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江蘇歐麥朗設(shè)備安裝工程有限公司
地址：新北區(qū)龍虎塘新區(qū)產(chǎn)業(yè)園區(qū)
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大棚采暖工程解決方案
簡介：能量利用效率較高：并且能有效地利用冷房中排出的熱量和其他多種排熱，因此是節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)。 安全性較高：空氣源熱泵與其他空調(diào)系統(tǒng)相比，不需要燃料的燃燒，沒有發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險。
詳細說明
大棚采暖特點：
能量利用效率較高：并且能有效地利用冷房中排出的熱量和其他多種排熱，因此是型空調(diào)系統(tǒng)。
安全性較高：空氣源熱泵與其他空調(diào)系統(tǒng)相比，不需要燃料的燃燒，沒有發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險。
潔凈：太陽能空氣源熱泵只是用潔凈的能源：電，不需要燃燒裝置，不會產(chǎn)生大氣污染。
運行管理，維修方便。由于空氣源熱泵全部是電氣化空調(diào)系統(tǒng)，故與具有燃燒裝置的系統(tǒng)相比，運行管理、維修方便。
大棚采暖設(shè)計案例分析
節(jié)溫室大棚太陽能空氣能采暖熱負(fù)荷計算依據(jù)及設(shè)備選型
一、工程概況
根據(jù)客戶提供信息：
1、該溫室大棚屬于花卉大棚位于河北省衡水市；采用的是玻璃結(jié)構(gòu)溫室大棚。
2、種植溫室大棚大棚的尺寸為：長50m，寬15M，高3M，
3、現(xiàn)在擬采用歐麥朗超低溫空氣源熱泵和太陽能來完成花卉大棚冬季采暖工作。
二、種植溫室大棚大棚設(shè)計參數(shù)依據(jù)
1、室外計算溫度
2、室內(nèi)設(shè)定溫度
溫室采暖室內(nèi)設(shè)計溫度 溫室采暖室內(nèi)設(shè)計溫度是溫室內(nèi)應(yīng)該保證(在采暖設(shè)計條件下)達到的低溫度。
摘自：中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB／T 10297--2001《溫室加熱系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》。
如果沒有特定種植品種的計劃，采暖室內(nèi)設(shè)計溫度應(yīng)該以喜溫作物為設(shè)計對象。同樣是喜溫作物，蔬菜和花卉所要求的低溫度可能不同。典型的喜溫蔬菜，如黃瓜和番茄，其低生長發(fā)育溫度在12——16℃，有些品種可能要求18℃，一般可將室內(nèi)設(shè)計溫度設(shè)定為15℃比較適宜。花卉品種對溫度的要求范圍較寬，從10～22℃不等，一般考慮應(yīng)在15～18℃；本方案取16℃.
三、種植溫室大棚大棚采暖的要求：
1、供暖系統(tǒng)要有足夠的供熱能力，能夠在室外設(shè)計溫度下保持室內(nèi)所需要的溫度，保證溫室內(nèi)植物的正常生長；
2、是采暖系統(tǒng)的一次性投資和日常運行費用要經(jīng)濟合理，保證正常生產(chǎn)能夠盈利；
3、是要求溫室內(nèi)溫度均勻，散熱設(shè)備遮陽少，占用空間小，設(shè)備運行。
四、在正常條件下溫室大棚的熱量計算因素：
(1)經(jīng)過屋頂、地面、墻、門窗等圍護結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)和輻射出的熱量
(2)加熱經(jīng)過門、窗、圍護結(jié)構(gòu)縫隙滲入空氣所需的熱量
(3)加熱進入溫室內(nèi)冷物料所需要的熱量
(4)由于溫室內(nèi)水分蒸發(fā)所消耗的熱量
(5)通風(fēng)耗熱量
(6)作物生理生化轉(zhuǎn)化交換的能量。
在正常條件下溫室的得熱量為：
(1)太陽輻射熱量，設(shè)為Q1；
(2)人體、照明、設(shè)備運行的發(fā)熱量，設(shè)為Q2；
(3)進入溫室內(nèi)熱物體的散熱量，設(shè)為Q3；
(4)加溫系統(tǒng)的供熱量，設(shè)為Q4。
五、種植溫室大棚大棚圍護結(jié)構(gòu)傳熱計算
通過溫室圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量包括基本傳熱量和附加傳熱量兩部分。基本傳熱量是通過溫室各部分圍護結(jié)構(gòu)(屋面、墻體等)由于室內(nèi)外空氣的溫度差從室內(nèi)傳向室外的熱量。附加傳熱量是由于溫室結(jié)構(gòu)材料、風(fēng)力、氣象條件等的不同，對基本傳熱量的修正。
(一)種植溫室大棚大棚的尺寸為：長50m，寬15M，高3M，圍護結(jié)構(gòu)傳熱計算
1．基本傳熱量 圍護結(jié)構(gòu)的基本傳熱量是根據(jù)穩(wěn)定傳熱理論進行計算，即整個溫室的基本傳熱量等于它的各個圍護結(jié)構(gòu)基本傳熱量的總和，即
Q1＝∑qi＝∑KiFi(Tn-Tw)
＝4.0 W／(m2．K)×（50m ×15m+50m ×3m×2面+15m×3m×2面）×【16℃-（-12℃）】
＝127680W =127.7KW
式中
Q1——通過溫室所有圍護結(jié)構(gòu)的總傳熱量，包括屋面、墻面、門、窗等外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量，W；
Ki——溫室圍護結(jié)構(gòu)(屋面、墻面、門、窗等)的傳熱系數(shù)，W／(m2．K)；
Fi——溫室圍護結(jié)構(gòu)(屋面、墻面、門、窗等)的傳熱面積，m2；
Tn，Tw——分別為溫室室內(nèi)外采暖設(shè)計溫度，℃。
對于單一材料的圍護結(jié)構(gòu)，材料的傳熱系數(shù)K可直接從有關(guān)手冊查取。表6．3列出了溫室圍護常用透光覆蓋材料傳熱系數(shù)。對特殊溫室透光覆蓋材料，應(yīng)咨詢生產(chǎn)廠家。
2．附加傳熱量 按照穩(wěn)定傳熱計算出的溫室圍護結(jié)構(gòu)的基本傳熱量，并不是溫室的全部耗熱量，因為溫室的耗熱量還與它所處的地理位置和它的現(xiàn)狀等因素(如高度、朝向、風(fēng)速等)有關(guān)。這些因素是很復(fù)雜的，不可能進行非常細致的計算。工程計算中，是根據(jù)多年累積的經(jīng)驗按基本傳熱量的百分率進行附加予以修正。對溫室工程，這些附加修正主要包括結(jié)構(gòu)形式修正和風(fēng)力修正。
(1)結(jié)構(gòu)形式修正(α1) 溫室透光覆蓋材料必須有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)支撐。目前支撐結(jié)構(gòu)的材料多為金屬，主要為鋁合金。相比透光覆蓋材料，鑲嵌這些覆蓋材料的金屬材料其傳熱速度和傳熱量都高，而且鑲嵌覆蓋材料所用的鋁合金條越多，附加傳熱量就越大。此外，溫室的天溝、屋脊、窗框和骨架等都是增大傳熱量的因素。工程計算中，統(tǒng)一考慮上述因素，采用結(jié)構(gòu)形式附加傳熱量進行修正，不同溫室結(jié)構(gòu)形式的附加修正系數(shù)見表6．4。
(2)風(fēng)力修正(α2) 風(fēng)對溫室的傳熱量影響較大，這是因為溫室圍護結(jié)構(gòu)與外界的溫?zé)嶂饕蓢o結(jié)構(gòu)的外表面與環(huán)境空氣的對流換熱和輻射兩部分組成，其中對流換熱與室夕風(fēng)速有關(guān)。室外風(fēng)速直接影響圍護結(jié)構(gòu)外表面換熱系數(shù)，風(fēng)速越大，表面換熱系數(shù)越大，才應(yīng)傳熱越快。在計算圍護結(jié)構(gòu)基本傳熱量時，所選用的外表面換熱系數(shù)是對應(yīng)于某個固定自室外風(fēng)速值得來的。工業(yè)與民用建筑由于圍護結(jié)構(gòu)傳熱熱阻遠高于溫室，風(fēng)速對外表面放熱系數(shù)的影響在整個圍護結(jié)構(gòu)散熱量中所占比例很小，一般不予考慮，但溫室由于透光覆蓋材料的熱阻一般都較小，表面放熱系數(shù)的變化對整個散熱量影響較大，在冬季加溫期間風(fēng)力指
續(xù)較大的地區(qū)，必須在供熱計算中考慮風(fēng)力影響因素。一般隨風(fēng)速變化采用風(fēng)力附加修正系數(shù)來考慮風(fēng)速對溫室基本傳熱量的增量。表6．5給出了風(fēng)力附加修正系數(shù)的取值范圍。
(二)冷風(fēng)滲透熱損失
冬季，室外冷空氣經(jīng)常會通過鑲嵌透光覆蓋材料的縫隙、門窗縫隙，或由于開門、開窗而進入室內(nèi)。這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所需的熱量稱為冷風(fēng)滲透熱損失。
Q2＝Cpm(Tn-Tw)＝CpNVγ／(Tn一Tw)
＝0.00028kw．h／(kg?℃) ×1.25×（50m×15m×3m）×1.365×【16℃-（-12℃）】
＝30.1kw
式中
Q2——溫室冷風(fēng)滲透熱損失，W；
Cp——空氣的定壓比熱，Cp＝0.00028kW．h／(kg?℃)；
m——冷風(fēng)滲透進入溫室的空氣質(zhì)量，kg；m＝NVγ
N——溫室與外界的空氣交換率，亦稱換氣次數(shù)，以每小時的完全換氣次數(shù)為單位；
V——溫室內(nèi)部體積，m3；
γ——空氣的容重，kg／m3。
上式中N與V的乘積是以m3／h為單位的換氣速率。不同結(jié)構(gòu)溫室的換氣次數(shù)見表6．6。同溫度下空氣的容重如表6．7。
(三)地面?zhèn)鳠釤釗p失
溫室地面的傳熱情況與墻、屋面有很大區(qū)別。室內(nèi)空氣直接傳給地面的熱量不能用Q＝KAΔt來計算，因為土壤的厚度無法計算，向土壤深處傳熱位置的溫度也是一個未知數(shù)，土壤各層的傳熱系數(shù)K就更難確定。
分析溫室空氣向土壤的傳熱溫度場發(fā)現(xiàn)，加溫期間溫室地面溫度穩(wěn)定接近室內(nèi)空氣溫度，溫室中部向土壤深層的傳熱量很小，只有在靠近溫室外墻地面的局部傳熱較大，而且越靠近外墻，溫度場變化越大，傳熱量也越多，這部分熱量主要是通過溫室外墻傳向室外，如圖6．1。
由于上述溫度場的變化比較復(fù)雜，要準(zhǔn)確計算傳熱量是很困難的。為此，在工程上采用了簡化計算方法，即假定傳熱系數(shù)法。
圖6．2 地面靠近外墻溫度分布假定傳熱系數(shù)的含義是：溫室通過地面?zhèn)鞒龅臒崃康韧谝粋€假定傳熱系數(shù)條件下，室內(nèi)外空氣溫差通過地面面積傳遞的熱量。依此概念，溫室地面的散熱量就可以采用與溫室圍護結(jié)構(gòu)相同的公式來計算
Q3＝∑KiFi(Tn一Tw)
＝0.47×（48m×13m）×【16℃-（-12℃）】
＝8211.8W=8.2KW
式中 Q3——通過溫室地面的總傳熱量，W；
Ki——第i區(qū)的地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W／(m2．K)；
Fi——第i區(qū)的地面面積，m2；
Tn,Tw——分別為溫室室內(nèi)外采暖設(shè)計溫度，℃。
鑒于外界氣溫對地面各段傳熱影響不同，地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)也隨之各異，靠近外墻的地面，由于熱流經(jīng)過的路程較短，熱阻小，傳熱系數(shù)就大，而距外墻較遠的地方傳熱系數(shù)就小。根據(jù)實驗知道，在距外墻6m以內(nèi)的地面，其傳熱量與距外墻的距離有較顯著的關(guān)系，6m以外則幾乎與距離無關(guān)。因此，在工程中一般采用近似計算，將距外墻8m以內(nèi)的地段分為每2m寬為一地帶，如圖6．1。在地面無保溫層的條件下，各帶的傳熱系數(shù)如表6．8。
需要說明的是位于墻角個2m內(nèi)的2m×2m面積的熱流量是較強的(圖中陰影地段)， 應(yīng)加倍計算。
如果溫室采用半地下式，則上述地面的分段安圖6.3執(zhí)行，即將室外地坪以下的墻體作為地面，順序推進。
(五)溫室采暖熱負(fù)荷
溫室的采暖熱負(fù)荷按下式計算：
Q＝α1α2Ql+Q2+Q3
＝1.04×1.08×127.7KW+30.1kw+8.2KW
＝181.7kw
式中
Q——溫室采暖熱負(fù)荷，W；
α1——結(jié)構(gòu)附加系數(shù)，按表6．4選取；
α2——風(fēng)力附加系數(shù)，按表6．5選取；
Q1——溫室的基本傳熱量，W；
Q2——溫室的冷風(fēng)滲透熱負(fù)荷，W；
Q3——溫室的地面?zhèn)鳠崃浚琖。
六、超低溫空氣源熱泵的選型
結(jié)合歐麥朗熱泵超低溫型機組,在環(huán)境溫度-7度時制熱量為：43.8kw,輸入功率為18.6KW；現(xiàn)在按照冬天-7℃的時間段來選取空氣源熱泵機組，故選取：181.7KW÷43.8KW=4.15臺
根據(jù)以上綜合計算，當(dāng)?shù)囟纠錃鉁乜蛇_-13℃左右，故選取5臺歐麥朗超低溫空氣源熱泵機組能以滿足環(huán)境溫度-13℃時花卉大棚采暖的需求.
溫室大棚采暖系統(tǒng)與供暖方式
溫室采暖就是選擇適當(dāng)?shù)墓嵩O(shè)備以滿足溫室采暖負(fù)荷要求。在計算求得溫室采暖耗熱量后，選擇什么樣的采暖方式是采暖設(shè)計中第二個需要解決的問題。末端采暖系統(tǒng)一般由熱源、室內(nèi)散熱設(shè)備和熱媒輸送系統(tǒng)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(fēng)采暖、電熱采暖和輻射采暖等。實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)溫室建設(shè)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c、栽植類型、溫室的采暖負(fù)荷、當(dāng)?shù)厝剂系墓?yīng)情況和投資與管理水平等因素綜合考慮選定。
目前超低溫空氣源熱泵供暖末端采暖方式也開始多樣化：
1、地板輻射供暖，2、風(fēng)機盤管供暖，3、散熱片供暖。
1、地板輻射采暖原理：通過埋設(shè)于地板下的加熱管，把地板的表面溫度加熱，通過均勻地向室內(nèi)輻射熱量達到采暖效果。適用居所：新建住宅小區(qū)，不具備集中供熱條件或分散的別墅住宅，精裝修公寓。
2、風(fēng)機盤管供暖原理：通過出風(fēng)口提供熱源供暖。適用居所：多聯(lián)機系統(tǒng)適用于層高較低，對各個房間要求溫控的場合；冷熱水系統(tǒng)適用于建筑層高不太高，對各個房間要求獨立溫控的場合；風(fēng)管系統(tǒng)適用于各空調(diào)區(qū)使用時間相對集中、溫度要求差別不大的場合。
3、散熱片供暖原理：以集中供暖為熱源的方式。適用居所：普通住宅小區(qū)，有集中供暖條件的住宅。
根據(jù)上述三種方式供暖末端采暖并結(jié)合客戶實際情況，考慮種植品種不適宜于過高的風(fēng)速環(huán)境中生長，所以供暖末端不宜采用風(fēng)機盤管。地板輻射供暖雖效果較為，但地埋管嚴(yán)禁重壓和在地面上釘尖銳的東西且花卉大棚結(jié)構(gòu)安裝限制故不采用地板輻射。散熱片供暖的散熱屬于緩慢的自然循環(huán)，適合于該大棚種植品種生成和大棚結(jié)構(gòu)的安裝，歐麥朗公司建議該花卉大棚供暖末端使用散熱片供暖方式解決。
上一個方案：大棚種植恒溫養(yǎng)殖
下一個方案：養(yǎng)雞場中央空調(diào)方案
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