新型循环储热温室大棚 - 图文
更新时间:2023-09-10 12:50:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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新型循环储热温室大棚
问题提出的背景
地温问题是温室大棚发展的一个难点,国内外都在地温问题上做过诸多努力。解决的办法多为造价高、收益不尽人意,而没能得到推广。北方冬天地温低,作物易发生冻害;连栋温室冬天运行费用高,也是使其得不到很好推广的重要因素。
我们经过研究试验,成功地开发出“新型循环储热温室”已获专利,专利号:200620078843.4。 就是根据能量守恒定律、暖通原理并利用相变材料,在温室内的地下埋设三道或数道管道,在管道一端
设置风机,适时开闭风机,棚内热空气吸入管道并传导至土壤,土壤便吸储了热能,以供夜间或阴冷低温天气时缓慢释放。其效果非常显著。在高纬度的北方也可予留备用加热通道口,以便补充加温。 循环储热系统的运行方式
在白昼温室内气温高于某设定值(一般为25--35℃)时,风机启动使棚内热空气从地中管道流过,把热量传导给土壤,在土壤内贮热;在夜间温室内气温低时,地温高于室温,土壤内储的热便缓慢由土壤向室内释放,使温室温度升高,平抑了昼夜温差。夜间室内空气被土壤加温,管周土壤温度在放热开始后,逐步降低,管周土壤温度低于离管道较远处土壤,热量逐步由远处传来,到次日开始再度贮热运行,管周土壤温度又回升至16℃左右。
循环储热系统运行,有效地保证了温室内的温度条件。由相关实验观测,在夜间室外气温-2.8~-4℃时,室内气温保持在8.6℃以上,维持了12.6~13.4℃的室内外温差。在循环储热系统运行加温的期间,夜间室内气温均可达到8℃以上,室外气温在0℃以下时,室内外温差均可维持在11℃以上。北方光照好,蓄热多,即使室外气温更低,由于土壤热容量大,可蓄储更多的热量,仍能保持有足够的温度来满足作物需求。 循环储热系统在空气调节方面
适时(如清晨)开启风机将室内潮湿空气导入地中管道,降低相对湿度以减少病害;同时风机的启动使室内冷湿空气从地中管道流过,土壤加热气流,加热空气流补充至温室内,达到快速提高室温的目的。棚温上升时再次开启风机,又进入储温运行。这种循环储热温室,具有\两低一高\即 \低投入、低风险、高效益\的独特特点。
循环储热系统与传统暖气加热的对比www.91art.com
由唐俊昌、邹志荣、程志慧主编的《高效设施园艺生产技术大全》书中,温度调控技术一节提到:“研究表明,夜间温室内热量的来源是地中蓄储的热能,这些热量通过辐射加热室内空气,并以惯流放热、缝隙放热和土壤横向传热三种主要放热方式消耗掉。惯流放热是指透过覆盖材料或围护结构的热量这部分消耗热量最大,约占总耗热的75%--80%,”这一放热途径是传统温室加热方式无法解决的问题。也就是说我们耗用的燃料绝大多数被浪费了,可利用的有效热量非常少。传统的加热方式是加热了棚内的空气温度,热量又是上层空气温度高于下层,植物可利用的是相对低温空气;而循环储热系统的热量是由地下传导到植物根系,再向叶面乃至空间辐射的,绝大多数的热量被利用了。在储热设施投入方面每平方米5-6元,在冬季运行耗电在1-2度每天亩。 连阴天时循环储热系统的效果
这是一个令人关注的问题。在阴天,白昼温室内达不到贮热所需气温条件,不能贮热。但管周土壤具有一定温度,夜间仍可放热。而且,由于地下土壤体积和热容量较大,根据经验和估算,土壤经一夜放热后,其平均温度仅下降1℃左右,即使连阴数日,夜间仍可利用循环储热系统加温,只是效果逐渐变差。此时可采用辅助加热方式,也就是利用现有循环通道,以外来热源如柴草或燃煤,进行补充加温,需要注意的是,这时要采用外排烟道。 节能性与经济性www.91art.com
根据试验结果与气象资料分析,我国北方地区大约11月和3月上旬共四个月的寒冷期内,靠循环储热系统即可满足温室内加温的需要,如采用双膜保温效果更好。而循环储热系统的运行仅消耗少量的电能,每亩温室面积200W左右。按平均每天运行10小时计,用电量仅2kW.h/d。
基于这些,我们提出改变加热途径,利用地下管道加热来提高地温的方式,改变了连栋温室及大棚的加热方法。主要的热源取自太阳能。如有必要可设置备用通道,燃煤等也仅作为辅助,这样既节能又环保。在温室节能方面,荷兰、美国、日本等国均进行过利用地中热交换系统贮能加温的研究。国内从八十年代开始,一些科研单位也相继进行了温室(塑料大棚)地中热交换系统的试验,其结论与我们是一致的,节能效果显著,系统的夜间加温热流量可达60W/m2左右。循环储热系统用于大型连栋温室具有显著的贮热和放热效果,一般白昼系统运行时,室内空气向管道贮热后,气温可降低6~8℃;夜间室内空气通过管道被土壤加温,气温升高达4~5.5℃。
上述问题的解决,无疑是设施农业一场革命,已得到行业人士和部分专家的认可,我们还希望能得到国家有关部门和专业人士的关注和重视。
我们也希望在加速发展我国工厂化高效农业、解决连栋温室冬季运行能耗大、费用高及沼气发展、新农村建设,节能、降耗、环保问题上有所突破。
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