连栋温室内保温幕节能效果的研究分析
- 格式:docx
- 大小:218.13 KB
- 文档页数:12
温室地热系统结构设计及节能环保效益温室地热系统是一种利用地下热能来为温室供暖和制冷的技术,其结构设计和节能环保效益对于温室种植业的发展具有重要意义。
本文将介绍温室地热系统的结构设计原理和节能环保效益,并探讨其在温室种植业中的应用前景。
一、温室地热系统结构设计原理1. 地热资源利用温室地热系统的结构设计是基于地热资源的利用原理。
地下深处的地热能够稳定地保持一定温度,而温室地热系统通过地下管道将地热引入温室,利用地热能为温室提供恒定的温度。
地热资源的利用不仅能够有效地满足温室种植对温度的需求,而且还可以实现节能环保的效益。
2. 管道系统设计温室地热系统的管道系统是其结构设计的关键部分。
一般而言,地热系统的管道分为输热管道和回水管道两部分。
输热管道负责将地热引入温室,而回水管道则将热水排出温室并返回地下进行再次循环利用。
管道系统的设计需要考虑管道的敷设方式、管道材质、管道长度和数量等因素,以保证地热能够有效地输送到温室内部。
3. 热交换系统温室地热系统的热交换系统是地热资源利用的关键环节。
热交换系统一般包括热泵、热交换器、循环泵等设备,通过这些设备可以实现地热能源和温室内空气之间的热交换,从而实现温室的供暖和制冷。
热交换系统的设计需要考虑系统的稳定性、安全性以及节能性,以满足温室种植对于温度和湿度的精准控制需求。
1. 节能效益温室地热系统通过利用地热资源实现了温室的供暖和制冷,相较于传统的燃煤供暖和电力制冷方式,其节能效益显著。
地热能源的利用不需要额外的能源消耗,可以大幅减少温室种植过程中的能耗,降低了温室种植的生产成本,提高了温室种植的经济效益。
2. 环保效益温室地热系统的环保效益主要表现在减少了对环境的污染和减少了温室气体的排放。
地热系统不产生热能的燃烧过程,不会产生二氧化碳、二氧化硫等有害气体,从而能够有效地减少温室气体的排放,保护大气环境。
地热系统的利用还可以减少对煤炭、天然气等化石能源的消耗,降低了温室气体的排放,有利于减缓气候变化的影响。
连栋温室大棚这两年在我国有了长足的发展,就目前连栋温室的保温生产运行而言,冬季供暖是保证温室正常生产必须的首要条件。
温室供暖设备有多种类型,采用较多的是燃煤热水锅炉,其次是燃煤热风炉。
不同的供热方式,其供暖效果不同,经济收益也不同。
那么连栋温室大棚供暖有哪些效益呢?实际上连栋温室大棚白天的主要热源来源是通过吸收太阳的辐射热量而得到的,减少热量的散失来提高棚温;到了晚上随着棚内白天吸收热量的散失,需要增加棚温来保证温室大棚内部的作物能够正常生长。
农业部规划设计研究院设计制造的温室供暖燃煤热风炉,其全部投资为25元/平方米,仅是热水锅炉投资的35.71%。
经过华北各地大量连栋温室中使用的实践证明,平均单位面积年耗煤量为49.7公斤/平方米,费用为11.43元/平方米,平均每年每667平方米供暖费用为7624.48元,是京津地区温室供暖燃煤热水锅炉的42.36%。
燃煤热风炉具有升温快,去湿除雾,封火后不怕冻坏输水管路,节省大量散热片占用土地等优点,适合国情,可以作为连栋温室的主要供暖设备。
一种连栋温室内保温幕帘展开全文内保温幕帘是安装在温室作物与屋顶之间的二次覆盖幕布,是由操作机构可以根据需要展开或卷起的柔性卷材。
展开内保温幕帘可以使温室下层空间构成一个新的封闭系统,在冬季使用保温幕有如下作用: 减小温室的加热空间; 减小温室的冷风渗透热损失; 减小温室地面和作物对上层空间的辐射换热;增加对流换热热阻,减少因水汽冷凝而产生的潜热损失。
这些作用都有利于温室的保温,使用内保温幕帘是温室节能的好方法。
该项新型连栋温室内保温幕被产品,具有质轻、节能效果好、使用方便、经济可行等优势。
产品特点:1、采用保温被结构。
这款连栋温室内保温幕被面料采用高密度牛津布,被芯保温层选用优质高蓬松合成纤维喷胶棉。
2、保温率达60%。
经国家纺织制品质量监督检验中心鉴定,该款保温幕布的传热系数为 6.32W/(m2·K),保温率达到60%。
因此,该产品可有效解决连栋温室冬季能源消耗大,采暖费用高的难题。
3、质轻。
这款连栋温室内保温幕被,面料采用的高密度牛津布克重为70克,被芯中间保温层采用120克优质高蓬松合成纤维喷胶棉,产品整体克重为260克/m2。
4、产品具有高保温、可透水、不吸水等特质。
具有一定透水性的内保温被产品可以避免冷凝水汽在保温被表面聚集。
5、高密度牛津布可分为本白和表面涂银两种材料。
其中,涂银表面可更好地反射室内红外光,防止温室内热量向外散逸。
与铝箔内遮阳幕布配合使用效果更好。
另外,也可按照用户要求定制其他颜色面料。
6、产品幅宽4.3米,长度可定制。
7、使用寿命长,美观度高。
该内保温幕被制作工艺为无线绗缝,使用寿命和整体美观度大大提高。
8、既可用作内保温幕帘,也可用于连栋温室侧墙保温。
安装提示:该内保温幕被采用的传动系统与铝箔型内保温幕帘相同,采用连栋温室传统的钢索或齿轮齿条平展传动即可,降低了现有温室改造的成本。
该产品也可用于连栋温室侧墙保温,适用于电动卷膜器卷放。
值得一提的是,虽然该产品重量很轻,但相对于铝箔内保温幕帘,重量还是有所增加的,因此,在设计温室内保温幕帘传动系统时需要考虑把单套驱动系统的驱动面积相应减小,保证系统的正常运行。
智能化温室大棚系统的能耗与节能优化在当今社会,随着人工智能和物联网技术的不断发展,智能化温室大棚系统已经成为现代农业的重要组成部分。
智能化温室大棚系统通过自动化控制和监测,提高了生产效率,改善了生产环境,减少了人力成本,但相应地也增加了能源消耗。
因此,如何优化智能化温室大棚系统的能耗,实现节能减排,成为当前亟待解决的问题。
智能化温室大棚系统的能耗与节能优化涉及多个方面的技术和管理问题。
首先,智能化温室大棚系统的设计应充分考虑能源利用效率,合理选择设备和材料,优化布局和结构,提高通风、采光和保温效果。
其次,智能化温室大棚系统的运行管理需要精细化和智能化,确定合理的温度、湿度、光照等控制策略,实时监测和调控环境参数,避免能源浪费和不必要的能耗。
此外,智能化温室大棚系统的能源供应也是关键,应优先考虑可再生能源和清洁能源,如太阳能、风能等,减少对传统能源的依赖,减少温室气体排放,降低环境污染。
最后,智能化温室大棚系统的节能优化还需要考虑农业生产的实际需求和效益,综合考虑经济、社会和环境效益,实现能源利用的最优化。
智能化温室大棚系统的能耗与节能优化不仅是一个技术问题,更是一个系统工程,需要多方共同努力,包括相关部门、企业、科研机构和农民。
相关部门应加大对智能化温室大棚系统的支持和财政扶持,推动技术创新和产业发展,引导农民逐步更新设施和改善管理,提高生产效率和品质。
企业应积极投入研发和生产,提高技术水平和竞争力,加强国际合作和市场拓展,实现经济效益和社会效益的双赢。
科研机构应加强基础研究和应用研究,解决关键技术和关键问题,推动智能化温室大棚系统的持续创新和发展。
农民应提高科学素养和技术能力,积极学习和应用新技术,改变传统经验主义和盲目跟风,实现农业生产的可持续发展和自身利益的最大化。
在智能化温室大棚系统的能耗与节能优化方面,国内外已经取得了一些进展和成果。
我国在太阳能、地热能、生物能等可再生能源方面拥有得天独厚的优势,逐步推广应用于智能化温室大棚系统中,取得了显著的节能效果。
智能化温室大棚系统的节能技术近年来,随着气候变化的不断加剧和环境保护意识的增强,传统农业模式面临诸多挑战。
在这种背景下,智能化温室大棚系统成为了农业生产中的一种重要技术手段,其中节能技术更是其关键之一。
智能化温室大棚系统的节能技术旨在通过科技手段提高温室大棚的能源利用效率,减少能源浪费,降低生产成本,保护环境。
本文将从智能化温室大棚系统的节能技术入手,对其进行深入研究和探讨。
一、智能化温室大棚系统的节能原理智能化温室大棚系统的节能技术主要基于温室大棚内部环境的监测、调控和优化。
通过安装各类传感器,实时监测温室大棚内的温度、湿度、光照等参数,利用智能控制系统对这些数据进行分析,及时调整温室大棚内的作物生长环境。
比如,在天气较热时,系统可通过自动开启通风设备或喷水降温,有效减少温室大棚内的能量消耗。
另外,智能化温室大棚系统还可通过智能灌溉、智能照明等手段,优化作物生长环境,减少不必要的功能性能源消耗,提高能源利用效率。
二、智能化温室大棚系统的节能技术应用案例目前,智能化温室大棚系统的节能技术已在全球范围内得到了广泛应用。
以荷兰为例,该国利用智能化温室大棚系统的节能技术,实现了大规模的设施农业,生产出口量大、质量高的水果和蔬菜。
在中国,江苏、浙江等地也大力推广智能化温室大棚系统,通过节能技术有效降低了温室大棚的能源成本,提升了生产效益。
这些案例表明,智能化温室大棚系统的节能技术在现代农业生产中发挥着重要作用,为农业可持续发展提供了重要支撑。
三、智能化温室大棚系统的节能技术发展趋势随着科技的不断进步和社会的发展需求,智能化温室大棚系统的节能技术也在不断创新和完善。
未来,智能化温室大棚系统的节能技术将在以下几个方面得到进一步发展。
首先,智能化温室大棚系统将更加智能化和自动化,实现真正意义上的智能农业生产。
其次,智能化温室大棚系统将更加注重多能源互补利用和综合能源管理,提高能源利用效率。
此外,智能化温室大棚系统的节能技术还将与人工智能、大数据等前沿技术相结合,实现更精准、高效的温室大棚环境调控。
温室大棚初步设计方案的能源利用与节能措施温室大棚是一种用于种植作物的设施,通过有效利用太阳能和其它能源,提供了一个良好的生长环境,延长了作物的生长季节。
在温室大棚的设计中,能源利用和节能措施至关重要。
本文将就温室大棚初步设计方案中的能源利用与节能措施进行探讨。
1. 太阳能利用太阳能是温室大棚最主要的能源之一,通过合理设计建筑结构,可最大限度地利用太阳能。
其中,选址是至关重要的一步。
温室大棚的选址应尽量避免高楼大厦的阻挡,以确保足够的阳光照射。
此外,温室大棚的朝向也应合理设计,以便最大化接收阳光。
在温室大棚的设计中,应考虑增加透光面积,采用透明材料,提高太阳能的利用效率。
2. 地热能利用地热能是一种有效的能源利用方式,在温室大棚设计中可以考虑利用地热能源。
通过地源热泵等设备,可以将地下的热量转换为温室大棚的供热能源,提高温室内部的温度,延长作物的生长周期。
通过合理布局地热能源设备,可以实现能源的高效利用。
3. 风能利用风能是一种清洁的能源,可以通过风力发电系统等设备进行利用。
在温室大棚设计中,可以考虑设置风力发电机,将风能转化为电能,为温室大棚提供电力支持。
同时,利用温室大棚本身的结构,可以设计通风系统,实现空气流通,减少能源的浪费。
4. 节能措施除了利用各种能源,温室大棚设计中的节能措施也至关重要。
首先,应考虑采取保温措施,减少能源的流失。
可以使用保温材料,如保温棉、保温膜等,增加温室大棚的保温性能。
其次,应考虑合理利用温室大棚内部的光线,减少照明设备的使用。
可以通过设计采光窗、天窗等结构,最大限度地利用自然光线,减少人工照明的能耗。
综上所述,温室大棚初步设计方案的能源利用与节能措施对于提高温室大棚的生产效率和减少能源消耗具有重要意义。
通过合理利用太阳能、地热能和风能等能源,结合保温和节能措施,可以实现温室大棚的高效运行,为农业生产提供更好的支持。
希望相关设计者在设计温室大棚时能充分考虑能源利用和节能问题,为建设更加环保、节能的温室大棚贡献力量。
温室的能耗分析与保温幕的节能效果
蔡龙俊;黄俊鹏
【期刊名称】《建筑热能通风空调》
【年(卷),期】2003(022)001
【摘要】内保温幕是温室供热系统运行时的重要节能措施,其中铝箔反射型内保温幕由于其使用优点和节能效果得到了广泛的应用.本文对内保温幕、尤其是反射型内保温幕的节能机理进行了分析,给出了计算温室供热能耗以及内保温幕节能效果的数学模型,并应用此模型进行了计算.同时对计算结果进行分析,得出了反射型内保温幕辐射特性对保温节能效果的影响趋势.
【总页数】5页(P34-38)
【作者】蔡龙俊;黄俊鹏
【作者单位】同济大学暖通空调研究所;同济大学暖通空调研究所
【正文语种】中文
【中图分类】S62
【相关文献】
1.温室内设保温幕的节能效果研究 [J], 蔡龙俊;冯哲隽;蔡志红
2.日光温室内设保温幕的小气候效应及节能效果分析 [J], 张亚红;杜建民;李建设
3.连栋温室内保温幕节能效果的研究分析 [J], 蔡龙俊;杨琳
4.连栋温室可移动式双层内保温幕保温节能效果初探 [J], 崔庆法;王静
5.日光温室内保温幕保温性能测试分析 [J], 曲梅;陈青云;宋生印
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Special Planning 连栋温室生产智能连栋玻璃温室节能减排技术研究李文军,张攀攀,屈 浩,米 创*,李 雯,王 兴(西安石油大学机械工程学院,西安 710300)|摘要|为解决连栋玻璃温室冬季采暖问题,提出了智能连栋玻璃温室节能减排一体化的解决方案。
该技术以发电厂循环冷却水为高效低温热源,采用光伏储能电站为驱动力,辅以热泵系统及储热系统对玻璃温室进行供暖,能够高效利用电厂循环冷却水,降低火力发电厂冷源损失。
同时,光伏发电系统中所产生的绿色电能能够大幅度降低化石能源消耗及污染物的排放。
因此,与常规采暖方式相比,智能连栋玻璃温室节能减排一体化解决方案的节能减排效率可达80%,且供暖成本大幅降低。
该技术具有良好的社会效益、经济效益及实际应用前景,能有效促进中国现代化设施农业发展。
设施农业是通过人工设施控制环境因素,使作物在最适宜生长的条件下,提升产品品质,获得最佳产出的现代化农业生产方式。
相比传统工艺,温室农业不受环境限制便可达到高产、高效的效果[1]。
目前,荷兰的温室农业技术处于绝对领先地位。
其充分利用现代科技的优势建立温度、湿度及CO2浓度自动控制系统[2],使用水肥一体化等技术、无土栽培等技术,通过建立不同作物的生长模型、整合新材料,打造单位产值高的智能温室,并形成了相当规模。
在20世纪90年代,成功实施“菜篮子”工程后,中国温室农业进入高速发展时代[3]。
但该行业的环境管理过多依赖于人工感应及人力调节[4],导致自动化水平较低,土地产出率偏低。
为此,中国从荷兰引进多个智能玻璃温室项目,在一定程度上提升了中国温室农业的土地产出率及产品品质。
但照搬荷兰温室非明智之举。
中国北方的大部分地区,例如北京、陕西及甘肃等地区周年温度不同于荷兰,其冬季采暖热负荷高达160 W/m2,基本采用燃油/燃气锅炉采暖,能耗大而且不环保。
不符合中国节能减排长远发展理念。
因此国内要发展特色设施园艺,坚持走节能、低成本、安全、优质、高效的温室农业发展道路[5]。
温室保温节能研究综述摘要:在我国,加温温室的生产成本过高,已成为温室生产的主要制约因素。
目前,现代化温室的保温节能的研究主要集中在四个方面,即:双层覆盖,新型覆盖材料,墙体保温,保温幕。
一、温室生产中的能源消耗林业育苗是林业生产中及其重要的一个环节。
近年来,利用温室设施育苗成为林业育苗的一个重要手段。
温室作为一种新型的现代化农、林业生产设施,它集最新的生物工程与科学技术于一体,在一定的人工环境调节控制下进行集约化、规模化生产,既能节约土地、节约能源、节约劳动力,又能生产出高产、优质产品,是现代化林业向商品化、规模化发展的有效途径。
在我国北方,冬季气温明显偏低,温室需进行加热才能满足作物生长发育的需要,在维持温室正常运行的费用中,室内加温占了温室冬季运行费用的主要部分。
在我国,加温温室的生产成本过高,已成为温室生产的主要制约因素。
目前,我国建设的大型温室,北纬35°左右地区冬季加温消耗费用占总成本的30%—40%;北纬40°左右地区约占40%—50%;北纬43°及其以上地区约占60%—70%。
20世纪70年代,温室节能保温措施的研究主要集中于温室结构的改变对太阳辐射的影响,使其能够最大限度地利用太阳辐射。
20世纪90年代,节能保温措施的研究则集中在改善温室结构的保温性能。
目前,现代化温室的保温节能的研究主要集中在四个方面,即:双层覆盖,新型覆盖材料,墙体保温,保温幕。
二、温室的主要保温节能措施1.双层覆盖双层覆盖物温室要比单层覆盖物温室的保温性好,但同时会带来透光率的下降,不考虑对透光性的影响单看双层覆盖物的保温性,国外学者做了大量的实验研究。
例如Landgren实验表明双层覆盖温室可节省能量35%—40%。
Mielsch认为,双层玻璃覆盖温室可节能38%。
王宇欣分析了充气温室空气夹层节能保温机理,从理论上揭示了双层充气温室空气夹层中的对流换热系数的大小同夹层的几何尺寸、夹层中的空气状态和空气热物理性质的关系。
温室保温可行性分析引言温室保温对于农业生产起着至关重要的作用。
保温措施可以有效提高温室内的温度,保持较高的空气湿度,为植物提供良好的生长环境。
然而,温室保温涉及到成本、能耗和环保等问题,因此有必要对其可行性进行分析。
保温措施及成本保温措施包括温室材料的选择、温室结构的设计和采取的保温措施等。
常见的温室材料有玻璃、塑料薄膜和聚碳酸酯板等,而玻璃具有良好的保温性能,但成本较高。
相比之下,塑料薄膜具有较低的造价,但保温效果较差。
根据使用环境和经济条件,可以选择合适的温室材料。
保温措施的成本主要包括材料费用、施工费用和运行维护费用。
材料费用是保温措施中的主要成本之一。
在选择材料时,需要考虑价格、保温性能和耐久性等因素。
施工费用包括人工费用和设备使用费用,可以通过优化施工工艺和提高施工效率来降低费用。
运行维护费用包括供热费用、保养费用和维修费用等,这些费用需要根据具体的保温措施和使用情况来计算。
能耗分析温室保温需要消耗一定的能源,主要为供热能源。
供热能源可以通过燃煤、燃气、太阳能等方式提供。
燃煤和燃气供热方式成本较低,但对环境造成的污染较大。
太阳能供热方式具有环保的特点,但初投资较高。
能耗分析可以通过能源计量仪表来进行,通过监测和记录温室内外的温度和湿度等参数,计算温室的能耗情况。
能耗分析可以帮助农场主合理安排供热时间和温度,减少能耗,降低成本。
环保性分析保温措施不仅要追求温室内的保温效果,还要考虑对环境的影响。
玻璃材料相对环保,但生产过程中对能源和资源消耗较大,同时废弃后可能造成污染。
塑料薄膜在使用过程中易产生有害物质。
因此,在保温措施的选择和运行中要注意环保性。
可行性分析从保温措施的成本、能耗和环保性等方面综合考虑,温室保温具备可行性,但也需要具体分析具体情况。
在选择温室材料时,需要根据农场主的经济条件和使用环境来选择合适的材料。
在设计和施工阶段,要合理安排施工工艺,提高施工效率,降低成本。
在运行维护阶段,要根据温室的实际情况合理安排供热时间和温度,减少能耗。
连栋温室内保温幕节能效果的研究分析晨怡热管同济大学现代农业科学与工程研究院蔡龙俊扬琳2008-4-20 19:54:12摘要:内保温幕是温室供热系统运行时的重要节能措施,其中由于铝箔反射型内保温幕使用优点和节能效果而得到了广泛应用。
该文旨在对温室内保温幕的节能串进行理论分桥和计算。
对内保温幕,尤其是反射型内保温幕的节能机理进行了分桥,给出了计算温室供热能耗以及内保温幕节能效果的数学模型,并应用此模型进行了计算。
对计算结果进行分析.得出反射型内保温幕辐射特性对保温节能效果的影响趋势。
同时,还对数学模型进行了实验论证。
关键词:加热系统;节能;内保温幕;反射;铝Effects of Inside Thermal Screen of Multi-Span Greenhouse on Energy ConservationCaiLongjun Feng ZhenjunAbstract: Inside thermal screen is an efficient way to conserve energy in the beating systems of agricultural greenhouses.Reflective thermal screen with aluminum is now popolar, because of outstanding effectiveness in increasing energy conservation and the convenience with which it can be implemented. The objective of this paper heat preservation mechanism of thermal screen was discussed, and a mathematical model to calculate the erergy conservation effect of employing thermal screen in aricultural greenhouse was built. The results of the calculation showed the influence of radiative qualities on energy conservation. It addition, some experiments were conducted to validate the results.Keywords: heating system, energy conservation, inside thermal screen, reflect, aluminum中图分类号:TU261.S625 文献标识码:A 文章编号:1002—6819(2002)—0098—05我国长江流域及以北地区、冬季温室内需设供热系统才能保证温室内作物的生产。
对于连栋温室,顶面面积远远大于周围结构的面积,因此,温室供热系统的靛耗主要在围护结构传热耗热量上.其令通过项面的传却耗热量所占份额最大。
减小顶部传热艳热量对温室供钧系统的节能具有重要作用。
晚间,在温室内设置保温幕(门天时卷缩在一起不影响光照,晚间展开)对减少温室的热损失具有较明显的作用,它作为一种简便、有效的:青能措施巳成为现代温室的重要配套设施之—。
1保温幕的类型与材料特性1.1保温幕的现状与分类保温幕的分类有多种方法,按安装位置来分,可分为内保温幕和外保温幕;按照安装形式来分,可分为固定式和活动式;其中内保温幕保温性能较好、启闭操作方便,应用最为广泛。
目前,许多内保温幕做成活动式,其传动机构与动力装置、系统支撑件和其他固定件等可与夏季内遮阳降温系统结合在一起使用,许多保温幕本身就兼具遮阳与保温的双重功能,这样可以减小温室的投资。
20世纪70年代初期,研究发现,利用反射材料对长、短波辐射均有较高反射率的辐射性能进行温室的保温节能,可获得显著效果,从而,反射型保温幕在温室中开始被应用。
近十多年来,随着大型温室在我国的迅速发展,铝箔反射型保温幕在我国也得到了广泛的应用。
1.2.铝箔保温慕的材料特性铝箔材料由于其反射率高,发射率低,是一种良好的反射型绝热材料。
铝箔的热辐射特性受到多种因素的影响。
在工程热工计算时可把铝箔视为灰体,认为其发射率c值与吸收率“相等。
总的来说,在农业工程应用的湿度与波长范围内,铝箔总能保持高反射率、低发射率的热辐射特性。
对于农业:正程应用中的铝箔(常用温度范围和一般氧化情况)。
其发射率可取ε=0.09。
铝的纯度、铝箔表面加工情况、蒙尘情况等,都会对铝箔的表面热工特性产生一定的影响。
2内保温幕换热情况的理论分析2.1理论分析的必要性内保温幕的节能效果可采用节能率这个参数表示。
它可定义为:式中η——节能率,%;Q一一额定工况下,无保温幕时,温室内的热量损失,W;Qb——额定工况下,有保温幕时,温室内的热量损失,W。
目前,国内外的厂商在销售的内保温幕产品说明书上,节能率均定得较高,且范围也很大。
因此笔者认为有必要规范其计算方法。
首先,应进行理论研究,提出合理的计算模型,对有、无保温幕的温室进行分析,计算和比较,从而得到理想的节能率值。
然后根据使用情况进行修正。
2.2无保温幕温室换热情况的理论分析2.2.1保温幕温室理想模型的建立对温室换热情况进行分析,可从理论上得出温室热损失量。
在进行分析之前,对温室热环境进行以下简化,建立理想模型:1)温室可看作由外围护材料及地面组成的密封空腔;四面侧墙视为一个整体表面,记为表面F1;2)温室屋面视为一个整体表面,记为表面F2;3)温室地面记为表面F3;4)由于温室外表面的换热情况以强制对流换热为主,辐射换热所占比例较小;为了简化,外表面只考虑对流换热;5)温室内的作物不参与温室的换热过程;6)温室内供热散热管与周围环境的换热以对流换热为主;7)每一表面温度分布均视为统一值;8)温室室内空气温度取工作区平均温度作为计算值;9)各围护结构内表面均视为漫灰表面;10)温室外围护结构覆盖材料为塑料薄膜,可忽略薄膜的厚度和导热热阻。
经简化后温室的换热情况模型如图1所示:其中,G1,G2,G3——外界对表面F1,F2,F3的投射辐射;J1,J2,J3——表面F 1,F2,F3的有效辐射;Qd1,Qd2,Qd3——表面F1,F2,F3的内表面对流传热换热量;Qd1’,Qd2’——表面F1,F2的外表面对流传热换热量;Q2—一通过表面F2的导热换热量;Qf—一—通过温室窗缝隙的冷风渗透耗热量;Q——温室供热系统供热量。
对温室每一表面,换热情况如图2所示:其中 tn——围护结构内表面温度;tw——围护结构外表面温度;tf1——温室室内温度;tf2——温室室外温度;δ——围护结构厚度;Q’d——外表面的换热热量;Qd——温室内表面的换热热量;Qc——内表面向外表面的导热传热量;Qf——内表面的辐射换热量。
对于每一围护结构表面,当处于热平衡状态时,应当有以下关系式:2.2.2无保温幕情况的计算方法1)表面辐射换热量Qf’(W)根据热平衡原理,对某一表面,辐射换热热损失量=周围对内表面的投射辐射-内表面的有效辐射。
根据文献[1]有:5)有效辐射J有效辐射指表面的有效辐射与反射辐射之和。
根据文献门3,对于3个表面组成的封闭空腔,可得到3个热辐射方程,即式中φi.j—一”表面j对夕的平均角系数;i=1,2,3, j=1,2,3;Tni——围护结构内表面温度,K;Tni=tni十273.1;j=1,2,3;ζb,————黑体辐射常数,ζb=5.67×10—8,W/m2.K。
2.2.3 无内保温幕的温室换热方程组从(6)式和(7)中消去入,并利用(3)式化简得改写(5a)为:根据传热学知识,有Eb=ζbT4,将(4)、(56)、(8)和(9)带入(2)并整理得:将(10)式分别应用于3个表面得到3个方程,并与8)式联立,得到一个由6个方程组成的数学模型。
2.3 有保温幕温室换热情况的理论分析2.3.1 有保温幕的温室的理想模型的建立增加内保温幕后,在无保温幕条件下的简化基础上再增加如下假设:1)保温幕表面为漫灰表面,下表面称为F”上表面称为表面瓦;2)保温幕上下空气互相隔绝;此时温室换热情况如图3所示:图3中各项字母名称所代表的意义与图l相同。
2.3.2 有保温幕情况的计算方法1)对流换热QdQd的计算公式与无幕情况相同。
但需注意,由于内保温幕把温室内空气分成了上下2部分,这两部分空气的平均温度是不相同的。
2)内保温幕下、上表面温度tn4、tn5对于内保温幕,由于厚度较薄,且铝的导热系数较大,可近似认为内保温幕下、上表面温度蜘、小相同。
因此,内保温幕的能量平衡关系式为:下表面对流得热十下表面辐射换热量=上表面对流换热失热十上表面辐射换热量。
即:3)有效辐射J增加内保温幕后,温室可看成两个相连的封闭空腔,下部空腔1由表面Fl、F3和F4组成;上部空腔2由表面F5和F 2组成。
对于空腔l,有以下3个方程4)上部空腔2的能量平衡关系式对于上部空腔2,稳态情况下通过内保温幕传人空腔的热量应当等于通过屋面传到外界的热量,即:2.3.3 有内保温幕的温室换热方程组对于上部空腔2由于有Qf5=Qf2=Qf2.5。
将公式(8),(14)和(16)分别带入公式(15),并利用tn4=tn5,得:由表面F1,F3,F4可列出6个方程,再加上方程(18),可以得到一个由7个方程组成的数学模型:2.4 方程组的求解由于有温度的4次幂存在,方程组(12)和方程组(19)是非线性方程组,须采用迭代法对其进行计算,先假设备围护结构内表面温度的初值t’ni,代人封闭空腔有效辐射方程组(8)或(14),解出有效辐射Ji的值,再代人各壁面能量平衡关系式中求出tni。
反复迭代,直到tni与t’ni的差值小于某一指定的极小量为止。
2.5 计算例题及计算结果2.5.1 示范温室基本参数本文是以同济大学与上海孙桥现代农业开发区共同研制的中档连栋薄膜温室为例,进行温室冬季供热系统计算的。
其基本参数如下:温室占地面积3276.8m2;南北方向共10跨,每跨6.4m;东西方向长51.2m;温室肩高2.70m,脊高5.30m;屋面形状为非对称锯齿形;外围护结构:双层塑料薄膜空气间层,δ=100mm,以金属框架支撑;天窗;每跨屋面有64扇天窗,每扇高度0.8m,长度1.5m侧窗:温室南、西、北3个方向的外墙开有侧宙,每扇侧宙长度0.8m,高度1.5m;外大门一扇,高2.0m,宽1.8m,朝向正东。