论文部分内容阅读
摘 要：根据我国“十一五”规划纲要中提出“节能减排”以及现代农业的发展，我们致力于创建集低碳、节能、环保、旅游于一身的新型高科技农业生态建设项目，这极大地促进了传统农业向工业化农业的发展，也对地区的农业发展起到了良好的示范作用。本项目把被动式概念、光伏发电和农业大棚有机结合起来，提出了“被动式大棚”，即将被动式节能技术和光伏发电相结合和的新一代大棚，保温蓄热性好，采光充足，低能耗，高效益。
关键词：节能减排;光伏发电;被动式节能技术;农业大棚
一直以来，中国都将农业发展摆在首位。经过不断努力，这些年中国农业取得了不错的成绩，但卓越成绩的背后埋藏着隐忧。我国农业的先天性缺陷愈来愈显著。现如今，农业生产状况的根本问题在于绝大多数农民依然改变不了以天为食的情况。土地产出率低、资源利用率低、劳动生产率低、集约可持续发展进程缓慢、累积压力大，使农业发展面临前所未有的挑战。为了进一步缩进与农业发达国家之间的差距，便要积极弥补当前农业发展过程中存在的不足，从而为我国农业的蓬勃发展提供更多的活力和保障。
一、被动式大棚的概述及价值分析
1.概述
被动式大棚主要指的是应用被动式节能技术和农业光伏大棚有机结合从而主动控制农作物的生长环境，使其在超低能耗、可持续发展、智能化的条件下实现全新的农作物生产模式。被动式大棚更是符合当前我国对气候变化以及实现可持续发展战略的目的。我国虽然地域比较广阔，但是，分布人口较多，因此人均资源比较匮乏，生态环境日益遭到破坏，更是需要建立被动式农业大棚来节约资源成本，并在此技术上为我国农业人员提供更为适宜农产品生长的环境。
2.价值分析
被动农业温室是现代农业与清洁能源紧密结合的产品，是一种新型的土地综合利用情势。本项目节约用地，不转变土地属性，也可利用空间立体化，产生清洁电力，扩展可再生能源供应比例。应用热回收装置技术可以有效地实现新风和废气的互换。
二、被动式大棚
1.被动式大棚对比传统大棚的优势
传统的大棚一般采用塑料薄膜覆盖，容易产生塑料硬化、透明度降低。随着时间的延长，导致棚内光照减弱，影响苗木的健壮生长。在冬季保温蓄热性差，一般满足不了棚内植物生长所需的温度，若采用其他方式和设备进行热补偿会损耗大量电能和化石燃料，增大了大棚的资金投入，效益减少。而被动式大棚采用光伏发电和被动式节能技术，在保证棚内植物有适宜的生长温度、充足的采光的条件下，达到超低能耗、高效益的目的。
2.被动式节能技术用于农业大棚
被动式节能技术是不依赖外部能源而实现制定环境的通风、采光、降温及取暖的新兴技术，具有低能耗、零能耗甚至负能耗的特点。
被动式大棚充分利用现有的自然条件，使其最大限度的适应自然环境资源利用效益： 被动式节能技术的综合性强，控制着周围环境、空气湿度、阳光的照射量等农产品生长所需的必备条件。因而，为了评价被动式节能技术对环境和环境自身的影响，不但要思量对能源消耗的直接影响，并且要考虑通过外部环境对被动式节能技术的间接效益。
在没有供暖、制冷等建筑设备系统的情况下，通过有效利用太阳能量和周围自然环境，可以实现冬夏舒适的建筑。
采纳被动式超低能耗建筑设计中能量消耗参数及对建筑体形系数的控制，我们得出如下结论：
被动式节能建筑主要采用热回收装置和自动通风系统，实现冬季不冷、夏季不热的室内舒适环境。被动式节能建筑年一次能源消耗量为60kWh/m2。
在相同的温差标准下，总传热与修建围护结构的表面积成正比。减少外围护结构表面积不但能够降低能耗，还节省了建造经费。
体型系数是常用的体型控制指标之一。它是一个重要的吸热和散热指标。通常用建筑面积与体积之比来表示。相同体积下，形状系数越小，外墙面积越小，夏季辐射热增量越小，冬季热损失越小，节能意义越大。根据温度导热的路径先经过外围护结构，由外围护结构向围护结构内侧渗透，再向室内渗透，得出通过围护结构的传热量计算如下：
Q=K·A·（Ta -Ti）
Q：熱量
K：围护结构的传热系数
A：建筑的体形系数
Ta -Ti：围护结构内外的温差
3.光伏发电技术用于农业大棚
被动温室产生的太阳能光伏发电可用于温室灌溉系统，为植物弥补光照，满足温室冬天供暖需求。它既能有效降低电耗成本，又能使温室运行效率得以提升。
其优点在于：一是由于其透明度，不仅可以满足不同作物的采光需求，还可以培育有机农产品、珍贵苗木等高附加值作物，还可以饲养牲畜，发展渔业，或实现作物反季节种植。冬季温室采用光伏技术，可以防止温室外的热辐射，减缓夜间的降温，达到保温效果。在夏天，它可以隔离红外线，防止过热进入温室。光伏板在发电过程中既不消耗能源，也不排放有害气体。在满足农产品生长条件的同时实现光电转换，可通过结合蔬菜栽培与发电来实现。
其次，光伏农业温室采用农业温室屋顶，不需要占用额外土地，节约土地资源。传统的光伏发电厂建设方式一般是工业用地，存在成本高及审批难度大的不足。利用农业温室屋顶建造光伏发电厂不占用额外的土地资源，提高土地利用率，切合国家提倡绿色农业的趋向。温室屋顶由光伏玻璃和电池板构成，能承受8级大风、大雨、冰雹等气候条件。经久耐用，省去了每一年个改换胶片的烦琐，节约了劳动成本。
最后，作为农业生产经营的新模式，通过促进区域农业科技的推广应用，实现农业科技产业化和农业产业化，使其成为区域农业效益和农业生产的支柱产业化。收入增加。光伏发电的应用，不仅可以解决沙漠土地、林地或温室周围的取水灌溉、鱼塘供氧、沙漠治理、草原畜牧业、海水淡化等领域的问题，而且不需要电网和储能装置，也可以节约能源。在现代农业中，光伏技术及其产品具有广阔的应用前景和重大的现实意义。专家计算，如果光伏产品在中国得到广泛推广，五年内市场将达到1000亿元和万亿元。
三、结语
综合上述所说，被动式大棚是集绿色节能、智能化高产于一身的新型农业大棚。在被动式大棚的设计理论发展的过程中，我们将可持续发展理念与绿色减排的理念进行结合，创造出符合我国农业发展的被动式节能技术与光伏发电相结合的设计方法，降低我国的资源消耗，节约能源，创造出既节能减排又适宜农产品茁壮生长的新型农业大棚。
参考文献：
[1]吕雪松，王丽颖.严寒地区超低能耗被动式建筑围护结构设计研究[J].建筑设计管理，2018（8） ：95-96.
[2] 邵 郁，周小慧. 面向净零能耗建筑的东北村镇住宅的设计要素研究[J]. 动感（ 生态城市与绿色建筑） ，2014（ 3）：43-46.
作者简介：李文斌（1998-）男，山东省青岛市人，研究方向，绿色节能建筑。
基金项目：大学生创新创业项目 光伏农业大棚
关键词：节能减排;光伏发电;被动式节能技术;农业大棚
一直以来，中国都将农业发展摆在首位。经过不断努力，这些年中国农业取得了不错的成绩，但卓越成绩的背后埋藏着隐忧。我国农业的先天性缺陷愈来愈显著。现如今，农业生产状况的根本问题在于绝大多数农民依然改变不了以天为食的情况。土地产出率低、资源利用率低、劳动生产率低、集约可持续发展进程缓慢、累积压力大，使农业发展面临前所未有的挑战。为了进一步缩进与农业发达国家之间的差距，便要积极弥补当前农业发展过程中存在的不足，从而为我国农业的蓬勃发展提供更多的活力和保障。
一、被动式大棚的概述及价值分析
1.概述
被动式大棚主要指的是应用被动式节能技术和农业光伏大棚有机结合从而主动控制农作物的生长环境，使其在超低能耗、可持续发展、智能化的条件下实现全新的农作物生产模式。被动式大棚更是符合当前我国对气候变化以及实现可持续发展战略的目的。我国虽然地域比较广阔，但是，分布人口较多，因此人均资源比较匮乏，生态环境日益遭到破坏，更是需要建立被动式农业大棚来节约资源成本，并在此技术上为我国农业人员提供更为适宜农产品生长的环境。
2.价值分析
被动农业温室是现代农业与清洁能源紧密结合的产品，是一种新型的土地综合利用情势。本项目节约用地，不转变土地属性，也可利用空间立体化，产生清洁电力，扩展可再生能源供应比例。应用热回收装置技术可以有效地实现新风和废气的互换。
二、被动式大棚
1.被动式大棚对比传统大棚的优势
传统的大棚一般采用塑料薄膜覆盖，容易产生塑料硬化、透明度降低。随着时间的延长，导致棚内光照减弱，影响苗木的健壮生长。在冬季保温蓄热性差，一般满足不了棚内植物生长所需的温度，若采用其他方式和设备进行热补偿会损耗大量电能和化石燃料，增大了大棚的资金投入，效益减少。而被动式大棚采用光伏发电和被动式节能技术，在保证棚内植物有适宜的生长温度、充足的采光的条件下，达到超低能耗、高效益的目的。
2.被动式节能技术用于农业大棚
被动式节能技术是不依赖外部能源而实现制定环境的通风、采光、降温及取暖的新兴技术，具有低能耗、零能耗甚至负能耗的特点。
被动式大棚充分利用现有的自然条件，使其最大限度的适应自然环境资源利用效益： 被动式节能技术的综合性强，控制着周围环境、空气湿度、阳光的照射量等农产品生长所需的必备条件。因而，为了评价被动式节能技术对环境和环境自身的影响，不但要思量对能源消耗的直接影响，并且要考虑通过外部环境对被动式节能技术的间接效益。
在没有供暖、制冷等建筑设备系统的情况下，通过有效利用太阳能量和周围自然环境，可以实现冬夏舒适的建筑。
采纳被动式超低能耗建筑设计中能量消耗参数及对建筑体形系数的控制，我们得出如下结论：
被动式节能建筑主要采用热回收装置和自动通风系统，实现冬季不冷、夏季不热的室内舒适环境。被动式节能建筑年一次能源消耗量为60kWh/m2。
在相同的温差标准下，总传热与修建围护结构的表面积成正比。减少外围护结构表面积不但能够降低能耗，还节省了建造经费。
体型系数是常用的体型控制指标之一。它是一个重要的吸热和散热指标。通常用建筑面积与体积之比来表示。相同体积下，形状系数越小，外墙面积越小，夏季辐射热增量越小，冬季热损失越小，节能意义越大。根据温度导热的路径先经过外围护结构，由外围护结构向围护结构内侧渗透，再向室内渗透，得出通过围护结构的传热量计算如下：
Q=K·A·（Ta -Ti）
Q：熱量
K：围护结构的传热系数
A：建筑的体形系数
Ta -Ti：围护结构内外的温差
3.光伏发电技术用于农业大棚
被动温室产生的太阳能光伏发电可用于温室灌溉系统，为植物弥补光照，满足温室冬天供暖需求。它既能有效降低电耗成本，又能使温室运行效率得以提升。
其优点在于：一是由于其透明度，不仅可以满足不同作物的采光需求，还可以培育有机农产品、珍贵苗木等高附加值作物，还可以饲养牲畜，发展渔业，或实现作物反季节种植。冬季温室采用光伏技术，可以防止温室外的热辐射，减缓夜间的降温，达到保温效果。在夏天，它可以隔离红外线，防止过热进入温室。光伏板在发电过程中既不消耗能源，也不排放有害气体。在满足农产品生长条件的同时实现光电转换，可通过结合蔬菜栽培与发电来实现。
其次，光伏农业温室采用农业温室屋顶，不需要占用额外土地，节约土地资源。传统的光伏发电厂建设方式一般是工业用地，存在成本高及审批难度大的不足。利用农业温室屋顶建造光伏发电厂不占用额外的土地资源，提高土地利用率，切合国家提倡绿色农业的趋向。温室屋顶由光伏玻璃和电池板构成，能承受8级大风、大雨、冰雹等气候条件。经久耐用，省去了每一年个改换胶片的烦琐，节约了劳动成本。
最后，作为农业生产经营的新模式，通过促进区域农业科技的推广应用，实现农业科技产业化和农业产业化，使其成为区域农业效益和农业生产的支柱产业化。收入增加。光伏发电的应用，不仅可以解决沙漠土地、林地或温室周围的取水灌溉、鱼塘供氧、沙漠治理、草原畜牧业、海水淡化等领域的问题，而且不需要电网和储能装置，也可以节约能源。在现代农业中，光伏技术及其产品具有广阔的应用前景和重大的现实意义。专家计算，如果光伏产品在中国得到广泛推广，五年内市场将达到1000亿元和万亿元。
三、结语
综合上述所说，被动式大棚是集绿色节能、智能化高产于一身的新型农业大棚。在被动式大棚的设计理论发展的过程中，我们将可持续发展理念与绿色减排的理念进行结合，创造出符合我国农业发展的被动式节能技术与光伏发电相结合的设计方法，降低我国的资源消耗，节约能源，创造出既节能减排又适宜农产品茁壮生长的新型农业大棚。
参考文献：
[1]吕雪松，王丽颖.严寒地区超低能耗被动式建筑围护结构设计研究[J].建筑设计管理，2018（8） ：95-96.
[2] 邵 郁，周小慧. 面向净零能耗建筑的东北村镇住宅的设计要素研究[J]. 动感（ 生态城市与绿色建筑） ，2014（ 3）：43-46.
作者简介：李文斌（1998-）男，山东省青岛市人，研究方向，绿色节能建筑。
基金项目：大学生创新创业项目 光伏农业大棚