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)在擬采用西萊克超低溫空氣源熱泵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):

        行業(yè)標準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最低溫度可能不同。典型的喜溫蔬菜，如黃瓜和番茄，其最低生長發(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、種植溫室大棚大棚空氣源熱泵采暖的要求：

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)備運行安全可靠。

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?；緜鳠崃渴峭ㄟ^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。

 (二)冷風滲透熱損失

        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——溫室冷風滲透熱損失，W；

    Cp——空氣的定壓比熱，Cp＝0.00028kW．h／(kg?℃)；

    m——冷風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6．7。同溫度下空氣的容重如表6．8。表6．7  不同結(jié)構(gòu)溫室設(shè)計換氣次數(shù)

(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雜，要準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6．1  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6．2。在地面無保溫層的條件下，各帶的傳熱系數(shù)如表6．9。

        需要說明的是位于墻角第一個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。

溫室大棚采暖系統(tǒng)與供暖方式

         溫室采暖就是選擇適當?shù)墓嵩O(shè)備以滿足溫室采暖負荷要求。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?shù)氐臍夂蛱攸c、栽植類型、溫室的采暖負荷、當?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。