针对传统土窖秋季降温慢果蔬难以及时入贮、冬季保温差果蔬冻害和春季温度回升快果蔬发芽腐烂等3大产业难题,结合我国当前农业生产和农村经济体制,通过结构优化设计、设备改进以及性能效果测试,研发出具有基于太阳能供电的制冷加湿、充分利用自然冷源功能的节能降耗果蔬土窖,其中,围护结构保温性能、果蔬保鲜效果等综合指标均优于传统拼装式普通冷库。研究结果表明:(1)窖体结构优化设计。采用半地下夹套结构,利用墙体间夹套通风、储冷、储冰,有利库温均匀;确定窖体的最优宽度、最大表面积,并根据贮藏库体型系数的概念,对不同窖容果蔬土窖的体型系数最小值作了限制;保温材料选用水泥空心砖,苯板,稻壳,膨胀珍珠岩等,墙体设计保温层、阻隔层、保护层,库体和顶棚均为多层保温设计;安装换风机、制冷、加湿设备、温、湿度感应器,具有良好的通风、制冷、加湿、保温功能,充分吸收通风库和冷库的优点。(2)果蔬土窖热工性能研究。围护结构的总热阻为5.25 W/m2·K,传热系数K为0.19m2·K/W,其热阻达到了微型贮藏库的保温标准总热阻R≥3.3W/m2·K,导热系数K≤0.3m2 ·K/W;空库降温时间为28min,且外界温度对其内部温度基本无影响,表明新型果蔬土窖具有良好的保温性能;(3)温湿度场相分布研究得出,果蔬土窖在1m高度平面温度与在2m高度平面最大温差≤±0.2 ℃,温度分布均匀;环境可维持湿度84%～89%之间,基本保持不变,自动控制精度±2%;与普通冷库须定期融霜相比,果蔬土窖比普通冷库蒸发器结霜量减少83.6%;自然通风下,果蔬土窖内平均风速为0.084 m/s,机械通风下(排放量5000 m3/h)为1.378 m/s,制冷通风下,窖内平均风速为1.744 m/s,满足大宗果蔬的常温和低温贮藏需求。(4)通过对果蔬土窖内的气流组织试验,发现窖内的送风方式是影响气流组织的最主要原因;果蔬土窖循环式送风模式在三种送模式中具有最佳的气流组织分布,并且具有最佳的贮藏效果。(5)研究了普通冷库、新型果蔬土窖、常温贮藏库3种不同微型贮藏库对马铃薯的贮藏效果。对比了 3个微型贮藏库中马铃薯不同贮藏时期库内温度、湿度变化情况以及马铃薯干物质含量、呼吸强度淀粉含量、腐烂率、失重率、还原糖含量等理化指标变化,结果表明新型果蔬土窖对马铃薯具有更好的保鲜效果。(6)通过计算得出果蔬土窖造价成本相对较低,更具有产地化经济效益,利用太阳能发电维持窖内设备运行,在华北地区日发电量为15kW·h,最大储能容量为43.2kW·h,实现零耗电,可周年使用,节能降耗、节本高效。