采暖设计原理与程序

采暖设计原理与程序

温室环境与园艺作物生育

温度的“三基点”：最低界限温度；最高界限温度；最适温度。

蔬菜的温度指标

温室的热平衡原理

∆Q= Qin- Qout

当： Qin> Qout时，温室升温；Qin< Qout 时，温室降温；Qin= Qout 时，温室温度不变；

Qin 主要包括：Qr和Qg；Qout主要包括：Qt、Qv和Qs；∆Q主要包括：Ql、Qc、Qa和Qp。

温室热平衡方程：Qr+Qg=Qt+Qv+Qs+Ql+Qc+Qa+Qp

温室效应：用透明覆盖材料作外围护结构的建筑，可以让绝大部分的太阳短波辐射(320-470nm)透入，使室内升温；并阻止设施内的长波辐射透出去，起到保温增温的作用。这种能使绝大部分的短波辐射透入而阻止绝大部分长波辐射透出的蓄热升温的特点，称温室效应。

温室效应成因：

透明覆盖物能让短波辐射透射进设施内，又阻止设施内长波辐射透射出去(28%贡献率)。

保护设施本身是一个半封闭空间，内外空气交换弱，使蓄热不易散失(72%贡献率) 。→温室效应主要与设施的通风透气性有关。

(二) 园艺设施的热量支出状况

热量来源＝太阳总辐射＋人工加热量

热量支出＝贯流放热＋潜热消耗＋换气放热＋地中传热

热量平衡方程：进入保护地的热量＝热量支出＋蓄热

(2) 通风换气放热(Qv)

温室内自然通风或强制通风，建筑材料的裂缝，覆盖物的破损，门、窗缝隙等，都会导致室内的热量流失(10-15%) 。

换气失热量主要与温室密闭性、换气次数及外界风速有关。

(3) 土壤传导失热(Qs)

包括土壤横向传热，垂直方向上(40-45cm)的传导失热，一般占温室总失热的5%－10%。与土壤质地、成分等有关外，还与土壤湿度有关，随土壤湿度增大而增大(13-15%) 。

温室热平衡方程：Qr+Qg=Qt+Qv+Qs+Ql+Qc+Qa+Qp

Qr:太阳总辐射，主要取决于太阳总辐射、温室大棚的透光率和透光面积以及光照时间；

Qg：人工加热，加温设备容量、散热面积和加温时间；

Qt：贯流放热量，覆盖材料和结构放热量；

Qv：换气放热量，Qs：土壤地中传热量，Ql：潜热交换；

Qc：固体材料热交换，Qa：空气热交换，Qp：作物光合呼吸热交换。

采暖设备设计的条件与程序

采暖设计的条件：

基本条件：

1、采暖设备的热容量能够满足在最不利的天气条件下的热量需求；

2、设备费和运行费用经济合算。

特殊条件：

1、采暖设计应保证室内温度均匀一致；

2、采暖设备的调节灵敏度要高；

3、采暖设备不遮光、不影响生产。

加温在设计上要求

维持作物生育的适宜温度；设备和加温费要尽量少，保护设施内温度空间分布均匀，时间变化平稳，遮荫少，占地少，便于栽培作业。

二、期间采暖负荷

Qn=AgK∑(θi-θo)(1-fr)

K ：平均采暖负荷系数；

∑(θi-θo)：采暖时(℃ h-1)

(1-fr)：保温覆盖的校正值

Ag ：温室和大棚的表面积

三、燃料消耗量的计算

Y=Qn/Eq

E:采暖系统的热效率

q:单位质量燃料发热量

期间采暖负荷

常见采暖方式与设备

采暖负荷：为保持室内作物的生育，用采暖设备补充相当于所放出的热量叫采暖负荷。

最大采暖负荷：在栽培期间最冷季节保持作物正常生育所需补充的热量。

期间采暖负荷：在栽培期间将每天的采暖负荷积算起来叫做期间采暖负荷。

一、最大采暖负荷

1、概算：Qg=AgK(θi-θo)(1-fr)

Qg：最大采暖负荷

Ag：温室和大棚的表面积

K：采暖负荷系数

θi：室内设定温度

θo：室外设定温度

(1-fr)：保温覆盖的校正值

fr：保温覆盖节热率

2、最大采暖负荷细算

Qg=[Ag(qt+qv)+Asqs]fw

Qg：最大采暖负荷

Ag ：温室和大棚的表面积

As ：屋内地面积

qt ：贯流热量

qv ：换气传热量

qs ：地中传热量

fw ：风速校正值

常见采暖方式与设备

一、火道加温

1、原理：燃烧无烟煤，形成一个火道进行加温。

2、结构：炉火、火道和烟囱三部分。

3、特点：成本低，但加温效果有限，温度分布不均匀。

二、水暖锅炉加温

1、原理：用锅炉将锅炉内水加热，通过循环泵将锅炉加热的热水通过供热管道送到温室或大棚中，并均匀地分配给室内设置的每组散热器，通过散热器来加热室内的空气，提高温室的温度，冷却了的热水回到锅炉再重新被加热。

2、结构：热水锅炉、供热管道和散热设备三个基本部分组成。

3、特点：热水采暖系统运行稳定可靠，是目前最常用的采暖方式。其优点是温室内温度稳定、均匀、系统热惰性大，节能；温室采暖系统发生紧急故障，临时停止供暖时，2小时不会对作物造成大的影响。其缺点是系统复杂，设备多，造价高，设备一次性投资较大。

三、酿热加温

1、原理：利用有机物酿热，微生物分解有机物释放出热量。

2、结构：全温室酿热结构和在陪床酿热结构。

3、特点：5-7天升到70度，30天后降到40度，维持40-50天；地温较高。

四、电热线加温

1、原理：将电能转化为热能，1度电能产生860千卡的热量。

2、结构：电加温线、控温仪、电闸盒和配电盘。

3、特点：加温快，适于短期加温（育苗），运行成本较高。

五、热风炉加温

1、原理：分为燃煤热风炉、燃油热风炉及燃气热风炉等数种型式。都是依靠能量转换来加热室内空气的。

2、结构：结构简单，近些年发展较快。

3、特点：占地面积小，自动化程度高。