溫室大棚花卉苗圃采暖方案空氣源熱泵解析

1、溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案溫室大棚空氣源熱泵采暖工程設(shè)計(jì)方案書(shū)山東中科藍(lán)天科技有限公司溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案目錄第一章 工程概況 2第二章 技術(shù)方案 3第一節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行原理及說(shuō)明 3第二節(jié) 溫室加溫采暖設(shè)備分類 4第三節(jié) 溫室加溫采暖熱負(fù)荷概念 4（ 一 ） 溫室加溫原理 . 4（ 二 ） 溫室的熱量平衡 . 5（ 三 ） 溫室設(shè)計(jì)采暖熱負(fù)荷 . 6第四節(jié) 溫室采暖熱負(fù)荷計(jì)算 8（ 一 ） 溫室采暖室內(nèi)外設(shè)計(jì)溫度 8（ 二 ） 通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱計(jì)算 9（ 三 ） 冷風(fēng)滲透熱損失 11（ 四 ） 地面?zhèn)鳠釤釗p失 12（ 五 ） 溫室采暖熱負(fù)荷 15第五節(jié) 空氣源熱泵系統(tǒng)介紹及配置 16第三章

2、 溫室大棚空氣源采暖系統(tǒng)投資預(yù)算 18第1 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案第一章 工程概況（1）項(xiàng)目地點(diǎn)：本項(xiàng)目位于滕州花卉苗圃培養(yǎng)區(qū)和植物景觀區(qū)。 花卉種苗區(qū)和景觀植物區(qū)各有 4 個(gè)大 棚，每個(gè)大棚約 500 平方，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)上重點(diǎn)突出節(jié)能、環(huán)保的理念。（2）供熱面積：花卉種苗培養(yǎng)區(qū)建筑面積 2000 ，植物景觀區(qū)面積 2000 。（3）結(jié)構(gòu)形式：墻體及頂棚采用中空玻璃，大棚內(nèi)部?jī)舾? 米，棚內(nèi)設(shè)置有活動(dòng)保溫被，種苗培養(yǎng)區(qū)在苗床下方已鋪設(shè)地面翅形散熱管。（4）解決方案設(shè)想及大棚要求：a. 采用空氣壓熱泵作為制熱能源，解決苗圃培養(yǎng)區(qū)和植物景觀區(qū)的冬季采暖問(wèn)題，保 持大棚內(nèi)的溫度符合花卉培養(yǎng)的溫度

3、要求。b. 建筑形體簡(jiǎn)潔，建筑外墻采用隔熱材料，玻璃采用中空玻璃。應(yīng)滿足建筑節(jié)能設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)要求。c. 溫室大棚朝南向布置，平面布置通風(fēng)良好。d. 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，循環(huán)泵等根據(jù)溫度設(shè)定值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉，系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)無(wú)人值守、自動(dòng)運(yùn)行。第2 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案第二章 技術(shù)方案第一節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行原理及說(shuō)明運(yùn)行原理圖：系統(tǒng)運(yùn)行說(shuō)明：當(dāng)室內(nèi)環(huán)境溫度 T2低于花卉需要的設(shè)定溫度 T1 5度時(shí)（即 T1-T2 5），空氣源熱泵 機(jī)組啟動(dòng)進(jìn)行加熱， 通過(guò)加熱地暖盤(pán)管和散熱翅片將土壤和室內(nèi)溫度提升， 當(dāng)室內(nèi)環(huán)境溫 度T2達(dá)到設(shè)定溫度，空氣源熱泵停止加熱（即 T1-T2 0）。第3 頁(yè)第二節(jié)溫室

4、加溫采暖設(shè)備分類溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案（一）按能源供給分類可分為常規(guī)鍋爐 （煤鍋爐、電鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t等） ；太陽(yáng)能；空氣源熱泵。 根據(jù)場(chǎng)地等情況可以選擇合適的一種或幾種能源進(jìn)行采暖，達(dá)到投入產(chǎn)出比最佳效 果?？紤]到環(huán)保因素及場(chǎng)地使用面積有限， 本方案采用超低溫空氣源熱泵進(jìn)行采暖的方式。（二）采暖的方式及特點(diǎn)溫室的采暖按熱媒不同可分為： 熱水式采暖系統(tǒng)、 熱風(fēng)采暖系統(tǒng)、 電熱采暖系統(tǒng)和其 它型式采暖系統(tǒng)。（三）散熱器的類型及選擇計(jì)算散熱器是熱水采暖系統(tǒng)中重要的散熱設(shè)備。 種類很多，有光管散熱器、 鑄鐵柱型散熱 器、鑄鐵圓翼散熱器，熱浸鍍鋅鋼制圓翼散熱器。本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)已完成大棚結(jié)構(gòu)的安

5、裝施工， 墻體及頂棚采用中空玻璃，大棚內(nèi)部?jī)舾?5 米，棚內(nèi)設(shè)置有活動(dòng)保溫被，種苗培養(yǎng)區(qū)在苗床下方已鋪設(shè)地面翅形散熱管。第三節(jié) 溫室加溫采暖熱負(fù)荷概念溫室是生產(chǎn)性建筑， 對(duì)供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下要求： 首先供暖系統(tǒng)要有足夠的 供熱能力，能夠在室外設(shè)計(jì)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(zhǎng)； 其次是采暖系統(tǒng)的一次性投資和日常運(yùn)行費(fèi)用要經(jīng)濟(jì)合理；最后是要求溫室內(nèi)溫度均勻， 散熱設(shè)備遮陽(yáng)少，占用空間小，設(shè)備運(yùn)行安全可靠。（ 一） 溫室加溫原理自然界中溫度分布是隨著時(shí)間和空間的變化而變化的， 在時(shí)間上溫度隨著四季和晝夜 交替而周期性的變化， 在空間上溫度隨著緯度和海拔的升高而降低。

6、溫度的這些變化， 對(duì) 植物的生長(zhǎng)和發(fā)育的各個(gè)方面都有不同的影響。根據(jù)植物學(xué)原理， 植物在整個(gè)生命周期中所發(fā)生的一切生物化學(xué)作用， 都必須在一定 的環(huán)境溫度條件下進(jìn)行。 當(dāng)植物生命所需要的其他因子都得到基本滿足時(shí)， 在一定的溫度 范圍內(nèi)，環(huán)境溫度與植物生長(zhǎng)發(fā)育成正相關(guān)，一般每種植物都對(duì)應(yīng)有一個(gè)最低生長(zhǎng)溫度、 最高生長(zhǎng)溫度和最適宜生長(zhǎng)溫度。 環(huán)境溫度低于最低生長(zhǎng)溫度或高于最高生長(zhǎng)溫度時(shí)， 植 物將停止生長(zhǎng)，而環(huán)境溫度在最適宜時(shí)， 植物生長(zhǎng)發(fā)育最快， 植物的這個(gè)特性簡(jiǎn)稱為生長(zhǎng) 三基點(diǎn)溫度。 當(dāng)環(huán)境溫度稍微低于最低生長(zhǎng)溫度或稍微高于最高生長(zhǎng)溫度時(shí)， 植物雖然停 止生長(zhǎng)， 但仍然能夠存活， 只要溫度恢復(fù)

7、到三基點(diǎn)溫度內(nèi)， 植物仍繼續(xù)生長(zhǎng)。 從植物生命第4 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案的角度講，每種植物還有一個(gè)生命極限溫度指標(biāo)， 當(dāng)植物生存環(huán)境溫度超過(guò)這個(gè)溫度范圍 時(shí)，植物的生命系統(tǒng)遭受到破壞， 植物死亡。 即使環(huán)境溫度再恢復(fù)到到三基點(diǎn)溫度內(nèi)， 植 物也不能繼續(xù)生長(zhǎng)。 不同種類的植物的生命極限和三基點(diǎn)溫度不同， 在我國(guó)北方大部分地 區(qū)冬天室外溫度較低， 不能始終保持在作物生命極限的最低溫度之上， 因此露地作物不能 進(jìn)行生產(chǎn)。根據(jù)熱力學(xué)定律， 只要存在溫度差， 熱量就會(huì)自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體， 即從 溫度高的地方流向溫度低的地方。 溫室生產(chǎn)一般室內(nèi)溫度都要高于室外溫度， 因此溫室每 時(shí)每刻都

8、在向室外散發(fā)著熱量， 損失著能量。 白天由于太陽(yáng)輻射和室外較高溫度的共同作 用，溫室內(nèi)溫度基本可以維持在植物生長(zhǎng)的最低溫度以上， 但到了夜晚， 由于沒(méi)有了太陽(yáng) 輻射，室外溫度又偏低，大量熱量通過(guò)溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳向室外，如果沒(méi)有額外熱量補(bǔ)充， 室內(nèi)溫度往往會(huì)低于植物生長(zhǎng)的最低溫度， 甚至低于植物的生命極限最低溫度。 這種情況 下，溫室必須配置采暖系統(tǒng)， 以補(bǔ)充室內(nèi)熱量的不足。 在一定的室外溫度條件下， 維持溫 室溫度保持在某一值時(shí)所需要向溫室補(bǔ)充的熱量稱為采暖熱負(fù)荷。 采暖熱負(fù)荷是溫室采暖 設(shè)計(jì)中最基本的參數(shù)， 其值計(jì)算的正確與否， 將直接影響到供暖設(shè)備的大小， 供暖方案的 選擇和制定以及供暖系統(tǒng)

9、的使用效果。（ 二 ） 溫室的熱量平衡 溫室是利用覆蓋材料和圍護(hù)結(jié)構(gòu)將某一空間與露地隔離開(kāi)的一種設(shè)施。 我們把覆蓋材 料以內(nèi)包含的一切物質(zhì) （包括空氣、作物、設(shè)備、土壤等）作為一個(gè)系統(tǒng)， 這個(gè)系統(tǒng)同任何 一個(gè)物體或系統(tǒng)一樣， 與其周圍環(huán)境時(shí)刻都在以輻射、 對(duì)流和傳導(dǎo)等方式進(jìn)行著熱量交換 （在這里不考慮物質(zhì)交換 ） 。設(shè)進(jìn)入溫室的熱量為 Q，傳出溫室的熱量為 U，由此引起溫室 內(nèi)能的變化量為 E，根據(jù)能量平衡原理，可得到溫室的能量變化方程為：EQU當(dāng) Q大于 U時(shí)，則E大于 0，多余的熱量蓄積于溫室系統(tǒng)內(nèi)，提高了系統(tǒng)的內(nèi)能， 因而溫室系統(tǒng)的溫度就有了相應(yīng)的提高。 由傳熱學(xué)得知， 在其他條件相同的

10、情況下， 物體 的失熱量，隨著物體自身溫度的提高而增大； 物體的得熱量， 隨著物體自身溫度的提高而 減少。所以當(dāng) Q大于 U 時(shí)，通過(guò)提高自身的溫度水平， 增大了向外傳出的熱量， 減少了本 身的得熱能力，促使 Q和 U向著反方向變化，直至傳入的熱量 Q與傳出的熱量 U相等為止， 反之亦然。溫室系統(tǒng)以上述方式通過(guò)調(diào)節(jié)自身的溫度水平， 維持著系統(tǒng)與外界環(huán)境間的能 量平衡，因?yàn)榄h(huán)境條件與系統(tǒng)狀況是在不斷變化的，這個(gè)平衡也只能是一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。根據(jù)溫室的熱平衡原理， 在一定的環(huán)境條件下， 只要增大傳入溫室的熱量或者減小溫第5 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案室傳出的熱量， 就能使溫室的溫度維持在一個(gè)較高的

11、水平， 反之只要減小溫室傳入的熱量 或者增大溫室傳出的熱量， 就能使溫室的溫度維持在一個(gè)較低的水平。 因此，對(duì)不同的地 區(qū)，不同的季節(jié)， 不同用途的溫室可以在某些特定的保溫、 加溫或降溫的工程條件下， 通 過(guò)控制與外界產(chǎn)生的物質(zhì)與能量的交換數(shù)量，從而維持不同需要的溫度和濕度環(huán)境。在正常條件下溫室的熱量損失為：(1) 經(jīng)過(guò)屋頂、地面、墻、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)和輻射出的熱量，設(shè)為 Ul ；(2) 加熱經(jīng)過(guò)門、窗、圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙滲入空氣所需的熱量，設(shè)為U2；(3) 加熱進(jìn)入溫室內(nèi)冷物料所需要的熱量，設(shè)為 U3；(4) 由于溫室內(nèi)水分蒸發(fā)所消耗的熱量，設(shè)為 U4；(5) 通風(fēng)耗熱量，設(shè)為 U5；(6) 作

12、物生理生化轉(zhuǎn)化交換的能量，設(shè)為 U6。在正常條件下溫室的得熱量為：(1) 太陽(yáng)輻射熱量，設(shè)為 Q1；(2) 人體、照明、設(shè)備運(yùn)行的發(fā)熱量，設(shè)為 Q2；(3) 進(jìn)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。根據(jù)溫室能量變化方程可得到E =Q1+Q2+Q3+Q4-U1-U2-U2-U3-U4-U5-U6 如果維持溫室溫度不變，則要求 E 0Q l +Q2+Q3+Q4-U1-U2-U2-U3-U4-U5-U6=0溫室的加溫系統(tǒng)供熱量為Q Ul+U2+U3+U4+U5+U6-Q1-Q2-Q3由上分析， 我們得到了溫室加熱量的動(dòng)態(tài)計(jì)算公式， 它與溫室內(nèi)外的溫差、 溫室的外

13、表面積、 溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、 溫室的密閉性能、 溫室的冬季通風(fēng)換氣量等有關(guān)， 還 與溫室覆蓋材料的透光性能、 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等有關(guān)， 可以根據(jù)環(huán)境條件計(jì)算出溫室每時(shí)每 刻的供熱量。(三) 溫室設(shè)計(jì)采暖熱負(fù)荷 在實(shí)際工程中，由于室外的溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照等都是在不斷地變化，所以熱 量的損失也是隨時(shí)間變化的。 對(duì)于供暖工程設(shè)計(jì)來(lái)講， 不能計(jì)算溫室每一刻時(shí)間內(nèi)需要補(bǔ) 充的熱量， 而是選擇一個(gè)非常不利的條件， 計(jì)算其需要補(bǔ)充的熱量， 即溫室在保持所要求第6 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案的溫度條件下，在某一段時(shí)間內(nèi)， 溫室內(nèi)得到的熱量與損失的熱量應(yīng)取得收支平衡。 如果 溫室滿足了在這個(gè)條件下需要補(bǔ)

14、充的熱量， 即可滿足實(shí)際生產(chǎn)中其他絕大部分條件下溫室 的加溫需要。因此在供暖工程設(shè)計(jì)中，首先要確定一些設(shè)計(jì)條件 （ 例如：采暖室外設(shè)計(jì)溫 度、室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度、室外風(fēng)速等 ） ，根據(jù)選定的設(shè)計(jì)條件計(jì)算得出的供熱量，稱為采暖設(shè) 計(jì)熱負(fù)荷。 采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷是溫室加溫的主要參數(shù)， 是溫室采暖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 此值也是設(shè) 計(jì)時(shí)選擇散熱設(shè)備和供熱設(shè)備的主要依據(jù)。顯然這個(gè)數(shù)值如果過(guò)大，會(huì)使初始投資增加， 造成浪費(fèi)；如果過(guò)小，則不能滿足使用要求，使生產(chǎn)有可能遭受嚴(yán)重?fù)p失。實(shí)際工程中， 由于室外環(huán)境最低溫度一般出現(xiàn)于后半夜至凌晨， 此時(shí)的供熱量要求最 大，因此溫室設(shè)計(jì)一般用此刻的供熱量作為采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。 以下將以室

15、外最低溫度出現(xiàn) 時(shí)段為基礎(chǔ)，進(jìn)行溫室熱平衡的分析。1溫室傳人的熱量 夜間沒(méi)有太陽(yáng)輻射，現(xiàn)場(chǎng)一般不會(huì)有工作人員，即使有且發(fā)熱 量也非常有限；溫室的照明或其他用電設(shè)備 （如開(kāi)窗、拉幕電機(jī)、循環(huán)風(fēng)扇等 ）一般都很小， 工作時(shí)間也很短，因此可不計(jì)其發(fā)熱量，夜間一般沒(méi)有物料進(jìn)出溫室，因此Q 1Q2Q3 0但假如溫室內(nèi)有補(bǔ)光照明設(shè)備， 尤其是植物光合作用補(bǔ)光設(shè)備時(shí)， 其設(shè)備發(fā)熱量對(duì)溫 室供熱量有一定影響，此時(shí)可根據(jù)其工作周期考慮是否計(jì)算其設(shè)備發(fā)熱量。2溫室傳出的熱量 一般情況下，夜間不進(jìn)行通風(fēng)換氣，通風(fēng)系統(tǒng)不工作；夜間植 物的蒸騰作用很微弱， 作物生理生化能量轉(zhuǎn)換相對(duì)而言微不足道； 夜間由于溫室內(nèi)溫度是

16、由高逐漸降低， 溫室內(nèi)水分的冷凝量一般大于蒸發(fā)量， 理論上應(yīng)該是溫室得熱； 夜間一般 沒(méi)有物料進(jìn)出溫室，因此U 3U4U5U6=0這樣，溫室采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷便簡(jiǎn)化為Q U1+U2式中 Q溫室供暖熱負(fù)荷， W；U 1由經(jīng)過(guò)屋頂、地面、墻、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)出和輻射出的熱量，簡(jiǎn)稱圍護(hù)結(jié) 構(gòu)熱損失， W；U 2加熱經(jīng)過(guò)門、窗及圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙等滲入的冷空氣所需的熱量， 簡(jiǎn)稱冷風(fēng)滲透熱 損，W；即溫室采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷由經(jīng)過(guò)屋頂、 地面、墻、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)出和輻射出的熱 量和室內(nèi)空氣經(jīng)過(guò)門、窗、圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙逸出所帶走的熱量?jī)刹糠纸M成。第7 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案第四節(jié) 溫室采暖熱負(fù)荷計(jì)算（一） 溫室采

17、暖室內(nèi)外設(shè)計(jì)溫度 根據(jù)傳熱學(xué)原理，溫室散熱量的大小與室內(nèi)外溫差成正比，溫差越大，散熱量越多， 因此，合理選擇溫室的采暖室內(nèi)、 外設(shè)計(jì)溫度， 對(duì)于正確確定溫室的供熱負(fù)荷有至關(guān)重要 的作用，是進(jìn)行供熱計(jì)算中首先要確定的參數(shù)。1溫室采暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度 溫室采暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度是溫室內(nèi)應(yīng)該保證 （ 在采暖設(shè)計(jì) 條件下） 達(dá)到的最低溫度。溫室采暖系統(tǒng)不同于民用建筑的舒適性采暖系統(tǒng)， 溫室采暖是為了保證作物正常生產(chǎn) 而配備的， 屬于生產(chǎn)工藝配置， 必須滿足生產(chǎn)工藝的要求。 不同種作物或同種作物的不同 品種或相同品種作物的不同生長(zhǎng)階段， 對(duì)環(huán)境溫度都有不同的要求。 一般來(lái)講， 溫室最大 加熱負(fù)荷出現(xiàn)在冬季最寒冷的

18、夜間， 因此溫室采暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度一般應(yīng)根據(jù)栽培作物正常 生長(zhǎng)發(fā)育所需要的夜間適宜溫度來(lái)確定。 如果溫室設(shè)計(jì)已經(jīng)特定了某一品種， 則應(yīng)按照這 種品種正常生長(zhǎng)發(fā)育所要求的溫度確定。根據(jù)JB/T 10297 2001溫室加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 3. 1 室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度 Tn表 2 室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度 Tn推薦值作物Tn熱帶 作物20普通 花卉16喜溫 瓜果 類蔬 菜12普通 葉類 蔬菜5寒地 草皮0本方案中的溫室大棚主要為花卉種苗的培育和景觀植物的培育， 本方案選取 Tn =16 2溫室采暖室外設(shè)計(jì)溫度 任何地區(qū)的氣象環(huán)境都是時(shí)刻變化的，如果取最不利的 條件去計(jì)算采暖負(fù)荷， 就會(huì)使供暖設(shè)備容量在多數(shù)時(shí)間內(nèi)有富余，

19、 造成初投資的浪費(fèi)； 而 如果按經(jīng)常發(fā)生的條件設(shè)計(jì)， 又可能會(huì)使供暖設(shè)備滿足不了惡劣條件下的使用要求。 溫室 與普通民用建筑不同， 普通建筑材料 （磚、鋼筋混凝土等 ）的熱惰性比較大， 環(huán)境氣溫變化 時(shí)，根據(jù)其熱惰性不同，一般需要幾個(gè)小時(shí)，才能波及到室內(nèi)，且波動(dòng)幅度也較小，因此 民用建筑采暖設(shè)計(jì)溫度采用日平均溫度作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算值。而作為溫室透光覆蓋材料的玻 璃、塑料薄膜或 PC板等材料的熱惰性都很小，保溫能力較差，當(dāng)室外溫度發(fā)生變化時(shí)，第8 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案室內(nèi)溫度跟隨其波動(dòng)響應(yīng)時(shí)間很短 （ 如玻璃僅幾分鐘 ） ，基本沒(méi)有滯后，溫度波動(dòng)幅度與室 外溫度變化相當(dāng)。 因此不能按普通民用建

20、筑采暖溫度的取值方法確定。 民用建筑熱工設(shè)計(jì) 規(guī)程系按多年最低溫度的平均值和極端最低溫度的加權(quán)平均， 根據(jù)建筑的熱惰性指標(biāo)確定 采暖室外設(shè)計(jì)溫度。一般計(jì)算按近 30 年氣象資料統(tǒng)計(jì)確定，如果氣象資料不足，至少也 應(yīng)有近 10 年的氣象數(shù)據(jù)。這種計(jì)算方法排除了極端最低溫度，可以減小溫室的采暖設(shè)計(jì) 負(fù)荷。由于在確定室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)溫度時(shí)已考慮到一定的安全度， 所以即使外界氣溫下降到 極端最低溫度時(shí)， 室內(nèi)溫度也不致下降太大， 況且極端最低溫度的持續(xù)時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)， 因 此不至于嚴(yán)重影響室內(nèi)溫度。我國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫室加溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范中建議采用近 20 年最冷日溫度的平均 值作為室外設(shè)計(jì)溫度推薦值 （ 見(jiàn)表

21、 62）。表 6 2 室外設(shè)計(jì)溫度推薦值城市推薦值城市推薦值城市推薦值城市推薦值城市推薦值哈爾濱-29吉林-29沈陽(yáng)-21錦洲-17烏魯木齊-26克拉瑪依-24蘭州-23銀川-18西安-8北京-12石家莊-12天津-11濟(jì)南-10連云港-7青島-9徐州-8鄭州-7洛陽(yáng)-8太原-14摘自：中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫室加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范JB T10297 2001滕州屬于山東棗莊市， 位于濟(jì)南市以南，冬季溫度略高于濟(jì)南市， 本方案選取 Tw =-8 作為設(shè)計(jì)計(jì)算值。（二） 通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱計(jì)算 通過(guò)溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量包括基本傳熱量和附加傳熱量?jī)刹糠帧?基本傳熱量是通過(guò) 溫室各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu) （ 屋

22、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(fēng)力、氣象條件等的不同，對(duì)基本傳熱量的修正。1 基本傳熱量 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本傳熱量是根據(jù)穩(wěn)定傳熱理論進(jìn)行計(jì)算，即qKF（Tn-Tw）整個(gè)溫室的基本傳熱量等于它的各個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本傳熱量的總和，即Q1 qi Ki Fi（Tn-Tw）式中 Q 1通過(guò)溫室所有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總傳熱量，包括屋面、墻面、門、窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu) 的傳熱量， W；Ki 溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu) （屋面、墻面、門、窗等 ） 的傳熱系數(shù)， W（m2K）；第9 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案F i 溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu) （ 屋面、墻面、門、窗等 ） 的傳熱面積， m2；Tn

23、，Tw分別為溫室室內(nèi)外采暖設(shè)計(jì)溫度，。對(duì)于單一材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，材料的傳熱系數(shù) K可直接從有關(guān)手冊(cè)查取。表 63 列出 了溫室圍護(hù)常用透光覆蓋材料傳熱系數(shù)。對(duì)特殊溫室透光覆蓋材料，應(yīng)咨詢生產(chǎn)廠家。表 63 溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)常用材料傳熱系數(shù) K W（m2K）材料名稱傳熱系數(shù) K材料名稱傳熱系數(shù) K單層玻璃6.4FRP瓦楞板6.8雙層玻璃4.0聚碳酸酯雙層中空（ PC）板， 16mm厚3.3單層塑料膜6.8聚碳酸酯三層中空（ PC）板， 16mm厚3.1雙層充氣塑料膜4.0聚碳酸酯雙層中空（ PC）板， 10mm厚3.7單層玻璃上覆蓋單層塑料膜4.8聚碳酸酯三層中空（ PC）板， 8mm厚4.1單層玻璃

24、上覆蓋雙層塑料膜3.4本方案采用雙層中空玻璃， 傳熱系數(shù) K取值： 4.0 ，種苗培養(yǎng)區(qū) 2000 平方米、植物景 觀區(qū) 2000 平方米。帶入上述公式： qKF（Tn-Tw） ，得出基本傳熱量為：花卉種苗培養(yǎng)區(qū) 2000平方米： Q1-1KF（Tn-Tw）=42000（16-（-8）=192000W植物景觀區(qū) 2000平方米： Q1-2 KF（Tn-T w）=4 2000（ 16- （-8 ） =192000W2 附加傳熱量 按照穩(wěn)定傳熱計(jì)算出的溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本傳熱量，并不是溫室的 全部耗熱量，因?yàn)闇厥业暮臒崃窟€與它所處的地理位置和它的現(xiàn)狀等因素 （ 如高度、朝向、 風(fēng)速等 ） 有關(guān)。這些

25、因素是很復(fù)雜的，不可能進(jìn)行非常細(xì)致的計(jì)算。工程計(jì)算中，是根據(jù) 多年累積的經(jīng)驗(yàn)按基本傳熱量的百分率進(jìn)行附加予以修正。 對(duì)溫室工程， 這些附加修正主 要包括結(jié)構(gòu)形式修正和風(fēng)力修正。（1） 結(jié)構(gòu)形式修正 （ 1） 溫室透光覆蓋材料必須有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)支撐。 目前支撐結(jié)構(gòu)的 材料多為金屬，主要為鋁合金。相比透光覆蓋材料， 鑲嵌這些覆蓋材料的金屬材料其傳熱 速度和傳熱量都高，而且鑲嵌覆蓋材料所用的鋁合金條越多，附加傳熱量就越大。此外， 溫室的天溝、屋脊、窗框和骨架等都是增大傳熱量的因素。 工程計(jì)算中， 統(tǒng)一考慮上述因 素，采用結(jié)構(gòu)形式附加傳熱量進(jìn)行修正，不同溫室結(jié)構(gòu)形式的附加修正系數(shù)見(jiàn)表6 5。表 6 5

26、溫室結(jié)構(gòu)形式附加修正系數(shù)口：結(jié)構(gòu)形式修正系數(shù)結(jié)構(gòu)形式修正系數(shù)金屬結(jié)構(gòu)玻璃溫室，骨架間距 0.40.6m1.05金屬結(jié)構(gòu)塑料薄膜溫室1.02金屬結(jié)構(gòu) PC浪板溫室1.03木結(jié)構(gòu)塑料膜或 PC 浪板溫室1.00此方案中選修正系數(shù)為 1.05第 10 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案(2) 風(fēng)力修正 ( 2) 風(fēng)對(duì)溫室的傳熱量影響較大，這是因?yàn)闇厥覈o(hù)結(jié)構(gòu)與外界的溫 熱主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面與環(huán)境空氣的對(duì)流換熱和輻射兩部分組成， 其中對(duì)流換熱與室 夕風(fēng)速有關(guān)。室外風(fēng)速直接影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面換熱系數(shù)， 風(fēng)速越大，表面換熱系數(shù)越大， 才應(yīng)傳熱越快。 在計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本傳熱量時(shí)， 所選用的外表面換熱系數(shù)是對(duì)應(yīng)

27、于某個(gè)固 定自室外風(fēng)速值得來(lái)的。 工業(yè)與民用建筑由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱熱阻遠(yuǎn)高于溫室， 風(fēng)速對(duì)外表 面放熱系數(shù)的影響在整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量中所占比例很小， 一般不予考慮， 但溫室由于透 光覆蓋材料的熱阻一般都較小， 表面放熱系數(shù)的變化對(duì)整個(gè)散熱量影響較大， 在冬季加溫 期間風(fēng)力持續(xù)較大的地區(qū)， 必須在供熱計(jì)算中考慮風(fēng)力影響因素。 一般隨風(fēng)速變化采用風(fēng) 力附加修正系數(shù)來(lái)考慮風(fēng)速對(duì)溫室基本傳熱量的增量。表 66 給出了風(fēng)力附加修正系數(shù) 的取值范圍。表 6 6 風(fēng)力附加修正系數(shù)口：風(fēng)速 (m/s)6.718.9411.1813.4115.65修正系數(shù)1.001.041.081.121.16根據(jù)滕州當(dāng)?shù)貧庀筚Y

28、料，室外風(fēng)速年均在 2.8 m/s ，故此方案中選修正系數(shù) 1.0 所以根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和風(fēng)力修正后的基本傳熱量： 種苗培養(yǎng)區(qū) 2000平方米： Q1-11920001.051W=201600W=201.6KW 植物景觀區(qū) 2000平方米： Q1-21920001.051W=201600W=201.6KW( 三) 冷風(fēng)滲透熱損失 冬季，室外冷空氣經(jīng)常會(huì)通過(guò)鑲嵌透光覆蓋材料的縫隙、 門窗縫隙，或由于開(kāi)門、 開(kāi) 窗而進(jìn)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(fēng)滲透熱損 失。Q 2Cpm(Tn-Tw)CpNV(Tn一 Tw) 式中Q 2 溫室冷風(fēng)滲透熱損失， W；Cp空氣的定壓比熱，

29、 Cp0.279 Wh(kg ) ； 備注：溫度為 250K 時(shí), 空氣的定壓比熱容 cp=1.003kJ/(kg*K) ；300K 時(shí), 空氣的定壓比熱容 cp=1.005kJ/(kg*K) ，冬季取值一般按照 250K時(shí)取值，即： 0.279W h (kg ) 冷風(fēng)滲透進(jìn)入溫室的空氣質(zhì)量， kg；mNV第 11 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案N 溫室與外界的空氣交換率，亦稱換氣次數(shù)，以每小時(shí)的完全換氣次數(shù)為單位；V溫室內(nèi)部體積， m3；空氣的容重， kgm3。上式中 N與 V的乘積是以 m3h 為單位的換氣速率。不同結(jié)構(gòu)溫室的換氣次數(shù)見(jiàn)表67。同溫度下空氣的容重如表 68表 6 7 不同結(jié)構(gòu)

30、溫室設(shè)計(jì)換氣次數(shù)溫室形式換氣次數(shù) /N溫室形式換氣次數(shù) /N新溫室單層玻璃上覆蓋塑料薄膜0.90單層玻璃，玻璃搭接縫隙不密封1.25舊溫室單層玻璃，玻璃搭接縫隙密封1.00維護(hù)保養(yǎng)好1.50塑料薄膜溫室0.601.00維護(hù)保養(yǎng)差2.004.00PC中空板溫室1.00表 6 8 不同溫度下空氣的容重溫度/-20010203容重（ kg/m3）1.3651.2521.2061.164容重參照 0 度時(shí)的數(shù)值取值。本方案中的換氣次數(shù)按照 1取值，大棚室內(nèi)凈高 5 米，體積按供熱面積高度進(jìn)行估算，冷風(fēng)滲透熱損失 Q2為：種苗培養(yǎng)區(qū) 2000 平方米：Q2-1Cpm(Tn-Tw)CpNV(Tn一 Tw)

31、= 0.279 Wh(kg ) 1 5 2000 m31.252 kg/m3 ( 16- (-8 )=83834W=83.834KW)152000 m31.252 kg/m3植物景觀區(qū) 2000 平方米：Q2-2Cpm(Tn-Tw)CpNV(Tn一 Tw)= 0.279 Wh(kg（ 16- （-8 ）=83834W=83.834KW（ 四） 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 QKAt 來(lái)計(jì)算， 因?yàn)橥寥赖暮穸葻o(wú)法計(jì)算，向土壤深處傳熱位置的溫 度也是一個(gè)未知數(shù)，土壤各層的傳熱系數(shù) K 就更難確第 12 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案分析溫

32、室空氣向土壤的傳熱溫度場(chǎng)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(chǎng)變化越大， 傳熱量也越多，這部分熱量主要是通過(guò)溫室外墻傳向室外， 如圖 61。由于上述溫度場(chǎng)的變化比較復(fù)雜， 要準(zhǔn)確計(jì)算傳熱量是很困難的。 為此，在工程上采 用了簡(jiǎn)化計(jì)算方法，即假定傳熱系數(shù)法。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(guò)地面?zhèn)鞒龅臒崃康韧谝粋€(gè)假 定傳熱系數(shù)條件下， 室內(nèi)外空氣溫差通過(guò)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(hù)結(jié)構(gòu)相同的公式來(lái)計(jì)算Q 3KiFi（Tn一

33、 Tw）式中 Q 3通過(guò)溫室地面的總傳熱量， W；K i第 i 區(qū)的地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， W（m2K）；F i第 i 區(qū)的地面面積， m2；Tn,T w分別為溫室室內(nèi)外采暖設(shè)計(jì)溫度，。 鑒于外界氣溫對(duì)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(guò)的路程較短，熱阻小，傳熱系數(shù)就大，而距外墻較遠(yuǎn)的地方傳熱系數(shù)就小。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(wú)關(guān)。因此，在工程中一般采用近似計(jì)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(wú)保溫層的需要說(shuō)明的是位于墻角第一個(gè)段） ， 應(yīng)加倍計(jì)

34、算條件下，各帶的傳熱系數(shù)如表 692m內(nèi)的 2m2m 面積的熱流量是較強(qiáng)的 （圖中陰影地第 13 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案如果溫室采用半地下式， 則上述地面的分段按圖 6.3 執(zhí)行，即將室外地坪以下的墻體作為地面，順序推進(jìn)表 6.9 地面分段及假定傳熱系數(shù) / W（m2 ）地面分段距外墻內(nèi)便面距離02m區(qū)域24m區(qū)域46m區(qū)域?6m區(qū)域假定傳熱系數(shù)0.470.230.120.07花卉種苗培養(yǎng)區(qū)共 4 個(gè)大棚，每個(gè)大棚約 500 平方（長(zhǎng) 37.7 米、寬 13.6 米），共2000平；景觀植物區(qū)共 4 個(gè)大棚，每個(gè)大棚約 500 平方（長(zhǎng) 37.7 米、寬 13.6 米），共2000平；每

35、個(gè)大棚尺寸及地面分段示意如下：紅色為 I 段、青色為 II 段、藍(lán)色為 III 段、洋紅色為 IV 段。經(jīng)計(jì)算，每個(gè)大棚 I 段面積 198平、 II 段面積 154 平、III 段面積 114平、 IV 段面積 46 平。花卉種苗培養(yǎng)區(qū) 4 個(gè)大棚（共 2000 平方米）部分的地面擴(kuò)散量：Tn一 Tw=16-（-8 ）=24每個(gè)溫室地面擴(kuò)散量 Q3-1 Ki Fi （T n 一 Tw）=0.47 19824+0.2315424+0.12 11424+0.074624=2233+850+328+77W=3488W=3.488KW花卉種苗區(qū) 4 個(gè)大棚共計(jì)地面擴(kuò)散量： 3.488KW4=13.9

36、5KW景觀植物區(qū) 4 個(gè)大棚（ 2000 平方米）部分的地面擴(kuò)散量：Tn一 Tw=16-（-8 ）=24每個(gè)溫室地面擴(kuò)散量 Q3-1 Ki Fi （T n 一 Tw）=0.47 19824+0.2315424+0.12 第 14 頁(yè)溫室大棚空氣源采暖設(shè)計(jì)方案11424+0.074624=2233+850+328+77W=3488W=3.488KW景觀植物區(qū)區(qū) 4 個(gè)大棚共計(jì)地面擴(kuò)散量： 3.488KW4=13.95KW （五） 溫室采暖熱負(fù)荷 溫室的采暖熱負(fù)荷按下式計(jì)算： Q 1 2Ql +Q2+Q3 式中 Q溫室采暖熱負(fù)荷， W； 1 結(jié)構(gòu)附加系數(shù)，按表 6 5 選取；本方案選取 1.05 2風(fēng)力附加系數(shù)，按表 66 選??；西安風(fēng)力較小，此處選 1 Q1溫室的基本傳熱量， W； Q2溫室的冷風(fēng)滲透熱負(fù)荷， W； Q3溫室的地面?zhèn)鳠崃浚?W。 代入公式得： 種苗培養(yǎng)區(qū)（ 2000 平方米）部分 Q（種苗） 12Ql-1 +Q2-1+Q3-1 Q1-1+Q2-1+Q3-1 201.6KW+83.834KW +13.95KW=299.384KW 景觀植物區(qū)（ 2100 平方米）部分 Q（景觀） 12Ql-2 +Q2-2+Q3-2 Q1-2+Q2-2+Q3-2 201.6KW+83.834KW +13.95KW=299.