日光温室专用燃煤热风炉加温效果分析.pdf

沈阳农业大学 硕士学位论文 日光温室专用燃煤热风炉加温效果分析 姓名马丹 申请学位级别硕士 专业设施园艺学 指导教师须晖 20070610 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 碱雌辄驹 时间力叩7 ， 年占其n 日 关于论文使用授权的说明 本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保留、使 用学位论文的规定，即学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可 以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。 学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得以任何方式擅自对外发表。 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 研究生签名纠时间≯哆年／月／7 日 导师签名 时间≯帅夕年厂月，屁 沈阳农业大学硕士学位论文 摘要 本实验通过对不同散热筒的加温效果进行对比，对热风炉加温时日光温室内温度的 分布及变化研究，分析了s G _ 1 型日光温室专用燃煤热风炉在日光温室内的加温效果，为 温室热风炉加温系统的合理利用提供了理论基础。 1 ．明确了热风炉使用不等距离单排孔排列的散热简对日光温室进行加温能够得到 更好的加温效果。在热风炉加温时使用等距离单排孔排列的散热筒，不等距离单排孔排 列的散热筒，等距离双排孔排列的散热筒，每天的室内平均温度都达到了1 3 ℃以上，均 可以满足温室内作物的生长需要，且温度的分布和变化规律一致。使用不等距离单排孔 散热筒进行加温时南北温差较其他加温方式较大，但其东西方向的加温均匀性，垂直方 向的加温均匀性和室内总平均加温效果均好于其他两种加温方式。 2 ．热风炉加温过程呈现明显的先显著升温后保持平稳的过程。在加温后的两个小 时内为迅速升温期，在这段时间里温室升温速度较大，平均每小时可升温3 “ C 。之后虽 然燃煤量保持不变，但温室温度不再迅速上升，而是平稳中略有提高，平均每小时的升 温速度不超过1 “ 1 2 。 3 ．明确了在植株群体内 距地面2 ．0 n l 高度内 ，热风炉对温室加温后加大了温室 东西方向的温度差，加温后温室东西方向上的温度呈现由东到西的递减趋势；。位于温 室东西两侧的剖面A 与剖面E 的平均温差由加温前的0 ．8 6 ℃升高到1 ．9 3 ℃。在整个加 温过程中温室东西方向上的平均温差为1 ．4 1 ℃。温室自身的保温性和加温设施的设计不 合理均造成了温室的东西差异。 4 ．将热风炉的散热筒放在温室的前底角处，显著提升了温室前底角处的温度。从 温室南北方向看，加温前温室前底角处温度最低，而加温后则是距离前底角2 ．0 I n 的序 列2 温度最低。 5 ．明确了加温时由于热空气上升，冷空气下降，温室中气温随着高度的增加而显 著增加，从最低剖面到最高剖面出现明显的温度梯度位于温室最高点的3 ．2 5 m 高度处 的温度与其他高度的温差最大，位于植株群体内的1 ．5 m 高处和位于作物冠层处的2 ．o n l 高度处的温度基本相同，位于温室下部的O ．5 m 高度处的温度略低于温室中部的温度。 沿温室垂直高度方向，从温室最高点处到地面，空气温度逐渐降低，但温度降低幅度比 较小，在1 ℃以内。 6 ．明确了加温期间温室东西方向上5 个剖面间存在显著的线性相关。其中剖面C 与 其他剖面间的平均相关系数最大，为0 ．9 9 6 5 。这说明位于温室中部的剖面C 较其他剖面 能更好的代表日光温室夜间使用热风炉加温系统加温时的温室内温度变化。温室作物群 体内的南北温度呈明显的线性相关关系，距离温室前底角4 ．0 m 的序列3 与其他3 个序 列的平均相关系数最大，为0 ．9 9 7 9 。这说明序列3 较其他剖面能更好的代表日光温室夜 间使用热风炉加温系统加温时的温室内温度变化。位于距地面0 ．5 m 和1 ．5 m 高度处的温 度的相关性最大，相关系数达到0 ．9 9 9 6 。因此，位于距温室东侧2 9 ．1 m ，距温室前底角 4 ．o m ，距地面1 ．5 m 处的温度最能代表温室的整体温度变化。 关键词热风炉，日光温室，加温效果，加温方式 2 沈阳农业大学硕士学位论文 A b s t r a e t T h i se x p e r i m e n ts t u d i e dt h eh e a t i n ge f f e c to f S G lh o t - a i rs t o v ei ng r l Ⅻl l h O t l S e ，b a s e dO i lt h ea n a l y s i s o f h e a t i n ge f f e c to f d i f f e r e n to u th a i r d r y e r , t h es t u d yo f c h a n g ea n dd i s t r i b u t i o no f t e m p e r a t u r ei n g l e e l l h O U ．．∞d u r i n gh e a t i n g ．I to f f e r st h et h e o r e t i e a lf o u n d a t i o nf o r t h er e a s o n a b l c 嘲o f H o tS t o v eh e a t i n g s y s t e m ． 1 ．I tc 缸b e t t e rh e a t i n ge f f e c t su s i n gs i n g l e - r o we q u i d i s t a n th o l c so u th l l i l d l y e , l “ d u r i n gh e a t i n g ．H o t S t o v e h e a t e du pi nt h eu s eo f s i n g l e - r o we q u i d i s t a n th o l e sw i t hac o o l i n gt u b e ．r a n g i n gf r o ms J n g l e - i o , w h o l ew i t ha c o o l i n gt u b e ．e q u i d i s t a n e eh o l ew i t ha d o u b l e - r o wc o o l i n gt u b e s , a n dt h ed a i l ya v e r a g ei n d o o r t e m p e r a t u r er e a c h e d1 3 “ 1 2 ，a l l 掣啪h o u ∞C r O p St Om e e tt h eg r o w t hn e e d s , a n dt h ed i s t r i b u t i o na n d t e m p e r a t u r ec h a n g e s i n t h e l a w i m a n i m o l l l S l y ．A l t h o u g h t h e r e i s I t l a r g e r t e m p e r a t u r e d i f f g , r ∞c e f r o m t h e u s e o f s i n g l e - r o wh o l ed u r i n gh e a t i n gt e m p m m r ea tt h eN o r t h - S o u t ht l l 锄o t h e rh e a t i n gm e t h o d s , b u ti t s e a s t - w e s td i r ∞t i o no f t h eI l e 啦t m i f o r m i t y , v e r t i c a ld i r e c t i o nh e a t i n gu n i f o m a i t ya n dt h ea v e r a g ei n d o o r t e m p e r a t u r ee f f e c t sa f eb e t t e rt h a nt h eo l b e rt w oh e a t i n gm e t h o d s ． 2 ．H o t S t o v e h e a t i n g p r o c e s ss h o w s a o b v i o u s w a r m i n g f i r s t l y t h e ns t e a d y p r o c e s s ．A t t e r h e a t i n g i n t h et w o - h o u rp e r i o d , t e m p e r a t u r er i s er a p i d l y , d u r i n gw h i c ht i m e1 3 ．1 a r g e rr a t eo f g r e e n h o u s ew a r m i n g ．I n t h i sp e r i o d ，ma v e r a g eo f 3 “ Cp e rh o u rw l m i n g ．A l t h o u g h1 1 缸1 “ t h a tc o a lr e m a i n e dt h ef l a l f l l c ，b u t 掣鼬o u 辩t e m p e r a t u r ed i dn o tr i s er a p i d l y , b u ts t e a d i l yi n c r e a s e ds l i g h t l y , t h ea v e r a g eh o u r l yr a t eo f w a r m i I l gi sn o tn a o l ℃t h a n1 ℃． 3 ．C l e a rt h a ti nt h eg r o u p s a b o v et h eg r o u n da n d2 ．0m h i g h , t h e r ei sad e c r e a s i n gI r e n df i o mE a s tt o W e s tO nt h ee ．．a s t - w e s td i r e c t i o no f f i v eh i g h e s tt e m p e r a t u r em e a s u r e m e n tp o i n t s ．T h et e m p e r a t u r e d i f f e r e n c eo f e a s t - w e s td i r e c t i o nc o u l db ei n c r e a s e da t t e rh e a t i n g ．1 1 碡a v e r a g et e m p e r a t u r eo f t h e g r e e n h o u s eS e c t i o n Aa n ds e e t i o r t E i n c r e a s e d f r o m 0 ．8 6 ℃t 0 1 ．9 3 ℃a t t e r h e a t i n g ．T h r o u g h o u t t h e p r o c e s so f h e a t i n g , t h ea v e r a g et e m p e r a t u r eo f t h eg r e e n h o u s eo nt h ec a s t - w e s td i r e c t i o ni s1 ．4 11 2 ． G r e e n h o u s eO W ni n s u l a t i o na n dh e a t i n gf a c i l i t i e si nt h ed e s i g no f t h eg l * e e n h o l l s eh a sc a u s e ds o m e t h i n g d i f f e r e n t 4 ．I t 瑚e n h a n c et h et e m p e r a t u r ea tt h eo f g r e e n l i o u s e ，i f p u tt h eo u th a i r d r y e ra tt h eb e f o r eb o t t o ml i n e ． F r o mt h eN o r t h - S o u t hd i r e c t i o no f g r e e n h o u s e ，t h et e m p e r a t u r eo f b e f o r eb o t t o mC O l l i e ri sl o w e s t ．A f t e r h e a t i n g , t h et e m p e r a t u r eo f s e q u e n c e st w oi sl o w e s t ． 5 ．C l e a rt h a tb e c a u s eo f h o ta i rm i n g 柚dc o l da i ra r o p p i n g , t h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e ds i g n i f i e a n t b , f r o mt h el o w e s tt ot h eh i g h e s tp r o f i l es e c t i o n ；t h et e m p e r a t u r ed i f f e r e n c eb e t w 嘲lt h et o pp o i n ta n do t h e r b e i g I 她．T h et e m p e r a t u r eo f h e i g h t1 ．5 ma n dh e i g h t2 ．O ma ∞g e n e r a l l yS s l n e ．T h et e m p e r a t u r eo f h e i g h t O ．5 mi ss l i g h t l yl o w e rt h a nt h ec e n t r a lt e m p e r a t u r e ．A l o n gt h ev e r t i c a lh e i g h t , f r o mt h eh i g h e s tp o i l I to f 霉e c I l h o u ∞t Ot h eg r o u n d , t h ea i rt e m p e r a t u r ei sg r a d u a n yr e d u c e d , b u tt e m p e r a t u r er a n g ei sr e l a t i v e l ys m a l l ， j l l l ℃． 6 ．C l e a rt h a tt h e r ei sas i g n i f i e a n t l yr e l a t i o n ∞t h ee l E i s t - w i s td i l e c t i o l L1 1 l ea v e r a g er e l a t i o nc o e f f i c i e n t o f s e c t i o nCa n do t h e rs e c t i o n si s0 ．9 9 6 5 ．1 a r g e rt h a no t h e r s ．T h i ss h o w st h a tS i Ⅺt i O l lCC a l lb e t I e rr e p r e s e n t 3 摘要 t h eg r e e n h o u s et e m p e r a t u r eC h a n g et h a no t h e rs e c t i o n so f g r e e n h o u s ed u r i n gh e a t i n gw i t hh o ts t o v e ． T h et e m p e r a t u r en o r t h - s o u t hw a ss i g n i f i c a n t l yr e l a t i v ew i t h i ng r o u p so f G r e e n h o u s ec r o p s ，s e q u e n c e w i t ht h et h r e eo t h e rt h r e es e q u e n c e so f t h ea v e r a g ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e I l La c c o r d i n gt O0 ．9 9 7 9 ．T h i ss h o w s s e q u e n c et h a nt h eo t h e rt h r e es e c t i o n sw i l lb e l t e rr e p r e s e n t a t i o no fg r e e n h o u s en i g h tw i t ht h eu s eo fs o l a r h e a t i n gh o ts t o v eh e a t i n gs y s t e ma tt h eg r e e n h o u s et e m p e r a t u r eC h a n g e ．A b o v et h eg r o u n da t0 ．5ma n d1 ．5 mh i g ht e m p e r a t u r eo f t h eg r e a t e s tr e l e v a n c e , t h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n ti s0 ．9 9 9 6 K e y w o r d s h o ta i rs t o v e ，s o l a rg r e e n h o u s e ，h e a t i n ge f f e c t , h e a t i n gm e t h o d s 4 沈阳农业大学硕士学位论文 1 前言 我国的保护地蔬菜生产具有悠久历史，早在两千多年前就有保护地蔬菜生产的记 载。目前，日光温室和大棚已成为我国北方城乡秋冬春三季蔬菜供应的重要基地。但当 冬季室外气温达一2 0 ℃以下、室内无强制供暖的情况下，却无法种植果蔬及花卉。且常 因室内湿度过大造成蔬菜染病，甚至腐烂。如1 9 9 9 年冬季出现的“冷冬”和连续低温造 成了大面积花卉、果菜严重冻害，菜农、花农损失巨大，市场价格上扬，严重影响居民 正常生活。因此，在北方节能日光温室内需要采用强制供暖设施。目前，对于棚室取暖 设备，国内已有了一些成形的产品，如热水供热系统、地中热交换系统、太阳能加热系 统和热风加热系统等，并且已进入了北方棚室。但以上设施存在着两方面的问题一是 能够适合北方日光温室取暖的设施运行费用较高，导致蔬菜成本提高，令菜农无法接受； 二是有的设施根本就不适合北方寒冷地区温室取暖，达不到室内要求的温度。因此，在 温室设计建造初期，如何科学地选择设计温室供热系统，以及温室运行过程当中如何既 能满足作物生长需求，又能最大限度的节约能源和保护环境，是设旌农业生产亟待解决 的问题。 另外，日光温室控制系统还没有统一标准，温室供热荷载和配套设施随地域变化较 大，因此在设备标准化方面还有许多工作要做。而且，如何降低温室设施造价来提高经 济效益也是一个亟需研究的问题。温室微气候的研究多利用热力学、传热学的基木原理， 建立能量平衡方程式，从而定量地确定温室内部和外部各参数间的关系以及所需供热 制冷 负荷。温室微气候的研究对更好的利用热风炉以及实现自动化控制提供了理论基 础。 1 ．1 国内外日光温室发展概况及存在问题 1 ．1 ．1 国内外日光温室发展概况 温室 g r e e n h o u s e 古代称为暖房。国外的温室栽培起源以罗马帝国最早，罗马哲 学家塞内卡 S e n e c a ，公元前3 年至公元6 9 年 ，记载了应用云母片作覆盖物生产早熟 黄瓜。我国的保护地蔬菜生产具有悠久历史，早在两千多年前就有保护地蔬菜生产的记 载。 5 目前，日光温室和大棚己成为我国北方城乡秋冬春三季蔬菜供应的重要基地。据有关报 道，我国在1 9 8 4 年末仅有棚室蔬菜生产面积2 万h d 1 9 8 9 年就发展到1 3 ．3 万h Ⅲ2 ，而 1 9 9 5 年我国有保护地蔬菜生产面积近5 3 ．3 万h m 2 ，其中日光温室为1 0 万h d ～1 0 ．7 万h m ，塑料大棚近1 3 ．3 万h m 2 。1 0 年间，保护地蔬菜生产面积增加了2 0 余倍，预计 到本世纪末，日光温室和大棚蔬菜面积将发展到4 0 万h m 2 以上。 但上述的温室并不是现在我们所说的温室。实质意义上的现代温室是一种比较完善 的保护地设施，利用这种设施可以人为地创造、控制环境条件，在寒冷的冬季和炎热的 夏季进行生产。它可以看成是一个半独立于自然界大气候的人工环境，一方面它可以避 开种种不利天气、气候的影响，为作物生长提供适宜的小环境另一方面外界大气条件 又强烈影响温室内的环境。 真正意义上的温室最早出现在1 7 ～1 8 世纪欧洲的意大利，此后温室经历了几百年 的发展，主要都集中在欧洲和美国。最近1 0 多年来，以荷兰、以色列、日本、美国为 代表的发达国家每年都投入大量的经费，使这些国家的设旎农产品和技术装备水平在国 际市场上的竞争能力不断提高，温室生产规模大、温室内自动喷灌，暗管排水，用二氧 化碳发生器补充二氧化碳，同时采用计算机控制和管理技术，主要用于蔬菜和花卉生产， 而且无土栽培的比率也很高，目前已形成温室制造、环境调控、生产资材为一体的多功 能体系。 目前发达国家使用温室多为现代化大型温室，作物可以全年生产。如荷兰V e n l o 玻 璃温室，已成为当今世界最先进的现代化温室的代表。其8 5 ％以上的温室有加温设备， 大部分采用天然气加温，温室采暖设施费用占温室总投资的2 5 ％左右。英国9 0 9 6 以上的加 温玻璃温室则依赖石油。 1 ．1 ．2 我国目光温室发展存在问题 我国是一个季风气候显著的国家，冬春季节在高气压带的控制和影响之下，我国大 部分地区晴天多，日照百分率超过5 0 ％，光照充足，是发展设施园艺生产的有利条件 但我国地处欧亚大陆东部，季风发达，大陆性强，气温的年变化很大，冬季严寒，夏季 酷热，冬季气温比同纬度其它国家要低。根据计算，我国北方各地冬季日平均气温≤一5 ℃的地区面积，要比世界同纬度地区高出l ～4 倍。这就意味着我国发展设施生产冬季加 热所需能耗比欧洲国家要高得多。据统计，大型加温温室冬季的能源成本占总运行成本 6 沈阳农业大学硕士学位论文 的4 0 9 6 ～6 0 9 6 ，如沈阳的蔬菜温室，仅冬季加温每平方米就耗煤2 3 0 公斤。虽然我国的节 能型日光温室较国外的大型连栋温室更适于中国的气候特点，较大型连栋温室有着更优 越的保温性能，在北纬4 2 。及其以南地区，冬季晴天最冷日室内外温差可达到3 0 ℃．但 在冬季很多重要的喜温果菜类蔬菜、花卉仍无法正常生产，需进行加温。 我国在2 0 世纪7 0 年代末和8 0 年代初开始大量引进国外温室，揭开了我国现代温室生 产、研究、应用的序幕。这期间我国先后从日本、美国、荷兰、罗马尼亚等国引进各类 温室近6 0 公顷，这些现代化温室配套设备齐全，包含自动化加温系统、电控通风系统、 无纺布保温幕、湿垫降温系统、喷灌系统及二氧化碳施肥装置等。从先行生产情况看， 国外温室在我国的适应性差，表现在冬季加热运行成本高，夏季降温、除湿效果又达不 到要求，加之建造成本高，缺乏有效的管理体制和机制，没将生产、加工、销售有机结 合起来。所以大部分引进温室处于亏损经营或停产状态。 例如，现代化玻璃温室发展最早、面积最大的荷兰，温室集中于西部沿海一带，冬 暖夏凉、四季温和、一年内气温变化不大，冬季最低气温在一2 ～一6 ℃，夏季最高气温很 少超过3 0 “ C ，且天然气很便宜，室温调控耗能少，成本低。我国长江中下游地区冬春季 节阴雨多、低温寡照，对温室生产极为不利，夏季炎热，气温经常在3 5 “ C 左右，不仅降 温难度大，而且成本高；而我国北方冬季寒冷，最低气温经常在一1 0 ～2 5 ℃加温生产耗 能多，成本高。以色列温室适用于光照好，冬季无严寒气候的地区，温室的加热设备简 单，在南方存在光照不足的问题，在我国北方则温室冬季加热的问题很突出，以加热所 耗能源为例，加温温室一个冬季耗煤量可达3 0 0 ～1 0 0 0 t ／h m 2 北纬3 5 。～4 3 。 ，在寒冷 冬季往往停止生产以降低成本，难以实现周年连续生产。这种产量效益低下的生产方式 在能源短缺的我国，难以大面积推广，不适合我国的国情。在这种情况下，根据我国气 候条件，人们开始寻找低成本、节能耗、效益好的北方蔬菜、水果生产途径。 回顾新千年人类社会发展的短短几年，国际油价的持续震荡，油荒在中国的蔓延几 乎让人们产生了第四次石油危机到来的幻觉，全世界的温室产业发展受到很大冲击。今 年科学家提交的关于全球变暖的报告引起了全球对环保的重视，各国政府正努力签署协 议，控制温室气体的排放。不仅用于温室加热的化石燃料 石油、煤等 资源短缺是一个 不可回避的问题，过量的化石燃料燃烧过程中产生的C 晚等气体还会造成全球性“温室 效应”，造成自然环境的恶化，这种温室效应是我们所不希望看到的。所以节能问题不 能仅从经济角度来考虑，更要考虑环境效益和生态效益。尤其是在能源问题严重的今天， 7 1 前言 温室保温节能技术是一项有重大意义的研究课题。 1 ．2 日光温室加温技术发展概况 近年来随着温室环境工程方面科学技术的进步，温室增温技术在原有火道采暖技术 的基础上引进了锅炉、热风炉、电加热、太阳能和生物能等先进的增温技术，经过应用 得到了较好的效果，这些先进技术得到了较快的推广和普及。 1 ．2 ．1 温室增温技术的产生 我国大部分地区在热带以外，这些地区冬季都比较寒冷，有的地区严寒期甚至长达 1 2 0 ～2 0 0 d ，要保证种植作物的正常生长和发育，温室生产都必需加温，人工补充热量 根据所在地区不同，增温时间长短不一样，东北需要1 6 0 d 左右，华北在1 2 0 d 左右，在 南方根据天气的变化需进行临时加温，但在花卉生产温室和育苗温室必须进行加温，以 满足植物在最适宜的温度环境下生长。 以火道加热方式的增温技术最早在北方的单屋面温室开始使用，如图1 所示方法是 与北墙联体修筑一条火道，贯通温室东西，在另一端修筑炉灶，炉灶燃烧产生的烟火随 火道流过，热量随火道散发在温室中，余烟从另一端的烟筒中冒出。这种加热方式效果 较差，但简单易行，成本低，至今在北方的很多地方仍在使用。但该种加热方式受到加 热温度的限制，只适合种植一些对温度要求不高，价格又比较低的蔬菜。 S 图1 火道加热温室 F i 9 1 ．F i r ●r o m dh e a t i n gg r e e n h o u M 沈阳农业大学硕士学位论文 1 ．2 ．2 几种主要温室增温技术 随着改革开放的发展，农产品购销体制和价格体系的不断改革完善，农村经济结构 和种植业结构的合理化调整，特别是社会主义市场经济体制的逐步建立，国民经济持续 快速发展，人民生活质量大幅度提高，人们对蔬菜和花卉，特别是反季节的蔬菜需求量 猛增，依靠传统的加热方式不仅能源消耗大、污染严重，加热效率低，同时满足不了人 们的需求，于是技术人员针对不同类型的温室设计出了热水采暖、蒸汽采暖、热风采暖、 电热采暖、太阳能采暖和生物能采暖等加热增温方式及设备。 目前温室内使用较为普遍的采暖方式主要有热水和蒸汽这两种采暖方式，这两种采 暖方式使用的燃料是煤，价格低，工作原理是锅炉里的高温水蒸气或热水经配管传送到 温室内的散热器 有管式和散热片式 ，通过散热器的放热使温室升温，如图2 所示。 r r r’r 敢热嚣敦热嚣 供水 、、 、 目水 田2 热水采暖 F i 9 2H o tw a t e rh e a t i n g 这两种方式加热效果较好，但需设备复杂，需要安装散热器，加热速度慢，费用高， 常用于大型连栋温室。针对蒸汽和热水采暖的缺点，技术人员已经设计制造了很多种热 风炉，这些热风炉按燃料的类型分为燃煤热风炉、燃油热风炉与燃气热风炉。由于热风 炉是直接加热方式，与热水锅炉相比，没有启动时热媒介质的熟容损失，因此热风炉的 加热量可以全部用于温室的室内加热，并且由于热风炉的启动过程中不需要首先加热热 媒介质，因此，温室加热的滞后短，温室升温快。但现在一般采用的是燃煤热风炉加热， 虽然燃煤价格较低，但燃煤热风炉效率低，最高不超过7 0 ％，烟尘大，不利于环境保护， 需专人看管且劳动强度大，无法实现温度自动控制，燃烧过程不稳定，炉温不均匀，因 而对热风风温有较大影响。 电加热方式，如图3 所示，有很多优点热效率高，安全，温度调节方便，使用灵 9 活，是随着育苗温室的兴起而发展起来的，因为土壤温度关系着种子的发芽率及种苗的 正常生长，实践证明使用电加热方式对土壤局部加热时可行有效的方案。但电加热需要 进行热一电一热的二次能量转换，能量品味最高，价格也较高。在热一电的转换中，火力 发电的效率只有3 0 ％左右。因此，尽管电加热的电一热转换效率较高，但从能源的利用 来说，电热的能量利用效率是很低的，只适宜种植一些名贵花卉和中药材等，用于种植 蔬菜是不经济和不合理的。 焉I B ■膏看膏一． 答豹 田3 电加热温室 F i 9 3E n e r g yh e a t i n gg r e e n h o u s e 太阳能地热温室是近年来发展起来的太阳能采暖温室，如图4 所示，它很好的解决 了普通温室白天温度过高，进行通风降温而损失热量，晚间又采取人工加热补充热量的 缺点，它是利用太阳能集热器作为集热源，对温室地下供热，以提高地温，同时补充温 室中热量不足的一种新型节能温室。目前，太阳能地热温室在国内外尚处于实验研究阶 段，太阳能集热供热系统的设计还存在着许多问题，而且由于这种温室的一次投资比较 大，比普通温室造价约高二倍左右，因此为了节省投资、运行费用和能耗量等，对太阳 能地热温室需进行进一步的优化设计。 i 0 圈4 太阳能地热温宣 沈阳农业大学硕士学位论文 F i 雪4 ．S o l a rG e o t h e r m a IG r e e n h o u s e 生物能温室如图5 所示，用于作物上是8 0 年代开始的一项新技术，由于它具有节 能、造肥、成本低、效益高、取材方便等多方面的优点，迅速在江苏、 四川、湖北、 贵州等大面积推广应用，已在农作物生产上取得显著的社会、经济、生态等综合效益。 但对影响生物能温室温度的因素没有系统的研究。 z 多≯ r ’碍惫I ●●●●●I r ●●● ●●4 t 4 N I t■● ●●t ●■●●坩 ■t ‘恸 燃 塞廷雹；复i 妻叠瓣 巴二皇 ， 熊1 ；蓐蜀‘；斧． 篓霉兰萎篙。主i 茔薹 圉5 生物能温置 F i s 5B i _ a s sg r e e r l h o u s e 温室增温新技术的不断出现为温室生产走向规模化奠定了基础，但不同的增温方 式在不同地区和不同的温室应有所不同，根据实际情况选择最适宜的一种或几种增温方 式，但不论选用哪几种方式，其最终日的就是尽量提高能量的利用效率，降低温室的运 行成本。 1 ．2 ．3 热风炉加温方式及加温原理 热风炉除了利用辐射和传导传热外，更多的利用对流方式传热。热风炉主要由炉底 座、炉体、离心风机、输送风道组成。它是以空气为介质，采用工人手烧式燃煤间接加 热介质的换热装置。主体结构上形成两个仅有一壁之隔，而又互不相通的通道一是燃 气通道二是空气通道 热风道 。热风炉工作时炉膛内的燃料燃烧发出的热能，使炉芯 和炉体内部红热，在离心风机的作用下，周围环境的新鲜空气被吸入到炉外体和内体之 间的环形风道，流入炉芯内，空气流动的同时受到炽热的炉内体和炉芯的热传递，空气 1 前言 温度迅速升高，形成热风，并能通过离心风机进入风道。热风从风道的排风口以正压通 风方式均匀地射入棚室内，使棚室温度上升。夏季，启动离心风机，通过炉体的室外上 进风口吸入新鲜空气，经风道输送到棚室内，达到了棚室内通风换气作用。 1 ．2 ．4 温室增温技术研究现状 温室供热技术发展一直与温室微气候研究紧密相关，温室能源消耗量受到很多因素 影响，如温室地点、温室结构、供热设备、自然气候和温室环境条件等。日本的I ．K u r a t a 等人通过数值计算表明，在寒冷季节具有非对称截面的东西向通道温室能比具有半圆形 截面的温室得到更高的太阳辐射透射率。在供热形式方面，丹麦在本世纪8 0 年代开始采 用区域集中供热对1 5 1 个温室进行供热。集中供热与电厂低温水供热一样具有供热品质 好、无噪音、无锅炉废气污染等优点，但比温室单独采用锅炉供热费用高，且在夜间容 易出现供热高峰，导致供热效果降低。因此有一些温室单独采用锅炉供热作为补充。单 处温室采用单独锅炉供热，在温室内布置热水管道或热风管道的方法，逐渐得到认同。 法国的G ．C o u l o n 等人依据模型调节供热参数提出I D C O M 算法。其水温设定通过调节锅炉 进、出水阀门控制流量达到温控目的，但温升有一定限制。因此，温室供热依据不同国 情、地貌及气候因素等有不同的形式和内容。但在保证供热指标和品质的前提下，因地 制宜发展供热技术，尽最大可能减小能耗，达到节能的要求，却是所有研究者的共识。 近几年来，国内在温室供热方面也做了不少研究，但从文献看来，对温室供热方式的研 究和优化尚处于探索和试验阶段，如中国农业大学对地中热交换系统的研究，哈尔滨 工业大学对温室热平衡的计算理论研究及经济性分析、云南师范大学对太阳能集热调温 系统的研究以及西北农业大学主动式温室太阳能地下蓄热系统的研究等，都尚未能形成 系统化的成熟的理论。 朱见文等认为散热器在温室内的布置将直接影响到温室内温度场的分布与能量的 消耗。散热器布置的原则是尽量保证温度分布均匀，热损失小，管路短，且不妨碍生产 操作。对于一般连栋温室，常常将散热器靠四周的覆盖材料布置，这样可以防止冷气流 产生，使流经工作区的空气比较均匀，但辐射效率和对流效率两者不能同时达到最佳。 在兼顾辐射和对流两方面效率的情况下，供热管道的合理位置应为靠近作物并处于作物 高度的1 ／4 ～1 ／3 处。杜军等采用两台2 8 k w 热管锅炉对一个8 0 0 m 温室进行了供热实验，对 实验数据进行了动态模拟。他将两台热水锅炉东西各一台对称布置在东西延长为1 0 6 米 沈阳