上世纪八十年代初期,空调还不似现在这样普及,电风扇在夏季不太热的地区还真能管用,但若放到西安这种夏热冬冷的地区,真正酷暑来临时,电风扇吹过来的都是热风,一点作用都没有,更何况那时的农村,很多地区都还没通上电,个别通了电的农村,也老是断电,那么,那时侯的人们,是怎样熬过酷暑难耐的夏天的呢?
每年春天,母亲都会带着我和弟弟在房前屋后栽树,那时的农村非常穷,也没有自来水,吃水还要到几百米外去挑,正所谓穷山恶水出刁民,村民大多也不愿看到别人家的烟囱冒烟,今天栽下去的树,明天可能就会尸首无存,至于有意无意给你弄断、弄死的,更不在话下,我家门前现在的那颗大梧桐树,就是三十多年前栽的,那年母亲买了十颗树,这是唯一存活下来的一颗。
每逢下雨的时候,母亲都会让我们把家里的盆盆罐罐接上水,一是用来洗衣服,二是用来浇树,三是夏日来临时,用于地面洒水降温。
夏日夜幕降临时,母亲就会安排我和弟弟洗澡,一个大铁盆,白天晒上一盆水,晚上就可以用来洗澡了,没有太阳的日子,就用大铁锅烧水用,洗完澡的水一般都会洒到院子里,然后我和弟弟就开始在院子里搭床,两个板凳,三块木板,一张床就搭好了,宽度够两个人休息,此外还有两把太师椅和两个方凳,组合起来,也够一个人躺卧,为了减少蚊虫的叮咬,亦为了凉快,母亲会在床边放两盆水,直到后半夜我们觉得有点冷了,才会回房休息。
母亲只念过初中(考上了高中,我外爷没钱供,只好不念了),我那时还小,也不懂得为什么床边放盆凉水就能降温的道理。那时我天真地认为,水是凉的,可以吸收空气中的热量,从而达到了降温的目的。
长大后读的书多了,才明白水在任何温度下,都是可以蒸发的,液态水变成气态水的过程中,会吸收大量的热量,母亲在床边放两盆水就能降温也正是基于此原理,这就是相变。水的蒸发量与水体与空气的接触面积成正比,与空气中水的含量成反比。
在明白了上述原理后,夏季降温就变得简单多了,我不再满足于晚上睡前在屋内放一盆水,也懒得一遍又一遍的拖地,在条件允许的情况下,我改向室内地面泼水,泼水深度一般控制在3毫米之内,然后打开窗户,让风来带走屋内的水汽,从而达到降温和除湿的目的。
结合到我目前正在从事的事业——大棚太阳能采暖、降温、除湿,从理论上来说,只要大棚内的敞开水体面积配置合理,就能实现棚内白天和夜间温度相对稳定的目的。
白天太阳能集热器吸收太阳辐射热量及棚内空气中的热量,从而加热水体;棚内空气中的水蒸汽在集热器中的低温水的作用下在集热器表面冷凝,回到地面;棚内水体在太阳辐射和太阳能集热器的加持下,蒸发量增大,从而带走棚内低空区的热量。夜间棚内水体的蒸发带走水体的热量,水蒸汽遇到温度较低的棚膜在其表面冷凝,又流回地面,冷凝放热的过程,可以起到加热棚内空气的目的;若是棚内夜间气温过低,还可以启动循环泵,以棚内水体加热太阳能集热器,向棚内空气中放热,此时的太阳能集热器就相当于一个个大型散热器。
水的载热量是非常恐怖的,一吨水升温或降温1℃,可以吸收或释放1.167KWh的热量;一吨水蒸发或一吨水蒸汽冷凝,可以吸收或释放600~650KWh的热量(水温不同);一吨0℃的水结冰或一吨0℃的冰熔化,可以释放或吸收93.056KWh的热量。
那些年,我们的生活还过得非常苦,冬季住人的屋子烧个炕,条件好点的人家才会在屋内生火,我们的厨房内没有任何取暖设施,进去做饭时,发现并不是特别冷(相对室外),为什么呢?那是因为厨房内有个大水缸,除了特别特别冷的年份,我们水缸就不会被冰裂,水缸里的水通常只会在表面结一层冰。那时的我还不懂水的相变吸放热原理,否则一口水缸我也不会让它冻裂,办法很简单,冬季我只需把水缸上的盖子拿掉即可,当然前提条件是厨房足够干净,门窗封闭足够严实,否则水就不能喝了。
言归正传,我们继续来说大棚采暖、降温的事。大棚是一个相对密闭的环境,棚内除非用于水产养殖,不可能有那么多的敞开水面,其次作物的生长不止需要温度,还需要适宜的湿度,敞开水体面积愈大,棚内空气的湿度也愈大,这显然是不利于大多数农作物的生长的。
虽然我现在正在给山东聊城的试验棚内做地暖,但说实话,我非常担心这种超低温(供暖水温25℃,大多数植物的根部最高适温)、小温差(2-3℃)条件下,地暖的吸散热能力。地暖管中水的流速即使达到0.8米/秒(地暖管中水的流速宜控制在0.25-0.8米/秒),3℃温差,每米地暖管的吸散热极限也仅有27W,1.5亩的大棚,地暖管布了4100米,计划是4500米,但由于人工开挖沟施工不规范,导致只能布4100米(从没干过这类活的一帮女工,这也够难为她们的了),满打满算,每小时的储热能力仅有110.7KW/h,冬季太阳能集热器吸热和地暖工作时长按6小时计算,也仅能向地下储存664.2KWh的热量,这么点热量,碰到连续两个阴天,大棚夜间最低气温也不会低于15℃,但若是碰到连续7、8天的阴雨天气呢?地温不用考虑,即便是阴上十天半个月,地温也会维持在10℃以上,因为土壤的储热能力非常强悍。
大棚挖沟埋地暖管
为了给果蔬营造一个舒适的生存环境,这套系统我设计有一个30KW的电辅热,但这并不是我的初衷,因为电加热太费钱了,一天开上10个小时,就是300度电啊,这谁能负担的起?
既然号称是太阳能温室,那最好就是纯太阳能供暖,即除循环泵用电外,不依靠其它能源提供热量!办法当然有,那就是增加棚内水体的体积与与空气接触的表面积,在这个大棚中,我设计有20方的水池,水池面积为18平方米,这个设计是否合理,现在还不得知,只有试过了才知道到底效果怎么样?
所以说,我现在做的这个事,能不能成功(完全不依靠其它能源提供热量)还有待考证,但需要大把花钱却是勿庸置疑的,用支持我搞此项实验的周总的话说:我们做这个事,不是为了赚多少钱,而是为了彻底解决大棚低成本采暖、降温、除湿的难题,让全国的种、养殖户们都能赚到更多的钱,让全国人民都能吃到更绿色、更廉价、更新鲜果蔬和肉、蛋类产品。