我国是果蔬大国,也是一个能源供应十分紧张的国家。果蔬的新鲜供应和贮藏是一个关系民生以及社会发展的重要课题,由于普通机械制冷保鲜库具有耗能高的特点,一些价位较低数量较大的果蔬贮藏成本过高,大大影响了人们种植和贮藏的积极性,响应国家绿色发展的号召,将我国的地理位置、气温气候和果蔬的主要种植基地结合分析,发现在我国主要的果蔬生产基地,其冬春季节的室外空气温度低,拥有相当可观的自然冷源资源,结合自然冷源资源和不同果蔬的贮藏温度,研究开发一种低成本、低能耗的自然冷源和机械制冷双向切换的节能型果蔬保鲜装备库迫在眉睫。本文以位于北京市密云区石匣村改造冷库为主体研究目标,以未改造普通窖藏库为对照实验,以西瓜红红薯为试验材料,研究自然冷源和机械制冷双向切换库对于果蔬保鲜的可行性以及自然冷源和机械制冷双向切换库的节能性。文章从以下三个方面进行研究:首先是对库体的改造,包括自然冷源引入的方式、库体的设计、库内温湿度控制措施等;其次,基于Comsol模拟,模拟了自然冷源引入室内的最佳速度和进风口尺寸;最后以红薯的生理指标对比研究,测得含水量、淀粉含量、可溶性还原性糖以及多种酶等生理指标,对照了两个实验库内的红薯的外观、色泽以及内部和表皮的纹路情况,对照研究了自然冷源和机械制冷双向切换库对于果蔬保鲜的可行性,研究结果表明:(1)相对于普通窖藏库,自然冷源和机械制冷双向切换库对于红薯的保鲜起着显著作用,当贮藏至100d时,双向库内的红薯含水量比普通地窖内的红薯高出7.69%,硬度高出268.37 N/cm~2,可溶性固形物含量高出5.94%,MDA含量低于4.65%,淀粉含量高出3.89%。在贮藏至40-50d这段时间内,两组红薯的可溶性固形物含量达到峰值,双向切换库内红薯为20.34%,对照组库内红薯为17.22%。切换库内的红薯外观、色泽均优于普通窖藏库的红薯;(2)通过对贮藏实验期间红薯库内库温湿度的实测观察,发现对比同时间内的普通窖藏库,自然冷源和机械制冷双向切换库能给较好的维持库内的温湿度环境,避免因为温湿度波动太大而造成的红薯冷害或干耗等现象,对于红薯的保鲜作用显著;并且对比于同贮藏时长的单一机械制冷冷库,自然冷源和机械制冷双向切换库节能效果显著,节能效率在76.34%;(3)利用Comsol软件进行库内物理场模拟发现,不同送风速度和送风尺寸对于库内速度场和温度场稳定有很大影响,其中4m/s和5m/s送风速度的情况下库内速度场不均匀,存在一定的高温死角;6m/s时候速度场和温度场较均匀,但是所需时间过长,在现实中较难实现;7m/s的送风速度,速度场和温度场均匀,且用时较短,比较合理;又考虑到400mm尺寸达到稳态所需时间相对于300mm少,避免了因为尺寸过大而引起的库房露冷等情况的发生,因此400mm的开洞尺寸和7m/s的风速针对于此改造库为最佳。所得结论可为后续北方地方采用自然冷源引入贮藏果蔬提供理论依据以及参考案例,促进西北、华北等地区荒废的窖藏库的改造以及与自然冷源引入技术的相结合,有利于因地制宜引入自然冷源、按果蔬最佳贮藏温度所配的果蔬产地保鲜的发展,促进自然冷源与机械制冷双向切换节能型制冷装置的研究。