浅谈太阳能采暖系统在生态农业中的应用

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摘要：太阳能采暖技术日趋成熟，它逐渐地在新农村、城镇住宅建设中被应用，也在生态农业基地的建设中崭露头角。本文介绍了太阳能采暖系统的组成和运行，讨论了该系统的节能减排效应，并以某仔猪养殖场为例，表明该项技术在生态农业中取得的成效。

关键词：生态农业 太阳能采暖系统 节能减排 应用

引 言

目前，我国能源结构仍然以煤和石油为主要支柱，经济的快速发展致使能源的消耗急剧增加。据统计，能源需求速度已是经济发展速度的1.5倍，在这种经济发展模式下环境和生态安全问题已经暴露出来。我国是农业大国，农业是我国重要的经济支柱，工业化农业已成为目前农业生产的主要形式。但是，从生态学角度来看，大量投入化肥、农药、机械、能源为主要特点的工业化农业，对土地和资源实行的是掠夺式开发利用，忽视了农业的生态效益及环境保护问题，潜藏着严重的后果。发展新能源已成为大势所趋，而无限的太阳能资源便是不二的选择。太阳能采暖技术作为一种新型的可再生能源利用技术，已经在新农村建设以及部分城镇住宅建设中成为供热采暖方面新的主力军。同样，在生态农业基地的建设中也有供热采暖的需求，如果将太阳能采暖系统应用在生态农业中，那么这对于促进资源的可持续利用及经济社会的可持续发展、建设资源节约型和环境友好型社会有着深远的意义。

1、生态农业

生态农业最早于1924年在欧洲兴起，20世纪30-40年代在瑞士、英国、日本等得到发展；60年代欧洲的许多农场转向生态耕作，70年代末东南亚地区开始研究生态农业；至20世纪90年代，世界各国均有了较大发展。建设生态农业，走可持续发展的道路已成为世界各国农业发展的共同选择。生态农业――是指在保护、改善农业生态环境的前提下，遵循生态学、生态经济学规律，运用系统工程方法和现代科学技术，集约化经营的农业发展模式，是按照生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段，以及传统农业的有效经验建立起来的，能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。其中不可缺少的就是太阳能、沼气能等可再生能源的循环利用。

生态农业被定义为按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。它要求把发展粮食与多种经济作物生产，发展大田种植与林、牧、副、渔业，发展大农业与第二、三产业结合起来，利用传统农业精华和现代科技成果，通过人工设计生态工程、协调发展与环境之间、资源利用与保护之间的矛盾，形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三大效益的统一。

2、太阳能采暖系统

太阳能采暖系统是利用太阳能集热器收集太阳能并结合辅助能源满足采暖和热水供给需求的系统。

2.1系统组成

2.1.1太阳能集热器

太阳能集热器在太阳能采暖系统中是最关键的部分，它能够接受太阳能的辐射，将收集的太阳辐射能转化为热能，逐渐加热真空管和集热器内的水。它的光热转换效率直接影响了整个系统的热效率，因此，太阳能集热器的技术研究也是国内外学者研究的热点。国内使用的太阳能集热器主要有三种类型：平板型、真空管型和真空热管型，国外用平板型较多，国内用真空管型较多，而真空热管型由于价格较高，应用较少。

2.1.2储热水箱

2.1.3辅助能源设备

太阳能辐照强度随着时间、季节和天气是显著变化的，大部分的太阳能采暖系统需配备辅助能源设备，当阴天、夜晚等太阳能满足不了采暖需求时，由辅助能源系统提供全部或部分热能。按照调控方式不同可以分为两类：一类是可及时控制的设备，如燃油或燃气锅炉、电锅炉和带燃烧器的生物质锅炉；另一类是非及时控制的能源，如燃煤锅炉和烧劈柴锅炉等。

在生态农业中，用沼气锅炉作为辅助能源设备最为合适，根据产气量的大小，配以不同容量的“发酵-储气一体化”沼气发酵罐，以保证沼气锅炉供热的耗气量。

2.2系统运行

2.2.1控制模式

系统的工作模式选用“定温变流量循环模式”。

晴天，太阳能集热器获得的热能将集热器内的介质加热到设定的温度，并根据日照情况通过调整系统的流量，使集热器出口温度始终保持在设定值上；当日照较弱时，设定循环水的速度低于一定数值，系统自动关闭循环泵，改为间歇式启动方式运行。

当太阳能不足或进入夜晚供暖阶段，热量主要靠沼气锅炉提供，利用锅炉并通过板式换热器向系统补充热量。控制系统根据换热器出口水的温度，自动调剂热媒水的流量，保证供热的温度符合设定要求。

2.2.2防冻措施

对整个系统设备和管路进行严格的保温，同时对整个系统进行低温防冻控制。还应加装自动循环系统：当环境温度低于5℃时，自动启动防冻循环系统，防止设备和管路被冻结，以保证太阳能供热采暖系统的正常进行。

2.3系统的节能减排效应

太阳能采暖系统在生态农业中的应用具有十分突出的环境效益。太阳能供暖不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净。

2.3.1节约常规能源

3、应用实例

现以生态农业中的重要组成部分――养殖场为例，介绍太阳能采暖系统的应用成效。

从2011年9月开始，浙江省潜川镇生态农庄在有关部门的支持下，实施了《生态农庄设施农业太阳能集中供热应用示范项目》建设，农庄经过3个月的努力，于2011年12月完成项目建设并进行项目应用，通过3个月太阳能、空气能集中供热对仔猪的保暖养殖，效果好，成本低，取得了明显的经济效益。据估算，一年可节约1万度电，节约成本1万元左右，而且大大地提高了仔猪的成活率。这一项目的实施，因地制宜地开发太阳能、空气能、沼气等为主的农村再生清洁能源，为农业生产提供了无污染、安全、优质的清洁能源，对保持良好生态环境起到了积极作用，同时对农业无公害生产技术的推广也起到了积极地示范作用。

4、结语

太阳能具有普遍，清洁，取之不尽用之不竭等优点，对于能源较为缺乏的农村来说，合理利用太阳能等可再生能源具有非常重要的意义。在太阳能采暖技术蓬勃发展的今天，把丰富的太阳能资源和农业有机结合，不仅可以节约化石能源，实现低碳排放，同时也推动将我国生态农业的发展。最终实现农业技术、能源利用、环境保护及经济效益融合统一的综合发展，实现生态农业循环经济的最佳模式。

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