日光温室地下热交换土壤蓄热系统的设计

（五）日光温室地下热交换土壤蓄热系统的设计

温室的设计要求充分利用太阳能。冬季在温室中，特别在晚秋或早春季节有时白天室内气温超过栽培适宜温度时，为了不使室内气温过高，一般采用白天向室外放气的方法，来排除室内的多余热量，以降低室温。地下热交换土壤蓄热系统就是要把白天多余的热量通过设在温室地下的管道循环贮存在土壤中，到夜间再作为热源向室内放热，把土壤作为蓄、放热源的一种方法。

1.地下热交换土壤蓄热系统的工作原理

日光温室地下交换土壤蓄热系统工作原理如图28所示。它是利用风机把太阳辐射产生的棚内热空气，通过管道送入地下，同温度较低的土壤在地下进行热量交换。土壤吸收热空气中的部分热量后，温度提高，并将多余的热量贮存起来。而释放出热量的空气温度下降后，从地下管道的另一端出口返回温室内。室温与地下土壤的温差越大，吸收的热量就越多。当气温与土壤温度相等时，就不再进行热交换了。这个过程称之为贮热过程。

图28　地下热交换土壤蓄热系统工作原理图

到晚间，启动风机后，温室内冷气通过管道进入地下，进行热交换，将土壤中的热空气从管道右侧出口流入温室内，提高室内温度。在实际工作中，可以根据温室内气温范围，决定是否开启风机。一般地讲，当温室内气温在10～22℃正常温度范围内时，风机应处于停止状态。

2.地下热交换土壤蓄热系统的结构

图29为地下热交换土壤蓄热系统结构示意图。它由6部分组成：风机、地下热交换管道、出口、贮气槽、地下隔热层、自动控制装置。地下热交换管道沿温室横向（即东西方向）铺设，距东墙内侧0.3米处砌有贮气槽，贮气槽两侧接近底部均匀开孔与地下热交换管道相通，贮气槽上部开口盖以木板，中间开孔放置风机。

1.风机　2.地下热交换管道　3.出口　4.贮气槽　5.地下隔热层　6.自动控制装置

图29　地下热交换土壤蓄热系统结构示意图

3.地下热交换土壤蓄热系统主要参数的确定

主要参数包括管道材料与形状，地下管道长度L，管道埋设深度（即管道中心至地表面距离） h，相邻两管道水平间距b，管道内表面积A_p，贮气槽的尺寸，隔热层埋设深度H和风机选择等。在实际应用中，应根据具体温室条件，适当地选择地下热交换土壤蓄热系统的结构参数。