采用带蓄能的空气源热泵的标准蔬菜大棚冬季供暖设计

冬季供暖：根据国家标准《民用建筑热工设计规范》（GB50176-2023），用累年最冷月和最热月平均温度作为重要指标，累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标，将全国划分为严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和五个地区。标准蔬菜大棚：在北方地区的寒冷冬季用塑料大棚栽培蔬菜时，更有经济价值。先只实现大棚内部环境空气温度的调节，以保证蔬菜正常生长，避免温度太低导致蔬菜冻死或者停止生长。栽培冬季市场看好的番茄、青椒等蔬菜，预设定北方冬季塑料大棚内的标准温度为20℃～25℃适合以上蔬菜作物。一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆上一层或多层保温塑料膜，这样就形成了一个温室空间。外膜很好地阻止内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果。以热镀锌薄壁钢管为拱架材料的装配式镀锌钢管大棚。优点是强度高，抗风雪能力强，防锈蚀性能好，透光率高，操作管理方便等，使用寿命长达10-2023。缺陷是造价高,一次性投入大,每亩约20230元。避免肥害、药害和旱害。重要以直径22毫米、厚1.2毫米的镀锌薄壁钢管为大棚骨架材料的钢棚棚型，棚宽6米，顶高2.2-2.5米，肩高1.2米，土地运用率80%，每平方米造价10-30元，每亩建导致本7000-20230元。适合种植蔬菜、花卉等，缺陷是棚宽较小，操作管理效率较低，冬季保温性较弱。应建在地下水位低，水源充足、排灌方便，土质疏松肥沃无污染的地块上；一般规定座向为南北走向，排风口设于东西两侧。预选多功能长寿膜。在聚乙烯吹塑过程中加入适量的防老化料和表面活性剂制作而成。宽幅7.5米、厚0.06毫米，使用寿命比普通膜长1倍，夜间棚温比其它材料高1-2℃；膜不易结水滴，覆盖效果好，成本低、效益高。参考技术标准：1.蔬菜大棚建设以东西方向为建筑方向，设计以最高的采光度为主；2标准蔬菜大棚以宽8-10米为主，60-100米为长；3.蔬菜大棚后墙和东西侧墙体采用了石料建筑墙体，后墙高度，长后坡温室后墙内侧高4米，外墙高度0.8米。山墙距后墙底部内侧1.7米处脊高为4.8米，地基深度应大于0.5米；4.蔬菜大棚设计南北方向间距不能少于4-5米，不能影响后面蔬菜大棚的光照条件采光度；5.蔬菜大棚建设倾角40-45°之间，后破长度不能超过1.5米。6.立柱结构使用的水泥立柱或者是大棚柱子最小直径不能少于10公分，立柱下埋在0.4-0.5米之间最合适；7.钢架结构建设，钢架与预埋件的连接处要采用焊接解决，与立柱连接处要用专用的钢丝进行绑牢；8.表层保温被铺设要在后墙进行钢丝绑定，以相隔10公分为合适间距进行绑牢蓄能技术：一般有五个规定：储能密度大，变换损耗小，运营费用低，维护较容易，不污染环境空气源热泵:空气源热泵是一种运用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。把不能直接运用的低位空气热能转换为可以运用的高位热能，从而达成节约部分高位能（如煤、燃气、电能等）的目的。空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取，并且，空气源热泵的安装和使用都比较方便。我国的空气源热泵（亦称风冷热泵）的研究、生产、应用在20世纪80年代末才有了较快的发展。目前的产品有家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组等。空气源热泵具有如下特点：（1）空气源热泵系统冷热源合一，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，机组可任意放置屋顶或地面，不占用建筑的有效使用面积，施工安装十分简便。（2）空气源热泵系统无冷却水系统，无冷却水消耗，也无冷却水系统动力消耗。此外，冷却水污染形成的军团菌感染的病例已有不少报导，从安全卫生的角度，考虑空气源热泵也具有明显的优势。（3）空气源热泵系统由于无需锅炉、无需相应的锅炉燃料供应系统、除尘系统和烟气排放系统，系统安全可靠、对环境无污染。（4）空气源热泵冷（热）水机组采用模块化设计，不必设立备用机组，运营过程中电脑自动控制，调节机组的运营状态，使输出功率与工作环境相适应。（5）空气源热泵的性能会随室外气候变化而变化。（6）在我国北方室外空气温度低的地方，由于热泵冬季供热量局限性，需设辅助加热器。空气源热泵在我国应用的适应性：按我国《建筑气候区划标准》（GB50178-93），全国分为7个一级区和20个二级区。与此相应，空气源热泵的设计与应用方式等，各地区都应有不同。（1）对于夏热冬冷地区：夏热冬冷地区的气候特性是夏季闷热，7月份平均地区气温25-30℃，年日平均气温大于25℃的日数为40-100天；冬季湿冷，1月平均气温0-10℃，年平均气温小于5℃的日数为0-90天。气温的日较差较小，年降雨量大，日照偏小。这些地区的气候特点非常适合于应用空气源泵。（2）对于云南大部，贵州、四川西南部，西藏南部一小部分地区：这些地区1月平均气温1-13℃，年日平均气温小于5℃的日数0-90天。在这样的气候条件下，过去一般建筑物不设立采暖设备。但是，近年来随着现代化建筑的发展和向小康生活水平迈进，人们对居住和工作建筑环境规定愈来愈高，因此，这些地区的现代建筑和高级公寓等建筑也开始设立采暖系统。因此，在这种气候条件下，选用空气源热泵系统是非常合适的。（3）传统的空气源热泵机组在室外空气温度高于-3℃的情况下，均能安全可靠地运营。因此，空气源热泵机组的应用范围早已由长江流域北扩至黄河流域，即已进入气候区划标准的II区的部分地区内。这些地区气候特点是冬季气温较低，1月平均气温为-10-0℃，但是在采暖期里气温高于-3℃的时数却占很大的比例，而气温低于-3℃的时间多余现在夜间，因此，在这些地区以白天运营为主的建筑（如办公楼、商场、银行等建筑）选用空气源热泵，其运营是可行而可靠的。此外这些地区冬季气候干燥，最冷月室外相对湿度在45%-65%左右，因此，选用空气源热泵其结霜现象又不太严重。空气源热泵在寒冷地区应用的问题我国寒冷地区冬季气温较低，而气候干燥。采暖室外计算温度基本在-5至-15℃，最冷月平均室外相对湿度基本在45%-65%之间。在这些地区选用空气源热泵，其结霜现象不太严重。因此说，结霜问题不是这些地区冬季使用空气源热泵的最大障碍。但却存在下列一些制约空气源热泵在寒冷地区应用的问题。（1）当需要的热量比较大的时候，空气源热泵的制热量局限性。（2）空气源热泵在寒冷地区应用的可靠性差。（3）在低温环境下，空气源热泵的能效比（EER）会急速下降。在北方地区的寒冷冬季用塑料大棚栽培蔬菜时，更有经济价值。先只实现大棚内部环境空气温度的调节，以保证蔬菜正常生长，避免温度太低导致蔬菜冻死或者停止生长[1]空气源作为绿色节能产品，何鑫[2]在广西地区某住宅项目安装了一套空气源热泵三联供系统，针对冬季地暖采暖运营时地暖差而提出运用空气源热泵做地暖应有实际情况校核热负荷，选用热阻小的地暖专用板0.6-0.8cm，不采用传统的塑料或泡沫防潮垫，缩小管道布管间距，提高空气源热泵出水温度。吴卫平[3]等人在小型低温空气源热泵采暖在北京农村的合用性研究后，分析得到随着低温空气源热泵的技术上突破及即耐寒的特性，这使得小型低温空气源热泵在我国北方广袤的土地上也有了可以大面积使用的基础条件。杨建平[4]于2023年，在阿勒泰市初次在温室大棚中试用碳纤维红外电采暖，通过1个采暖季的运营对比实验，达成减少温室种植成本，温室取暖与病虫防治相结合，零废气排放，减少大气污染的目的，可以在首月收回投注成本，且比普通温室增产20%。车国平[5]等人在结合在热泵系统工程设计中存在的热泵运营工况点不明晰、热泵容量拟定不准确以及针对热泵系统中需要采用的技术得出热泵性能系数不应小于限定值，热泵输出的热量完全满足供暖计算热负荷；或不完全满足供暖计算热负荷。尽也许选择可再生能源及低品位能源。当采用电力供热时应尽也许运用低谷电力蓄热供热。逐步依次增长启动热泵台数；在保证室内设计温度的前提下尽也许减少其余时段的供暖时间，即以间歇供暖方式为主、连续方式为辅的供暖模式。冯硕[6]等人将太阳能热运用系统和空气源热泵系统相结合而成的太阳能辅助空气源热泵系统，实现空气与太阳能的资源互补，可靠性和适应性较单一热源热泵得到了全面的提高。在Xu和Zhang[9]对一种新型直膨式复合热源太阳能热泵热水器进行模拟和实验研究，实验结果表白：新系统在不同天气下可以以不同热源模式高效的制取55℃热水。夏季晴天平均能效比为3.83，在夏季阴天以空气源热泵运营模式下平均能效比为3.97。在冬季晴天，系统以太阳能热泵模式运营，系统先通过太阳能的预热提高了热泵蒸发温度，缓解了蒸发器的结霜问题。周光辉、刘寅[8]等人设计了以非同态双热源复合换热器为核心技术部件的太阳能辅助空气源复合热泵，按照国家标准规定的单一空气源热泵的3种冬季供热工况进行实验研究。研究结果表白，在标准规定的环境温度为—7℃的超低温工况下，复合热泵较单一空气源热泵，制热量提高24%，能效比提高25%以上。空气源热泵系统通过热泵技术直接将周边空气环境中的热量转移到采暖热水中。由于在实际运营中取热便捷、效率高、安装方便、初投资相对较小，空气源热泵系统得到了广泛的应用，北方各地纷纷将其视为“煤改电”清洁供热的优选形式。但其在北方寒冷地区的应用中还存在一些问题，如：低温适应性、空气源热泵产热与建筑热负荷不匹配、室外换热器结霜与除霜等。陈少杰[9]为山东省博山区某住宅楼搭建采暖系统为低温空气源热泵采暖系统由热泵机组、动力循环装置、补水定压装置以及用户末端组成，研究建筑室内末端为已有的地板辐射采暖，建筑内管道布置为双管制同程系得到在整个供暖季的最冷月1月份，该采暖系统的月平均综合能效比COPs为2.76，最冷月累计总耗电量为29873.3KWh，结果表白最冷月低温空气源热泵采暖系统可提供连续稳定的供热，并且节能性明显。刘元芳[10]决定了供暖末端宜采用低温的散热设备。目前采用的末端设备是:地板辐射供暖、风机盘管供暖、散热器供暖，一般合用于最低温度在-10℃以上的地区，超低温空气源热泵采用超低温工况压缩机及低温高效404A制冷制，既能解决空气源热泵衰减问题，同时还可有效的正常制热，可在--25℃的环境温度工作，-20℃以上可达成抱负的应用效果。黄利凯[11]提出冬季对于空气源热泵冷热水机组的选择可以将最佳经济平衡点拟定下来，可以提高能源的运用率，减少机组的运营成本。曹阳[12]用流体动力学三维紊流数值模拟方法来研究大棚内部流场的气流运动情况,并在上述流场计算的基础上,发明性的提出了大棚一次换气时间这一指标,同时给出了其数学计算模型和求解方法。综合蔬菜大棚流场的三维数值模拟及换气计算结果,可以从定量的角度得出较为科学合理的大棚断面型式优化。梁肇均[13]等人针对华南地区大棚发展中大棚蔬菜产量不高,夏季高温季节大棚使用率,提出使用地膜覆盖，用遮阳网覆盖配合喷灌设备降温。参考[1]韩玉英.冬季塑料大棚供暖系统的自动控制[J].成都信息工程学院学报2023(4):261-264.[2]何鑫.广西地区某住宅样板间空气源热泵地暖效果不佳因素的探讨[J].[3]吴卫平,吴琛,张伟,窦秀华,程明新.小型低温空气源热泵采暖在北京农村的合用性研究[J].山东工业技术;2023;269.[4]杨建平.北疆温室大棚碳纤维红外电采暖运营分析[J].农业科技2023(12)61.[5]车国平,曲波,冷玉娜,孔庆洋.关于空气源热泵系统设计若干问题的探讨[A].第7届全国建筑环境与能源应用技术交流大会文集，空调制冷：78-81.[6]冯硕,胡文举,张帅.关于太阳能辅助空气源热泵系统的探讨[A].供热工程建设与高效运营研讨会2023(5)：109-111.[7]颜慧磊,张华,邵秋萍.一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究[J].上海理工大学学报，2023(2)：177-180.[8]周光辉,刘寅,张岑,陈圣洁.太阳能辅助空气源复合热泵冬季供热特性实验研