温室效应的现状篇（1）

(2)适用性。温室结构在正常使用下具有良好的工作性能，不能发生正常使用的过大变形等。

(3)耐久性。温室结构在正常使用和正常维护条件下，在规定的使用期限内具有足够的耐久性，不发生因腐蚀等因素而影响结构使用寿命。

日光温室的荷载

设计载荷是建筑物结构设计的基本依据，宁夏地处中国西北干旱区，本文只对风荷载进行讨论。对于风荷载需要确定风荷载体型系数、风压高度变化系数、基本风压等3个条件。基本风压和风压高度变化系数在荷载规范有比较明确的界定，而风荷载体型系数的取值方法不适合日光温室。且坡度角在25°～50°内时可在1～0之间按线型插值法取值，具有针对性和可操作性：在风荷载体型系数方面也针对日光温室做了明确的说明，与规范比较，具有可操作性。但随着日光温室材料的变化、操作设备的发展，如新型保温被的使用和卷帘机的使用，上述取值及其组合方式有待进一步研究，因此，屋面骨架结构的优化设计是日光温室结构优化研究的重点。

日光温室的几何尺寸

日光温室的几何尺寸是指采光屋面角度、采光面形状、后屋面仰角、后屋面投影宽度、脊高、跨度等。这些结构参数主要与采光设计有关。冬春季节是日光温室的主要生产期，也正是太阳辐射最弱的季节，能否充分合理利用太阳辐射，关系到温室生产的成败。因此，与日光温室采光设计相关的几何尺寸是设计建造过程中应首先解决的问题。

采光屋面角、脊高、跨度和后屋面仰角

采光屋面角、脊高、跨度和后屋面仰角四者是互相制约的，脊高和跨度的大小及其相互配合影响采光角的大小和采光面形状。跨度确定的条件下，采光面与后屋面的比例直接决定了采光面的宽度。四个因素共同作用，影响着目光温室的操作空间、采光和保温性能。脊高一定，跨度过大，采光屋面角随之降低，温室难以获得最佳采光效果，跨度过小，温室有效利用面积减少。后屋面投影宽度一定，采光面在温室跨度中所占的比例越大，采光度越好，但后屋面的宽度减小，保温性能也随之下降。因此，寻找这四者的合理关系，对日光温室的采光和保温具有重要的意义。在早期的研究和日光温室结构标准中都限定了日光温室的跨度在6m～9m之间。从节约用地、提高空间的角度出发，近几年，日光温室向高大型方向发展。对大跨度日光温室的规划实例表明，由于跨度大，脊高较高，需要较大的间距，使得节地效果并不很明显，加之有的温室后墙垒土太厚(达6.5m以上)，反而浪费了土地。所以，建立数学模型，寻找跨度、脊高和温室栋与栋之间合理间距，对寻找大跨度日光温室的合理结构参数，提高土地利用率具有重要意义。在进行温室间距的优化时，后屋面的尺寸也是一个影响因素，需要兼顾采光和保温两个方面。另外，农村大量日光温室采用垒土后墙结构，其合理厚度，对保证温室的保温，有效减少土方工程，提高土地利用率有很大的影响。

采光面的形状

日光温室的热量来自太阳辐射，争取更多太阳光进入温室是采光面设计的关键。屋面形状是温室采光和结构受力两者平衡的结果。从日光温室获得最大的采光量分析，日光温室的前屋面以平面为最佳，采光量最大，而且光照分布最均匀。但这种结构日光温室的前端操作空间太小，结构受力最差。

随着计算机模拟方法引八日光温室采光面优化研究，发现采光面的形状对采光效果影响不大。建立日光温室采光屋面曲线数学模型，通过模拟分析，得出温室采光面的形状不同、弧度不同，对温室结构强度、散热、蓄热都有较大影响，但对采光效果(太阳光入射率)影响最大相差不到3％。以此为依据，日光温室前屋面的形状可根据操作要求(如屋面排水、放帘、前部的操作空间)和结构受力来进行忧化设计。但同时也必须认识到采光面形状对日光温室内光照的均匀性仍有较大的影响，在优化设计中必须引起高度重视。

日光温室的屋面骨架

前屋面是日光温室的采光屋面，是日光温室的重要结构部分。但单纯以采光作为优化目标很难得到合适的采光屋面，例如采光好的圆弧面，因其前部低矮区域过大、土地使用效率低、农事操作困难等并非理想的采光面。另外，不同形状前屋面的内力也不同，相应的材料用量也就有差异。

根据日光温室的屋面支撑体系，可把日光温室分为无柱式和有柱式两种结构形式。但目前日光温室的屋面普遍为钢桁架结构，由于其自重轻、造价低、施工简单，在工程中得到广泛应用。但桁架结构的许多优化设计方法，如桁架结构拓扑优化、形状优化、截面优化等理论，在日光温室的结构优化中还很少应用。

日光温室的墙体结构

目光温室的墙体结构不仅是结构承力部件，而且作为日光温室-的主要蓄热体和放热体，对保证室内夜间温度起着关键性作用。日光温室的墙体结构包括千打垒、堆土、砖、替代砖、复合异质墙体等。近年来，复合异质墙体由于其良好的蕾热能力和保温特性，受到大家的重视。通过对大量复合异质墙体的研究表明，聚苯板作为良好的保温材料受到大家肯定。

对于长度较短的日光温室，在分析室内热量时，不能忽略山墙的蓄热放热作用；为了减少温室阴影率的影响，温室长度不宜低于30m。对日光温室墙体的研究目前注重在导热性能的方面，对其强度研究较少，尤其是干打垒和堆砌墙体，由于对这种结构的热环境研究不足，实际建设中经常以当地冻土层深度作为墙体厚度，最近在宁夏中部干旱带推广建设一种墙体厚度达7m的日光温室，不仅造成温室建设占地面积增加，而且建造的土方工程量也很大。如何确定墙体的合理厚度，对今后日光温室建设和发展将有非常积极的指导作用。当前急需研究的问题

过去20多年，宁夏在日光温室结构优化的研究中取得了很大成绩，但就目前日光温室的应用现状和研究水平看，要进一步规范日光温室建设，提高其经济性能，下列问题亟需研究解决。

科学合理的设计荷载

温室结构设计荷载规范中，针对日光温室很多参数的取值方法还不太明确，缺少针对性。如风荷载体型系数、坡屋面积雪分布系数等没有具体明确的规定。此外，日光温室的保温被荷载取值及其在卷放保温被过程中荷载的变化、日光温室内保温材料的设计荷载等在设计规范中都没有具体规定。所以，在温室结构设计荷载规范的基础上，研究针对日光温室的荷载取值和不利荷载组合是日光温室结构优化首先要解决的问题。目前，宁夏地区温室建设应该主要以钢结构为主，而且钢材使用标准为国标直径20～32圆管，钢架间距1m～1.5m。

日光温室桁架结构的优化

目前，日光温室普遍采用桁架结构，但很少有基于日光温室的采光条件和室内作物生长模型对日光温室的桁架结构进行优化。对这种结构，现有的设计方法还停留在根据经验首先确定桁架的结构参数(如桁架的高度，腹杆的分布)，然后再对结构进行受力校核阶段。因此，笔者提出以自然气候条件等基本参数，以适宜作物的合理光环境为目标，以采光面优化获得的温室桁架结构上弦杆曲线型式为参照，以结构变形和弯矩包络图为依据，确定桁架结构的下弦杆优化曲线形状，进而优化腹杆的布置和整个结构的杆件截面尺寸，使得桁架结构的设计更加科学合理，从而达到节省材料的目的。

大型日光温室的合理几何尺寸

目前很多地区都出现了大型日光温室，但都处于探索阶段，如何确定大型日光温室的合理尺寸，使之达到光热环境合理又节约土地的目的是目前大型日光温室亟需研究的问题。目前，宁夏已建成的各种高度、跨度、长度的日光温室种类繁多，经过几年的使用效果分析得出：宁夏地区适宜的温室高度为3.2m～3.8m、跨度为7m～8m、长度为60m-100m。

温室效应的现状篇（2）

一、低碳建筑的发展与相变材料的应用

由于温室效应影响与现代建筑物多以轻建筑为主，造成室内温度过高，人体不舒适性增加，因此空调耗电量剧增。根据我国夏日用电统计，空调约占用电量的40%，因此如何降低室内温度，减少空调用电，是刻不容缓的研究。经相关研究发现，良好的隔热措施可节约住宅建筑 12%总用电量（50%的空调用电），商办建筑 10%总用电量。在通过建材的设计以增加建筑物的热质量，减小室内高温的研究工作上。目前国际上的文献与应用，已出现利用所谓相转变材料（phase change material，或简称PCM）作为节能减碳的建材。所谓相转变材料，是一种材料，可以借助相变化伴随着大量热能的吸收和释放，该能量被称之为潜热（latent heat），并且在其相转变过程中具有接近恒温的特性的材料。因此相变材料具备可逆储存及释放能量的优良特性。

目前相变材料应用于建筑物上以西方国家为多，他们利用相变材料具备可逆储存及释放能量的优良特性，在白天吸收热量，并于夜间释放至空气中，以达到增温效果，因此他们是将相变材料应用于除冷。但由于温室效应影响，对于除热方面的需求日益渐增，因此研究相变材料于除热方面的应用也如雨后春笋般冒出。本研究的目的主要是在探讨相变材料在建筑施工当中的应用。

二、相变材料的特质与应用现状

（一）特指分析

相变材料也可称为潜热储能材料（LTES），是利用物质发生相变时需要吸收或释放大量热能的性质来储存或释放热能以调整、控制工作源或材料周围环境温度。物质在储存能量的方式可分为显热或潜热，显热是指物质吸收热量伴随着温度升高来达到储热效果，而潜热即是物质在发生相变化时所需的热能也可称的为热焓（enthalpy），潜热与热焓的差别在于潜热指的是单位质量产生相变所需要的热能。物质存在自然界有三种状态，固态、液态以及气态。因此相变过程可以分为固-液相变、液-气相变及固-气相变三类。由于在产生相变化时，物质需要吸收或释放能量来打断或形成分子间的键结，因此相变化过程中，温度会维持定值并且伴随着大量的能量吸收、释放以及储存。在相变过程中所吸收的热能我们通称为热焓。相变化是可逆反应的，所以经常拿来当做热量的储存体。三种相变的情况下，以固-液相变的潜热最小，但是这一过程最常被拿来应用，因为液-气、固-气相变固然潜热很大，但是变化前后会有气体的产生及消失造成体积变化过大，而且气体也较不易保存。

相变材料最大的优点是在相变过程中，会吸收或释放大量的能量且发生相变化时的温度是可由挑选的物质所决定。因此在不同的环境下，可选择适当潜热与熔点的材料来当做热量的储存体。

（二）应用状况

相变材料利用潜热来吸收、释放热能，以达到控温的效果，因此需要控温效果的产品均利用相变材料的特性来达到目的，应用相当广泛。若将相变材料加于服饰上，可使衣服受环境或人体产生的温度变化量降低，人体可以感受到较为舒适的温度；也可将相变材料应用于医学上，如血液保存，保存血液需维持在较低的温度下，因此可利用相变材料包覆在其周围，在其温度过高时将热量吸收。将相变材料应用于建筑物上大致上可分为主动与被动两种机制。主动是指利用人为产生的热源（冷源）来加热（冷却）相变材料，因该相变材料需与此人为产生的热源（冷源）结合。而被动是指单纯利用自然通风、太阳辐射、环境空气温度来加热（冷却）相变材料，因此相变材料可依照环境、需求加装于建筑物的任何地方。一般而言有三种比较典型的系统：相变材料的朝阳保温墙；板状的相变材料加于墙上或天花板；相变材料的百叶窗。

一是相变材料的朝阳保温墙。朝阳保温墙是用来除冷，其利用一质量较大的墙，面对太阳的方向而建，墙与室外空气以一玻璃面和一个空气层相隔。因此，白天时此墙可吸收较多的热量保存，等夜晚来临时，此墙所吸收的热量便会释放于室内，提高室内空气的温度。而相变材料的朝阳保温墙则是将此质量较大的墙用相变材料代替，在较小的体积下可得到相同的热质量（thermal mass）来达到除冷效果。二是板状的相变材料加于墙上或天花板。选择适当的相变材料后，经加工制成板状后即可安装于室内墙、天花板上。该方法在安装、拆卸都极为方便，因此板状的相变材料在应用上相当广泛。三是相变材料百叶窗。将含相变材料的百叶窗安装于窗户外，在白天时阳光照射，可使相变材料吸热熔化，等夜晚时将百叶窗关起来并且将窗户开着，相变材料在夜晚时会放热，即可加温室内空气。

三、相变材料在建筑施工中应用的反思

一是不同气候下在建筑物上使用相变材料的作用。相变材料使用在建筑物上可以有效的降低室内的高温，然而值得注意的是，虽然可以降低白天的高温，但也会将夜晚的低温抬高。而目前多数理论与实践在评估相变材料的效益时，是假设一个开冷气的温度，大于该温度即会开启冷气而有耗电量产生，因此当室内温度都远高于开冷气温度时，使相变材料会将高温降低，低温提高，对耗电量并没有太大的改善效果。

二是相变材料参数设计。相变材料应用在建筑物上时，有许多参数需要决定，如潜热与热传导系数大小、摆放位置、熔点范围、相变材料的厚度。经过本研究的探讨，就摆放位置而言，有两个主要的参数会影响它，潜热与热传导系数，其中潜热越大越好，传导系数越小越好；就较低的热传导系数而言，摆放于墙的室外面改善效果会比较好，而就潜热而言，应摆放于的室内面比较佳，虽然这两个参数最好位置是相反的，但潜热的影响通常大于热传导系数，因此相变材料应摆放于墙的室内面改善效果会比较好。

三是不同气候下在建筑物上使用相变材料的作用。相变材料不论在除冷或除热方面都可以发挥其效用，都能有效的提高夜晚的低温，降低白天的高温。然而，在有些应用中，因为评估的方式是耗电量指数，因此会跟开冷（暖）气的温度有关，在温度较高的气候下，虽然此地的温度相当高，但是因为其湿度低，人们可忍受的温度较高，相变材料将低温提高的缺点不会被凸显出来，因此耗电量改善比例仍可达 10%附近；而在较为寒冷的气候下，由于此两处较为寒冷，而其需开暖气的温度相当高，因此相变材料将低温提高的效果被高温降低的效果抵消了，故在这种地区使用相变材料对于耗电量指数的改善效果比较不好。

温室效应的现状篇（3）

中图分类号：TE08文献标识码： A

一．前言

能源问题目前已经成为世界各国关注的重要问题，也是现在人类面临的重要生存问题之一。其中，建筑能耗包括采暖、通风、空调、照明能耗等占社会总能耗的比例较大，在西方发达国家，建筑能耗占社会总能耗的30%~50%；在我国，建筑能耗占社会总能耗的30%左右，并且随着人们生活水平和对舒适性要求的提高，建筑能耗占社会总能耗的比例会不断上升[1，2]。因此，节约能耗成为社会可持续发展的必要措施。

自然通风作为一种通风方法，依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压，促使空气流动，使建筑室内获得新鲜空气，带走多余的热量，但又不需要消耗动力，节省能源，节省设备投资和运行费用。但是，当夏季或过渡季节室外空气温度较高时，通过自然通风后室内温度仍然较高。如果结合地道通风，在热压或者风压作用下，与建筑送风口相连的地道通风系统将室外风引入地道，空气经冷却后送入室内，可以起到更好的降温效果。

二．地道通风研究现状

70年代初期，地道通风降温技术在我国迅速发展起来。空气在地道中通过与壁面的热交换将热量储存于土壤内，降低温度，送入室内后达到降低室内空气温度和满足人员舒适性的要求。

目前，已有大量的学者对地道通风降温技术进行了研究，主要研究方向包括通过模拟软件建立数值传热模型，进而进行地道内空气与土壤的传热模拟、实验实测地道内通风降温效果等。

山东建筑大学的王琳、刘培磊等通过数值模拟，得出结论：夏季，随着地道长度和地道深度的增加，地道对空气的冷却能力逐渐增大；地道内空气流速越大，地道对空气的冷却能力越小 [3]。湖南大学的王克涛通过数值模拟湘北地区住宅地道通风系统中地道形状和通风时间对降温效果的影响，得出结论：截面面积相同时，方管地道和圆管地道对空气降温效果相差不大，但双圆管地道对空气降温效果明显优于单圆管地道；同时，间歇通风要优于连续通风[4]。

国外学者D.Y.Goswami和S.Lleslamlou建立了一套结合空调系统的闭式回路地道系统，并分析了该系统的性能系数[5]。Kato和Murakami等人通过对地道通风降温系统进行测试，提出用CFD的计算模拟软件对地道内的空气气体流动进行模拟计算的思想[6]。

三． 地道通风换热原理

3.1 空气通过地道的冷却过程

在土壤深度4m以下时，地层土壤的初始温度就已经接近于全年地面的平均温度td。在最热月（7月份），室外温度达到全年最高值。因此，进入地道内的室外空气与地道壁面存在很大的温差。由于温差的存在，室外空气流经地道时与地道壁面进行热交换，并且随着空气进入地道的长度加深，空气的温度和焓值都在逐渐降低。当室外空气在地道内流经一定的长度时，空气温度降到露点温度。此时地道壁面就会出现结露现象，使空气中的水蒸气凝结析出。对于大多数地区来说，在全年的最热月（7月份），室外空气的露点温度均高于4m以下的地层土壤的初始温度。因此，室外空气流经地道与壁面进行换热冷却降温时，除了由于地道过短影响了地道的降温冷却能力，不能将室外空气冷却到露点温度外，大多数地区的地道冷却过程会出现两个阶段，即等湿冷却和减湿冷却过程。首先出现等湿冷却过程，之后再出现减湿冷却过程，这是典型的空气流经地道时的冷却降温过程。

处于室外通风计算温度及湿度状态的空气进入地道之后，如果不考虑空气与地道壁面的湿交换，可以看作一个单纯的等湿冷却过程。对于一个理想的状态，即假设沿着地道横断面的空气温度是均匀分布的，那么这一过程就能达到等湿线和饱和线的交点，然后再向减湿冷却转变。

3.2 影响地道通风的因素

影响地道通风的主要因素是地区差异和对地道的要求。地道通风降温的原理就是利用夏季低于室外空气温度的土壤为冷源，吸收经过地道中的室外空气中的热量，使空气温度降低，最后经设置于室内的送风口将低温空气送入室内，达到降低室内温度的目的。因此，空气冷却的最终温室主要受土壤温度的影响，也就是说不同地区土壤温度不通，冷却效果不同。

地道本身的条件对降温效果也有很大的影响。地道与空气的换热主要是对流换热，交换一定的热量需要相应的换热面积，因此地道的形状及长度对换热效果也有重要的影响。

此外，地道还要做防潮处理，防止空气结露后凝结在避免上。

3.3空气经地道时与壁面的换热

地道内的空气与壁面进行换热的过程中，在热量交换的同时还伴随着湿量的交换。从冷却效率的角度出发，可以把同时存在热量和湿量交换的复杂过程，分为两个简单的过程：换热过程和换湿过程。换热过程可以利用传热学的不稳定传热公式进行计算，换湿过程可以利用焓湿图(i-d图)，通过图解法得到这一复杂过程的计算结果。

不稳定传热过程的传热系数可以根据公式（1）计算。

（1）

式中，α为地道壁面的放热系数，J/(m2・s・℃)；a为土壤的导温系数，m2/s；λ为壁面的导热系数，J/(m・s・℃)；τ为时间，s。

传热系数K值会随着时间的变化而变化，但是在任一确定的时间K是定值。假设地道长度为L，通风量为G，地道长度方向某一个微小长度为dx，相应的壁面的面积为dF，地道进口处的空气温度为t1，地道出口处的空气温度为t2，在地道某一点x处的空气温度为tx，通过长度dx后的温度变化为dtx，根据热平衡方程，空气经过长度dx后的换热量，应该等于相应的壁面dF的热流量，即

（2）

在某一给定的计算时刻，传热系数K是定值，同时，流经地道的空气量G也是定值；并且在空气流经微小长度dx时，空气的温度变化很小，可以认为是恒定的，因此可以把比热c看作定值，所以根据公式（2）可以得到公式（3）：

（3）

积分得到 （4）

或者 （5）

根据公式（4）或（5）既可以得到当流量为G的空气流经地道长为L，换热面积F的地道时，终点温度t2的计算公式为：

（6）

结语

本文介绍了地道通风的国内外研究现状，分析了地道通风降温的换热原理。将地道通风和自然通风有效的结合起来，实现降低室内温度，达到充分利用可再生能源，节约建筑能耗的目的。

1. 徐永铭. 国内外建筑节能现状及发展[J]. 徐州工程学院学报，2005，20(3)：71-73.

2. 康艳兵. 建筑节能政策解读[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2008.

3. 王琳，李永安，刘培磊. 地道中土壤与空气换热的数值模拟与分析[J]. 制冷空调与电力机械，2008，29(4)：9-12.

温室效应的现状篇（4）

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0179-01

RTU是一种安装在远程现场的测控单元装置,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。它将测得的状态和信号转换成可以在通讯媒体上发送的数据格式传到中央计算机(站控计算机),同时还将中央计算机发送来的数据转化成命令,实现对设备的功能控制。在生产过程自动化装置中,RTU充分体现了“测控分散、管理集中”思路,它有提高信号传输可靠性、减轻主机负责、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面的优点。但冬季环境温度过低严重影响了RTU设备的可靠运行及使用寿命,本课题在保证RTU设备安全工作电压范围内,安装加热装置,稳定阀室工作温度,确保设备运行正常。

1 系统构成

西部管道分公司管辖的西气东输二线,都处于新疆、甘肃境内,冬季平均气温-9 ℃～-18 ℃,极端最低温度-42 ℃。RTU阀室由工艺阀组、太阳能电池和PLC控制室组成。其中PLC控制室为半地下结构,安装有PLC控制柜、通讯机柜、太阳能混合电力系统、轴流风机等。PLC柜工作温度范围为-10 ℃～35 ℃,模块最佳工作温度为10 ℃～20 ℃,低于0 ℃,模块运算速度会变慢或失效。一旦PLC工作失效,RTU阀组将自动关闭,造成停输。

1.1 RTU的功能

采集阀室的温度、压力和阴极保护等参数。

监视线路截断阀的状态。

控制线路截断阀的关。

监视阀室电源状态。

1.2 RTU操作方式

一般情况下由调度控制中心操作控制。RTU应具有如下操作方式。

自动远控。所有的阀室操作控制由调度控制中心操作控制,具体由RTU执行完成。

就地控制。单体设备可以由站操作员或工程师人员通过便携式计算机进行操作,具体由RTU执行完成。调度控制中心对RTU的自动控制进行监视。

2 现状调查

RTU阀室大部分都远离调度控制中心,无人值守,自然环境恶劣。PLC控制室在地下,有一定的防寒能力,但是西部地区昼夜温差大,加之控制室顶部有1台无动力风机进行通风,电气设备产生的有限热量,也被带走;没有外电接入,冬天控制室内没有取暖装置,至使PLC柜温度过低,设备工作不正常。而太阳能发电装置容量偏小,无法带动大功率的加热器。

我们对2009年至2010年冬季PLC控制室温度进行统计,结果见表1。

3 原因分析

我们将影响控制室冬季运行温度偏低的因素进行统计,分析每个因素的重要程度,确定要因,见表2。

4 措施制定及可行性研究

由上述原因分析可以得出,密封不严等因素通过整改能够消除。而造成控制室冬季温度偏低的主要原因是没有足够的热量,仅靠设备运行产生的热量,已不能维持PLC机柜最低运行温度,在此情况下,就要考虑外供热源。而RTU阀室都地处偏僻地带,外接热源投资大,基本不可行,阀室唯一的能量供给是太阳能电板。

太阳能电板的作用就是为PLC机柜和通讯机柜提供能量,因此容量是有限的,设计上也考虑一定的富余,我们通过计算,可以利用富余能量,充分发挥太阳能电池的功效。

4.1 设备用电核算

RTU阀室用电设计可接最大负载为480 W。经统计设备1天的系统电压平均为25.8 V,负载电流为6.5 A,设备一天平均功率为25.8×6.5=167.7 w,可接加热片功率应保持在480 W-167.7 w=312.3 w以内,并且加热设备可灵活放置,热量覆盖面大,散热均匀。

4.2 制作电热板

我们采购2片30W的加热片,制作成加热板,将加热板放在PLC柜底部,

5 效果验证

2010年12月开始实施,通过安装两片30 w加热片后,对温度提升效果进行了对比。经过对2个月的温度统计,可以看出在实施对策后,只安装了两片30 W加热片,温度提升效果有了明显改观,PLC机柜内温度由0 ℃左右提升到了6 ℃。

6 结语

在RTU阀室使用2片电热板后,PLC控制室的温度稳定在6 ℃～7 ℃。从上诉计算可以得出,加热片数量可以增至10片,控制室的温度可以恒定在10 ℃,彻底消除了PLC低温工作效率低下,甚至停止工作的风险,确保长输管道运行安全。

我国幅员辽阔,长输管道贯穿祖国东西南北,自然条件各地迥异,设计不可能面面俱到。因此,在实际运行中,要详细调查现状,采取科学的改进措施,维护设备设施正常运行,才能真正维护能源大动脉的平安畅通。

参考文献

温室效应的现状篇（5）

中图分类号 S625.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）06- 71-03

日光温室作为集中我国广大农民智慧结晶的特色农业生产设施，具有充分利用太阳资源、不加温或少加温即可在冬季进行正常生产的优点，已成为我国现代农业生产的重要标志之一。据2015年统计[1]，我国日光温室面积达92.7万hm2。但目前日光温室仍然存在土地利用率低、耕层土壤破坏严重、光热条件不均匀、太阳能利用率不高、保温蓄热能力有限、自动化程度低等问题。因此，基于现阶段日光温室保温蓄热构件与性能的各个创新实践，笔者认为，亟需研发优型日光温室类型、保温结构、材料与设施设备，尤其是要高效地利用可再生的太阳能资源，研发农民朋友可以用得起的日光温室保温蓄热构件与设备，这些问题将逐步成为日光温室的主要研究方向。

1 日光温室增温和降温技术发展现状及研究进展

日光温室自从20世纪80年展以来，众多科研院所和高校学者对日光温室采光保温结构进行了大量创新研究，在日光温室的整体结构、建造方式、材料等方面都取得了重大进展。其中一些日光温室结构和材料得到广大农户的认可，应用较为广泛。下文从我国北方地区日光温室的冬季的增温与夏季降温2个方面对保温蓄热构件与性能的研究发展成果进行综述：

1.1 增温技术 太阳辐射可通过日光温室前屋面的透明覆盖材料进入日光温室，形成温室效应来增加日光温室室内气温。然而当寒冷冬季来临时，仅仅靠前屋面透明覆盖材料的自然采光往往很难达到理想的增温效果，这就需要改善保温蓄热构件或增加设施设备进行有效增温，以确保室内达到适宜的温度供植物正常生长。

1.1.1 通过改良自身结构增温

1.1.1.1 开挖防寒沟 该方法是在南面挖一道与温室等长，宽约30～40cm，深约50cm左右（可根据当地冻土层设计）的防寒沟阻断地中传热，在北墙后堆放1～6m厚的防寒土或粘贴10cm厚的聚苯泡沫板，增强后墙的保温能力。

1.1.1.2 提高前屋面透明覆盖材料的透光率，减少太阳光损失、增加总入射量 在山东等灰尘天气较多且或昼夜温差大的地区普遍采用防尘无滴的多功能膜，增加棚膜透光率。此外，山东地区农民开发了一种前屋面清洁方法。该方法是在棚膜上绑上若干条松紧合适的布条，布条间隔80cm左右。通过布条在自然风的吹拂下来回摆动即可清扫吸附在棚膜表面的灰尘。该方法除尘效果明显，可有效减少棚膜灰尘累积而造成的的光损耗。

1.1.1.3 采用彩钢板保温 彩钢板保温装配式温室，东西山墙采用可滑动开合的岩棉彩钢板，北半边山墙为固定山墙，南半边山墙能通过滑道向后滑动开合：早晨，随着太阳升起、气温升高至适宜温度，可沿滑道推置于北边，光线可以射到最北面一段底部，充分采光、提高室内温度，东侧山墙沿滑道向后打开，以保证温室东部采光集热；下午，西侧山墙打开，改善西侧光温条件；夜间可全部关闭保温。

1.1.1.4 增加温室墙体的白天储热量 最简单的方法是将内墙面涂黑，增强墙体吸热量，待太阳下山后气温下降时缓慢释放出来提高室内温度。另外，京鹏环球科技公司在温室墙体方面也进行了创新尝试，通过用蜂窝状墙面代替日光温室后墙面的平面结构，使后墙有效受光表面积增大，墙体蓄热量可提高10%～15%。管勇等[2]发现在0.8m厚黏土砖墙内侧粘贴新型相变蓄热墙体材料板可使后墙表面温度平均提高2.1～4.3℃，室内0～20cm耕作层土壤温度平均提高0.5～1.4℃。李明等[3]提出在北墙采用200mm的发泡水泥加厚砖墙可有效提高墙体保温性能，增加了白天蓄热量减少了热损失，使得墙体夜间释放热量增多，室内温度得到提升。

1.1.1.5 余热再利用技术 将白天蓄存在土壤、蓄热水池、墙体等蓄热媒介中的热能在夜间降温时再释放出来，提高室内气温。该类余热再利用技术，夜间能提高气温5.7℃，提高地温2.9℃[4-6]。热能可以在土壤中蓄存多天，以备在阴雨雪天等光照弱、日光温室蓄热不足的时期来维持较高室内气温，促进作物早熟、高产。

1.1.2 通过装备辅助机械设施设备增温 （1）土壤浅层地热的使用并配合半地下式温室。在夜间利用可再生浅层地热，后墙布设空气管道，白天将棚顶的热量通过地下传送到室内前部分，增加温室前部温度[7]。（2）张勇等提出了一种可跟随不同季节的太阳高度角改变前屋面倾角的日光温室[8]。该日光温室的前屋面是一个活动面，倾角可以在电机的带动下改变大小，以保证在不同季节最大限度的采光，充分利用太阳能，增大了白天的采光量。与对照温室相比，可变前屋面倾角日光温室在晴天和多云天气的采光率和太阳辐射照度，最大可提高41.75%的和69.54W/m2，室内温度也提高了3℃左右。（3）孙周平等研发的彩钢板保温节能日光温室[9]，该温室整体呈半圆弧形，上部覆盖面采用三段滑动式岩棉彩钢板，东西两侧采用可移动开合的东西山墙，最大限度的的采光，提高了太阳能的利用率，室内外温差可高达39.1℃，保温隔热好，增温效果明显。采用彩钢板来代替土墙和砖墙等保温蓄热墙体，以水为蓄放热载体，配合空气-地下土壤热交换系统进行增温，保温蓄热效果好、增温灵活。（4）方慧等设计建造了一套地源热泵与地板散热方式相结合的加热系统[4]，室内水平方向气温相对较均匀，作物生长整齐。（5）丁小明等设计了一套基于毛细管换热器的加温系统[10]，水平放置应用于日光温室中时散热量最大，单位面积散热量可达到307～381W。（6）利用太阳能发电加热。戴巧利的主动式太阳能空气集热――土壤蓄热温室加温系统[7]。该系统将太阳能转化为空气的热能，通过风机导入地下蓄存。当室内气温降低到预定温度时，智能控制系统自动利用白天蓄存在地下的热能加热温室。由于土壤热容量大，可以在白天蓄存的热能，满足夜间热能的供应，使室内温度保持在较适宜的水平。（7）众多学者将研究方向定在了如何将白天的太阳辐射能在夜间供暖，以提高夜间温室内温度。张义等将水幕帘应用于日光温室后墙上[6]，把热量贮存在地下土壤和水池里；王宏丽等将建筑材料与相变材料有机混合，制成蓄热砖块[11]，建造相变蓄热温室，白天将热空气蓄存在墙体内；张勇等[12]的无机相变材料，管勇等[2]的三重结构蓄热相变墙体，在白天吸收蓄存富余的太阳辐射以供夜间加温。

1.2 降温技术 日光温室由后墙和后坡面及东西侧山墙，各种骨架材料支撑的不规则前屋曲面和透明及不透明保温覆盖材料组成，散热少、保温蓄热性能好。当高温夏季来临时，由于透明棚膜可吸收透过短波辐射，阻挡长波辐射散出，室内热量不断累积增温，有时可达40℃以上，因此，仅仅靠温室自然通风往往达不到理想的降温效果，还需要具备相应的放风散热结构，吸蓄热载体甚至机械设备，以减少太阳辐射、增加蒸发潜热放热或蓄存地下以及增加通风换气进行有效降温。

1.2.1 通过改良自身结构降温 在日光温室前屋面顶部和底部分块覆膜或在顶部开放风孔的方式，在温室前屋面近地面处和温室顶部自然放风降温。在日光温室外部架设遮阳网（幕），减少阳光入射量，降低室内的温度。

1.2.2 通过配备机械设施降温 其一，使用湿帘―风机通风降温：即利用风机使日光温室内形成正压或负压，带走室内高温热空气，外部空气经过水帘降温补充室内，既能通风换气，又可以降低温度、增加湿度。其二，部分温室通过在室内安装喷雾设备进行潮汐式喷雾，蒸发降温。

2 保温蓄热研究发展遇到的问题

2.1 前期建造温室时缺乏合理设计 日光温室保温蓄热构件设计参差不齐，在实际生产中，农户主要以模仿现有日光温室类型和保温蓄热构件的方式，并结合自己的多年生产经验和直观判断，在有限的资金基础上，采用简易廉价材料代替高品质材料进行建造。因此，在实际生产过程中保温蓄热效果有限。后期虽然吸纳了优秀的保温蓄热设计，不断投资设计改进，但由于前期的规划设计不当，且没能做到根据自身地域特点、现有温室本身的设计方式和生产管理技术进行设计改进，移花接木，往往无法发挥应有的保温蓄热效果，反而增加了建造和能耗成本，甚至造成减产减收，得不偿失。

2.2 日光温室结构及现有装备的不足 尽管目前研发的保温蓄热构件和设施设备各有其相应的效果，但由于技术本身的保温蓄热效果不理想、投资成本和使用费用过高、经济可行性不强等不足以至于的推广率不高。因此，还需要学者和技术人员进行进一步的研究，在保温蓄热效果、生产操作便利度、投资运营成本上进行优化完善，研发农民朋友会用、好用、用的起的结构和设备。

2.3 保温蓄热构件和设备推广的局限性 合理的日光温室结构和先进的设施装备主要集中在科研院所和高校，由于前期投资成本相对较高，农民对新事物的接受需要一个过程，这些结构和装备推广有限。广大农户的日光温室依然是以简易节能温室为主，建造大多简陋，几乎没有或很少有新保温蓄热构件和设施设备的引进。

3 发展趋势展望

（1）打破建筑设施界限，从先进的连栋温室甚至其他建筑中吸纳优秀的保温蓄热设计理念为我所用，综合运用热力学与传热学、作物栽培生理学、自动化控制等多个学科，研发具有中国特色的增温集热、保温蓄热材料及智能化、自动化设施设备，坚持走低成本、低能耗的发展路线，更好的为农民朋友谋利。

（2）随着设施农业的进一步发展和新型材料的出现，日光温室的保温蓄热构件设计将愈加完善、科学、合理，自动化智能控制系统也会随着计算机和云技术的日趋进步成熟，根据作物生产和环境控制专家系统制定的管理程序，实现控制的专家化、自动化、精准化，从（下转75页）（上接72页）而使室内温度保持在相对稳定的范围。另外，新型可再生能源的发现和应用，譬如当下较热的太阳能光伏技术，也将会逐步替代那些成本高、即将枯竭的、不可再生的化石燃料，给室内增降温技术多加一种选择。

（3）新型日光温室、保温蓄热构件和设施设备被研发出来并逐步完善。笔者借彩钢板保温节能日光温室采光保温蓄热的设计与广大朋友交流讨论：①通过温室自身结构的滑动开合来减少白天结构材料和墙体的遮光、增加太阳光入射量，夜间全闭合多层覆盖，实现最大程度的采光、提高太阳光的利用率，增加室内温度，从而达到理想的增温效果。②采用保温和蓄热性能好的材料并辅助其他设备，尤其是以水为蓄放热载体的系统，分别承担相应的功能，发挥材料自身的优势特性，将是未来日光温室在满足保温、蓄热和增降温需求的研究方向。③采用这种3块覆盖面的半圆形日光温室，通过增大半圆形半径增大温室空间，采光角度几乎不受影响，温室的热容量变大，温度变化更稳定，保温蓄热效果更显著，也将是日光温室提高土地利用率和大型化的重要参考研究方向。④该温室装配式构件可实现工厂化、规范化、标准化生产，逐步推动行业规范的建立。标准化的建立，有利于进行行业交流，促进日光温室增降温技术的高速发展进步。

参考文献

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[10]丁小明，何芬，段静，等.基于毛细管换热器的日光温室低温供暖系统设计[J].农业工程学报，2013，29（19）.

[11]王宏丽，李晓野，邹志荣.相变蓄热砌块墙体在日光温室中的应用效果[J].农业工程学报，2011，27（5）.

[12]张勇，邹志荣，李建明，等.日光温室相变空心砌块的制备及功效[J].农业工程学报，2010，26（2）.

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[18]仉国栋，杨青顺，景明霞，等.高寒地区日光温室后墙采光保温结构与性能研究与应用[J].农机化研究，2015，12.

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[20]杨其长.中国设施农业的现状与发展趋势[J].农业机械，2002（1）.

[21]张书谦，刘卫明.论温室节能设计与运行[J].农业工程技术・温室园艺，2010（9）.

温室效应的现状篇（6）

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1 智能温室电气工程现状及问题

1.1 智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益；当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2 智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准；二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2 智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态；营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1 上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息

的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2 下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3 通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取 RS485 接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232 接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于 PC 机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4 信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5 执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度；通风电机控制其通风状况；加热设备控制温室的温度；喷淋设备控制温室内的湿度；CO2开放阀控制室内 CO2的含量；营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3 结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献：

[1] 丁欣，孙智卿，郭鹏举 . 基于 ARM 的智能温室控制系统 [J]. 山西农业大学学报 ：自然科学版 ，2010（01）.

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[3] 潘刚 . 温室环境远程智能监控系统的设计与实现 [J]. 微型机与应用 ，2014（07）.

温室效应的现状篇（7）

以软件为载体，

构建环境动态模型

日光温室是一种独具中国鲜明特色的栽培设施，蕴涵着我国劳动人民无穷的智慧。日光温室借自然之光、蓄自然之热，来维持作物生长对光、热的需求，是一种高度节能环保的园艺设施，经济效益显著，对于蔬菜产业的发展意义重大，得到了广泛应用。

然因有限的经验、局限的理论，以现有的日光温室设计方法，还不能保证建造出性能优良的日光温室；并且使用过程中，冬季室内光照较弱、夜晚温度过低、环境调控水平不高等情况仍普遍存在。极端天气到来之日，防御低温灾害更是大量日光温室力所不及之时。为此，国内众多业内专家潜心研究，为提升日光温室的室内环境水平与抵御灾害天气的能力，倾心倾力，默默耕耘以求成效。

在多年的温室工程研究中，中国农业大学温室工程与装备团队对日光温室进行了全面、系统的分析。日光温室作为一种特殊的建筑，其室内环境与复杂多变的外界条件、建筑体型、尺寸、墙体、屋面形式与材料、地面以及栽培的植物、生产中的管理方式等多种因素有关，如何优化设计才能获得优良的性能，涉及材料、建筑、气象、热工以及园艺等多种专业领域，靠简单的计算和分析很难准确地得到解决。团队成员精心钻研与剖析后，认为只有通过科学的理论，采用准确的物理和数学模型，在准确模拟的基础上，结合一定的经验和分析计算方法，才能掌握在各种条件下不同日光温室设计方案所能形成的光、热环境性能。

根据这个思路，团队综合应用工程热物理、建筑光学、农业气象以及园艺设施环境工程学等理论，对温室环境模拟方法进行了集成创新。根据太阳光、热辐射能量在日光温室内传递、吸收、蓄积和释放，温室内外环境的能量与物质交换，室内空气状态变化等过程的规律，以及温室内能量和物质平衡关系等日光温室温、光环境建成机制的理论，构建了日光温室环境的动态模型。在此基础上，进一步建立了日光温室内各光、热环境参数随时间变化的模拟方法，并开发了此项成果的最终形式与载体――“日光温室设计方案热环境评价系统软件”及“日光温室光环境模拟与屋面形状辅助设计软件”，这是国内首次达到实用化的、可以在日光温室工程设计与研究中应用的计算机辅助支持软件。

此项科研成果首创了以日光温室环境模型为核心内容与计算机模拟软件为主要分析手段的日光温室环境评价、设计方案优选的方法体系，可以有效地改变日光温室设计建设主要依赖于有限经验的现状，为日光温室的规划、设计、建造以及环境预测与评价，提供了可行手段和实用工具，更为日光温室科学化的l展提供了理论方法支撑。

创新节能构造，

提高集热蓄热效用

日光温室目前在集热、蓄热功能上仍存在严重不足，尽管白昼太阳热能有较多富余，但夜间室内温度仍经常达不到维持植物适宜生长的需求。针对日光温室的现存不足，人们或采用传统的加温方式，或利用太阳热能等可再生能源的新型加温系统，但前者浪费能源、污染环境，后者投资运行成本高、安装复杂、实际投入利用率低，皆不如意。

基于此种现状，温室工程与装备团队与北京中农富通园艺有限公司合作研发了“屋架组合管网太阳能集热式日光温室”，利用屋架白昼收集多余的太阳热能用于夜间为温室加温――以水作为蓄热介质，利用作为温室结构构件的屋架组成太阳能集热、贮热和放热加温的管网系统，白昼收集和贮蓄多余的太阳热能，夜间用于日光温室加温以及加热灌溉用水等。由于其主要部分的集热与放热部件是利用了温室结构自身具有的屋架，使用水作为蓄热介质，具有用材少、设备安装简单、成本低等优点。试验结果表明，屋架组合管网太阳能集热式日光温室具有显著的集热、蓄热与放热加温的效果；与普通日光温室相比，其夜间最低气温可提高3～5℃。

此外，为进一步提高太阳能利用率、改善日光温室的热环境，减少恶劣天气对栽培作物的影响，团队又在提高日光温室墙体的保温蓄热性方面进行了研究。通常，为了加强墙体蓄热性能，很多人会选择加厚墙体这一方法，但这只能徒增占地面积，增加造价，加厚的墙体深处的材料也并未全部参与蓄热放热过程，效果不甚理想。

为此，团队对后墙构造方法进行改进，采用了一种特殊的中空墙体构造。该墙体中空部分与温室内部相通，利用室内与墙体中空部分空气的温度差异，形成二者之间的空气流通。这样，白昼室内高温的空气就可以将多余热量带入墙体中贮存起来；夜间通过空气的流通，将贮存在中空墙体的热量传回温室内。经试验测试，该墙体构造可以显著提升墙体内的温度水平，调动墙体深层的材料参与蓄、放热过程，对温室夜间的加热效果明显，是一种经济有效的节能构造。

填补领域空白，

温室效应的现状篇（8）

1、变频空调器的工作原理及技术特点

变频空调器采用低频起动方式，起动电流小，对电网无冲击作用，起动后以最大能力进行快速制冷制热运行，使室内温度尽快达到设定温度，接近或达到设定温度后，自动降低运行能力，进行保温运行以维持室内温度基本恒定，无普通空调器所不可避免的自动频繁开停现象。

变频空调器的技术关键在实现变频压缩机的变频调节和可变容量制冷系统的系统匹配和多变量动态控制。

变频压缩机工作时，由变频器向电动机定子侧线圈提供三相交流电流、产生回转磁场， 受该磁场感应，在转子侧产生了二次电流，因回转磁场和二次电流产生的电磁作用而产生回转，压缩机电机的转速遵循以下规律：

N=120f(1-s)/p

其中N转速；f频率；p极数；s转差率

由此可见，只要能改变电动机输人频率，就能在大幅度范围内实现无级调速，从而改变压缩机的排气量，调节制冷系统中制冷剂的循环量，实现可变容量制冷剂循环。

由于制冷压缩机具有特定的负载特性，因而并不是改变压缩机电机的输人频率就可以使压缩机正常在一般情况下，制冷压缩机的负载为恒转矩负载，电机的转矩决定于：

T=K×(V/f)2

其中K系数；V压缩机输人电压；f压缩机输入频率；T转矩

则对制冷压缩机进行转矩控制时应有Vf＝常数。

由此可见，变频压缩机变频调速的关键在于寻求和确定适应于制冷压缩机特性的压频比。

2、实际空调器需求分析

以制冷为例，有制冷需求的房间对空调器的需求可分解为两个阶段，第一阶段希望使房间的温度尽快降到设定的温度，这一阶段可概括为室内工况条件不断变化的短期过渡过程， 第二阶段即室内温度达到设定温度后，则希望保持一定量的制冷量输人以抵消室内的空调器负荷（主要是人、电器的散热）和通过房屋四壁的漏热（这一漏热量决定于室内外温差及四壁的漏热系数）从而维持室温基本恒定，这一阶段是一个长期的稳态过程，而且相比较第一阶段呈现出部分负荷的特征，尤其在经济相对宽裕的今天，大多数空调器房间因室内装修而具有更好的隔热效果。

另一方面，从气温变化的自然现象看，无论是日气温变化还是全年气温变化都呈现一定的自然规律，即使是最炎热的夏天，午后的气温达到最高点，在此之前或在此之后都有一个逐渐上升和不断下降的过程，当日最高气温和最低气温可相差89℃，而从全年看，每年的高温天气前后, 总有渐变的过程。因此可以从全年气温的分类统计看, 高温时段仅占极少部分，而空调器实际工作时的室外环境温度绝大部分为气温相对较低的时段，而室外环境温度的降低则使室内空调器负荷相应地降低。

综上所述，实际空调器需求呈现非常典型的部分负荷特性。

3、变频空调器能效指标及测试方法

3.1变频空调器能效比

在一定的室内外环境条件下，针对不同的室内空调器负荷，变频空调器有不同的制冷系统运行状态，可测出不同运行状态对应的能效比。

变频空调器为实现快速降温功能而设计了最大制冷能力运行状态，在该运行状态下变频压缩机以最高频率运行，例如100Hz或120Hz，由于压缩机电机是为适应整个频率范围而设计的（如10100Hz或10120Hz）在最高频率点, 其电机效率必然相对较低，同时为经济起见，变频空调器室内外换热器、风机系统的配置相对于最大制冷能力不可能有太多的富余，另一方面变频器本身还要消耗一部分电功，因此在最大制冷能力运行状态时，变频空调器的能效比一般不会很高，甚至会因此时电机效率低和变频器额外消耗电功而比普通空调器的能效比还要低一点。但是在次高频率点或中间频率点（如80Hz、60Hz等）运行时，由于相对于此时的制冷剂循环量，室内外换热面积相对较大，从而使制冷系统的运行状态得到很大幅度的优化， 同时电机运行又处于最佳效率点附近，因而尽管有变频器的额外耗功，变频空调器仍具有很高的能效比，同时智能化的变频空调器器会根据室外环境温度、室内温度与设定温度的差自动调节压缩机运行频率, 输出不同的制冷量，所以实际测试操作过程中，除了最大制冷能力运行状态可人工控制确定外，中间运行状态很难确切地确定其具体运行频率（在变频空调器保持正常安装状态进行性能测试时，外部检测仪表是无法测得压缩机运行频率的，只能通过运行电流的变化感知变频空调器运行状态的变化）

综上所述，用变频空调器最大制冷能力运行状态工作时测得的能效比作为能效水平比较的基准，无论是变频空调器产品之间对比或是变频空调器与普通空调器对比都是不科学、不合理的，无法反映实际工作状态和真实能效水平。

3.2期间消耗电力

为衡量变频空调器的能效水平，中国冷冻空调器工业会建立了期间消耗电力的能效指标和相应的测试规范。中国冷冻空调器工业会根据中国温暖地带的气象数据统计确定了整个空调器使用季节各气温带的总发生时段数的分布规律，然后设计了与实际使用情况相接近的测试条件，在每一气温条件下测试计算出制冷或制热时的耗电量的最小、中间、额定三个数值，再通过一套计算公式计算出每一气温条件下的耗电量，最后计算期间消耗电力。

期间消耗电力=∑每一气温条件下的耗电量×该气温总发生时段数

测试条件：

房间大小：与空调器相符合的中国工业规格的平均水平的住宅（木结构、朝南、洋式房间）的房间为代表。

室外气温条件：温暖地区气候模型

设定室内温度：制冷时为27℃/制热时为20℃

制冷期间：6月2日―9月21日的3.6个月

制热期间：10月28日―4月1日的5.5个月

使用期间：06:00―24:00之间的18个小时

综上所述，显然，用期间消耗电力作为变频空调器的能效指标更科学、更合理、也能基本反映实际工作情况，但是用期间消耗电力指标来考核是很大的测试工作量和计算工作量。

3.3平均日耗电量

综合能效比、期间消耗电力两个能效指标及其测试方法的优点本文作者在此提出理论上科学合理、实践中简便易行且能适用于变频空调器的新的能效指标―平均日耗电量的概念及测试方法，以供大家做进一步探讨。

平均日耗电量是指在常年平均的热负荷作用下，变频空调器连续运行24h所耗的电量。

温室效应的现状篇（9）

通信基站是通信网络的基础，属于公共建筑的一种。但与其他的普通公共建筑相较而言，通信基站的空调系统全年全天运行，涵盖全年所有季节，因此发热量最大。

一、通信机房环境条件要求

根据2008年11月1日开始实施的《通信中心机房环境条件要求》（YD/T1821.2008）其中对通信机房的温度、相对湿度、洁净度、新风量做出了以下几个规定：通信机房的温度、相对湿度及温度变化率。

1.1通信机房的回风控制精度

在2011年1月1日实施的《通信机房用恒温恒湿空调系统》（YD/T2061―2009）对回风控制精度做出如下几个规定：（1）当回风温度大于等于十八摄氏度并且小于等于二十八摄氏温度时，温度上下幅度在一摄氏温度之内。（2）当回风湿度大于等于百分之三十并且小于等于百分之七十时，湿度上下幅度在百分之四到百分之五范围之内。

1.2通信机房的环境特点

送风量大，送风焓差小。一般来说，温度对于通信设备的影响不容忽视，因此通信设备的电子器件绝大多数都具有温度这一特性，因此通信机房要求温湿度相对稳定一些，不能剧烈变化，因为温度变化太快时很容易导致电子器件发生问题。一般来说，送风量比较大的时候，机房的温湿度指标都处于一个比较平稳的状态，换言之，送风量是影响机房的温湿度的一个重要指标。

散热量大，散湿量小。据统计显示，通信机房的散热量大，散湿量小。散热量大的原因主要是，设备散出的显热和围护结构传热。散湿量小的原因主要是，通信机房内一般来说不存在固定的湿源，湿量主要来自工作人员以及进入机房内部的室外空气，因此散湿量一般很小。

1.3送风方式的特殊性

一般来说，机房空调的送风形式只有两种，即分为上送下回方式以及下送上回方式。对于小型通信机房和通信基站来说，房空调的送风形式采用上送下回气流组织形式比较合适。但是，对于大型的通信机房来说，房空调的送风形式采用下送上回方式更加普遍。

1.4防尘要求

尘埃对通讯设备具有很强的伤害。停留在电子器件上的灰尘容易导致绝缘不良，金属接点和金属插接件积有灰尘也导致接触不良。当通信机房相对湿度偏低时，电子器件上的积尘可导致静电吸附现象。

当前建设的通信基站中，部分采用了智能新风系统，见图1。

二、风机状态影响系统耗电量

当风机处于间歇状态的时候，风机有两种不同的状态，即开启和关闭状态。开启条件是，室内温度达到室内气温的最高温度。关闭条件是，室温在室内温度最低温度之下。随着室内温度的循环变化，风机也随着变化，即从开启和关闭两种状态循环变化。系统处于风机和空调间歇运行状态时，在某些状况下系统的节电量会忽略不计，这种状况就是通过风机引入的冷量少，造成空调系统必须不断工作，已达到降低温度的效果，由于空调的不断工作，此时节电量会很小，计算时因此可以被忽略掉。

三、各个影响因素和节电量之间的关系

3.1风机风量

实际观测可得到，在一定范围内，节电量与通风换气的次数成正比例，即在这一范围内，通风换气的次数增加，节电量就增加；通风换气的次数减少，节电量就减少。但是过了这一特定范围，电量与通风换气的次数就不成正比例关系了，表现为即使通风次数增加，节电量也不一定会随之增加，反而有时候会呈下降趋势。造成这种现象的原因是，风机电耗能量会随着风机通风风量的增大而增大，因此造成了节电量与通风换气的次数不一定成正比例的关系。由此可得，设置一个合理的通风换气次数是非常必要的。

3.2空调系统设定的温度

实际观测可得到，全年节电量与空调系统设定的温度呈现出正比例的关系，即要想全年节电量大，空调系统设定的温度就要大；要想全年节电量小，空调系统设定的温度就要低。

3.3室内发热量

据统计可得，全年节电量一般和室内设备发热量呈现出正比例关系，室内设备发热量大，全年耗电量就会变大；反之，室内设备发热量变小的话，全年耗电量也会随之变小一些。室内设备发热量之，也会随着室内设备发热量减少而变小。但是实际情况是，室内发热量太小时，通风冷却技术并不适用，因为此时不符合经济性的原则。室内发热量小导致全年耗电量小，此时不值得使用通风冷却技术，因为使用此技术会有很长的投资期。

3.4空调系统能效比

节电量与空调系统能效比呈现反比例关系，即当空调系统能效比增加时，节电量会相应地变小，并且减少趋势会随着室内发热量的增大而表现更加明显；反之，当空调系统能效比减少时，节电量反而会相应地变大。

3.5风机功率

节电量与风机功率呈现出反比例关系，即风机功率增加时，节电量反而相应地减少，并且减少量会随着室内发热量的增加而更加明显；反之，风机功率减少的时候，节电量反而会相应地增大。

总的来说，在一定程度内，节电量与通风换气数成正比，但是超过这种程度之后，节电量不会再增加，反而会下降，因此需要根据室内发热量的不同，而设置不同的合适各自的通风换气数。节电量与空调系统设定温度成正比，就是设置温度越大，节电量越大，反之节电量越小。节电量与室内发热量也成正比，然而与空调系统能效比却成反比。

四、结论

本文章中提出的评价方法具有明显的局限性，因为是在针对的情况比较特殊，不具有一般性。换言之，是在针对特定基站情况下，提出的评价基站通风冷却技术的节能效果。通风冷却技术适合于发热量高的基站，而不适合于发热量过低的基站。

参考文献

温室效应的现状篇（10）

对于已打开正在使用中的胰岛素,要分清是胰岛素笔的笔芯,还是用注射器抽吸的瓶装胰岛素。如是后者,因为瓶口有橡皮塞密闭,抽出胰岛素以后,可以放回到冰箱的冷藏室内。如果是装在胰岛素笔中的笔芯,则使用后不能再放回到冷藏室中。原因不是怕胰岛素变质,而是因为笔芯上有针头,使瓶内胰岛素与外界相通。当此笔连笔芯进入冷藏室中时,由于温度降低,液体收缩,使空气进入瓶内。当由冷藏室取出时,由于温度上升,使瓶内胰岛素由针尖溢出,会影响剂量的准确性。笔芯胰岛素最好是用完后将针头取下,针头一次一换,这样既安全又卫生。同时,暴露在阳光下或放在温度较高的地方会引起胰岛素活力损失。因此,装在胰岛素笔中的笔芯应放在阴凉干燥的地方。

由于胰岛素在体温下发挥作用,因此在短期内室温下它并不会变质。在一般空调室温下(约25℃)可保存6星期左右。所以正在使用中的胰岛素笔芯一般一支用三四个星期,因而是安全的。有时胰岛素笔在外出时放在口袋中,接近体温,保存时间为4周左右。