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采暖設計原理與程序

采暖設計原理與程序

溫室環境與園藝作物生育

溫度的“三基點”：最低界限溫度；最高界限溫度；最適溫度。

蔬菜的溫度指標

溫室的熱平衡原理

?Q= Qin- Qout

當： Qin> Qout時，溫室升溫；Qin< Qout 時，溫室降溫；Qin= Qout 時，溫室溫度不變；

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。

溫室熱平衡方程：Qr+Qg=Qt+Qv+Qs+Ql+Qc+Qa+Qp

溫室效應：用透明覆蓋材料作外圍護結構的建筑，可以讓絕大部分的太陽短波輻射(320-470nm)透入，使室內升溫；并阻止設施內的長波輻射透出去，起到保溫增溫的作用。這種能使絕大部分的短波輻射透入而阻止絕大部分長波輻射透出的蓄熱升溫的特點，稱溫室效應。

溫室效應成因：

透明覆蓋物能讓短波輻射透射進設施內，又阻止設施內長波輻射透射出去(28%貢獻率)。

保護設施本身是一個半封閉空間，內外空氣交換弱，使蓄熱不易散失(72%貢獻率) 。→溫室效應主要與設施的通風透氣性有關。

(二) 園藝設施的熱量支出狀況

熱量來源＝太陽總輻射＋人工加熱量

熱量支出＝貫流放熱＋潛熱消耗＋換氣放熱＋地中傳熱

熱量平衡方程：進入保護地的熱量＝熱量支出＋蓄熱

(2) 通風換氣放熱(Qv)

溫室內自然通風或強制通風，建筑材料的裂縫，覆蓋物的破損，門、窗縫隙等，都會導致室內的熱量流失(10-15%) 。

換氣失熱量主要與溫室密閉性、換氣次數及外界風速有關。

(3) 土壤傳導失熱(Qs)

包括土壤橫向傳熱，垂直方向上(40-45cm)的傳導失熱，一般占溫室總失熱的5%－10%。與土壤質地、成分等有關外，還與土壤濕度有關，隨土壤濕度增大而增大(13-15%) 。

溫室熱平衡方程：Qr+Qg=Qt+Qv+Qs+Ql+Qc+Qa+Qp

Qr:太陽總輻射，主要取決于太陽總輻射、溫室大棚的透光率和透光面積以及光照時間；

Qg：人工加熱，加溫設備容量、散熱面積和加溫時間；

Qt：貫流放熱量，覆蓋材料和結構放熱量；

Qv：換氣放熱量，Qs：土壤地中傳熱量，Ql：潛熱交換；

Qc：固體材料熱交換，Qa：空氣熱交換，Qp：作物光合呼吸熱交換。

采暖設備設計的條件與程序

采暖設計的條件：

基本條件：

1、采暖設備的熱容量能夠滿足在最不利的天氣條件下的熱量需求；

2、設備費和運行費用經濟合算。

特殊條件：

1、采暖設計應保證室內溫度均勻一致；

2、采暖設備的調節靈敏度要高；

3、采暖設備不遮光、不影響生產。

加溫在設計上要求

維持作物生育的適宜溫度；設備和加溫費要盡量少，保護設施內溫度空間分布均勻，時間變化平穩，遮蔭少，占地少，便于栽培作業。

二、期間采暖負荷

Qn=AgK∑(θi-θo)(1-fr)

K ：平均采暖負荷系數；

∑(θi-θo)：采暖時(℃ h-1)

(1-fr)：保溫覆蓋的校正值

Ag ：溫室和大棚的表面積

三、燃料消耗量的計算

Y=Qn/Eq

E:采暖系統的熱效率

q:單位質量燃料發熱量

期間采暖負荷

常見采暖方式與設備

采暖負荷：為保持室內作物的生育，用采暖設備補充相當于所放出的熱量叫采暖負荷。

最大采暖負荷：在栽培期間最冷季節保持作物正常生育所需補充的熱量。

期間采暖負荷：在栽培期間將每天的采暖負荷積算起來叫做期間采暖負荷。

一、最大采暖負荷

1、概算：Qg=AgK(θi-θo)(1-fr)

Qg：最大采暖負荷

Ag：溫室和大棚的表面積

K：采暖負荷系數

θi：室內設定溫度

θo：室外設定溫度

(1-fr)：保溫覆蓋的校正值

fr：保溫覆蓋節熱率

2、最大采暖負荷細算

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

Qg：最大采暖負荷

Ag ：溫室和大棚的表面積

As ：屋內地面積

qt ：貫流熱量

qv ：換氣傳熱量

qs ：地中傳熱量

fw ：風速校正值

常見采暖方式與設備

一、火道加溫

1、原理：燃燒無煙煤，形成一個火道進行加溫。

2、結構：爐火、火道和煙囪三部分。

3、特點：成本低，但加溫效果有限，溫度分布不均勻。

二、水暖鍋爐加溫

1、原理：用鍋爐將鍋爐內水加熱，通過循環泵將鍋爐加熱的熱水通過供熱管道送到溫室或大棚中，并均勻地分配給室內設置的每組散熱器，通過散熱器來加熱室內的空氣，提高溫室的溫度，冷卻了的熱水回到鍋爐再重新被加熱。

2、結構：熱水鍋爐、供熱管道和散熱設備三個基本部分組成。

3、特點：熱水采暖系統運行穩定可靠，是目前最常用的采暖方式。其優點是溫室內溫度穩定、均勻、系統熱惰性大，節能；溫室采暖系統發生緊急故障，臨時停止供暖時，2小時不會對作物造成大的影響。其缺點是系統復雜，設備多，造價高，設備一次性投資較大。

三、釀熱加溫

1、原理：利用有機物釀熱，微生物分解有機物釋放出熱量。

2、結構：全溫室釀熱結構和在陪床釀熱結構。

3、特點：5-7天升到70度，30天后降到40度，維持40-50天；地溫較高。

四、電熱線加溫

1、原理：將電能轉化為熱能，1度電能產生860千卡的熱量。

2、結構：電加溫線、控溫儀、電閘盒和配電盤。

3、特點：加溫快，適于短期加溫（育苗），運行成本較高。

五、熱風爐加溫

1、原理：分為燃煤熱風爐、燃油熱風爐及燃氣熱風爐等數種型式。都是依靠能量轉換來加熱室內空氣的。

2、結構：結構簡單，近些年發展較快。

3、特點：占地面積小，自動化程度高。