(精品)第二章 农业设施的采暖

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,*,第二章 农业设施的采暖,加温系统设备,发电机,贮热水塔,锅炉,温室加温系统,加温系统,轨道式管道,冠层加热管道,地面加热管道,空气均匀加热系统,第一节 农业设施采暖系统设计热负荷,一、农业设施中的热平衡分析,农业设施中的热平衡,：为维持农业设施内部温,度相对稳定，保持其输入和输出的热量之间的,动态平衡。,冬季采暖系统热负荷,：在某一室外温度,t,o,作用,下，为了达到要求的设施内温度,t,i,，采暖系统在,单位时间内向农业设施内部供给的热量。,（一）温室的热平衡分析,Q,s,温室内吸收的太阳辐射热量，,W,；,Q,m,设备（电机、照明等）发热量，,W,；,Q,h,加温热量，,W,；,Q,r,土壤、作物等呼吸放热，,W,；,Q,w,经过覆盖材料的传热量（对流、辐射），,W,；,Q,f,地中传热量，,W,；,Q,vl,通风气流带出的潜热量，,W,；,Q,vs,通风气流带出的显热量，,W,；,Q,p,温室内植物光合作用耗热量，,W,；,在各种热量得失中，作物、土壤等呼吸放热量,Q,r,和光合作用耗热量,Q,p,一般较小，可以忽略不计；设备发热量,Q,m,一般也不大，可以忽略不计。,夜间采暖热负荷,对流,30,地中传热,Q,f,10,冷风渗透,Q,v,10,对流,45,长波辐射,50,加温热量,Q,h,100,夜间加温温室中的能量传递,覆盖层传热,Q,w,其中,1,、温室内吸收的太阳辐射热量,Q,s,S,室外水平面太阳辐射照度，,W/m,2,；,A,s,温室地面面积，,m,2,；,室内日照反射率，一般约为,0.1,；,温室覆盖材料对太阳辐射的投射率。,a,温室受热面积修正系数，一般取,a,1.0,1.3,；,各种透光覆盖材料对太阳的投射率,在晴天，室外水平面太阳总辐射照度为：,a,太阳高度角，为太阳与观察地点联线与地平线之夹角；,L,所在地的北纬纬度,H,时间角，为偏离正午的小时数,15,，午前为负，午后为正,t,计算时刻（,024,时）；,太阳赤纬角，地球太阳连线与地球赤道,平面的夹角；,n,从,1,月,1,日至计算日的天数；,A,，,B,，,C,计算常数。,太阳总辐射照度计算中的常数,日,期,A,（,W/m,2,）,B,（无量纲值）,C,（无量纲值）,1,月,21,日,2,月,21,日,3,月,21,日,4,月,21,日,5,月,21,日,6,月,21,日,7,月,21,日,8,月,21,日,9,月,21,日,10,月,21,日,11,月,21,日,12,月,21,日,1230,1214,1185,1135,1103,1088,1085,1107,1151,1192,1220,1233,0.142,0.144,0.156,0.180,0.196,0.205,0.207,0.201,0.177,0.160,0.149,0.142,0.058,0.060,0.071,0.097,0.121,0.134,0.136,0.122,0.092,0.073,0.063,0.057,2,、通过围护结构材料的传热量,Q,w,K,j,温室各部分覆盖层的传热系数,W/(m,2,),A,g,j,温室覆盖层各部分面积，,m,2,；,t,i,室内计算气温，；,t,o,室外计算气温，。,i,，,o,温室覆盖层内表面及外表面换热系数,温室各覆盖层材料的厚度,温室各覆盖层材料的导热系数,非透明多层覆盖,某畜禽舍的墙体采用,370mm,厚砖砌体（导热系数为,0.78W/(m),），外侧为,20mm,厚水泥砂浆（,0.86W/(m),），内侧为,20mm,厚水泥膨胀珍珠岩（,0.2W/(m),），内、外表面换热系数分别为,8.7,与,23 W/(m,2,),，则墙体的传热系数和传热阻分别为多少？,思考题：,3,、地中传热量,Q,f,A,s,k,温室地面各部分面积，,m,2,K,s,k,温室地面各部分传热系数，,W/(m,2,),中国，工民建筑地面,面积划分及传热系数,2m,2m,2m,K,s,k,=0.465,K,s,k,=0.233,K,s,k,=0.116,K,s,k,=0.070,荷兰，温室计算面积距周边的距离,b,10m,K,s,k,=0.233 W/(m,2,),b,=1020m,K,s,k,=0.116 W/(m,2,),b,=2030m,K,s,k,=0.058 W/(m,2,),贴土保温地面各地带的热阻值,R,0,贴土保温地面的热阻,R,0,非保温地面的热阻,各保温层厚度,各保温材料的导热系数,4,、通风耗热量,Q,vs,和,Q,vl,（,1,）显热损失,Q,vs,L,通风量，,m,3,/s,；,a,室内空气的密度，,kg/m,3,按排风量计算：,a,353/(,t,i,+273),按进风量计算：,a,353/(,t,o,+273),c,p,空气的定压质量比热容，可取,c,p,1030J/(kg),；,（,2,）潜热损失,Q,vl,e,通风潜热损失与温室吸收的太阳辐射热之比，与影响室内地面和植物等蒸发与蒸腾因素有关，一般,e=0.40.6,。,（,3,）通风量,L,n,温室的换气次数，次,/h,V,温室体积，,m,3,温室因自然渗透的换气次数,温 室 结 构,换 气 次 数（次,/h,）,新温室，玻璃或玻璃纤维板,0.7 1.5,新温室，双层塑料薄膜,0.5 1.0,旧温室,1.0 2.0,旧温室，玻璃状态差,2.0 4.0,5,、采暖系统热负荷,包括围护结构和地面传热。,采暖热负荷简化估算,U,经验热负荷系数，,玻璃覆盖,U,=6.4 W/m,2,.,，聚乙烯膜覆盖,U,=7.3 W/m,2,.,A,g,温室覆盖表面积，,m,2,；,A,s,温室地面面积，,m,2,；,保温比（,A,s,/,A,g,），连栋温室,=0.7,0.8,，单栋温室,=0.5,0.6,保温覆盖的热节省率，,0.250.65,。,覆,盖,方,式,覆,盖,材,料,传热系数,K,热节省率,a,(,),单层覆盖,玻,璃,6.2,0,聚乙烯薄膜,6.6,-6.5,室,内,保,温,覆,盖,固定双层覆盖,玻璃,+,聚氯乙烯薄膜,3.7,40,双层聚乙烯薄膜,4.0,35,中空塑料板材,3.5,43,单层活动,保温幕,聚乙烯薄膜,4.3,31,聚氯乙烯薄膜,4.0,35,无,纺,布,4.7,24,混铝薄膜,3.7,40,镀铝薄膜,3.1,50,多层覆盖,二层聚乙烯薄膜保温帘,3.4,45,聚乙烯薄膜,+,镀铝薄膜保温帘,2.2,65,双层充气膜缀铝膜保温帘,(,镀铝膜条比例,66%),2.9,53,充填保温材料,发泡聚苯乙烯颗粒（厚,10cm,）,0.45,90,室外,覆盖,活动覆盖,稻,草,帘,2.4,61,苇,帘,2.2,65,复合材料保温被,2.1,2.4,61,66,思考题：,1,、一栋面积为,2880m,2,的玻璃温室，其保温比为,0.75,，无保温幕。当室外气温为,-12,，室内气温要维持在,15,时所需加温热量为多少？,2,、北京地区某连栋玻璃（单层）温室，面积为,76.840=3072m,2,，温室内空间的体积为,14000m,3,，夜间室内覆盖缀铝膜保温幕（全部覆盖面积平均传热系数为,3.4W/(m,2,),）。室内种植喜温蔬菜，冬季夜间室外计算气温为,-12,，要求夜间室内气温不低于,15,，试计算温室的采暖热负荷。（温室覆盖面积,A,g,4100m,2,。夜间温室密闭管理，因冷风渗透产生的换气次数为,2.0,次,/h,。）,（二）畜禽舍的热平衡分析,Q,s,畜禽的显热散热量，,W,；,Q,m,设备（电机、照明等）发热量，,W,；,Q,h,加温热量，,W,；,Q,w,经过围护结构（门、窗）的传热量，,W,；,Q,v,通风空气的显热量，,W,；,Q,e,畜禽舍内因水分蒸发消耗的显热量，,W,；,其中设备发热量,Q,m,不大，可以忽略不计；,畜禽舍内因水分蒸发消耗的显热量,Q,e,难于计算,且数值不大，也可以忽略不计。,则采暖系统的热负荷为：,1,、畜舍的显热散热量,Q,s,W,2,、畜禽舍围护结构传热耗热量,Q,w,（,1,）基本耗热量,在一定的室内外条件下，通过畜禽舍各,部分围护结构（门、窗、墙、地面、屋顶等）,从室内传到室外的稳定传热量的总和。,K,围护结构传热系数,A,围护结构面积,t,i,冬季舍内计算温度,t,o,冬季舍外计算温度,a,围护结构温差修正系数,均质多层材料的传热系数,R,围护结构总热阻,i,，,o,围护结构,内外表面换热系数,R,i,，,R,o,围护结构,内外表面传热阻,围护结构各层的厚度,围护结构各层的导热系数,R,k,各层的导热阻,温差修正系数（,a,）,（,2,）附加耗热量,围护结构的传热状况发生变化而对基本耗,热量进行修正的耗热量。,1,）朝向修正耗热量,考虑建筑物不同朝向围护结构受太阳辐射,影响，而对围护结构的基本耗热量的修正。,2,）风力附加耗热量,考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热,量的修正。,外表面换热系数,o,是按照风速为,4m/s,时的,计算时，一般情况下不考虑风力附加，只对建,在不避风的高地、河边海岸和旷野上的建筑物,以及城镇、厂区特别突出的建筑物，才考虑垂,直外围结构附加,5,10,。,3,）高度附加热量,考虑房屋高度对围护结构基本耗热量的修正。,当房间高度大于,4m,时，每高出,1m,应附加,2,，,但总和的附加率不应大于,15,。注意：,高度附加,率应附加于各房间各围护结构基本耗热量和其他,附加（修正）耗热量的总和上。,围护结构的传热耗热量,Q,w,朝向修正率，,风力附加率，,高度附加率，,3,、畜禽舍通风耗热量,畜禽舍采暖系统热附和：,Q,w,Q,v,Q,s,思考题：,北京地区某无窗密闭式仔猪舍，采用砖混结构，平屋顶。跨度为,7.5m,，长度,57.6m,，檐口高度,4m,。墙体采用,370mm,厚砖墙，外侧表面,20mm,厚水泥砂浆抹灰，内侧表面,35mm,厚水泥膨胀珍珠岩保温。屋面为,200mm,厚加气混凝土板，板上为二毡三油防水层。舍内饲养仔猪,300,头，冬季采用,1600m,3,/h,的通风量。试计算冬季舍内维持,20,气温需提供的供热量为多少？（取北京地区冬季夜间室外计算气温为,-12,。粘土砖砌体导热系数为,0.756W/(m),，砂浆导热系数为,0.872W/(m),，水泥膨胀珍珠岩导热系数为,0.18W/(m),。墙体外表面换热系数为,23W/(m,2,),，墙体内表面换热系数为,8.7W/(m,2,),。,屋面的总热阻为,1.37m,2,/W,。,仔猪发热量为,100kJ/,（,h,头）。）,二、农业设施采暖系统设计热负荷,在设计室外温度 下，为了达到要求的室内温度 ，,采暖系统在单位时间内向农业设施内部供给的热量。,直接影响采暖系统方案的选择、采暖管道管径和散,热器等设备的确定，关系到采暖系统的使用和经济效果,三、农业设施采暖室内和室外计算温度,（一）温室采暖系统室内和室外计算温度,1,、室内计算温度,室外温室,昼夜温差大,的地区，应以夜间适,温作为室内计算温度；采用,变温管理,，应取变,温管理中后半夜抑制呼吸作用的适温作为室内,计算温度；室外温室,昼夜温差小,的地区，应以,白天的适温作为室内计算温度。,花卉的温度指标,种,类,繁殖适温（）,生育适温（）,成花适温（）,备,注,种子发芽,插木发根,日气温,夜气温,日气温,夜气温,惠,兰,18,26,20,25,15,18,花芽形成需,15,左右，,6,8,周花蕾在,25,30,可消蕾,仙,客,来,18,20,20,25,10,15,16,17,花蕾在,25,以上将产生高温障碍,菊,18,17,21,16,17,17,20,16,20,郁,金,香,20,25,16,18,9,13,香,石,竹,16,18,18,25,9,14,夜温超过,15,切花品质下降,蔷,薇,13,20,21,26,12,18,玫,瑰,20,22,20,22,20,25,18