溫室供暖-溫室可再生能源
鑒于化石燃料有限供應的價(jià)格和全球需求呈上升趨勢,再加上對全球氣候變化的擔憂(yōu),許多溫室農民正在轉向可再生能源??稍偕茉词桥c當前流行的形式、來(lái)源或技術(shù)不同的任何非傳統能源形式、來(lái)源或技術(shù)的術(shù)語(yǔ)。使用可再生能源代替化石燃料具有許多環(huán)境、社會(huì )和經(jīng)濟利益,并能減輕溫室效應。溫室需要熱量和電力來(lái)生產(chǎn)各種作物。所需的電力和熱量取決于當地氣候、溫室建設和種植作物。一般來(lái)說(shuō),可以說(shuō)大部分能源消耗用于加熱。在可再生能源中,太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地熱能和風(fēng)能已被用于滿(mǎn)足溫室的供暖需求。根據特定區域,上述可再生能源的當地可用性是它們在溫室中使用的重要因素。然而,溫室除供暖外還需要電力來(lái)照明、冷卻和操作各種電氣設備(例如,電機、閥門(mén)、泵、風(fēng)扇等)。
溫室太陽(yáng)能
早在科學(xué)家開(kāi)始尋找儲存和使用太陽(yáng)能的有效方法之前,溫室就被用作太陽(yáng)能收集器。作為太陽(yáng)能收集器,溫室捕捉并儲存太陽(yáng)能。不幸的是,溫室中保留的熱量不足以在漫長(cháng)的冬季夜晚保持所需的溫度。但是,將白天收集的太陽(yáng)能儲存起來(lái),滿(mǎn)足夜間的部分熱量需求是非常有可能的。用于存儲太陽(yáng)能的太陽(yáng)能技術(shù)根據它們捕獲、轉換和分配太陽(yáng)能的方式分為主動(dòng)式太陽(yáng)能或被動(dòng)式太陽(yáng)能。
主動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)
主動(dòng)式太陽(yáng)能加熱系統使用太陽(yáng)能加熱流體(液體或空氣),然后將太陽(yáng)能熱量直接傳遞到內部空間或存儲系統以備后用?;诳諝獾南到y使用風(fēng)扇來(lái)分配收集的熱量,基于液體的系統使用泵。主動(dòng)系統還具有一個(gè)能量存儲系統,用于在太陽(yáng)不出來(lái)時(shí)提供熱量。
被動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)
被動(dòng)太陽(yáng)能加熱是為溫室供熱的最經(jīng)濟、最有效的方式。通常,落在溫室屋頂上的太陽(yáng)能量大于溫室內消耗的總能量。被動(dòng)式太陽(yáng)能應用,當包括在初始建筑設計中時(shí),對建筑成本的增加很少或根本沒(méi)有,但具有降低運營(yíng)成本和減少設備需求的效果。它可靠、機械簡(jiǎn)單,是溫室的可行資產(chǎn)。
太陽(yáng)方向。太陽(yáng)能玻璃的理想方向是正南的5度以?xún)?。這種方向將提供最大的性能。與正南成15度以?xún)鹊牟AТ暗男阅軒缀跻粯?。和方向高達30度的偏離——盡管效率較低——仍將提供大量的太陽(yáng)能貢獻。當玻璃的朝向與正南相差15度以上時(shí),不僅冬季太陽(yáng)能性能降低,而且夏季空調負荷也顯著(zhù)增加,尤其是當朝向西時(shí)。
上釉。近幾十年來(lái),出現了許多新的溫室玻璃材料。塑料現在是溫室中使用的主要玻璃窗類(lèi)型,這些材料的耐候性通過(guò)紫外線(xiàn)輻射降解抑制劑、紅外線(xiàn)輻射(IR)吸收性、防冷凝滴水表面和獨特的輻射傳輸特性得到增強。
太陽(yáng)能蓄熱。為了讓日光溫室在涼爽的夜晚或陰天保持溫暖,在晴天進(jìn)入的太陽(yáng)能熱量必須儲存在溫室內以備后用。儲存太陽(yáng)能的最常見(jiàn)方法是將巖石、混凝土或水與陽(yáng)光直接放在一起以吸收其熱量。溫室背面(北側)的磚墻或混凝土填充的煤渣砌塊墻也可以提供熱量?jì)Υ?。然而,只有外部四英寸厚的這種存儲材料才能有效地吸收熱量。
溫室生物質(zhì)能
生物質(zhì)是由有機材料開(kāi)發(fā)的燃料,是一種可再生和可持續的能源,用于發(fā)電或其他形式的能源。生物能源是由可再生有機廢物產(chǎn)生的碳中性電力,否則這些廢物將被傾倒在垃圾填埋場(chǎng)、露天焚燒或作為森林火災的飼料。生物質(zhì)可以由農業(yè)和林業(yè)殘留物以及一些僅用于能源目的而種植的工業(yè)廢物和農作物制成。
生物質(zhì)鍋爐和熔爐
生物質(zhì)鍋爐和熔爐可分為兩大類(lèi):需要手動(dòng)加料或裝載的,以及自動(dòng)加料的。手動(dòng)加火鍋爐和火爐一般以木料或廢木為燃料,而自動(dòng)加火鍋爐和火爐可以處理多種生物質(zhì),包括木屑、木屑顆粒、生物質(zhì)顆粒(草、玉米飼料等)、紙顆粒和谷物(玉米、黑麥和其他小谷物)
生物質(zhì)系統設計
生物質(zhì)系統根據種植者的需求和條件進(jìn)行定制,以充分利用生物質(zhì)概念的優(yōu)勢:螺旋鉆大小、使用的篩選類(lèi)型、燃燒能力以及最重要的鍋爐尺寸。生物質(zhì)鍋爐系統制造商通常將設備的大小調整為加熱相關(guān)溫室所需的總容量的60%。
生物質(zhì)系統的組成部分
無(wú)論服務(wù)于哪個(gè)最終用戶(hù),大規模生物質(zhì)系統通常都需要類(lèi)似的組件集成網(wǎng)絡(luò ),其復雜性將根據熱量輸出和燃料類(lèi)型而有所不同。以下是對這些組件的簡(jiǎn)要說(shuō)明。儲物箱需要調整大小,以確保在高峰需求期間有足夠的燃料供應,并設計為與運輸車(chē)輛同步運行。
溫室地熱能
地熱能是來(lái)自地球的熱量。它干凈且可持續。地熱能資源范圍從淺層到地表以下幾英里處的熱水和熱巖,再到更深的熔巖稱(chēng)為巖漿的極高溫度。幾乎在任何地方,淺層或地球表面上層10英尺的溫度幾乎都保持在50到60華氏度(10到16攝氏度)之間。地熱熱泵可以利用這種資源來(lái)加熱和冷卻溫室。
溫室風(fēng)能
用于利用風(fēng)發(fā)電的風(fēng)力渦輪機有可能滿(mǎn)足溫室平均電力需求的很大一部分,但必須位于大風(fēng)中。沿海和山區以及中原地區的平均風(fēng)速通常較高,因此作為發(fā)電地點(diǎn)更具吸引力。已經(jīng)為美國所有地區編制了風(fēng)圖,這些地圖對于給定平均風(fēng)速的初步近似很有用。然而,局部拓撲、植被和建筑結構顯著(zhù)影響平均風(fēng)速。在可能的情況下,使用當地風(fēng)速測量來(lái)確定一個(gè)地點(diǎn)是否適合風(fēng)力發(fā)電。
溫室太陽(yáng)能
早在科學(xué)家開(kāi)始尋找儲存和使用太陽(yáng)能的有效方法之前,溫室就被用作太陽(yáng)能收集器。作為太陽(yáng)能收集器,溫室捕捉并儲存太陽(yáng)能。不幸的是,溫室中保留的熱量不足以在漫長(cháng)的冬季夜晚保持所需的溫度。但是,將白天收集的太陽(yáng)能儲存起來(lái),滿(mǎn)足夜間的部分熱量需求是非常有可能的。用于存儲太陽(yáng)能的太陽(yáng)能技術(shù)根據它們捕獲、轉換和分配太陽(yáng)能的方式分為主動(dòng)式太陽(yáng)能或被動(dòng)式太陽(yáng)能。
主動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)
主動(dòng)式太陽(yáng)能加熱系統使用太陽(yáng)能加熱流體(液體或空氣),然后將太陽(yáng)能熱量直接傳遞到內部空間或存儲系統以備后用?;诳諝獾南到y使用風(fēng)扇來(lái)分配收集的熱量,基于液體的系統使用泵。主動(dòng)系統還具有一個(gè)能量存儲系統,用于在太陽(yáng)不出來(lái)時(shí)提供熱量。
被動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)
被動(dòng)太陽(yáng)能加熱是為溫室供熱的最經(jīng)濟、最有效的方式。通常,落在溫室屋頂上的太陽(yáng)能量大于溫室內消耗的總能量。被動(dòng)式太陽(yáng)能應用,當包括在初始建筑設計中時(shí),對建筑成本的增加很少或根本沒(méi)有,但具有降低運營(yíng)成本和減少設備需求的效果。它可靠、機械簡(jiǎn)單,是溫室的可行資產(chǎn)。
太陽(yáng)方向。太陽(yáng)能玻璃的理想方向是正南的5度以?xún)?。這種方向將提供最大的性能。與正南成15度以?xún)鹊牟AТ暗男阅軒缀跻粯?。和方向高達30度的偏離——盡管效率較低——仍將提供大量的太陽(yáng)能貢獻。當玻璃的朝向與正南相差15度以上時(shí),不僅冬季太陽(yáng)能性能降低,而且夏季空調負荷也顯著(zhù)增加,尤其是當朝向西時(shí)。
上釉。近幾十年來(lái),出現了許多新的溫室玻璃材料。塑料現在是溫室中使用的主要玻璃窗類(lèi)型,這些材料的耐候性通過(guò)紫外線(xiàn)輻射降解抑制劑、紅外線(xiàn)輻射(IR)吸收性、防冷凝滴水表面和獨特的輻射傳輸特性得到增強。
太陽(yáng)能蓄熱。為了讓日光溫室在涼爽的夜晚或陰天保持溫暖,在晴天進(jìn)入的太陽(yáng)能熱量必須儲存在溫室內以備后用。儲存太陽(yáng)能的最常見(jiàn)方法是將巖石、混凝土或水與陽(yáng)光直接放在一起以吸收其熱量。溫室背面(北側)的磚墻或混凝土填充的煤渣砌塊墻也可以提供熱量?jì)Υ?。然而,只有外部四英寸厚的這種存儲材料才能有效地吸收熱量。
溫室生物質(zhì)能
生物質(zhì)是由有機材料開(kāi)發(fā)的燃料,是一種可再生和可持續的能源,用于發(fā)電或其他形式的能源。生物能源是由可再生有機廢物產(chǎn)生的碳中性電力,否則這些廢物將被傾倒在垃圾填埋場(chǎng)、露天焚燒或作為森林火災的飼料。生物質(zhì)可以由農業(yè)和林業(yè)殘留物以及一些僅用于能源目的而種植的工業(yè)廢物和農作物制成。
生物質(zhì)鍋爐和熔爐
生物質(zhì)鍋爐和熔爐可分為兩大類(lèi):需要手動(dòng)加料或裝載的,以及自動(dòng)加料的。手動(dòng)加火鍋爐和火爐一般以木料或廢木為燃料,而自動(dòng)加火鍋爐和火爐可以處理多種生物質(zhì),包括木屑、木屑顆粒、生物質(zhì)顆粒(草、玉米飼料等)、紙顆粒和谷物(玉米、黑麥和其他小谷物)
生物質(zhì)系統設計
生物質(zhì)系統根據種植者的需求和條件進(jìn)行定制,以充分利用生物質(zhì)概念的優(yōu)勢:螺旋鉆大小、使用的篩選類(lèi)型、燃燒能力以及最重要的鍋爐尺寸。生物質(zhì)鍋爐系統制造商通常將設備的大小調整為加熱相關(guān)溫室所需的總容量的60%。
生物質(zhì)系統的組成部分
無(wú)論服務(wù)于哪個(gè)最終用戶(hù),大規模生物質(zhì)系統通常都需要類(lèi)似的組件集成網(wǎng)絡(luò ),其復雜性將根據熱量輸出和燃料類(lèi)型而有所不同。以下是對這些組件的簡(jiǎn)要說(shuō)明。儲物箱需要調整大小,以確保在高峰需求期間有足夠的燃料供應,并設計為與運輸車(chē)輛同步運行。
溫室地熱能
地熱能是來(lái)自地球的熱量。它干凈且可持續。地熱能資源范圍從淺層到地表以下幾英里處的熱水和熱巖,再到更深的熔巖稱(chēng)為巖漿的極高溫度。幾乎在任何地方,淺層或地球表面上層10英尺的溫度幾乎都保持在50到60華氏度(10到16攝氏度)之間。地熱熱泵可以利用這種資源來(lái)加熱和冷卻溫室。
溫室風(fēng)能
用于利用風(fēng)發(fā)電的風(fēng)力渦輪機有可能滿(mǎn)足溫室平均電力需求的很大一部分,但必須位于大風(fēng)中。沿海和山區以及中原地區的平均風(fēng)速通常較高,因此作為發(fā)電地點(diǎn)更具吸引力。已經(jīng)為美國所有地區編制了風(fēng)圖,這些地圖對于給定平均風(fēng)速的初步近似很有用。然而,局部拓撲、植被和建筑結構顯著(zhù)影響平均風(fēng)速。在可能的情況下,使用當地風(fēng)速測量來(lái)確定一個(gè)地點(diǎn)是否適合風(fēng)力發(fā)電。