《园艺设施学》课件4第四章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章：设施采暖与配置,（,4,学时）,一、采暖目的,二、采暖方式,三、采暖设计要求,四、采暖设计步骤,一、采暖目的,作物的生长发育要求在一定的温度条件下进行。在我国北方地区，自深秋至春季，为了使设施内的气温、地温保持在作物生长发育的适宜范围内，就必须进行补充加温,采暖。,二、采暖方式,（一）地上采暖,1,、热水采暖,2,、蒸汽采暖,3,、暖风机、热风机（燃煤、油等）采暖,4,、火炉加温,5,、工业废弃热,6,、太阳能贮存热量,（二）地下采暖,1,、电热线地下采暖,2,、热水地下采暖,热水式采暖系统,系统组成：,分热水锅炉、供热管道和散热设备三部分。,工作过程：,将锅炉内水加热，通过循环泵将热水通过供热管道送到温室或大棚中，均匀分配给每组散热器，通过散热器来加热空气，提高温室内温度，冷却的热水回到锅炉再重新被加热。,系统型式：,大多为单层布置散热器，同程式采暖居多。布置该种系统管路时，可根据实际情况来布置管路。,优点：,温度稳定、均匀、系统热惰性大，节能；采暖系统发生紧急故障，临时停止供暖时，,2,小时不会对作物造成大的影响。,缺点：,系统复杂，设备多，造价高，一次性投资较大。,锅炉的分类,锅炉的两大基本组成是,汽锅和炉子,。燃料在炉子中燃烧放出的热量被气锅受热面吸收。一个放热，一个吸热。放热是最根本的，是锅炉工作的基础；作为锅炉的燃烧设备,炉子，是为燃烧提供尽可能良好的条件，使其将化学能最大限度地转化为热能；亦应兼顾炉内辐射换热的要求。,鉴于燃料有固体、液体和气体三大类别，燃烧特性各有差别；再者锅炉容量有大有小，对机械化程度的要求各不相同，因此为适应和满足锅炉的需要，燃烧设备的形式很多。,按组织燃烧过程的基本原理和特点，采暖锅炉所采用的燃烧设备可分三类：,层燃炉,燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子，也叫火床炉。它是目前国内供热锅炉中采用得最多的一种燃烧设备，常用的有手烧炉、风力,机械抛煤机炉、链条炉以及往复炉排和振动炉排等多种形式。,室燃炉,燃料随空气流喷入炉室呈悬浮状燃烧的炉子，又名悬燃炉，如燃用煤粉的煤粉炉；燃用液体、气体的燃油炉和燃气炉。,沸腾炉,燃料在炉室中被由下而上送入的空气流托起，并上下翻腾而进行燃烧的炉子，是目前燃用劣质燃料颇为有效的一种燃烧方式。,散热器的类型及选择计算,散热器是热水采暖系统中重要的散热设备。主要有,钢管散热器、热浸镀锌钢制圆翼散热器，铸铁柱型散热器、铸铁圆翼散热器。,温室中多为钢管散热器和铸铁散热器。,散热器布置原则是尽量保证房间温度分布均匀，热损失少，管路短，且应不防碍生产操作。,钢管散热器是由钢管制作而成，一般沿温室四周布置，中柱亦布置钢管散热器。该种散热器一般按偶数布置，以便使供、回水管在同一位置，同时散热亦较均匀。沿四周布置可有效降低冷辐射，改善温室内部环境。,钢管散热器散热量,Q,（,即温室最大设计负荷）计算：,Q=A,Kt,L,式中：,Q,最大设计热负荷，,W,；,A,每米长钢管的表面积，,m2,；,K,管道的传热系数，,W/m2 ,；,t,管道内热媒平均温度与室内温度之差，；,L,所需钢管长度，,m,。,钢管散热器,铸铁散热器,蒸汽采暖,与热水采暖大致相同，只是传热介质为热蒸汽而非热水。锅炉内沸水所变的蒸汽，依靠低压或高压进入放热器内。蒸汽凝结成水时，放出潜热（大约每千克蒸汽放出,2090KJ,的潜热）来提高室温，冷水再沿着回水管回到锅炉内，继续汽化。,优点：,散热量大，能使室温迅速提高，适于栽培热带植物温室用。就是在普通温室内，蒸汽比热水的加温设备,锅炉小，能够节省,25%,的加温设备费。同时在玻璃屋下的直铁管也细小，减少遮荫。,缺点：,蒸汽比热水放热器冷却快，故前者火力要强，加温技术复杂且热效率比热水采暖提高,30,左右，加温费较高。一般采用,70kPa,以下的低温蒸汽采暖。采用蒸汽加温设备时，锅炉容量和放热管长度的计算与热水加温设备相同。,热风式采暖系统,系统组成：,热源、空气换热器、风机和送风管道。,工作过程：,由热源提供的热水通入空气换热器，室内空气用风机强迫流过空气换热器，吸收热量，加热后进入温室，如此不断循环就加热了整个温室空气。为保证室内气温均匀性，通常将风机压出的热空气送入通风管（开孔聚乙烯薄膜制成）。,优点：,温度分布比较均匀，热惰性小，易于实现温度调节，设备投资少。,缺点：,运行费用和耗能量要高于热水采暖系统。当温室较长时，风机一侧送风压头不够，可能送不到另一端，造成温度分布不均匀。,电热采暖系统,电热采暖系统和前面两种采暖系统的区别是：其热能的制备、传输及释放均在同一设备上来完成的。,通过暖风机中的电加热器加热流过的空气，实现采暖的目的；其内部风管布置同热风采暖。,相对热水采暖系统而言，电热采暖一次性投资较低，但运行费用要高于热水采暖系统。,火道采暖,简单加温方式，取热源为家用取暖铸铁火炉或砖砌的炉灶，依靠烟气流过烟筒时进行热量交换，进而加热室内空气。管理不便，添煤频繁，在靠近炉体的地方可能发生烤坏作物的现象，污染较严重。,热风炉采暖,发展较快，靠能量转换来加热空气。依能源不同分：,燃煤、燃油及燃气热风炉,等型式。,燃气式,设备装置最简单，造价最低。,燃油式,设备也比较简单，造价也比较低、占地面积比较小，土建投资也低，但运行费用较高，相同的热值比燃煤费用高,3,倍。操作容易，自动化程度高，一些小型燃油热风炉完全实现电脑控制，设定好温度后，全部操作由电脑完成。,燃煤,相对燃油和燃气式大，管理复杂，但运行费用最低。,电热线采暖,按一定间距埋设电热线，靠电热来提高地温。通常用来育苗。电加热部分主要由,电热加温线和控温仪,组成。电热线铺放完毕后，将电热线接头连在控温仪引出的电源线上，通电检查无误后，再断电，沿电热线埋一薄层土，轻轻踏实，固定好电热线，然后覆煤灰或沙土做标志层，再敷土。,工业废弃热加温设备,在黑色冶金厂、发电厂、造纸厂、酒精厂、制糖厂、石油加工厂等生产过程中，常排放大量的废热。,生产实践证明,，每天用,100t,甜菜制糖所产生的废热，可供,4hm,2,保护地之用；一个石油加工厂的废热，可供,10-20hm,2,保护地之用，不但节省数目可观的锅炉建筑费，每年还可省去,28000t,的煤炭费，在冬春生产,4000-5000t,蔬菜。同时，废热通过保护地后变成冷却水，重新回到工厂使用，代替了冷却塔，一举两得。,我国从,1954,年以来，在东北地区锦西、沈阳、哈尔滨、齐齐哈尔、长春等工业城市建立了废热温室温床，进行生产实验研究工作，特别是齐齐哈尔的废热温室已经大规模生产蔬菜。,建立废热温室温床时，要调查工厂废热的温度、压力、流量和数量等情况。,废热温度在,70-80,以上的，可作冬季温室加温用；,40-45,以上的，可作春季温室和温床加温用。,一般工厂废热压力是,490kPa,，,可通过,2000-3000m,长的输热管输送到较远温室内。到达调节室后，废蒸汽为,294kPa,、,120-130,；,进入,8,英寸变压管，变为,98-147kPa,；,再通过,6,英寸干管及温室内,3,英寸放热管，蒸汽散热凝结成,70,以下时，引入温床内应用；降到,30,时，即可重新回到工厂作为冷却水用。,由高压逐渐变为低压，可使废热由工厂内迅速排出，防止产生,“,反压力,”,，以免减低工厂发动机功率和泵的功率，不至于影响工厂生产。工厂检修或停电，无废热供应时，必须由一般蒸汽供应，以免蔬菜遭受冻害。在工厂附近建立保护地时，必须经常擦洗，以免影响光照。,齐齐哈尔废热温室生产实践优点：,(1),节约燃料和锅炉设备、降低生产成本。,(2),操作方便，减轻劳动强度。根据需要，可自由调节放热管开关阀栓，达到适温。操作简便，代替了火热加温繁重劳动。在热源充足、冬季外界气温不甚严寒的地区，屋面上可不盖席，既省投资，也减免拉盖席的劳力。,(3),室内温度稳定，局部温差小。热源充足，外界温度变化对室内影响很小。即外界最低气温长期在,-30,-20,条件下，室内仍然能保持白天,20-30,，夜间,16-18,。放热管设置在栽培床四周，可使室内局部温差很小，水平、垂直温差约是火热温室,50,左右。,(4),扩大温室面积，便于机耕操作。热量充足，局部温差小，可扩大栽培面积，建立大型温室。,三、采暖设计要求：,1,采暖设备的容量应保持设施内的设定温度（地温及气温）。,2,设施内空间温度分布应均匀，时间变化应平稳，要求采暖设备配置合理，调节能力高。,3,遮荫少、占地少，便于操作。,4,设备投资少，加温费用低。,四、采暖设计基本程序（三步走）,首先，,要根据设施的结构、地理位置等因素进行最大采暖负荷的计算；,其次,，依据设施所在地及用途等具体条件确定采暖所用热媒。,最后，,根据最大采暖负荷及采暖方式进行散热设备、管道及锅炉容量计算等。,最大采暖负荷的计算,最大采暖负荷是采暖设计的基本数据，其大小直接影响到整个设施经济性。,1,、能量平衡,一个完整的能量平衡系统包括太阳能及其通过覆盖材料的透射、通风换热、冷风渗透热损失、与地面的热交换、作物生理生化能量的转换、长波辐射、工作人员和设备产生的热量以及加热系统的供热等。,由于最大采暖负荷计算是基于冬季凌晨特定时刻（其中许多因素可以不考虑，如无太阳辐射，通风系统不工作；加热期地面温度稳定接近室内气温，地面热交换很小，作物生理生化能量转换相对而言很微弱；除采暖系统外照明或其它设备也均不运行）。,因此，最大采暖负荷可简化为平衡设施通过,围护结构的传热和冷风渗透,两项热损失的能量需求。,2,、围护结构的传热耗热量,各个暴露表面的传热耗热量计算：,q1=k,F,(tn-tW)(1-fr),式中：,q1-,围护结构的传热耗热量，,W,；,k-,围护结构的传热系数，,W/m2,；,F-,围护结构的面积，,m2,；,tn,-,冬季室内计算温度，；,tw,-,冬季室外计算温度，；,fr,-,热,节省率。,整个设施的围护结构传热耗热量,Q1,等于它的围护结构各部分基本传热耗热量,q1,的总和，即：,Q1=q1=kF(tn-tW)(1-fr),3,、冷风渗透耗热量,在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过温室的缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量,Q2,。,影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗的构造、朝向、室外风向和风速、室内外空气温度差等。对于温室等园艺设施，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。,根据美国温室制造业协会的,温室设计标准,规定：冷风渗透耗热量的计算通常是基于风速小于,6.7m/s,。,由于风速增大、围护结构的传热耗热量也将增大，所以对于风速持续超过上述基准的地区，温室的围护结构传热耗热量应乘以一个风速系数。,冷风渗透耗热量按下式计算：,Q2=0.00028NV(tn,tW,),N,为温室与外界的空气交换率，也称换气次数，以每小时的完全换气次数为单位；,V,为温室内部体积，,m3,。（,N,与,V,的乘积则是以,m3/hr,为单位的换气速率）。,国产加温机,(,油,煤,),1,万,-20,万大卡,温室采暖炉,RFJ,热风机,智能控制：热风机输出温度和室内温度自动控制调节。环保节能：采用意大利,RIELLO,燃烧器，燃烧效率达,98,100%,，热效率达,90%,以上，实现环保节能。安全可靠：设火焰探测、炉膛过热保护、风机过载保护等装置，以及不锈钢换热器的独特结构设计，安全可靠、寿命更长,Termoser,移动式加温机,Babyser,悬吊式加温机,自动燃油暖风机,（,KNSEI,，,常熟产）,意大利进口燃烧器，燃烧稳定；室温调节范围,0-35,；热效率高（,90%,）；微电脑控制，操作全自动化；耗油量（,kg/h):5.4,、,14.7,。,西达,WJR,燃煤热风炉,热风炉安装示意图,热风出口温度,60-120,；日光温室供暖面积,200-4000m,2,；,温室增温,5-10,；耗煤量,3-56kg/h,。,西达,RYL,燃油热风炉,可移动,：,序号,供热能力（万千卡,/h,）,耗油量（,kg/h),装机容量（,KW,）,外型尺寸（,mm,）（长,X,宽,X,高）,风机功率（,KW,）,重量（,KW,）,RYL- 5,5,5,0.09,1800X500X1000,0.37,100,RYL- 10,10,10,0.09,1800X600X1000,0.55,150,注：柴油燃烧热值按,1.02,万千卡,/,公斤计算。,圆翼型暖气管,升温系统,