科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

以温室大棚为代表的设施农业采暖方式分为被动式采暖和主动式采暖，前者的为水池蓄热、墙体蓄热及土壤蓄热，后者为燃烧燃料供暖、电发热供暖及热泵供暖。太阳能蓄存平衡利用技术是指利用太阳能集热器收集晴天的太阳能及时蓄存到水和土壤中，需要供热时部分或全部取出的作为供热热源。这种季节性的太阳能蓄热利用，不仅能够恢复地温，实现土壤热平衡，而且有望继续提高土壤温度，提高免费的太阳能利用率，克服太阳能能量密度低、昼夜及季节性变化，存在间隙性、不可靠性的问题。地下土壤蓄存是到目前为止跨季节利用太阳能的一种现实可行的方法，能够把春、夏、秋三个季节的太阳能热量储存于地下，以供冬季供热之用。

需解决的主要技术难题

设施农业被劢式供热是基于短期蓄热，其原理是通过蓄热材料吸收白天 多余的太阳能幵存储起来，到夜间棚内温度降低时再将热量释放出来，实现 对太阳能的“时间转移”和“削峰填谷”的有效利用，延迟棚内温度降低。 太阳能蓄存平衡利用技术，是指利用太阳能集热器收集晴天的太阳能及时蓄 存到水和土壤中，需要供热时部分或全部取出的作为供热的热源。这种季节 性的太阳能蓄热利用，不仅可以恢复地温，实现土壤热平衡，而且有望继续 提高土壤温度，提高免费的太阳能利用率，克服太阳能能量密度低、昼夜及 季节性变化，存在间隙性、不可靠性等问题。

期望实现的主要技术目标

该示范项目的清洁能源供热系统的综合可再生能源利用率为 78%，安装费用低于 250 元/㎡，年运行费用均低于空气源热泵系统、传统地 源热泵系统及电锅炉采暖系统，但由于其初投资相对较高，综合对初投资、 年运行费用两个方面合计，得出相对于电锅炉采暖系统，初投资回收期为 *** 年。初投资回收期以后，寿命期内，每年的运行费用将会持续降低，大大减 少农民的资本输入，提高生产效益

需求解析

解析单位：“科创中国”乡村振兴（自然资源价值保育）科技服务团（中国国土经济学会） 解析时间：2022-11-08

李明臻

青海开放大学

思政理论部办公室主任

综合评价

地下土壤蓄存是到目前为止跨季节利用太阳能的一种现实可行的方法， 可把春、夏、秋三个季节的太阳能热量储存于地下，以供冬季供热之用。系 统中利用土壤作为蓄热介质，是考虑土壤既是传热材料，又是储热材料。借 用土壤源热泵原理，充分利用设施农业自身太阳能集热条件，采用内部或附 近地下土壤蓄存其自身做为太阳能收集设施收集的太阳能热量，做为其具有 供热需求时的供热热源。实现设施农业全年产生太阳能的季节平衡综合利用。 使用最普通的廉价蓄热材料蓄存免费的太阳能用于供暖热源，该创新点可以 最大化利用免费太阳能资源降低设施农业的供热费用，同时减少大气污染，改善环境。经过一年多时间对于四种设施农业的研究得出：清洁能源供热技术能够 在蓄热季（5 月中旬至 9 月中旬）利用风机盘管换热器集热，使温室达到降温 效果，幵通过将地埋管换热器将热量蓄存于地下土壤，采暖季（10 月中旬至 次年 3 月底）时借劣辅劣热源（地源热泵、空气源热泵等）将热量提取使用， 给温室内供暖。系统中利用土壤作为蓄热介质，是考虑土壤既是传热材料，又是储热材料，土壤的热容量适中，其体积热容量大，接近水热容量的1/2。中国的煤改清洁能源重点平原地

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