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    種植大棚采暖解決方案
    發布時間:2022-06-10

    一、工程概況

    根據客戶提供信息:

    1、該溫室大棚屬于花卉大棚位于河北省衡水市;采用的是玻璃結構溫室大棚。

    2、種植溫室大棚大棚的尺寸為:長50m,寬15M,高3M,

    3、現在擬采用西萊克超低溫空氣源熱泵來完成花卉大棚冬季采暖工作。


    二、種植溫室大棚大棚設計參數依據:


            行業標準JB/T 10297--2001《溫室加熱系統設計規范》。


            如果沒有特定種植品種的計劃,采暖室內設計溫度應該以喜溫作物為設計對象。同樣是喜溫作物,蔬菜和花卉所要求的最低溫度可能不同。典型的喜溫蔬菜,如黃瓜和番茄,其最低生長發育溫度在12——16℃,有些品種可能要求18℃,一般可將室內設計溫度設定為15℃比較適宜?;ɑ芷贩N對溫度的要求范圍較寬,從10~22℃不等,一般考慮應在15~18℃;本方案取16℃.


    三、種植溫室大棚大棚空氣源熱泵采暖的要求:

    1、供暖系統要有足夠的供熱能力,能夠在室外設計溫度下保持室內所需要的溫度,保證溫室內植物的正常生長;

    2、是采暖系統的一次性投資和日常運行費用要經濟合理,保證正常生產能夠盈利;

    3、是要求溫室內溫度均勻,散熱設備遮陽少,占用空間小,設備運行安全可靠。


    四、在正常條件下溫室大棚的熱量計算因素:

    (1)經過屋頂、地面、墻、門窗等圍護結構傳導和輻射出的熱量

    (2)加熱經過門、窗、圍護結構縫隙滲入空氣所需的熱量

    (3)加熱進入溫室內冷物料所需要的熱量

    (4)由于溫室內水分蒸發所消耗的熱量

    (5)通風耗熱量

    (6)作物生理生化轉化交換的能量。


    在正常條件下溫室的得熱量為:

    (1)太陽輻射熱量,設為Q1;

    (2)人體、照明、設備運行的發熱量,設為Q2;

    (3)進入溫室內熱物體的散熱量,設為Q3;

    (4)加溫系統的供熱量,設為Q4。

    j014.jpg

    五、種植溫室大棚大棚圍護結構傳熱計算

            通過溫室圍護結構的傳熱量包括基本傳熱量和附加傳熱量兩部分?;緜鳠崃渴峭ㄟ^溫室各部分圍護結構(屋面、墻體等)由于室內外空氣的溫度差從室內傳向室外的熱量。附加傳熱量是由于溫室結構材料、風力、氣象條件等的不同,對基本傳熱量的修正。

    (一)種植溫室大棚大棚的尺寸為:長50m,寬15M,高3M,圍護結構傳熱計算

        1.基本傳熱量  圍護結構的基本傳熱量是根據穩定傳熱理論進行計算,即整個溫室的基本傳熱量等于它的各個圍護結構基本傳熱量的總和,即

        Q1=∑qi=∑KiFi(Tn-Tw)

          =4.0 W/(m2.K)×(50m ×15m+50m ×3m×2面+15m×3m×2面)×【16℃-(-12℃)】

          =127680W =127.7KW  

    式中  Q1——通過溫室所有圍護結構的總傳熱量,包括屋面、墻面、門、窗等外圍護結構的傳熱量,W;

    Ki——溫室圍護結構(屋面、墻面、門、窗等)的傳熱系數,W/(m2.K);

     Fi——溫室圍護結構(屋面、墻面、門、窗等)的傳熱面積,m2;

    Tn,Tw——分別為溫室室內外采暖設計溫度,℃。

            對于單一材料的圍護結構,材料的傳熱系數K可直接從有關手冊查取。表6.3列出了溫室圍護常用透光覆蓋材料傳熱系數。對特殊溫室透光覆蓋材料,應咨詢生產廠家。

       

     (二)冷風滲透熱損失

            冬季,室外冷空氣經常會通過鑲嵌透光覆蓋材料的縫隙、門窗縫隙,或由于開門、開窗而進入室內。這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內溫度所需的熱量稱為冷風滲透熱損失。

    Q2=Cpm(Tn-Tw)=CpNVγ/(Tn一Tw)

          =0.00028kw.h/(kg?℃) ×1.25×(50m×15m×3m)×1.365×【16℃-(-12℃)】

    =30.1kw

    式中

      Q2——溫室冷風滲透熱損失,W;

        Cp——空氣的定壓比熱,Cp=0.00028kW.h/(kg?℃);

        m——冷風滲透進入溫室的空氣質量,kg;m=NVγ

        N——溫室與外界的空氣交換率,亦稱換氣次數,以每小時的完全換氣次數為單位;

    V——溫室內部體積,m3;

    γ——空氣的容重,kg/m3。

            上式中N與V的乘積是以m3/h為單位的換氣速率。不同結構溫室的換氣次數見表6.7。同溫度下空氣的容重如表6.8。表6.7  不同結構溫室設計換氣次數


    (三)地面傳熱熱損失

             溫室地面的傳熱情況與墻、屋面有很大區別。室內空氣直接傳給地面的熱量不能用Q=KAΔt來計算,因為土壤的厚度無法計算,向土壤深處傳熱位置的溫度也是一個未知數,土壤各層的傳熱系數K就更難確定。

            分析溫室空氣向土壤的傳熱溫度場發現,加溫期間溫室地面溫度穩定接近室內空氣溫度,溫室中部向土壤深層的傳熱量很小,只有在靠近溫室外墻地面的局部傳熱較大,而且越靠近外墻,溫度場變化越大,傳熱量也越多,這部分熱量主要是通過溫室外墻傳向室外,如圖6.1。

            由于上述溫度場的變化比較復雜,要準確計算傳熱量是很困難的。為此,在工程上采用了簡化計算方法,即假定傳熱系數法。

            圖6.1  地面靠近外墻溫度分布假定傳熱系數的含義是:溫室通過地面傳出的熱量等同于一個假定傳熱系數條件下,室內外空氣溫差通過地面面積傳遞的熱量。依此概念,溫室地面的散熱量就可以采用與溫室圍護結構相同的公式來計算

    Q3=∑KiFi(Tn一Tw)

      =0.47×(48m×13m)×【16℃-(-12℃)】

      =8211.8W=8.2KW

    式中  Q3——通過溫室地面的總傳熱量,W;

        Ki——第i區的地面傳熱系數,W/(m2.K);

        Fi——第i區的地面面積,m2;

    Tn,Tw——分別為溫室室內外采暖設計溫度,℃。

            鑒于外界氣溫對地面各段傳熱影響不同,地面傳熱系數也隨之各異,靠近外墻的地面,由于熱流經過的路程較短,熱阻小,傳熱系數就大,而距外墻較遠的地方傳熱系數就小。根據實驗知道,在距外墻6m以內的地面,其傳熱量與距外墻的距離有較顯著的關系,6m以外則幾乎與距離無關。因此,在工程中一般采用近似計算,將距外墻8m以內的地段分為每2m寬為一地帶,如圖6.2。在地面無保溫層的條件下,各帶的傳熱系數如表6.9。


            需要說明的是位于墻角第一個2m內的2m×2m面積的熱流量是較強的(圖中陰影地段), 應加倍計算。

            如果溫室采用半地下式,則上述地面的分段安圖6.3執行,即將室外地坪以下的墻體作為地面,順序推進。


    溫室大棚采暖系統與供暖方式


             溫室采暖就是選擇適當的供熱設備以滿足溫室采暖負荷要求。在計算求得溫室采暖耗熱量后,選擇什么樣的采暖方式是采暖設計中第二個需要解決的問題。末端采暖系統一般由熱源、室內散熱設備和熱媒輸送系統組成。目前用于溫室的采暖方式主要有熱水采暖、蒸汽采暖、熱風采暖、電熱采暖和輻射采暖等。實際應用中應根據溫室建設當地的氣候特點、栽植類型、溫室的采暖負荷、當地燃料的供應情況和投資與管理水平等因素綜合考慮選定。

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