全尺寸现场评估一种整合电气化供暖、围护结构改进和现场光伏发电的净零能耗温室概念

《Scientific Reports》：Full-scale field evaluation of a net zero energy greenhouse concept integrating electrified heating, envelope improvements, and on-site photovoltaics

　　

摘要

为应对气候变化和低碳社会转型，温室园艺必须提高能源性能，因为温室设施是能耗密集型系统，需要环境控制以进行作物栽培。尤其是冬季供暖严重依赖化石燃料系统，这使得提高效率与燃料转换成为温室脱碳的关键挑战。本研究在日本首次开展了全尺寸平行实验对比，在相同的结构和气候条件下，对比了传统温室与按照净零能源温室（ZEG）概念设计的温室。这里的ZEG是指通过电气化、提高效率以及集成可再生能源来减少一次能源消耗的温室设计，其借鉴了零能耗建筑（ZEB）的评价框架。本研究评估了一种配备地下水源地源热泵、双层保温幕和现场光伏系统的ZEG型温室。测量在供暖季进行，并与商业草莓种植条件下的传统温室进行了比较。结果显示，集成地下水源地源热泵与增强保温措施使供暖一次能源消耗减少了58%，CO₂排放量减少了68%，同时保持了可比的栽培条件。此外，现场光伏发电提供了相当于该ZEG型温室供暖相关一次能源需求的25%的可再生电力。而且，供暖能源成本降低了76%。这些结果提供了现场实证依据，支持将集成电气化供暖、改善围护结构性能以及现场可再生能源发电作为减少温室系统能源使用和CO₂排放的实用策略。