周博士的检查检查（86）
介绍
说到光伏温室，一度是行业内的热门话题。 由于光伏温室推广应用中的一些政策、技术和经济问题没有得到很好的解决，目前社会对光伏温室的追求大大降温，政府也减少了数量。 有的地方甚至取消了大规模建设光伏温室的限制。 温室的经济补贴和土地配套设施，使光伏温室未来的发展更加合理、科学。
光伏温室可以是连栋温室或日光温室。 利用日光温室的结构安装光伏板，实现光伏发电和温室生产的温室称为光伏日光温室。 光伏日光温室根据光伏板的位置主要分为两种形式：一种是光伏板与日光温室结构完全分离，光伏板布置在日光温室后屋顶（图1a） ），称为独立式光伏温室； 另一种是光伏板与日光温室结构紧密结合，将光伏板直接铺设在日光温室前屋顶框架上（图1b），称为组合式光伏温室。 其中，后者因温室屋顶光伏板的布置方式不同而有多种不同的组合布置。
独立式光伏温室，在保证相邻两个日光温室之间采光距离的同时，光伏组件支架与日光温室结构完全独立，可同时兼顾光伏发电和温室生产，光伏发电的设计理念可以充分实现温室与农业互补，但由于光伏板安装高度较高，相邻日光温室之间的距离也相应增加。 从土地的有效利用上来说，与传统的日光温室相比，这种设计实际上减少了农业产量。 有效利用土地。
组合式光伏温室采用光伏板与日光温室前屋顶框架结合的设计。 虽然充分利用了温室结构，减少了结构材料，但温室较大的屋顶面积也相应增加了光伏板的面积。 整体增加光伏发电容量增加，成本降低。 然而，由于光伏板在发电的同时也会遮挡温室内农作物的光照，因此光成为光伏发电和农业生产所需的有竞争力的资源。 从光伏发电的角度来看，希望增加光伏板的铺设面积，增加发电量。 但从农业生产的角度来看，增加光伏板面积会遮挡室内农作物的大量采光，造成温室内光照严重不均匀。 ，不仅会影响农作物的产量，还会影响农作物的品质。 为此，希望尽量减少光伏板的铺设面积。 由于两者之间的矛盾没有得到很好的协调，因此该类型的温室在实际建设过程中也是农业生产部门争议最大的温室形式。 如何协调光伏发电与农业生产的矛盾（主要体现在如何布置光伏板、选择具有种植特点的农作物品种等工程和农艺问题），使光伏温室能够保证农业生产的效率（即即满足农业用地的需要）。 在不改变其性质和降低农业生产效率的情况下，最大限度地发挥光伏发电的效益，是该类型光伏温室未来发展中亟待解决的问题。
带着对这个问题的思考，应青海大学唐青川教授的邀请，2018年6月30日，笔者来到位于互助县的青海凯丰农业科技有限公司互助唐川蔬菜生产基地，青海省。 在这里我看到了一个组合式光伏日光温室，日光温室前屋顶铺设了大量的光伏组件。 让我们跟随青海凯丰农业科技有限公司董事长杨雪峰先生和唐青川教授的指导，探索该基地的光伏温室建设和生产。
基地和温室概述
蔬菜生产基地位于青海省海东市互助县唐川镇，占地4760亩（317.33hm2），规划建设日光温室1258间。 该基地于2012年开始建设，同时开始生产各类果蔬产品。 截至目前，寿光市第五代机制土墙结构日光温室已建成788座。 2016年，作为青海省光伏扶贫示范基地，该基地将140座寿光第五代机制土墙结构温室改造为组合式光伏日光温室，建设装机容量20MW的光伏电站一座。 2016年6月开始并网发电。 组合式光伏温室的建设也促进了温室建设的标准化。 为了实现光伏组件模数的统一，对温室结构进行了统一改造。 温室总体尺寸统一为跨度10.5m、屋脊高4.5m、后墙高3.3m、长113.54m。 唐青川教授介绍，除了光伏扶贫示范基地外，该基地还是国家现代设施数字农业示范基地、区域生态循环农业示范基地、农业农村部蔬菜生产标准园、青海省重点永久性“菜兰子”。 工程化生产基地、青海果蔬产业园、青海现代农业发展试验区等是青海省具有示范引领作用的现代农业生产基地。
温室屋顶光伏组件的布置
为了最大限度地扩大光伏组件布置面积，提高单个温室的装机容量和发电量，温室的光伏板不仅铺设在温室前屋顶的采光面上，还延伸至温室的顶部。到温室的后屋顶（图2b）。 为了尽量减少温室内固定阴影对作物生长的影响，光伏组件被设计为沿东西方向条状排列，在两个光伏组件条之间留有采光带。 灯条采用高透光率制成。 散射光玻璃有望尽可能增加室内光强度和光均匀度。
为了便于光伏组件的铺设，日光温室采光面采用平坡屋顶。 通过计算机模拟分析当地太阳高度角逐年变化引起的温室内阴影的动态变化，在考虑光伏发电和农作物采光的情况下，确定温室最大屋顶坡度为31°。 光伏组件采用单晶硅光伏板。 单块光伏板尺寸为1650mm×991mm。 单块光伏板额定发电量分别为275W和290W（不同公司产品发电量不同）。 光伏温室屋顶沿温室跨度方向布置有7排单晶硅光伏板。 前3排光伏板与透光玻璃间隔设置，后4排光伏板连续排列； 两端靠近山墙的温室屋顶除了最外侧两排光伏板布置了三块光散射玻璃外，其他部位也布置了光伏板（图2a）。 沿着温室的长度，每行排列有 68 个光伏板。 每个温室每个屋顶共布置486块光伏板，总装机容量140.94kW。 140座温室共安装68040块光伏板，总装机容量19.57MW。
温室结构
由于该光伏日光温室前屋面为平坡，且光伏板的覆盖对结构变形要求严格，光伏板本身重量不轻，且室内无立柱，因此需进行加固结构设计采用桁架结构（图3）。 桁架的上下弦杆采用方管，腹杆采用钢板。 在温室屋脊下方添加了一根额外的加强拉杆（图3c）。 整个桁架焊接后表面热镀锌，结构强度高，表面防腐性能好。 桁架的设计寿命为25年，与光伏板的寿命同步。 温室后墙顶部和前墙基础均设计钢筋混凝土圈梁。 桁架两端位于圈梁上，与土木工程形成牢固的连接。 从外观上看，结构看起来比较坚固，用料也比较多。 从两年运行结果来看，结构未发生明显变形。 初步判断该结构应可靠。 但由于笔者没有看到结构设计计算表，也没有对温室建筑区域的设计风雪荷载进行过深入调查，所以对于截面尺寸是否符合要求，不敢下任何结论。结构得到优化。 但我直观判断温室结构仍应优化。 房间。
温室通风系统
日光温室的通风系统一般由前屋顶通风口和屋脊通风口组成。 为了解决前屋顶通风口的问题，该温室没有用玻璃或光伏板覆盖温室的整个采光面。 而是将温室前部屋顶设计为两折结构，后部折线部分铺有玻璃板和光伏板。 温室配备照明、光伏发电； 在前折线段安装防虫网和塑料薄膜，用卷膜辊卷起塑料薄膜，形成温室前屋顶通风口（图4a）。 这种设计与传统日光温室的前屋顶通风如出一辙。
由于钢化玻璃和光伏板铺设在温室前屋面后部折线段上，因此传统日光温室屋脊上卷膜或拉伸膜通风口很难实现。温室。 为此，该温室在通风系统设计中直接放弃了温室屋顶的通风口，而是将传统的屋脊通风口移至温室后屋顶，即在温室后屋面板上间隔开有通风口(图4b)。 从自然通风的通风效率来看，虽然这种通风口没有设置在温室的最高位置，可能不是通风口的最佳位置，但后屋顶通风口的位置一般靠近温室的屋脊。温室大棚又是完全位于大棚上方的作物（包括果蔬挂藤作物），除了在温室后顶开通风口外，还可以直接借用北风（西北风）的正压风向为北方主导风向）以引导室外冷风。 向温室内吹气，可以进一步增强温室的通风能力。 因此，这个通风口的设计位置基本是合理的。
为了控制后屋顶通风口，温室设计为下悬外开窗，即窗扇下部铰接，上部向外开启。 为了自动控制通风窗窗扇的打开和关闭，采用齿轮齿条开窗机构来控制通风窗窗扇，并根据不同的通风季节调整通风口大小（图5a）。 采用下悬外向窗的目的是为了防止冬季冷风直接吹入温室，造成农作物局部结冰。 另外，朝外的窗户还增加了出风口的高度，有利于增强温室的自然通风能力。 由于温室屋顶上的光伏板向外延伸，同时也为下垂的外向窗户的出风口起到了防雨罩的作用，防止雨雪天气时室外雨水进入温室。
夏季，当温室需要长期或永久通风时，可将后屋顶通风口完全打开，以实现温室最大的自然通风（图5b）。
从现场实际情况来看，后车顶通风口的完全打开并不是由齿轮齿条控制的，而是窗扇的一种故障控制状态。 另外，温室后屋顶通风口缺乏安装防虫网也是该类温室目前存在的问题。 温室后屋顶通风口的间距（影响温室通风的均匀性）和通风口的面积（影响温室的通风量）能否完全满足温室每年的通风需求也是一个问题需要进一步研究。 虽然温室的前屋顶覆盖了大量的光伏板，阻挡了大部分室外光线，但光伏板后板产生的热量将全部释放到温室中。 如果这部分热量不能及时排除，就会对温室造成损害。 高温，加上室内光照不足，很容易造成室内作物生长过度，也可能直接影响果蔬作物的结果，最终影响作物的产量。 因此，对于这种特殊类型的光伏温室，如何从理论上计算光伏板的发热量和温室夏季的通风量还需要专门的研究和实验分析。
温室保温
高效保温是中国传统日光温室的最大优势。 除了墙体和后屋顶的保温外，前屋顶的保温是日光温室高效保温的最重要保证。
该光伏日光温室是在原寿光第五代机制土墙结构日光温室的基础上改造建设的。 温室后墙保留了原来的机制土墙结构（为了保护墙体钢结构屋面采光带图集，外墙上还覆盖了一层保护层，保护层的外层是用电缆护套制成的，防水、耐老化；内层为无纺布，柔软、隔热），后顶采用隔热彩钢板，既防水又隔热。 应该说，温室墙体和后顶的保温与传统日光温室无异，具有良好的保温性能。 不过，这座温室的前屋顶并没有像传统日光温室那样安装卷帘和保温被。 没有采光面的保温，无论温室后墙、后顶的保温有多好，实际上已经失去了对温室整体保温的意义。 除了前屋顶缺乏隔热外，温室的两个山墙也没有有效隔热。 另外，由于前屋顶光伏板继续从温室屋顶延伸到温室后屋顶钢结构屋面采光带图集，因此温室结构在屋脊后面形成悬臂梁来支撑延伸的光伏板。 温室屋脊处悬臂梁与后屋面板密封不严（图6a），温室山墙开口处无门斗，双扇平开门密封不严（图 6b）。 这些都是造成温室冬季保温性能不佳的重要因素。 因此，提高温室的保温性能是目前提高温室整体性能、保证温室冬季运行最迫切需要解决的问题。 如何提高温室保温性能，请看下一期公众号~
（待续）
