溫室供暖-溫室可再生能源
鑒于化石燃料有限供應的價格和全球需求呈上升趨勢,再加上對全球氣候變化的擔憂,許多溫室農民正在轉向可再生能源。可再生能源是與當前流行的形式、來源或技術不同的任何非傳統能源形式、來源或技術的術語。使用可再生能源代替化石燃料具有許多環境、社會和經濟利益,并能減輕溫室效應。溫室需要熱量和電力來生產各種作物。所需的電力和熱量取決于當地氣候、溫室建設和種植作物。一般來說,可以說大部分能源消耗用于加熱。在可再生能源中,太陽能、生物質能、地熱能和風能已被用于滿足溫室的供暖需求。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照明、冷卻和操作各種電氣設備(例如,電機、閥門、泵、風扇等)。
溫室太陽能
早在科學家開始尋找儲存和使用太陽能的有效方法之前,溫室就被用作太陽能收集器。作為太陽能收集器,溫室捕捉并儲存太陽能。不幸的是,溫室中保留的熱量不足以在漫長的冬季夜晚保持所需的溫度。但是,將白天收集的太陽能儲存起來,滿足夜間的部分熱量需求是非常有可能的。用于存儲太陽能的太陽能技術根據它們捕獲、轉換和分配太陽能的方式分為主動式太陽能或被動式太陽能。
主動太陽能技術
主動式太陽能加熱系統使用太陽能加熱流體(液體或空氣),然后將太陽能熱量直接傳遞到內部空間或存儲系統以備后用。基于空氣的系統使用風扇來分配收集的熱量,基于液體的系統使用泵。主動系統還具有一個能量存儲系統,用于在太陽不出來時提供熱量。
被動太陽能技術
被動太陽能加熱是為溫室供熱的最經濟、最有效的方式。通常,落在溫室屋頂上的太陽能量大于溫室內消耗的總能量。被動式太陽能應用,當包括在初始建筑設計中時,對建筑成本的增加很少或根本沒有,但具有降低運營成本和減少設備需求的效果。它可靠、機械簡單,是溫室的可行資產。
太陽方向。太陽能玻璃的理想方向是正南的5度以內。這種方向將提供最大的性能。與正南成15度以內的玻璃窗的性能幾乎一樣。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能貢獻。當玻璃的朝向與正南相差15度以上時,不僅冬季太陽能性能降低,而且夏季空調負荷也顯著增加,尤其是當朝向西時。
上釉。近幾十年來,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型,這些材料的耐候性通過紫外線輻射降解抑制劑、紅外線輻射(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,在晴天進入的太陽能熱量必須儲存在溫室內以備后用。儲存太陽能的最常見方法是將巖石、混凝土或水與陽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儲存。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。
溫室生物質能
生物質是由有機材料開發的燃料,是一種可再生和可持續的能源,用于發電或其他形式的能源。生物能源是由可再生有機廢物產生的碳中性電力,否則這些廢物將被傾倒在垃圾填埋場、露天焚燒或作為森林火災的飼料。生物質可以由農業和林業殘留物以及一些僅用于能源目的而種植的工業廢物和農作物制成。
生物質鍋爐和熔爐
生物質鍋爐和熔爐可分為兩大類:需要手動加料或裝載的,以及自動加料的。手動加火鍋爐和火爐一般以木料或廢木為燃料,而自動加火鍋爐和火爐可以處理多種生物質,包括木屑、木屑顆粒、生物質顆粒(草、玉米飼料等)、紙顆粒和谷物(玉米、黑麥和其他小谷物)
生物質系統設計
生物質系統根據種植者的需求和條件進行定制,以充分利用生物質概念的優勢:螺旋鉆大小、使用的篩選類型、燃燒能力以及最重要的鍋爐尺寸。生物質鍋爐系統制造商通常將設備的大小調整為加熱相關溫室所需的總容量的60%。
生物質系統的組成部分
無論服務于哪個最終用戶,大規模生物質系統通常都需要類似的組件集成網絡,其復雜性將根據熱量輸出和燃料類型而有所不同。以下是對這些組件的簡要說明。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,并設計為與運輸車輛同步運行。
溫室地熱能
地熱能是來自地球的熱量。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加熱和冷卻溫室。
溫室風能
用于利用風發電的風力渦輪機有可能滿足溫室平均電力需求的很大一部分,但必須位于大風中。沿海和山區以及中原地區的平均風速通常較高,因此作為發電地點更具吸引力。已經為美國所有地區編制了風圖,這些地圖對于給定平均風速的初步近似很有用。然而,局部拓撲、植被和建筑結構顯著影響平均風速。在可能的情況下,使用當地風速測量來確定一個地點是否適合風力發電。
溫室太陽能
早在科學家開始尋找儲存和使用太陽能的有效方法之前,溫室就被用作太陽能收集器。作為太陽能收集器,溫室捕捉并儲存太陽能。不幸的是,溫室中保留的熱量不足以在漫長的冬季夜晚保持所需的溫度。但是,將白天收集的太陽能儲存起來,滿足夜間的部分熱量需求是非常有可能的。用于存儲太陽能的太陽能技術根據它們捕獲、轉換和分配太陽能的方式分為主動式太陽能或被動式太陽能。
主動太陽能技術
主動式太陽能加熱系統使用太陽能加熱流體(液體或空氣),然后將太陽能熱量直接傳遞到內部空間或存儲系統以備后用。基于空氣的系統使用風扇來分配收集的熱量,基于液體的系統使用泵。主動系統還具有一個能量存儲系統,用于在太陽不出來時提供熱量。
被動太陽能技術
被動太陽能加熱是為溫室供熱的最經濟、最有效的方式。通常,落在溫室屋頂上的太陽能量大于溫室內消耗的總能量。被動式太陽能應用,當包括在初始建筑設計中時,對建筑成本的增加很少或根本沒有,但具有降低運營成本和減少設備需求的效果。它可靠、機械簡單,是溫室的可行資產。
太陽方向。太陽能玻璃的理想方向是正南的5度以內。這種方向將提供最大的性能。與正南成15度以內的玻璃窗的性能幾乎一樣。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能貢獻。當玻璃的朝向與正南相差15度以上時,不僅冬季太陽能性能降低,而且夏季空調負荷也顯著增加,尤其是當朝向西時。
上釉。近幾十年來,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型,這些材料的耐候性通過紫外線輻射降解抑制劑、紅外線輻射(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,在晴天進入的太陽能熱量必須儲存在溫室內以備后用。儲存太陽能的最常見方法是將巖石、混凝土或水與陽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儲存。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。
溫室生物質能
生物質是由有機材料開發的燃料,是一種可再生和可持續的能源,用于發電或其他形式的能源。生物能源是由可再生有機廢物產生的碳中性電力,否則這些廢物將被傾倒在垃圾填埋場、露天焚燒或作為森林火災的飼料。生物質可以由農業和林業殘留物以及一些僅用于能源目的而種植的工業廢物和農作物制成。
生物質鍋爐和熔爐
生物質鍋爐和熔爐可分為兩大類:需要手動加料或裝載的,以及自動加料的。手動加火鍋爐和火爐一般以木料或廢木為燃料,而自動加火鍋爐和火爐可以處理多種生物質,包括木屑、木屑顆粒、生物質顆粒(草、玉米飼料等)、紙顆粒和谷物(玉米、黑麥和其他小谷物)
生物質系統設計
生物質系統根據種植者的需求和條件進行定制,以充分利用生物質概念的優勢:螺旋鉆大小、使用的篩選類型、燃燒能力以及最重要的鍋爐尺寸。生物質鍋爐系統制造商通常將設備的大小調整為加熱相關溫室所需的總容量的60%。
生物質系統的組成部分
無論服務于哪個最終用戶,大規模生物質系統通常都需要類似的組件集成網絡,其復雜性將根據熱量輸出和燃料類型而有所不同。以下是對這些組件的簡要說明。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,并設計為與運輸車輛同步運行。
溫室地熱能
地熱能是來自地球的熱量。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加熱和冷卻溫室。
溫室風能
用于利用風發電的風力渦輪機有可能滿足溫室平均電力需求的很大一部分,但必須位于大風中。沿海和山區以及中原地區的平均風速通常較高,因此作為發電地點更具吸引力。已經為美國所有地區編制了風圖,這些地圖對于給定平均風速的初步近似很有用。然而,局部拓撲、植被和建筑結構顯著影響平均風速。在可能的情況下,使用當地風速測量來確定一個地點是否適合風力發電。