一、温室绿色能源技术
（一）节能日光温室
节能日光温室是主要依靠太阳能在完全不加温或少加温的条件下在我国北方地区进行冬季越冬蔬菜生产的温室建筑，是典型的绿色建筑。根据接受太阳能转换热量及其储放热形式不同可将节能日光温室分为被动储放热日光温室和主动储放热日光温室。从技术发展传承讲，主动储放热日光温室是在被动储放热日光温室原理的基础上发展而来；从未来发展趋势看，由于受建设成本及国家土地政策的限制，以大厚土石墙为储放热载体的被动储放热将会在很多地区被主动储放热的柔性温室或者轻型组装式温室代替。
1、被动储放热温室
（1）原理
被动储放热的原理是以后墙和土壤为蓄热体，白天后墙内表面、土壤持续被动吸收太阳辐射，将热量蓄积；夜晚室内气温下降时，蓄积的热量在墙体和土壤表面温度与室内空气温度之间的温差驱动下逐渐释放到室内，弥补温室结构的散热，保持室内作物适宜的生长温度。
被动储放热的墙体和地面，每天储存和释放的热量无法人为控制。
（2）被动蓄热墙体
基于储放热原理，设计开发的温室后墙主要有土墙、砖墙和石墙。典型的土墙温室包括山东寿光下挖式结构机打土墙温室（图2上排左）、干打垒土墙温室（图2上排中）；石墙温室主要在西北地区，尤其是戈壁摊石头比较多的地方使用较多（图2上排右）；砖墙温室也有多种形式，从材料分有黏土红机砖、灰砂砖、空心砖等，从建筑构造分有全砖墙、夹心砖墙以及内层砖墙外层保温的双层负荷墙等（图2下排）。被动储放热温室一般墙面放热很快，等到凌晨的时候白天储蓄的热量已经基本消耗殆尽。
2、主动储放热温室
（1）原理
为了更好控制温室内储热及放热时间而发明了主动储放热系统。主动储放热原理为储热介质（水、空气或其他介质）白天吸收照射到温室后墙面的太阳辐射和室内高温热量，将热量蓄积在蓄热装置内；夜晚将蓄热装置内热量提取并释放到温室，维持室内温度。
所谓主动储放热，即可以人为控制开始储热时间、开始放热时间。一般情况下，我们希望早晨温室内温度能快速上升至25-26℃，然后再开始启动水泵来储热；到了夜晚温度下降时也不会立即将热量放出，而是等到温度降到14-15℃时再开始加温，这样储蓄的能量能够一直延续用到第二天早晨，解决了在最临界的低温期能够保证温室作物的温度需求。
（2）主动储放热热媒
-
水媒体
怎么把水放到后墙上面来蓄热呢？水储热的基本模式：一是横铺或竖铺水管法，最早是将水管横铺或竖铺在后墙表面，靠水管加热供热；二是水管吸热板，用集成了很多小水管的吸热板，小水管内是水循环，两个水管之间的连接板本身也能传热，所以这种吸热板的吸热量比水管的吸热量多且成本相对较高；三是整体吸热板，每一个板块形成一个蓄热体，水在这一个平面板块内运行；四是塑料水箱，水箱装水，可以通过太阳辐射直接照射水箱以提高水温；五是吸热膜，可以在吸热膜后面用水循环或者直接在吸热膜的表面喷水来吸热。
-
空气媒体
采用墙体储放热。将温室内热空气储存到后墙的墙体里，空气在后墙内循环，储存热量的方式有两种：一种是空气沿温室墙体的长度方向循环，从一端进热空气，从另一端出冷空气；另一种就是沿温室墙体的高度方向循环，白天热空气上升，从后墙的上部孔进入墙体，然后降温以后从下部孔流出，到了晚上冷空气从下部孔进入，把热空气从上部孔挤出。这两种方式实现了墙体的储放热。
采用地面土壤储放热。地面的土壤实际上是一个大的蓄热体，怎么能把热量储存在土壤呢？一种形式是采用风管，将风管埋到土壤里，通过风机把室内的热空气抽送到管道，在管道内流动与土壤进行热量交换冷却降温后排出管道再次进入室内，在向地面土壤储存热量的同时也降低了温室内空气温度。这样通过土壤和空气之间形成的大循环就可以实现把空气中的热量输送到土壤中。土壤中管道的布置方式有两种：一种是管道沿温室长度方向布置，另一种是沿温室跨度方向布置。
3、温室内保温技术
日光温室内保温就是将原来的外保温被移置到温室内，可以保留外保温被，也可以完全更替外保温被，由此可形成双膜双被、双膜单被、单膜双被等多种保温结构。内保温与外保温之间形成的双层结构本身也形成了一个隔热层，可进一步提高温室的保温性能。保温被内置还可避免保温被受室外雨雪等恶劣环境影响，降低对材料的要求，并能提高使用寿命。但是这种保温结构存在支架遮光和成本较高的缺点。
解决支架遮光的一种措施是采用拉幕系统，通过托压幕线托起保温被，用拉幕的方式替代卷被方式驱动保温被卷放。这种系统造价较双层结构支架低且对温室的采光影响更少。
在零下30℃左右的高寒地区，采用下图这种双膜双被的保温形式（在室外和室内各有保温被，再加上两层薄薄和主动储放热系统）可以满足冬季蔬菜越冬生产，节能效果更加显著。
（二）光能利用技术
1、光伏
在日光温室的后屋面上建设的固定光伏板，既不影响温室里的植物生长，还可以用来光伏发电，发电可以用于温室作物生产，也可以并网使用；为了提高光伏板的集能量，有的把固定的光伏板做成可以跟踪太阳旋转的光伏板，日光温室上使用的较多；在连栋塑料温室中也有把光伏板用立柱直接架设在屋面上或与屋面结合的。
2、光热技术
在日光温室中应用的有水储热、平面集热器、弧面单管集热器等；在连栋温室中可以利用空余的地方做集热器，把热水收集起来用于温室内加热。也可以空气为热媒，将热量储放在地面土壤或墙体内。
（三）风能利用技术
在风力比较大的地方，可以将所有的风机叶片直接架在温室屋顶，采用风力发电的形式来解决温室供电。
（四）地能利用技术
由于土壤在深层位置的温度是相对恒定的，一般在冬季，用潜水泵抽取地下水（12℃）经过热泵机组蒸发器换热后，温度降低3℃，然后回灌到地下。热泵机组冷凝器则产生60℃或50℃的热水，通过循环水泵被输送到末端的散热器供暖。到了夏季，还可以利用热泵把地下相对温度比较低的水抽上来用于控制温室降温，来满足温室作物生产。
二、温室节能低碳技术
（一）保温节能
从保温来讲，首先是大棚和连栋温室多重结构保温（双膜双被、双膜单被等），利用多层架构间形成的隔热层以达到保温效果。其次是大跨度内外保温塑料大棚，原来的塑料大棚冬季由于温度太低没法使用，在增加外保温后的塑料大棚能实现冬季作物生产。还有一种是内保温，在温室天沟位置增加水平的、可以收拢的保温幕或者遮阳网，可以是一层或多层（层数越多保温性能越好）。再有就是连栋温室的侧墙保温，侧墙本身散热量很大，现在大多数温室都配备了侧墙的卷膜或者轻型保温被来保温；也可在侧墙外采取缓冲走廊的形式（保温走廊），走廊平时可以用作物流交通运输或者储藏，到了冬季保温走廊更多起到减少侧墙散热量的节能作用。最后还有一种是天沟保温，采用空心天沟增加其热阻，减少散热。
（二）通风节能
全开屋面温室：夏季，全部屋面打开后，室内风机不再使用，此时室内外温度基本相同，室内植物可以正常生长，这样将降低夏季降温能源消耗。
半封闭的温室：其节能主要表现在窗户很少，只有在适合与室外进行气体交换时才打开窗户；当不是适合时机时，温室内热量都是采用内循环的方式进行，可以减少温室供热量。
（三）加温节能
空间加温改成局部加温，在作物根部、地面或者温室吊架下部安装散热器进行温室加温。
（四）补光节能
采用LED灯，替代高压钠灯，可节省50%以上的能量。
（五）布局节能
从布局上来讲，一是要连片布置，二是把辅助设施布置在整个园区的北侧来减少冷风侵袭。5~10hm2，甚至更大规模连栋温室，与3000~5000m2相比消除了很多侧墙和山墙，减少了立墙的散热量，这是节能的一个主要措施。
三、热气联供固碳技术
以前的锅炉供暖是直接提取燃料中的热量，燃烧的尾气直接排入大气，不仅造成大气污染，而且也浪费了宝贵的CO2气源。现在采用天然气为燃料的锅炉供暖，白天锅炉运行将烟气用于温室作物的CO2施肥，热量储存在储热罐中用于夜间供暖，可将燃料中的碳转移并固定在作物中，实现减排和固碳双收益，如果再将天然气锅炉连接发电设备，可实现对天然气能量和物质的全利用，从而实现了天然气利用的零排放。
来源：本文根据“第十二届中国县域现代农业发展高层会议”同期活动：2022“一带一路”国际设施农业发展研讨会发言嘉宾内容整理。
扫描下方二维码，观看回放！
了解更多第十二届中国县域现代农业发展高层会议精彩瞬间！
