(cè)窗與地窗。若能充分利用太陽(yáng)能制冷，在技術(shù)上是很經(jīng)濟(jì)和理想的。其中沸點(diǎn)低的物質(zhì)作制冷劉；沸點(diǎn)高的物質(zhì)作吸收劑。 1．間歇式太陽(yáng)能氨水吸收式制冷 其工作流程如下：見(jiàn)圖 l一 95，平飯集熱器 (發(fā)生器 )中裝有較濃的氨水，當(dāng)受；太陽(yáng)照射吸熱后，氨水中的氨由于沸點(diǎn)低便首 先蒸發(fā)。到夜間，集熱器將作 為散熱器使用，由于向環(huán)境散熱，器內(nèi)溫度、壓力下降。 間歇式太陽(yáng)能氨水吸收式制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)如表 1—18所示。集熱器吸收太陽(yáng)能加熱其中的水，作為發(fā)生器中加熱水一溴化鏗溶液的熱源。即不斷利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變來(lái)的熱能，制取空調(diào)用的冷凍水。另外，這種溶液對(duì)金屬還有強(qiáng)烈的腐蝕性。 三、太陽(yáng)電池 太陽(yáng)電池主要用半導(dǎo)體材料制作。 2． PN結(jié)與光生電場(chǎng) 當(dāng)硅半導(dǎo)體在陽(yáng)光照射下，由于能量大于禁帶寬度 (Bg)的光子的激發(fā)，產(chǎn)生大量的電子與空穴載流子，其數(shù)目將超過(guò)正常熱平衡載流子的數(shù)目、這些光生載流子與本征的載流子一樣，都處于雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)而不可能形成電流。硅太陽(yáng)電他的基本結(jié)構(gòu)如圖 1一 102所示。為了減少陽(yáng)光的反射損失，在硅片表面涂減反射材料。兩條曲線在坐標(biāo)第四象限所包圍的區(qū)域就是太陽(yáng)電他的輸出功率區(qū)域。此部分約占太陽(yáng)光譜的 12％一 20％，能量大于 E的那部分光子產(chǎn)生光生載流子后剩余的能量也變成熱能損耗掉。由于復(fù)合，過(guò)剩載流子：不能全部被收集，使收集效率 Vc下降。并聯(lián)電阻會(huì)使電池的部分光生電流被漏掉，使電他的輸出功率減少。 2．太陽(yáng)光強(qiáng)度 短路電流 Ix與光強(qiáng)成正比，而開(kāi)路電壓 Ve與光強(qiáng)的對(duì)數(shù)成正比。 太陽(yáng)電池的連接方式： 太陽(yáng)電他的連接方式除要影響電性能外，還要影響電池方陣的工作。 (1)太陽(yáng)電池方陣的輸出電壓 太陽(yáng)電池方陣的輸出主要為蓄電池充電，故其輸出電壓 VF又叫浮動(dòng)充電電壓，應(yīng)保證有穩(wěn)定的充電電流。堿性蓄電池常用的有錫鎳電池、鐵鎳電池；酸性蓄電池常用低放電鉛酸蓄電他。其他類型蓄電池 . 4．太陽(yáng)電池系統(tǒng)的應(yīng)用舉例 由于太陽(yáng)電池成本高，除在宇航飛行器上應(yīng)用較多外，在地面上的應(yīng)用還很少，僅在太陽(yáng)能資源比較豐富而缺電的偏遠(yuǎn)地區(qū)有些應(yīng)用。通過(guò)太陽(yáng)電池提供脈沖電壓 與電流，防止牧畜走散和野獸入侵。 并配有 6GN—22堿性錦鎳蓄電池。寧波半導(dǎo)體材料廠研制的太陽(yáng)電池黑光燈電壓為 12V， 最佳工作電流為 1． 5A， 最佳功率為 18w。 (1)航標(biāo)燈硅電池組 為確保港灣和河海航行安全的骯標(biāo)燈，多數(shù)無(wú)人管理，使用太 陽(yáng)電池作電源很合適。從性能上講，它是目前較理想的配套蓄電池。時(shí) K——蓄電池允許釋放容量的修正系數(shù)； ——安全系數(shù)。串并聯(lián)太陽(yáng)電池組合的伏安特性曲線如圖 l一 106所示。隨溫度升高，對(duì)硅電池來(lái)講，開(kāi)路電壓下降 2—3mV。負(fù)荷電阻越大，電流越小，電壓越大。 (3)電壓因子損失 禁帶寬度量《與 gV“的能量差就是電壓因子損失。它取決于材料的禁帶寬度。如在硅片表面蒸鍍一層 SiOx或減反射膜，反射系數(shù)可降為 6％；第二方面是被半導(dǎo)體吸收的光能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 三、太陽(yáng)能電池的伏安特姓和轉(zhuǎn)換效率 太陽(yáng)電池在一定的光照下，所得到的端電壓和通過(guò)電路中負(fù)荷的工作電流的關(guān)系曲線，稱為太陽(yáng)電池的伏安特性曲線。柵線接觸是為了降低 N型區(qū)的串聯(lián)電阻。 二、硅太陽(yáng)電池的基本結(jié)構(gòu) 太陽(yáng)電池都是由 P型與 N型半導(dǎo)體相接觸形成 PN結(jié)而成的。 一、太陽(yáng)能電池的基本原理 1．本征半導(dǎo)體與半導(dǎo)體的摻雜特性 半導(dǎo)體在沒(méi)有外界提供能量的作用下電子由于受原子力的束縛充滿在價(jià)帶 (見(jiàn)圖 l一 99a)， 而導(dǎo)帶不存在電子，這時(shí)， 半導(dǎo)體沒(méi)有導(dǎo)電性。 [二 )太陽(yáng)能水泵 缺電但有太陽(yáng)能資源的偏僻干旱地區(qū)，利用太陽(yáng)能水泵抽水是條可取的途徑。而且制冷溫度不能再低，必須在 0℃ 以上。然后由冷媒泵將蒸發(fā)器底部的水抽到上部從噴水口噴出，由于壓力降低而汽化，并吸收冷凍水的熱量使冷凍水冷卻，以供房間空調(diào)降溫用。但氨本身粘度低，潛熱大．導(dǎo)熱性能好、是良好的制冷劑．且價(jià)格便宜。汽化的氛蒸汽經(jīng)閻 B流入集熱器下部并為稀氨水所吸收，成為濃的氨水溶液，即回復(fù)到再生過(guò)程前的狀態(tài)。氨蒸汽通過(guò)空氣冷卻器與水冷卻器冷凝為氨液。其中氨與水作制冷劑；水與溴化錘作吸收劑。太陽(yáng)能制冷在原理上與一般電力或熱力制冷基本相同，也可分為壓縮式、噴射式和吸收式制冷三類。 五、太陽(yáng)能的其他利用 (一 )太陽(yáng)能制冷與空調(diào) 在炎熱的夏天，房間的空調(diào)與食物的冷藏越來(lái)越受到人們的重視。多雪地方為除雪方便，可加大到 31。屋面坡度必須有利于采光及雨雪水下流。大棚跨度一般為 8—15m， 長(zhǎng)度 20—50m。由于鋼析架結(jié)構(gòu)，抗載荷設(shè)計(jì)能力為 30kg／ m2 5．塑料大棚 如圖 1—94所示 .—般為無(wú)柱鋼筋拱棚結(jié)構(gòu)(也有用竹皮、鋼管作拱棚骨架的 )，四周鋪塑料薄膜，無(wú)墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通常為南北向延長(zhǎng)，采光均勻、充足，由于僅由塑料保溫，室內(nèi)氣溫只高出外界 2—3℃ ，因此，在北緯 40。保溫能力卻比長(zhǎng)后坡有所下降。這兩種溫室結(jié)構(gòu)基本相同，只是前窗一為傾斜，一為直立 c它們保持了單窗面溫室保溫性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并增加了采光面，使采光改善，北京地區(qū)稱它們?yōu)閴灹际酵翜厥摇Ｕ谑a的柱子多，影響采光。 (四 )幾種溫室的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1．單宙面溫室 如圖 l一 89所示。但遇雨雪吸水后重量加大，保溫性能下降，揭蓋費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 (3)覆蓋材料 包括透光覆蓋材料與夜間保溫覆蓋材料。鋼筋或鋼管格架有現(xiàn)成產(chǎn)品，安裝方便，它不占溫室使用面積，使室內(nèi)寬敞，遮光少，經(jīng)久耐用，但價(jià)格高。三類骨架材料中，竹木骨架取材容易，施工方便，造價(jià)低廉。對(duì)小溫室也有在后屋面上開(kāi)口出入，平常用蓋蓋嚴(yán)，以防冷風(fēng)侵入。 溫室上下部設(shè)置通風(fēng)換氣口，用以降溫、排濕、補(bǔ)充002。 3．場(chǎng)地選擇、規(guī)劃與溫室細(xì)部結(jié)構(gòu) (1)場(chǎng)地選擇 應(yīng)選擇地形開(kāi)闊、平坦、避風(fēng)向陽(yáng)、對(duì)通風(fēng)、采光、保溫均有利的地點(diǎn)；應(yīng)有良好的土質(zhì)，接近水源與徘水方便；周圍無(wú)煙塵、有害氣體及污染源；且離公路較近，交通方便，便于產(chǎn)品運(yùn)銷。以北地區(qū) 6m跨度的溫室，后屋面水平投影長(zhǎng)度不宜少于1． 5m； 北緯 40。左右的華北平原北部和遼寧南部地區(qū)，相當(dāng)?shù)膲w厚度以 1． 0一 1． 5m(包括防寒土 )為宜，如總厚度為 48cm的夾心墻：從內(nèi)到外為磚 12cm， 填充珍珠巖 12cm， 磚 24cm。墻體與后屋面既起承重與圍護(hù)作用，又是保溫蓄熱體。 (2)前后屋面與墻體 前屋面角度從采光及結(jié)構(gòu)角度考慮已如前述。易被油污塵土污染，且不易清除，使透光率下降；易損壞，不耐老化， 2．溫室的總體尺寸設(shè)計(jì) (1)跨度與高度 為使采光合理，便于建材選擇和夜間覆蓋保溫管理，根據(jù)各地的經(jīng)驗(yàn)，在北緯 40。塑料薄膜有聚氯乙烯膜、聚乙烯膜和醋酸乙烯膜三種。 (4)采光蓋層材料的選擇 目前溫室的采光蓋層材料主要是玻璃與塑料薄膜。采光屋面形狀也影響采光好壞。范圍內(nèi)，透光量最大，且隨入射角增大，下降不明顯；在 40。左右為好。但北緯 40。也不是損失?？赏ㄟ^(guò)在溫室四周控防寒溝，并在溝中填馬糞、稻殼、落葉或碎草等，然后在表面覆土踩實(shí)的辦法來(lái)減少橫向傳熱損失。風(fēng)速由 1m／ s 增至 6m／ s， 縫隙冷風(fēng)滲入量將增大約 7倍。不管用哪一種方法計(jì)算都只能作參考。并可寫(xiě)出其熱平衡方程為： 房屋外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，包括房項(xiàng)、地面和外墻也必須有隔熱保溫設(shè)計(jì)，如加厚墻體，采用復(fù)合保溫材料，在內(nèi)外磚墻之間夾隔熱材料，或在外墻面上貼隔熱材料都有好的保溫效果并提高了房屋的熱穩(wěn)定性。為此應(yīng)吸取廣大農(nóng)民在建造溫室實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出適合我國(guó)發(fā)展蔬菜生產(chǎn)與適應(yīng)我國(guó)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平的溫室。太陽(yáng)能溫室是指不加溫的溫室，多數(shù)采用塑料薄膜為透光材料。要求。因墻體內(nèi)外層需要拉結(jié)，且不利于抗震。 (3)建筑結(jié)構(gòu)與保溫 太陽(yáng)房墻體可采用復(fù)合夾心墻體結(jié)構(gòu)，如遼寧普遍采用外側(cè)磚厚 120mm、 內(nèi)側(cè)磚厚240mm、 中間央 100mm厚珍珠巖保溫層，內(nèi)外各 0mm厚抹灰的墻體。此外，還須考慮用房的時(shí)間，如農(nóng)村中小學(xué)、辦公樓，一般晚上無(wú)人，希望上午一上班、上課室內(nèi)暖和，其朝向可選南偏東 10一 15。這隨房間的朝向不同有些差別。冬季由于太陽(yáng)方位角酌變化范圍小，南墻面日照時(shí)間最長(zhǎng)，從日出到日落都能得到日照；北墻全天得不到日照；東西墻的日照時(shí)間也很少，僅南偏東與偏西 30。因而，太陽(yáng)能的年節(jié)能率或保證率為零。 3)附加溫室共用墻上的開(kāi)口 共用墻上的開(kāi)口可以是門(mén)或窗，也可以是類似集熱墻式的上下通風(fēng)口。若共用墻為輕質(zhì)隔熱墻，貯熱容量小，則可在溫室內(nèi)放置貯水簡(jiǎn) (袋 )，以水作貯熱物質(zhì)，增大貯熱容量。其吸收率均在 0． 85以上。 (3)集熱墻通風(fēng)孔面積與空氣夾層厚度 集熱效率與A、／ A s(通風(fēng)孔面積與夾層橫斷面積之比 )有關(guān)。無(wú)通風(fēng)口的集熱效率萬(wàn) ?g／ 最低。以