温室大棚中太阳能转化为热能的利用形式有哪几种？？

  目前，在温室大棚中，将太阳能转化为热能的利用形式有两种：①安装在温室外完全依靠收集室外的太阳辐射获得能量；②安装在温室内不仅收集进入温室照射到集热器表面的太阳辐射，而且还利用温室内的高温（一般比温室外高）依靠对流换热来获得能量。前者主要为太阳能集热器；后者主要有后墙太阳能集热管和相变材料集热与放热两种形式。

1.太阳能集热器

    在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能密度低，比较分散，必须设法把它集中起来才便于利用，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部件。集热器按传热热媒分类，有液体集热器和空气集热器两种；按是否聚光分类，有聚光集热器和非聚光集热器两种。温室大棚中使用的传热热媒一般为液体，而且多以水为最廉价的传热热媒。

   非聚光集热器（包括平板集热器和真空管集热器）是利用热箱原理（也称温室效应）将太阳能转变为热能，其吸热体基本上为平板形状，吸热面积与采光面积近似相等，能够同时利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，但与由于吸收表面太阳辐射密度低，集热温度一般也较低。太阳辐射由不同波长的可见光和非可见光组成，不同物质和不同颜色对不同波长太阳辐射的吸收和反射能力是不一样的。黑色吸收太阳辐射的能力最强，白色反射太阳辐射的能力最强，因此集热板通常都做成黑色。

   非聚光集热器由于集热温度较低，不便于热量的保存，因此在温室大棚中很少用于夜间补温，大多是用于温室生产者的生活用能（如洗澡等，图1），所以在温室中使用的集热面积也较小。

   聚光集热器是将平行的直射太阳辐射通过一定的弧面反射或透镜折射后聚焦到一个点、一条线或一块小的面积上，使分散的低密度能量积聚提升转化为高密度能量，因此采用聚光集热器一般都能得到高温热水。

   聚光集热器由于主要收集平行光，也就是太阳辐射中的直射辐射，对散射辐射的利用率很低。为了提高集热的效率，一般聚光集热器都带有太阳能跟踪系统，使集热器的朝向始终正对着太阳，因此，一套完整的聚光集热器一般由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。

     受投资效益的限制，温室大棚中使用的聚光集热器一般为弧面反射型集热器，为使用温室大棚的几何特点，吸收器一般为线形形状，沿温室长度方向布设，而且为了进一步降低投资，也由于受温室空间的限制，一般不带太阳跟踪系统（图2）。

      用聚光集热器获得的高温热水可以储藏在储热罐（池）中，也可以在散热器中循环将热量释放到温室中。图2的做法是将热水通过管道输送到温室后墙的墙体内部直接加热墙体，以墙体作为蓄热体，待夜间室内空气温度降低时，墙体中的热量将远远不断地释放到温室中，向温室补充热量。

       2.后墙太阳能集热管

   将盛满水的黑色苏联管密集布置在温室大棚的后墙上（图3），接受室内阳光的直接照射提高管内的水温，可有效地将室内高温期的太阳辐射能转化为热能。采用这种方法，一方面将太阳能转化成了热能，另一方面还降低了温室内的高温峰值，同时也起到了降温的作用。

    由于温室大棚室内挂UN高照较室外弱，再加上室内高秆攀缘作物的影响，使实际到达温室后墙的太阳辐射能较室外大大减少，同事由于后墙上布置的管道数量有限，所以，这种集热方法收集到的能量非常有限，而且管内水温也不会很高，仍然是一种低温热源。在实际应用中，采用水泵循环，将低温热水通过管道输送到室内栽培地面，可有效提高土壤温度。

      这种集热利用方式，直观的理解就是将照射到地面上的能量转移到温室地面的土壤中。由于进入温室的能量是一定的，从墙面转移到地面的热量越多，墙面获得的热量将会越少，这对于提高墙面温度，增加墙面储热不利。所以，在实际操作中应辩证地分析这一技术的利弊。当地温过低称为制约作物生长制约因素的条件时，这种能量的迁移就是有效可行的，在此情况下，为弥补后墙得热的不足，在温室建设中，应适当提高后墙的保温性能。

   3.相变材料集热与放热

      利用溪那边材料的特性，当环境温度升高时，材料吸热由固态变为液态；当环境温度降低时，材料放热由液态变为固态。结合到温室大棚中，白天温室内温度升高，同时也提升相变材料的温度，使其发生相变由固态并放出热量，补充室内热量的不足。从原理上讲，着也是一种典型的太阳能二次利用技术。

   这种技术在温室大棚中应用，应结合温室大棚的实际光温条件和作物的生长要求合理选择材料的相变温度。对喜温作物而言，当室内空气温度达到25℃以上后，温度基本不会成为作物生长发育的制约因素，所以，以此为界线作为相变材料的上限温度（即相变材料开始吸热由固态向液态变化的温度）是合理的选择；而当室内空气温度下降到18℃时，相变材料应开始放热，及时向温室补充热量，以便室内温度能更长时间保持在较高的水平，避免凌晨出现过低温度，给作物生长带来伤害。

     生产中，单一材料的相变材料往往难以满足上述相变温度要求，这也正是温室大棚对相变材料的特殊要求。为此，温室大棚用相变材料一般均采用两种或两种以上材料配合制备。目前研究比较成功的相变材料组合主要有十水硫酸钠+十水碳酸钠、石蜡+硬脂酸正丁酯，也有用有机相变材料的。具体应用中，做法是将相变材料按照一定的比例混拌或灌注到混凝土中，制成混凝土墙体砌块，再将其砌筑到温室后墙的室内表层（图4）。

     据测定，用这种相变材料建设的温室大棚，与普通温室相比，墙内表面温度峰值出现的时间较太阳辐射峰值出现的时间滞后2~2.5h；而室内环境温度和土壤表面温度的峰值较太阳辐射强度峰值滞后1~1.5h；室内空气温度白天平均可降低2.2℃，夜间平均提高1~2.5℃，最大可提高6.4℃。