1256平方米鸟巢温室北方地区的节能效率与技术措施

    鸟巢温室的球形结构与普通的隧道形或方形温室相比,球形结构具有表面积最小化空间最大化的优势,表面最小化可以减小温室内环境与外界之间的热交换及辐射传导面积,达到较好的保温效果。以1256平方米球形鸟巢结构为例,其体积为8395立方米,表面积为1704平方米,而相同平面面积及空间体积的玻璃温室或其它方形或隧道形温室其表面积约为2203平方米,表面积是球形的1.29倍,在同样没有加温与其它热源情况下,因温室表面辐射降温就可以达到约30%的节能效果。

    另外,鸟巢温室为双层的空间桁架结构,即为外三角内蜂窝的复合钢构,两层钢构之间形成厚0.5米的空间,于内蜂窝覆卡内膜后形成双膜保温,而普通的玻璃温室或者阳光板温室及拱棚联体温室大多为单层覆盖保温。

    以1256平方米的双层膜结构为例。与同样空间的单层膜或玻璃相比,其加温能耗为:

    A1256平方米鸟巢温室双膜覆盖,当外界最低温为-20℃,而需确保温室最5℃以下的棚温环境,需每小时耗能107339千卡的热量,而普通单层膜温室则需耗能176343千卡的热量,通过双膜保温,普通联体的单膜覆盖温室是鸟巢双膜温室耗能的1.643,即双膜的鸟巢温室比北京普通单膜的联体温室节能效率达64.3%。如果同样面积的玻璃温室需每小时耗能173276.8大卡,耗能是双膜结构鸟巢温室1.614倍,即比相同空间玻璃温室节能61.4%。通过双层膜覆盖保温创新,可以比单膜的联体温室及玻璃温室节能61-64%

    B、水蓄热节能措施的应用。北方日光温室以土墙实现蓄热,而鸟巢温室结构设计中,可以于中心建立水体,外缘一周设盛水的涂黑化工桶,建成水墙与水体两者复合蓄热方式。中心水体以直径8米深1米的水体计,中心水体或容水50立方米,地缘一周的周长为120米,可排列直径0.6米的化工桶200只,每只化工桶直径0.6米高1米计,每桶容积为0.2826立方米,200只化工桶容水量为56.52立方米。与中心水体合计总容水量为106立方米。通常有日照的天气下,白天水温可升至20-25℃,以夜温水温降至5-10℃计,可达15度的温差,按照水的比热每公斤水每升高或降低一度温度吸收与释放的热量为1大卡计,106立方米的水温降低1度的温差,可释放热量为106000大卡,降低15度,可释放1590000大卡的热量。以煤的热值每公斤7000大卡计,通过水蓄热可每日节省加温燃煤227公斤。

    C、综合保温及蓄热加温措施的应用,构建适合北方寒区的温室技术体系。北方寒区加温一般从下午6点至次日9点,加温时数以15小时计,双膜覆盖鸟巢每小时需耗能107339千卡,而蓄热结合后,通过水降温释放潜热,以每小时水温降低1度计,可每小时向温室空间释放潜热106000大卡热量,与107339大卡相比,基本可以实现免加温维持温室温度5℃以上。

鸟巢温室的中心水体

化工桶水墙蓄热

水墙蓄热

于内蜂窝卡内膜形成双膜温室

C、鸟巢温室再结合立体化气雾培,使温室空间利用率提高3倍以上,与传统平面耕作相比,同样的温室与空间其加温能源配本只需平面耕作的1/3,又是一种通过耕作创新实现节能的技术路径。