第三章温室采暖设备与配置

第三章温室采暖设备与配置2/3/20231第三章温室采暖设备与配置第三章温室采暖设备与配置第一节采暖设计原理与程序一、温室环境与作物生育二、温室的热平衡原理三、采暖设备设计的条件与程序第二节采暖负荷的计算一、最大采暖负荷二、期间采暖负荷三、燃料消耗量的计算第三节常见采暖方式与设备一、火道加温二、水暖锅炉加温三、酿热加温四、电热线加温五、热风炉加温2/3/20232第三章温室采暖设备与配置第一节采暖设计原理与程序一、温室环境与园艺作物生育1、温度的“三基点”：最低界限温度；最高界限温度；最适温度；2/3/20233第三章温室采暖设备与配置蔬菜的温度指标2/3/20234第三章温室采暖设备与配置花卉的温度指标2/3/20235第三章温室采暖设备与配置设施内温度分布不均匀原因内外温差影响通风设备和安装位置的影响加温技术的影响设施结构的影响设施内气流运动影响太阳辐射能影响热2/3/20236第三章温室采暖设备与配置二、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+Qp2/3/20237第三章温室采暖设备与配置一、园艺设施内的热收支状况太阳辐射为主人工加温为辅(一)温室内热量来源温度的形成温室效应2/3/20238第三章温室采暖设备与配置温室效应成因：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：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。温室效应主要与设施的通风透气性有关

2/3/20239第三章温室采暖设备与配置(二)园艺设施的热量支出状况

1、热量的支出通风、换气失热设施内土壤表面蒸发、作物蒸腾失热(潜热)地面、覆盖物，作物表面有效辐射失热以对流方式，设施内土壤表面与空气间，空气与覆盖物之间的热交换土壤传导失热2/3/202310第三章温室采暖设备与配置ABqrqgqfqfqfqvqsqs热平衡方程：qcqi2/3/202311第三章温室采暖设备与配置热量来源＝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2/3/202312第三章温室采暖设备与配置QQoutQ=0Qin

Qout

QinQin＞Qout室内蓄热升温Qin＝Qout热量收支平衡恒温Qin＜Qout室内失热降温QQoutQin2/3/202313第三章温室采暖设备与配置2、园艺设施内的主要损热途径：(1)贯流放热：把透过覆盖材料或围护结构的热量叫贯流放热，是最主要的损热途径(75-80%)。由室内外温差引起的，由室内流到室外的全部热量对流辐射内表面外表面辐射对流热传导散热面积、材料导热率、内外温差风速、表面积2/3/202314第三章温室采暖设备与配置(2)通风换气放热(Qv)换气失热量主要与温室密闭性、换气次数及外界风速有关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%)

。2/3/202315第三章温室采暖设备与配置(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%)

。2/3/202316第三章温室采暖设备与配置温室热平衡方程：Qr+Qg=Qt+Qv+Qs+Ql+Qc+Qa+QpQr: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。2/3/202317第三章温室采暖设备与配置三、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。2/3/202318第三章温室采暖设备与配置设计程序最大采暖负荷的计算决定采暖方式设备机械的容量计算期间采暖负荷的计算燃料消耗量的计算经济条件设计开始

设计条件计算结束屋内规定温度设计外气温温室大棚结构等锅炉、放热管等屋内外温度结构等锅炉效率燃料发热不满足2/3/202319第三章温室采暖设备与配置加温在设计上要求

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2/3/202320第三章温室采暖设备与配置第二节采暖负荷的计算采暖负荷：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。2/3/202321第三章温室采暖设备与配置一、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2/3/202322第三章温室采暖设备与配置2、最大采暖负荷细算Qg=[Ag(qt+qv)+Asqs]fwQg：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2/3/202323第三章温室采暖设备与配置二、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2/3/202324第三章温室采暖设备与配置三、燃料消耗量的计算Y=Qn/EqE:采暖系统的热效率q:单位质量燃料发热量期间采暖负荷2/3/202325第三章温室采暖设备与配置第三节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。2/3/202326第三章温室采暖设备与配置二、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。2/3/202327第三章温室采暖设备与配置锅炉2/3/202328第三章温室采暖设备与配置2/3/202329第三章温室采暖设备与配置水暖加温散热器2/3/202330第三章温室采暖设备与配置2/3/202331第三章温室采暖设备与配置加热器2/3/202332第三章温室采暖设备与配置三、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。2/3/202333第三章温室采暖设备与配置四、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。2/3/202334第三章温室采暖设备与配置五、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。2/3/202335第三章温室采暖设备与配置燃煤热风炉2/3/202336第三章温室采暖设备与配置