第２９卷第３期
２ｏ１青岛大学学报（工程技术版）ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＱＩＮＧＤＡｏＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ）Ｖ０１．２９Ｎｏ．３Ｓｅｌ）．２Ｏ１４４年９月
文章编号：１００６９７９８（２０１４）０３００８８０４；ＤＯＩ：１０．１３３０６／ｊ．１００６９７９８．２０１４．０３．０１７
双层集热棚式太阳能热气流发电装置研究
郭建章，王裕峰
（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛２６６０６１）
摘要：为解决传统温室大棚在保温和降湿方面存在的问题，扩大太阳能热气流发电应用
范围，本文提出一种基于温室大棚的双层集热棚式太阳能热气流发电装置。给出了夏冬
两季不同运行模式，同时对双层集热棚采光性进行计算和分析，结果表明，主集热棚内平
均单位面积的太阳净辐射量为５９９．７６ｗ／ｍ２，次集热棚内平均单位面积的太阳净辐射量
为５３９．７８４ｗ／ｍ２，双层集热棚平均透光率为６９．２％，符合国标规定的温室大棚光照要
求，满足大棚夏季降温、降湿，冬季保温、降湿的要求，本研究可以实现太阳能发电和改善
温室大棚作物的生长环境，具有一定的推广应用价值。
关键词：温室大棚；双层集热棚；太阳能热气流发电
中图分类号：ＴＫ５１４文献标识码：Ａ
２０世纪８０年代，Ｊ．ｓｃｈａｉｃｈ等人口＿２１提出了太阳能热气流发电并进行长期测试。太阳能热气流发电是太阳能热发电的一种方式，其系统主要由太阳能集热棚，太阳能烟囱和空气涡轮发电机组组成［。］，太阳能集热棚以太阳能烟囱为中心，呈圆周状分布，并与地面存在一定问隙，以引入周围的空气；太阳能烟囱安装在离地面有一定距离的集热棚中心位置，周边与集热棚密封相连，其底部装有单组或多组空气涡轮发电机。太阳光照射集热棚，加热集热棚下面的土地（或蓄热器）和棚内空气，空气吸收太阳能温度升高，密度下降，并在太阳能烟囱的上拽作用下形成一股强劲的自下而上的气流，驱动安装在烟囱底部中央的单台空气涡轮发电机或呈环形排列的多台小型空气涡轮发电机旋转发电。太阳能热气流发电技术具有构造简单、维护方便、能充分利用太阳能资源等突出优点。但现有的关于集热棚式太阳能热气流发电的研究主要集中在单层集热棚，且由于集热棚占地面积大，所以大多数都建在沙漠等无人区［４］，不适合建造在城镇或乡村，使太阳能热气流发电系统的实际应用范围大大缩小。我国温室大棚面积世界第一，但大棚冬季的保温、降湿与夏季的降温、降湿一直是困扰农户的关键问题。因此，为解决此问题，本文利用太阳能热气流发电技术，提出一种基于温室大棚的双层集热棚式太阳能热气流发电装置。该装置符合国标规定的温室大棚光照要求，改善了温室大棚作物的生长环境，可广泛应用于农业生产中。
１双层集热棚式太阳能热气流发电装置基本结构
双层集热棚式太阳能热气流发电装置以农业中常用的温室大棚为基础构建而成，主次集热棚都是由若干块拱形的温室大棚以圆环形式拼接成整块圆锥棚体。主集热棚、次集热棚同轴叠加安装；主集热棚是由主集热棚中心骨架体、导流筒、导流筒底座、风力涡轮发电机构成；在主集热棚骨架体中心位置安装导流筒，导流筒的底部安装导流筒底座，导流筒底座中心位置有风洞口，在导流筒底座的风洞口通过发电机固定支架安装风力涡轮发电机；次集热棚是由次集热棚中心骨架体及外帷帐、内帷帐构成，在外帷帐上设置若干进风门，在内帷帐上设置若干出风门。每扇进出风门独立安装在帷帐上，可以根据棚内作物对温度和湿度的要求进行开关调节。在主集热棚中心骨架体和次集热棚中心骨架体之问构成气流通道。为保证导流筒的稳定性，
１２０５１０收稿日期：２０１３２９；修回日期：２０１４
作者简介：郭建章（１９６９），男，教授，硕士生导师，主要研究方向为化工过程与机械。Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｊｚｑｄ＠１６３．ｃｏｍ
第３期郭建章，等：双层集热棚式太阳能热气流发电装置研究８９在导流筒四周通过斜拉钢丝绳固定在主集热棚上，以免被棚外大风刮倒，双层集热棚式发电装置整体结构如图１所示，导流筒底座俯视图如图２所示。
ｏ＿＿ｏ
ｏ口一＼、———一／／＿＿ｏ
图１双层集热棚式发电装置整体结构图２导流筒底座俯视图
２夏季和冬季不同运行模式
为了满足夏季降温、降湿，冬季保温，降湿的要求，该装置采用２种不同的运行模式。发电装置夏季运行模式示意图如图３所示。在夏季（５～１０月份），白天阳光充足，大棚内温度和湿度均很高，将系统中的次集热棚进风门和出风门全部打开，热气流电站采用主集热棚和次集热棚共同工作，收集太阳辐射能及太阳辐射能加热棚内的空气，使空气密度明显减小，形成上升的热空气，然后热空气在导流筒的抽吸作用下形成强烈的自下而上的气体流动，最后推动安置在导流筒底座中心轴线上的风力涡轮机组旋转发电。由于棚中的热空气在导流筒的抽吸作用下不断上升流向导流筒，然后从导流筒流出，因此，外界冷空气不断从次集热棚进风门流人次集热棚内补充，如此循环，在棚内形成了快速流动的气流，可以带走次集热棚内多余的热量和水分，调节棚内有利于作物生长的温度、湿度范围。发电装置冬季运行模式示意图如图４所示。
图３发电装置夏季运行模式示意图图４发电装置冬季运行模式示意图
在冬季（１１～１４月份），外界温度比较低，为保持次集热棚内合适的温度，将系统次集热棚的进风门和出风门关闭，系统利用主集热棚与次集热棚之问空气吸收的太阳辐射能和次集热棚表面的热量加热主集热棚和次集热棚之问的空气，形成上升的热气流，实现太阳能热气流发电。该装置采用双层集热棚形式，其保温能力好于传统的单层，而且棚内平均温度也比传统的单层高２～３℃［５］。当次集热棚内湿度过高时，为降低棚内湿度，可打开部分次集热棚的进风门和出风门通风，由于导流筒的抽吸作用，次集热棚内大部分热量还会进入导流筒进行发电，不会造成热量的流失。因此，该发电装置可以实现靠太阳能资源解决大棚冬季保温的难题，减少了其它能源的使用量，在满足冬季降湿的条件下，尽可能地利用好棚内的热量进行太阳能发电。３双层集热棚采光性分析
双层集热棚式太阳能热气流发电装置是一种将太阳能发电和农业生产集于一体的新型温室大棚，因此保证棚内具有良好的采光性，使棚内植物正常生长是本装置设计中至关重要的部分，衡量大棚的采光性能一般都采用平均透光率。由于本发电装置中的集热棚是由连片结构相同的大棚拼接而成，因此，只需要取出其
９０青岛大学学报（工程技术版）第２９卷中一块对应的主次集热棚分析即可。
３．１双层集热棚采光面投射角计算
由于双层集热棚采用圆弧式采光面，圆弧式采光面的透射
角可用多段直线式的工拟合‘…。将采光面平均分为４段，采光
面分段如图５所示。工拟合式分别为
工１一Ｌ＋ａｒｃｔａｎ［ｔａｎＢｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］
工２一Ｌ＋ａｒｃｔａｎ［ｔａｎＣｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］
工。一Ｌ＋ａｒｃｔａｎ［ｔａｎＤｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］
工４一Ｌ＋ａｒｃｔａｎｒｔａｎＥｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］（１）（２）（３）图５采光面分段（４）
式中，Ｌ为太阳高度角（。），青岛所处纬度的太阳方位角３０．５。；Ａ为太阳方位角（。），青岛所处纬度的太阳方位角为ｏ。；Ａ＋为大棚偏角（。），此大棚偏角为ｏ。；Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ均为大棚偏度角，其中，Ｂ一１５。，ｃ一２５。，Ｄ一３５。，Ｅ一４５。，将此数据代入式（１）～式（４），计算得：工。一４５．５。，工。一５５．５。，工。一６５．５。，工。一７５．５。。３．２投射到地面单位面积的太阳辐射总量
投射到地面单位面积的太阳辐射总量及太阳辐射能减弱系数分别为
ｇ，一蔫Ｇ。一幽Ｇｏ（５）
㈤
式中，Ｇ。为太阳常数。取太阳常数值为１３６８ｗ／ｍ２；ｃ为大气透射度修正系数。根据青岛所处纬度查得修
５。正系数为ｏ．３８２［７＿８］，将此数据代入式（５）和式（６），计算得：Ｇ。一７８０ｗ／ｍ２，勘一ｏ．５７０
３．３进入主集热棚内单位面积的太阳净辐射量
进入主集热棚内单位面积的太阳净辐射量为
Ｇ，一野ｇ。Ｃ１Ｇ０ｓｉｎ工（７）
式中，鳓为采光面投射系数（透射率）（本装置集热棚采用４ｍｍ厚普通钢化玻璃，其透射率为９０％。）；ｃ。为采光材料老化系数，本发电装置集热棚采用全新玻璃，所以Ｃ。一１。
将以上数据代入式（７），计算得：Ｇ。。一５００．９８ｗ／ｍ２，Ｇ，。一５７８．８７ｗ／ｍ２，Ｇ，ｓ一６３９．１６ｗ／ｍ２，Ｇ，。一６８０．０３
３．４ｗ／ｍ２。主集热棚内平均单位面积的太阳净辐射量：Ｇ一５９９．７６ｗ／ｍ２。进入次集热棚内单位面积的太阳净辐射量
进入次集热棚内单位面积的太阳净辐射量为
Ｇｙ—ｇＪｇ。Ｃ１Ｃ２ＧｏｓｉｎＩ（８）
次集热棚内平均单位面积的太阳净辐射量：Ｇ７一Ｇｃ。一５３９．７８４ｗ／ｍ２。
３．５双层集热棚平均透光率
双层集热棚平均透光率为
７了ｆ一昙×１００％一Ｌ——／、ｌ、Ｊ、Ｊ／Ｕ（９）＼ｕ，
ｂ。
式中，ｆ为双层集热棚平均透光率，代人数据得：ｆ一６９．２％。符合ＧＢ／Ｔ１９１６５
４２００３中规定的标准值。结束语
本文提出一种基于温室大棚的双层集热棚式太阳能热气流发电装置，完成了该装置的初步结构设计与冬夏两季不同运行模式的说明，并进行了理论计算，分析了双层集热棚透光性满足国标规定的温室大棚内光照要求。该装置是一种新型的太阳能发电装置，它将太阳能热气流发电应用到农业生产中，扩大了其应用范围，而且理论上还能解决传统温室大棚存在的问题。在后续的研究中还需要通过实验和模拟，进一步分析装置的发电量，改善大棚冬季保温、降湿和夏季降温、降湿的要求。
———————————————————————————————————————————————————————————————————————第３期郭建章，等：双层集热棚式太阳能热气流发电装置研究９１参考文献：
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ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒＶＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｏｌａｒＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ
ＣｈｉｍｎｅｙｗｉｔｈＤｏｕｂｌｅＨｅａｔＣｏｌｌｅｃｔｏｒｓ
ＧＵＯＪｉａｎｚｈａｎｇ，ＷＡＮＧＹｕｆｅｎｇ
ｏｆ（Ｃ０１１ｅｇｅｏｆＥ１ｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａ。ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎ０１０９ｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６Ｏ６１，Ｃｈｉｎａ）
ｏｆｓ０１ａｒｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｃｈｌｍｎｅｙａｐｐｌｌｃａｔｌｏｎｓ，ｔｈｌｓｐａｐｅｒＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓ０１ｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｅｘｐａｎｄｔｈｅｓｃｏｐｅ
ｐｒ。ｐｏｓｅｓａｓ０１ａｒｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｃｈｉｍｎｅｙｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｈｅａｔｃ０１１ｅｃｔｏｒｓｂａｓｅｄｏｎｇｒｅｅｎｈ。ｕｓｅ・Ｄ１｛±ｅｒｅｎｔｏｐｅｒａｔｌｏｎ
ａｌｒｍ。ｄｅａｒｅａｎｄｇｉｖｅｎｆｏｒｓｕｍｍｅｒａｎｄｗｉｎｔｅｒａｎｄｅｘｐｏｕｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏ｛ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｌｏｎｈｕｍｌｄｌｔｙｒｅ
ｄｕｃｉｎｇ．
１ｅｃｔｉｏｎ
ｎｅｔＭｅａｎｗｈ订ｅ，ｔｈｒ。ｕｇｈｔｈｅ。ｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗａｖｅｒａｇｅｎｅｔｔｈａｔｔｈｅｍａｌｎｈｅａｔｃ。ｌｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｎｓｕｎｉｓ５９９．７６ａｓＷ／ｍ２ａｓｃｏｌｌｅｃｔｌｏｎａＶｅｒａｇｅｐｅｒｕｎｉｔａｒｅａ，ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｈｅａｔｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｓ５３９．７８４Ｗ／ｍ２ｐｅｒｕｎｉｔａｒｅａ，ａｎｄｔｈｅａＶｅｒａｇｅｔｒａｎｓｍｌｔｔａｎｃｅｏ±ｄｏｕｂｌｅ
ｃａｎｈｅａｔｃ０１１ｅｃｔ。ｒｓｉｓ６９．２％，Ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄ．ＴｈｉｓｄｅＶｉｃｅｒｅａｈｚｅｔｈｅｓｏｌａｒ
ａｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｅＶａａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｃｒｏｐｇｒｏｗｔｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｓｔｕｄｙｈａｓｃｅｒｔａｌｎａｐｐｎｃａｔｌｏｎＬｕｅ・
Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ；ｄｏｕｂｌｅｈｅａｔｃ０１１ｅｃｔｏｒｓ；ｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｃｈｌｍｎｅｙ
第２９卷第３期
２ｏ１青岛大学学报（工程技术版）ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＱＩＮＧＤＡｏＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ）Ｖ０１．２９Ｎｏ．３Ｓｅｌ）．２Ｏ１４４年９月
文章编号：１００６９７９８（２０１４）０３００８８０４；ＤＯＩ：１０．１３３０６／ｊ．１００６９７９８．２０１４．０３．０１７
双层集热棚式太阳能热气流发电装置研究
郭建章，王裕峰
（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛２６６０６１）
摘要：为解决传统温室大棚在保温和降湿方面存在的问题，扩大太阳能热气流发电应用
范围，本文提出一种基于温室大棚的双层集热棚式太阳能热气流发电装置。给出了夏冬
两季不同运行模式，同时对双层集热棚采光性进行计算和分析，结果表明，主集热棚内平
均单位面积的太阳净辐射量为５９９．７６ｗ／ｍ２，次集热棚内平均单位面积的太阳净辐射量
为５３９．７８４ｗ／ｍ２，双层集热棚平均透光率为６９．２％，符合国标规定的温室大棚光照要
求，满足大棚夏季降温、降湿，冬季保温、降湿的要求，本研究可以实现太阳能发电和改善
温室大棚作物的生长环境，具有一定的推广应用价值。
关键词：温室大棚；双层集热棚；太阳能热气流发电
中图分类号：ＴＫ５１４文献标识码：Ａ
２０世纪８０年代，Ｊ．ｓｃｈａｉｃｈ等人口＿２１提出了太阳能热气流发电并进行长期测试。太阳能热气流发电是太阳能热发电的一种方式，其系统主要由太阳能集热棚，太阳能烟囱和空气涡轮发电机组组成［。］，太阳能集热棚以太阳能烟囱为中心，呈圆周状分布，并与地面存在一定问隙，以引入周围的空气；太阳能烟囱安装在离地面有一定距离的集热棚中心位置，周边与集热棚密封相连，其底部装有单组或多组空气涡轮发电机。太阳光照射集热棚，加热集热棚下面的土地（或蓄热器）和棚内空气，空气吸收太阳能温度升高，密度下降，并在太阳能烟囱的上拽作用下形成一股强劲的自下而上的气流，驱动安装在烟囱底部中央的单台空气涡轮发电机或呈环形排列的多台小型空气涡轮发电机旋转发电。太阳能热气流发电技术具有构造简单、维护方便、能充分利用太阳能资源等突出优点。但现有的关于集热棚式太阳能热气流发电的研究主要集中在单层集热棚，且由于集热棚占地面积大，所以大多数都建在沙漠等无人区［４］，不适合建造在城镇或乡村，使太阳能热气流发电系统的实际应用范围大大缩小。我国温室大棚面积世界第一，但大棚冬季的保温、降湿与夏季的降温、降湿一直是困扰农户的关键问题。因此，为解决此问题，本文利用太阳能热气流发电技术，提出一种基于温室大棚的双层集热棚式太阳能热气流发电装置。该装置符合国标规定的温室大棚光照要求，改善了温室大棚作物的生长环境，可广泛应用于农业生产中。
１双层集热棚式太阳能热气流发电装置基本结构
双层集热棚式太阳能热气流发电装置以农业中常用的温室大棚为基础构建而成，主次集热棚都是由若干块拱形的温室大棚以圆环形式拼接成整块圆锥棚体。主集热棚、次集热棚同轴叠加安装；主集热棚是由主集热棚中心骨架体、导流筒、导流筒底座、风力涡轮发电机构成；在主集热棚骨架体中心位置安装导流筒，导流筒的底部安装导流筒底座，导流筒底座中心位置有风洞口，在导流筒底座的风洞口通过发电机固定支架安装风力涡轮发电机；次集热棚是由次集热棚中心骨架体及外帷帐、内帷帐构成，在外帷帐上设置若干进风门，在内帷帐上设置若干出风门。每扇进出风门独立安装在帷帐上，可以根据棚内作物对温度和湿度的要求进行开关调节。在主集热棚中心骨架体和次集热棚中心骨架体之问构成气流通道。为保证导流筒的稳定性，
１２０５１０收稿日期：２０１３２９；修回日期：２０１４
作者简介：郭建章（１９６９），男，教授，硕士生导师，主要研究方向为化工过程与机械。Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｊｚｑｄ＠１６３．ｃｏｍ
第３期郭建章，等：双层集热棚式太阳能热气流发电装置研究８９在导流筒四周通过斜拉钢丝绳固定在主集热棚上，以免被棚外大风刮倒，双层集热棚式发电装置整体结构如图１所示，导流筒底座俯视图如图２所示。
ｏ＿＿ｏ
ｏ口一＼、———一／／＿＿ｏ
图１双层集热棚式发电装置整体结构图２导流筒底座俯视图
２夏季和冬季不同运行模式
为了满足夏季降温、降湿，冬季保温，降湿的要求，该装置采用２种不同的运行模式。发电装置夏季运行模式示意图如图３所示。在夏季（５～１０月份），白天阳光充足，大棚内温度和湿度均很高，将系统中的次集热棚进风门和出风门全部打开，热气流电站采用主集热棚和次集热棚共同工作，收集太阳辐射能及太阳辐射能加热棚内的空气，使空气密度明显减小，形成上升的热空气，然后热空气在导流筒的抽吸作用下形成强烈的自下而上的气体流动，最后推动安置在导流筒底座中心轴线上的风力涡轮机组旋转发电。由于棚中的热空气在导流筒的抽吸作用下不断上升流向导流筒，然后从导流筒流出，因此，外界冷空气不断从次集热棚进风门流人次集热棚内补充，如此循环，在棚内形成了快速流动的气流，可以带走次集热棚内多余的热量和水分，调节棚内有利于作物生长的温度、湿度范围。发电装置冬季运行模式示意图如图４所示。
图３发电装置夏季运行模式示意图图４发电装置冬季运行模式示意图
在冬季（１１～１４月份），外界温度比较低，为保持次集热棚内合适的温度，将系统次集热棚的进风门和出风门关闭，系统利用主集热棚与次集热棚之问空气吸收的太阳辐射能和次集热棚表面的热量加热主集热棚和次集热棚之问的空气，形成上升的热气流，实现太阳能热气流发电。该装置采用双层集热棚形式，其保温能力好于传统的单层，而且棚内平均温度也比传统的单层高２～３℃［５］。当次集热棚内湿度过高时，为降低棚内湿度，可打开部分次集热棚的进风门和出风门通风，由于导流筒的抽吸作用，次集热棚内大部分热量还会进入导流筒进行发电，不会造成热量的流失。因此，该发电装置可以实现靠太阳能资源解决大棚冬季保温的难题，减少了其它能源的使用量，在满足冬季降湿的条件下，尽可能地利用好棚内的热量进行太阳能发电。３双层集热棚采光性分析
双层集热棚式太阳能热气流发电装置是一种将太阳能发电和农业生产集于一体的新型温室大棚，因此保证棚内具有良好的采光性，使棚内植物正常生长是本装置设计中至关重要的部分，衡量大棚的采光性能一般都采用平均透光率。由于本发电装置中的集热棚是由连片结构相同的大棚拼接而成，因此，只需要取出其
９０青岛大学学报（工程技术版）第２９卷中一块对应的主次集热棚分析即可。
３．１双层集热棚采光面投射角计算
由于双层集热棚采用圆弧式采光面，圆弧式采光面的透射
角可用多段直线式的工拟合‘…。将采光面平均分为４段，采光
面分段如图５所示。工拟合式分别为
工１一Ｌ＋ａｒｃｔａｎ［ｔａｎＢｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］
工２一Ｌ＋ａｒｃｔａｎ［ｔａｎＣｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］
工。一Ｌ＋ａｒｃｔａｎ［ｔａｎＤｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］
工４一Ｌ＋ａｒｃｔａｎｒｔａｎＥｃｏｓ（Ａ—Ａ＋）］（１）（２）（３）图５采光面分段（４）
式中，Ｌ为太阳高度角（。），青岛所处纬度的太阳方位角３０．５。；Ａ为太阳方位角（。），青岛所处纬度的太阳方位角为ｏ。；Ａ＋为大棚偏角（。），此大棚偏角为ｏ。；Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ均为大棚偏度角，其中，Ｂ一１５。，ｃ一２５。，Ｄ一３５。，Ｅ一４５。，将此数据代入式（１）～式（４），计算得：工。一４５．５。，工。一５５．５。，工。一６５．５。，工。一７５．５。。３．２投射到地面单位面积的太阳辐射总量
投射到地面单位面积的太阳辐射总量及太阳辐射能减弱系数分别为
ｇ，一蔫Ｇ。一幽Ｇｏ（５）
㈤
式中，Ｇ。为太阳常数。取太阳常数值为１３６８ｗ／ｍ２；ｃ为大气透射度修正系数。根据青岛所处纬度查得修
５。正系数为ｏ．３８２［７＿８］，将此数据代入式（５）和式（６），计算得：Ｇ。一７８０ｗ／ｍ２，勘一ｏ．５７０
３．３进入主集热棚内单位面积的太阳净辐射量
进入主集热棚内单位面积的太阳净辐射量为
Ｇ，一野ｇ。Ｃ１Ｇ０ｓｉｎ工（７）
式中，鳓为采光面投射系数（透射率）（本装置集热棚采用４ｍｍ厚普通钢化玻璃，其透射率为９０％。）；ｃ。为采光材料老化系数，本发电装置集热棚采用全新玻璃，所以Ｃ。一１。
将以上数据代入式（７），计算得：Ｇ。。一５００．９８ｗ／ｍ２，Ｇ，。一５７８．８７ｗ／ｍ２，Ｇ，ｓ一６３９．１６ｗ／ｍ２，Ｇ，。一６８０．０３
３．４ｗ／ｍ２。主集热棚内平均单位面积的太阳净辐射量：Ｇ一５９９．７６ｗ／ｍ２。进入次集热棚内单位面积的太阳净辐射量
进入次集热棚内单位面积的太阳净辐射量为
Ｇｙ—ｇＪｇ。Ｃ１Ｃ２ＧｏｓｉｎＩ（８）
次集热棚内平均单位面积的太阳净辐射量：Ｇ７一Ｇｃ。一５３９．７８４ｗ／ｍ２。
３．５双层集热棚平均透光率
双层集热棚平均透光率为
７了ｆ一昙×１００％一Ｌ——／、ｌ、Ｊ、Ｊ／Ｕ（９）＼ｕ，
ｂ。
式中，ｆ为双层集热棚平均透光率，代人数据得：ｆ一６９．２％。符合ＧＢ／Ｔ１９１６５
４２００３中规定的标准值。结束语
本文提出一种基于温室大棚的双层集热棚式太阳能热气流发电装置，完成了该装置的初步结构设计与冬夏两季不同运行模式的说明，并进行了理论计算，分析了双层集热棚透光性满足国标规定的温室大棚内光照要求。该装置是一种新型的太阳能发电装置，它将太阳能热气流发电应用到农业生产中，扩大了其应用范围，而且理论上还能解决传统温室大棚存在的问题。在后续的研究中还需要通过实验和模拟，进一步分析装置的发电量，改善大棚冬季保温、降湿和夏季降温、降湿的要求。
———————————————————————————————————————————————————————————————————————第３期郭建章，等：双层集热棚式太阳能热气流发电装置研究９１参考文献：
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