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        風冷模塊

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        地源熱泵機組在科技大棚的應用

        時間: 2021年06月03日    作者:佚名 點擊: ( ) 次

              溫室(greenhouse) 又稱暖房。能透光、保溫(或加溫),用來栽培植物的設施。在不適宜植物生長的季節,能提供生育期和增加產量,多用于低溫季節喜溫蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。溫室的種類多,依不同的屋架材料、采光材料、外形及加溫條件等又可分為很多種類,如玻璃溫室、塑料溫室;單棟溫室、連棟溫室;單屋面溫室、雙屋面溫室;加溫溫室、不加溫溫室等。溫室結構應密封保溫,但又應便于通風降溫?,F代化溫室中具有控制溫濕度、光照等條件的設備,用電腦自動控制創造植物所需的環境條件。


               國內溫室大棚發展迅速,現在形成了各式各樣的風格,主要有7種不同的種類和用途,分別是日光溫室、生態餐廳溫室、生產溫室、病蟲害檢疫隔離溫室、商業零售溫室、試驗溫室、觀賞溫室。下面一一介紹:


        1、日光溫室

        日光溫室是一種我國溫室大棚發展中創造性的溫室,具有保溫效果特別好、性價比高以及實用性強等優點。


        2、生態餐廳溫室

        生態餐廳溫室又稱陽光溫室或生態餐廳,是專門用于公眾就餐的溫室,室內布置各種花卉、盆景、園林造景或立體種植形式,使就餐人員仿佛置身于大自然的環境中,給人以回歸自然的感覺。


        3、生產溫室

        生產溫室顧名思義就是以生產為目的的溫室。根據生產的內容和功能不同生產溫室又有育苗溫室、蔬菜溫室、花卉溫室、果樹溫室、水產養殖溫室、畜禽越冬溫室等等。


        4、病蟲害檢疫隔離溫室

        病蟲害檢疫隔離溫室是用于暫養從境外引進作物專門進行病蟲害檢疫的溫室。嚴格上講,這種溫室要求出入溫室的人員、物資都必須消毒,室內外空氣的交換也要過濾、消毒。


        5、商業零售溫室

        商業零售溫室是專門用于花卉等批發、零售的溫室?;ɑ茉跍厥覂日褂[和銷售能夠具有適宜的生長環境,但同時室內有大量的交通通道和展覽銷售臺架,便于顧客選購。


        6、試驗溫室

        試驗溫室是專門用于科學實驗的溫室,其中包括科研教育溫室、人工氣候室等。這類溫室的設計專業性強,要求差異大,必須進行針對性的個性化設計。


        7、觀賞溫室

        觀賞溫室是室內種植觀賞作物的溫室,且往往外觀建筑的比較新穎。在植物園中見到的大量造型溫室、熱帶雨林溫室其實都是屬于觀賞溫室。溫室內部空間要求較高較大,以滿足室內種植高大樹木的要求。


        二、常規的溫室大棚加溫方式


              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。目前溫室中最常用的熱源有燃煤鍋爐,燃氣鍋爐和電鍋爐。散熱方式主要有熱水管道散熱和熱風散熱。


        1、熱水采暖

        以熱水(60℃~80℃)為熱媒的采暖系統,由熱源鍋爐,熱水輸送管道,循環水泵,散熱器一級控制閥門等組成。與熱風和蒸汽采暖相比,一次性投資較多,循環動力大,熱損失小,運行較為經濟。一般冬季室外采暖設計溫度在-10℃以下且加溫時間超過三個月的,常采用熱水采暖系統。我國北方地區大都采用熱水采暖。


        2、蒸汽采暖

        以蒸汽為熱媒的采暖系統,組成與熱水采暖系統相近。一般在有蒸汽資源的地方或有大面積連片溫室群供暖時,為了節約投資,才選用蒸汽采暖系統。


        3、熱風采暖

        熱風系統是利用熱源將空氣加熱到要求的溫度,然后由風機將加熱空氣送入溫室中。相比熱水加溫系統,熱風采暖設備投資低,安裝簡單,但是運行費用較高。主要使用在冬季采暖時間短的地區,尤其適合于小面積單棟溫室。在我國主要使用在長江流域以南地區。


        4、電熱采暖

        利用電流通過電阻大的導體將電能轉變為熱能進行空氣或土壤加溫的加溫方式。溫室中常用的電加熱有空氣加熱和地熱加熱兩種。采用電熱采暖不受季節地區限制,可根據種植作物的要求和天氣條件控制加溫的強度和加溫時間,具有升溫快,溫度分部均勻,穩定,操作靈便等優點。缺點是耗電量大,運行費用高。多用于育苗溫室的基質加溫和實驗溫室的空氣加溫等。


              地源熱泵技術現如今正處在一個急速上升的過程中,作為地源熱泵技術本身不管在國外還是國內已經非常成熟。已經廣泛的應用于住宅、辦公、商場、工廠、體育場館以及多種大型建筑。作為一個完全無污染的綠色環??照{形式,他得最大的優點還在于節省了空調系統的運行費用以及土地空間,而我們需要付出的僅僅是多一點點的投資。并且,我們可以從技術方面分析熱泵技術應用于溫室大棚的可行性。


        1、大多數溫室大棚的溫度需求范圍為30℃以內,不管是使用燃油還是電加熱系統,所得到的溫度都要遠高于這個溫度范圍,無形中增加溫度損耗。而熱泵空調系統供暖溫度在45℃~55℃,屬于低溫供暖,溫差小,損耗小,避免了能源的浪費。


        2、熱泵系統的供暖能效比高達4.0,意思就是說,我們利用1kW的電能,經過熱泵轉換,就能得到4kW甚至更多的熱能。大大超過了電加熱系統1.0的能效,更不用說燃油還不到1.0的能效了。由此可見,大大減少后期的運行費用。


        3、熱泵系統特別是水地源熱泵系統大大減少了對場地的占用,并且系統真正實現了0排放。不僅減少了對耕地的占用,并且大大減少了對環境的污染。


        三、運行費用分析


              溫室冬季生產需要消耗大量能源。我國除熱帶地區的溫室冬季生產不需要加溫外,大部分地區冬季都比較寒冷,有的地區嚴寒期甚至長達120-200天,要保證種植作物的正常生長和發育,溫室生產,都必須配置加溫,人工補充熱量。根據所在地區不同,溫室加溫的時間也長短不一,東北地區加溫時間大約需要5~6個月,華北地區需要3~5個月。我國南方地區的連棟溫室,尤其是花卉生產溫室和育苗溫室,冬季生產也需要進行加溫或臨時加溫。

              一般,連棟溫室加溫年耗煤量約為90~150kg/m2,燃煤成本占整個生產成本的30%~50%。設計不合理的溫室或地處嚴寒地區的溫室,加溫耗煤可能會遠遠超出上述指標。因此,能量消耗大是影響大型溫室經濟效益的重要因素之一。目前,我國建設的大型溫室,北緯35°地區,冬季加溫耗能費約占總成本的30% ~40%,北緯40°地區約占40%~50%,北緯43°及以上地區約占60%~70%。

        北緯40度左右地區:連棟溫室加溫能耗100~250W/ m2,燃煤消耗60~150kg/(m2·年)= 40~100噸/(畝·年),采暖煤、水電費用占生產成本的50%~70%


        四、工程實例


        中國農業大學上莊試驗站日光溫室水地源熱泵系統:地源熱泵機組系統,末端風機盤管(溫度控制開啟)供暖性能指數約為3.83,每日供暖耗電量約為0.15kwh/(m2d),供暖費用約為0.12元/(m2d)。在整個冬季加溫期間,溫室夜間加溫效果穩定,夜間可以有效地維持室內氣溫在18℃以上,同時,室內濕度保持在70%~80%左右,可以有效避免普通日光溫室中夜間出現的接近95%以上的高濕度狀況。一棟480m2左右的日光溫室冬季采暖費用(不含人工費)達到8600元,合18元/(m2年)。水地源熱泵供暖、天然氣供暖、燃煤熱水供暖以及燃油熱風供暖幾種溫室采暖方式的相對運行費用分別約為1.20,1.31,1.00,3.36。


        西三旗生態園:溫室面積9504m2,跨度33米,開間8米,天溝高7.5米,頂高8.65米,溫室主體骨架為工字鋼結構。系統配置:熱泵主機2臺,1用1備。制熱功率1251kw,耗電量258kw;制冷功率1020kw,耗電量192kw。末端采用風機盤管331臺,每臺耗電量50w。生態酒店內種熱帶植物,室內溫度全天保持在22℃左右,溫差達到26℃。使用水地源熱泵比使用普通空調節約能耗30%左右。


        草莓博覽園:草莓博覽園標志性建筑“三中心”占地5萬平米,連棟溫室面積4.4萬平米,園區綠化面積22萬平米。博覽園水地源熱泵系統包含智能溫室及“三中心”建筑的采暖及空調系統。供熱總面積達9.3萬平米,共設置120米深的水地源換熱孔2110個。跟普通燃煤鍋爐相比一年可以節約標煤760噸,直接減少二氧化碳排放1400噸。


        五、總結


              地源熱泵機組作為一種低溫供暖形式已經逐漸的取代常規供熱形式使用在溫室大棚中。而溫室大棚技術也在新農村建設中起到尤為重要的作用。利用水地源熱泵技術,解決溫室溫度需求,減少了污染,使用壽命遠大于電加熱及燃油鍋爐形式。運行費用減少了70%以上。值得在溫室大棚建設中大力推廣。

        3、生產溫室

        生產溫室顧名思義就是以生產為目的的溫室。根據生產的內容和功能不同生產溫室又有育苗溫室、蔬菜溫室、花卉溫室、果樹溫室、水產養殖溫室、畜禽越冬溫室等等。


        4、病蟲害檢疫隔離溫室

        病蟲害檢疫隔離溫室是用于暫養從境外引進作物專門進行病蟲害檢疫的溫室。嚴格上講,這種溫室要求出入溫室的人員、物資都必須消毒,室內外空氣的交換也要過濾、消毒。


        5、商業零售溫室

        商業零售溫室是專門用于花卉等批發、零售的溫室?;ɑ茉跍厥覂日褂[和銷售能夠具有適宜的生長環境,但同時室內有大量的交通通道和展覽銷售臺架,便于顧客選購。


        6、試驗溫室

        試驗溫室是專門用于科學實驗的溫室,其中包括科研教育溫室、人工氣候室等。這類溫室的設計專業性強,要求差異大,必須進行針對性的個性化設計。


        7、觀賞溫室

        觀賞溫室是室內種植觀賞作物的溫室,且往往外觀建筑的比較新穎。在植物園中見到的大量造型溫室、熱帶雨林溫室其實都是屬于觀賞溫室。溫室內部空間要求較高較大,以滿足室內種植高大樹木的要求。


        二、常規的溫室大棚加溫方式


              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。目前溫室中最常用的熱源有燃煤鍋爐,燃氣鍋爐和電鍋爐。散熱方式主要有熱水管道散熱和熱風散熱。


        1、熱水采暖

        以熱水(60℃~80℃)為熱媒的采暖系統,由熱源鍋爐,熱水輸送管道,循環水泵,散熱器一級控制閥門等組成。與熱風和蒸汽采暖相比,一次性投資較多,循環動力大,熱損失小,運行較為經濟。一般冬季室外采暖設計溫度在-10℃以下且加溫時間超過三個月的,常采用熱水采暖系統。我國北方地區大都采用熱水采暖。


        2、蒸汽采暖

        以蒸汽為熱媒的采暖系統,組成與熱水采暖系統相近。一般在有蒸汽資源的地方或有大面積連片溫室群供暖時,為了節約投資,才選用蒸汽采暖系統。


        3、熱風采暖

        熱風系統是利用熱源將空氣加熱到要求的溫度,然后由風機將加熱空氣送入溫室中。相比熱水加溫系統,熱風采暖設備投資低,安裝簡單,但是運行費用較高。主要使用在冬季采暖時間短的地區,尤其適合于小面積單棟溫室。在我國主要使用在長江流域以南地區。


        4、電熱采暖

        利用電流通過電阻大的導體將電能轉變為熱能進行空氣或土壤加溫的加溫方式。溫室中常用的電加熱有空氣加熱和地熱加熱兩種。采用電熱采暖不受季節地區限制,可根據種植作物的要求和天氣條件控制加溫的強度和加溫時間,具有升溫快,溫度分部均勻,穩定,操作靈便等優點。缺點是耗電量大,運行費用高。多用于育苗溫室的基質加溫和實驗溫室的空氣加溫等。


              地源熱泵技術現如今正處在一個急速上升的過程中,作為地源熱泵技術本身不管在國外還是國內已經非常成熟。已經廣泛的應用于住宅、辦公、商場、工廠、體育場館以及多種大型建筑。作為一個完全無污染的綠色環??照{形式,他得最大的優點還在于節省了空調系統的運行費用以及土地空間,而我們需要付出的僅僅是多一點點的投資。并且,我們可以從技術方面分析熱泵技術應用于溫室大棚的可行性。


        1、大多數溫室大棚的溫度需求范圍為30℃以內,不管是使用燃油還是電加熱系統,所得到的溫度都要遠高于這個溫度范圍,無形中增加溫度損耗。而熱泵空調系統供暖溫度在45℃~55℃,屬于低溫供暖,溫差小,損耗小,避免了能源的浪費。


        2、熱泵系統的供暖能效比高達4.0,意思就是說,我們利用1kW的電能,經過熱泵轉換,就能得到4kW甚至更多的熱能。大大超過了電加熱系統1.0的能效,更不用說燃油還不到1.0的能效了。由此可見,大大減少后期的運行費用。


        3、熱泵系統特別是水地源熱泵系統大大減少了對場地的占用,并且系統真正實現了0排放。不僅減少了對耕地的占用,并且大大減少了對環境的污染。

        地源熱泵機組在科技大棚的應用

        三、運行費用分析


              溫室冬季生產需要消耗大量能源。我國除熱帶地區的溫室冬季生產不需要加溫外,大部分地區冬季都比較寒冷,有的地區嚴寒期甚至長達120-200天,要保證種植作物的正常生長和發育,溫室生產,都必須配置加溫,人工補充熱量。根據所在地區不同,溫室加溫的時間也長短不一,東北地區加溫時間大約需要5~6個月,華北地區需要3~5個月。我國南方地區的連棟溫室,尤其是花卉生產溫室和育苗溫室,冬季生產也需要進行加溫或臨時加溫。

              一般,連棟溫室加溫年耗煤量約為90~150kg/m2,燃煤成本占整個生產成本的30%~50%。設計不合理的溫室或地處嚴寒地區的溫室,加溫耗煤可能會遠遠超出上述指標。因此,能量消耗大是影響大型溫室經濟效益的重要因素之一。目前,我國建設的大型溫室,北緯35°地區,冬季加溫耗能費約占總成本的30% ~40%,北緯40°地區約占40%~50%,北緯43°及以上地區約占60%~70%。

        北緯40度左右地區:連棟溫室加溫能耗100~250W/ m2,燃煤消耗60~150kg/(m2·年)= 40~100噸/(畝·年),采暖煤、水電費用占生產成本的50%~70%


        四、工程實例


        中國農業大學上莊試驗站日光溫室水地源熱泵系統:水源熱泵系統,末端風機盤管(溫度控制開啟)供暖性能指數約為3.83,每日供暖耗電量約為0.15kwh/(m2d),供暖費用約為0.12元/(m2d)。在整個冬季加溫期間,溫室夜間加溫效果穩定,夜間可以有效地維持室內氣溫在18℃以上,同時,室內濕度保持在70%~80%左右,可以有效避免普通日光溫室中夜間出現的接近95%以上的高濕度狀況。一棟480m2左右的日光溫室冬季采暖費用(不含人工費)達到8600元,合18元/(m2年)。水地源熱泵供暖、天然氣供暖、燃煤熱水供暖以及燃油熱風供暖幾種溫室采暖方式的相對運行費用分別約為1.20,1.31,1.00,3.36。


        西三旗生態園:溫室面積9504m2,跨度33米,開間8米,天溝高7.5米,頂高8.65米,溫室主體骨架為工字鋼結構。系統配置:熱泵主機2臺,1用1備。制熱功率1251kw,耗電量258kw;制冷功率1020kw,耗電量192kw。末端采用風機盤管331臺,每臺耗電量50w。生態酒店內種熱帶植物,室內溫度全天保持在22℃左右,溫差達到26℃。使用水地源熱泵比使用普通空調節約能耗30%左右。


        草莓博覽園:草莓博覽園標志性建筑“三中心”占地5萬平米,連棟溫室面積4.4萬平米,園區綠化面積22萬平米。博覽園水地源熱泵系統包含智能溫室及“三中心”建筑的采暖及空調系統。供熱總面積達9.3萬平米,共設置120米深的水地源換熱孔2110個。跟普通燃煤鍋爐相比一年可以節約標煤760噸,直接減少二氧化碳排放1400噸。


        五、總結


              地源熱泵機組作為一種低溫供暖形式已經逐漸的取代常規供熱形式使用在溫室大棚中。而溫室大棚技術也在新農村建設中起到尤為重要的作用。利用水地源熱泵技術,解決溫室溫度需求,減少了污染,使用壽命遠大于電加熱及燃油鍋爐形式。運行費用減少了70%以上。值得在溫室大棚建設中大力推廣。

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