连栋玻璃温室采暖热负荷计算方法_富建鲁周长吉.pdf

第36卷 第21期 农 业 工 程 学 报 Vol 36 No 21 2020年 11月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov 2020 235 连栋玻璃温室采暖热负荷计算方法 富建鲁 周长吉 王 柳 农业农村部规划设计研究院设施农业研究所 北京 100125 摘 要 采暖热负荷是温室采暖系统设计中最基本的参数 为了研究随着内保温幕等设备的普及应用和温室密闭性的改 善 现行标准体系下计算出的温室热负荷是否仍旧适用 该研究比较了中国和美国的共6个标准中的采暖热负荷计算方 法 并以北京地区连栋玻璃温室为例进行采暖热负荷的定量分析 研究表明 基础墙传热热损失约占围护结构总热损失 的0 1 地面热损失占温室总热负荷的1 左右 两者均不是影响温室采暖热负荷的主要因素 计算表明 按照6个标 准分别计算出的温室单位面积采暖热负荷最小为230 10 W m2 最大为305 24 W m2 相互之间差异较大 而且与温室实 际配置散热器的散热量139 61 W m2相比整体存在明显差距 在考虑内保温幕保温作用后温室的单位面积采暖热负荷最小 为101 56 W m2 最大为176 69 W m2 如剔除中国民用与工业建筑中由于没有考虑玻璃拼缝造成冷风渗透热损失偏低的 最小值 温室专用标准的热负荷计算方法基本符合实际情况 为此 研究提出在温室采暖热负荷计算中应充分考虑温室 保温幕的作用 冷风渗透热损失应按换气次数法而非缝隙法计算 研究结果可为中国连栋玻璃温室采暖热负荷计算科学 化 精准化 标准化提供依据 关键词 模型 温室 热负荷 采暖 热量平衡方程 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 21 028 中图分类号 S626 5 文献标志码 A 文章编号 1002 6819 2020 21 0235 08 富建鲁 周长吉 王柳 连栋玻璃温室采暖热负荷计算方法 J 农业工程学报 2020 36 21 235 242 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 21 028 http www tcsae org Fu Jianlu Zhou Changji Wang Liu Methods for calculation of heating load in gutter connected glasshouse J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2020 36 21 235 242 in Chinese with English abstract doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 21 028 http www tcsae org 0 引 言 温室采暖热负荷是指在某一室外温度下 为达到要 求的室内温度 采暖系统在单位时间内向温室供给的热 量 采暖热负荷是温室采暖系统设计中最基本的参数 直接影响采暖系统方案的选择 采暖设备的选型以及供 暖管道管径的确定 对温室的使用效果和经济性具有至 关重要的作用 连栋玻璃温室建筑由于其自身围护结构 传热系数大 蓄热性能差 密封性能相对薄弱等特点 冬季加温耗能巨大 1 为降低能源消耗量 20世纪70 年代西方种植者开始尝试在温室内设置保温幕以减少 室内热量损失 这种系统从20世纪80年代进入国内 现在已大量应用于现代化温室 成为不可或缺的配套设 备 2 研究表明 内保温幕有很好的节能效果 3 5 赵 淑梅等 6 整理了各种保温幕材料用作单层保温附加覆 盖时的热节省率在15 70 并推算验证了多层保温 幕热节省率 证实了保温幕的节能效果 保温条件的改 善必将影响温室采暖热负荷的计算 如若热负荷计算不 合理 以此结果配置温室采暖系统 一是增大了初期投 收稿日期 2020 06 12 修订日期 2020 09 08 基金项目 农业农村部规划设计研究院自主研发项目 ZZYFXKFZ201902 作者简介 富建鲁 主要从事农业建筑及设施环境调节系统与节能技术的设 计及研究工作 Email fujianlu 通信作者 周长吉 博士 研究员 主要从事温室工程技术的研究 设计 和标准化工作 Email zhoucj 资 二是不利于系统的高效运行 近年来 有关温室采 暖热负荷计算方法的相关研究较少 薛东岩等 7 通过计 算传热损失 渗透热损失以及地面热损失等计算了通化 地区常见温室大棚采暖热负荷 Seeung等 8 通过确定温 室传热系数 温室覆盖传热系数 土壤热通量和渗透传 热系数 计算了一种半地下的单栋温室的采暖热负荷 Vadiee等 9 则利用计算机建模进行了能量分析 从经济 可行性角度研究了密闭温室的储热状况 那威等 10 通 过对温室建筑围护结构热工性能的分析 提出寒冷地区 温室建筑采暖热负荷 热需求参数建议 中国根据不同 用途的建筑分别制定了 GB50736 2012 11 GB50019 2015 12 JB T10297 2014 13 国外也根据各 国的条件制定了不同的温室采暖热负荷计算标准 如美 国农业与生物工程师学会制定了 ANSI ASAE EP406 4 14 美国温室制造业协会制定了 Greenhouse Heating Load 15 但上述研究成果和标准都未引入保 温幕的作用 在计算参数的选择上也有较大差异 使采 暖热负荷计算结果与实际供热量之间存在明显的偏差 给温室采暖系统设计带来困难 本文对比不同国家标准中的热负荷计算方法 分析 实际工况中散热器散热量 将二者进行比较 并通过对 温室实测数据进行分析 拟找出适用于现代连栋玻璃温 室的采暖热负荷计算方法 为中国连栋玻璃温室采暖热 负荷计算科学化 精准化提供依据 农业工程学报 http www tcsae org 2020年 236 1 温室采暖热负荷计算模型 1 1 模型简化 目前 采暖热负荷计算模型大多是基于热力学和传 热学的基本原理 建立温室内部与外部环境之间的换热 平衡方程式 16 18 温室得热的途径主要有加热系统供热 量Q 设备电机及补光灯发热量Qs 作物及土壤等呼吸 放热量Qh以及太阳辐射热Qf等 失热的途径主要有经屋 面 地面 外墙 门窗等围护结构传热热损失Q1 温室 室内外空气交换热损失Q2 水分蒸发热损失Q3及作物生 理生化转化交换的耗热量Q4等 19 由此 总结温室建筑 采暖期间的热量平衡方程式为 Q Qs Qh Qf Q1 Q2 Q3 Q4 1 在进行采暖设计时 采暖热负荷计算的时刻为室外 环境温度最低的时候 一般出现在冬季后半夜至凌晨 2 此时的太阳辐射微乎其微 因此太阳辐射热忽略不计 此外 在式 1 的得失热量中 作物 土壤等的呼吸放 热量 作物生理生化转化交换的耗热量等在夜间也都很 小 温室内由于相对湿度较高 因此水分蒸发热损失也 很小 一般忽略不计 设备电机及照明的发热量一般也 不大 且不稳定 设计中通常也不考虑 20 为使工程设 计应用简便 温室采暖热负荷计算模型可简化为 Q Q1 Q2 2 1 2 计算参数 虽然各国标准中温室采暖热负荷计算模型类似 但 在模型参数取值上存在部分差异 本文收集整理了中国 国家标准GB50736 2012 11 GB50019 2015 12 中国机 械行业标准JB T10297 2014 13 和美国农业与生物工程师 学会 American Society of Agricultural and Biological Engineers 标准ANSI ASAE EP460 4 14 美国温室制造 业协会 National Greenhouse Manufacturers Association 温室设计标准 Greenhouse Heating Load 15 及美国东北 区域农业工程服务机构 Northeast Regional Agricultural Engineering Service Cooperative Extension Greenhouse Engineering 21 6个设计标准中对于计算模型参数的取值 进行分析研究 1 2 1 围护结构传热热损失Q1 在围护结构传热热损失计算方面 各国标准总体差 别不大 都是依据公式 3 进行计算 Q1 K F Ti To 3 式中K为地面或地面以上不同围护结构传热系数 W m2 F为地面或围护结构面积 m2 Ti为采暖室 内设计温度 To为采暖室外计算温度 但不同标准对围护结构有不同取舍 例如文献 13 保留了玻璃 基础墙和地面全部的围护结构 而文献 14 则只考虑了玻璃等主要覆盖材料 将围护结构传热热损 失Q1分为地面以上围护结构 玻璃 基础墙 传热热损 失Qen和地面传热热损失Qg 2部分 1 地面以上温室围护结构传热热损失Qen 在温室专用的 13 15 21 4个标准中 文献 14 和 15 都只保留了玻璃覆盖部分作为围护结构计算对象 但文 献 15 认为骨架形式对传热的影响不可忽略 因而提出了 使用结构因子用于调整由于结构形式不同引起的围护结 构总传热系数的差异 文献 13 和文献 21 将不同传热系 数的围护结构分开计算 即对于地面以上围护结构传热 热损失的计算均保留了玻璃和基础墙2部分 不同标准 中玻璃温室主要覆盖材料的近似综合传热系数K取值对 比见表1 从表中可以看出 几个标准给出的综合传热系 数对于材料本身的描述都比较模糊 比如单层玻璃 文 献 14 和文献 21 给出的单层玻璃传热系数为 6 2 W m2 文献 13 和文献 15 给出的单层玻璃传热 系数为6 4 W m2 分析单层玻璃传热系数存在差异 的原因 是由于不同标准的传热系数取自于不同厚度的 单层玻璃 经计算 文献 14 和 21 的取值接近于5 mm 厚单层玻璃的传热系数 文献 13 和 15 的取值则更接近 于4 mm厚单层玻璃的传热系数 而这2种厚度的玻璃都 在实际工程大量应用 因此传热系数对于供热设备选型 会产生一定的影响 实际设计中应按玻璃厚度选取 表1 不同标准中玻璃温室主要覆盖材料近似综合传热系数 Table 1 Approximate overall heat transfer coefficients of covering materials of greenhouse defined in different standards W m 2 1 数据来源Data sources 温室覆盖材料 Greenhouse covering materials 文献 13 Reference 13 文献 14 Reference 14 文献 15 Reference 15 文献 21 Reference 21 单层玻璃 Single glass 6 4 6 2 6 4 6 2 单层玻璃覆盖单层塑料膜 Single plastic film over single glass 4 8 单层玻璃覆盖双层塑料膜 Double plastic film over single glass 2 8 3 4 单层玻璃加保温幕 Single glass and thermal blanket 4 0 2 8 双层玻璃 Double glass 4 0 3 7 4 0 2 温室地面传热热损失Qg 关于温室地面传热计算方法 文献 11 12 及 13 均采用地带法计算地面整体散热量 文献 14 和 15 均认 为地面传热损失很小 可以忽略不计 文献 21 采用周长 法计算温室周边地面耗热量 文献 21 对地面传热热损失的计算公式为 Qg KpP Ti To 4 式中KP为温室周边地面传热系数 周边基础不保温时取 0 96 W m 保温时取0 48 W m 相当于厚度为50 mm的 泡沫聚苯乙烯 向地下延伸610 mm P为温室外围护 墙周长 m 文献 11 和文献 12 规定在计算地面传热热损失时 靠近外墙地面传热路程较短 热阻较小 远离外墙地面 传热路程较长 热阻增大 因此室内地面的传热系数随 离外墙的距离而变化 地面传热系数的工程取值方法是 把地面沿外墙平行方向分成4个计算地带 22 靠近外墙 6 m范围内每2 m为一个地带 中部为一个独立地带 从 外向内 每个地带的传热系数分别为0 47 0 23 0 12 第21期 富建鲁等 连栋玻璃温室采暖热负荷计算方法 237 0 07 W m2 文献 13 中温室地面传热热损失也采用与文献 11 12 中类似的地带划分法 但地带划分为3个地带 从外墙 开始的20 m范围内 每10 m为一个地带 中部为独立 地带 从外向内 每个地带的传热系数分别为0 24 0 12 0 06 W m2 1 2 2 温室室内外空气交换热损失Q2 温室室内外空气交换热损失通常称为冷风渗透热损 失 文献 13 15 21 对于冷风渗透量的计算均一致采用换 气次数法 文献 11 和 12 这2个民用和工业建筑设计规 范采用缝隙法 各标准对于算式中系数的取值也各有不 同 此外 除文献 14 考虑了冷风潜热损失外 其他标准 均只考虑了冷风显热损失 对于冷风渗透热损失 即空气交换热损失Q2采用文 献 14 中的计算方法 Q2 i N V cpi Ti To hfg Wi Wo 5 式中 i为温室室内空气密度 kg m3 N为每秒换气次数 V为温室容积 m3 cpi 为温室室内空气定压比热容 J kg hfg为Ti温度下水的汽化潜热 J kg Wi为室内 空气含湿量 kg kg Wo为室外空气含湿量 kg kg 空气 含湿量均以每kg干空气计 当室外空气温度低于 20 且室内空气相对湿度低 于40 时 可简化为 14 Q2 1 800V N Ti To 6 文献 13 15 21 3个标准中计算公式类似 本文总结为 Q2 X M Ti To 的形式 式中X为系数 M为单位时间冷 风渗透量 m3 h 当M一定时 它们的差异仅在于系数 X的不同 文献 13 15 21 对于系数X的取值分别是0 5 0 28和0 35 按照传热传质理论 23 24 本文计算得0 36 与0 35更为接近 文献 11 12 均考虑了空气密度 比热容的影响 公 式为 Q2 0 28cp wn M Ti To 7 式中cp为空气的定压比热容 cp 1 01 kJ kg K 11 wn为 采暖室外计算温度下的空气密度 kg m3 在标准中 推 荐使用缝隙法进行渗透空气量的确定 11 2 实例热负荷分析 为对比不同标准计算结果 按北京某实际温室几何 尺寸构建温室模型进行详细计算分析 2 1 温室物理模型 温室跨度9 6 m 共25跨 开间5 m 共41个开间 温室檐高6 3 m 屋面采用连续开窗 温室四周基础墙为 高0 3 m 厚0 37 m的砖墙 基础无保温层 温室覆盖材 料为4 mm厚单层玻璃 图1 2 2 计算参数 以北京为例 表2为计算中公用的参数值 表中参 数主要来源于文献 11 12 其中温室冬季采暖室外计算 温度因温室本身热惰性低不能按民用建筑和工业建筑的 方法取值 学者认为应按年平均最低温度和极端最低温 度加权求得 25 26 但如何确定权重多年来尚无标准给出 本文按中国现行机械行业标准JB T10297 2014 温室加 热系统设计规范 13 中的取值方法 即20 a最冷日温度 的平均值 12 进行计算 a 立面图 a Elevation b 平面图 b Layout 图1 温室物理模型 Fig 1 Physical model of greenhouse 表2 模型温室热负荷计算参数 Table 2 Calculation parameters of heat load of model greenhouse 项目Item 数值Value 冬季室外计算温度 Outdoor calculation temperature in winter 13 12 室外计算相对湿度 Outdoor calculated relative humidity 11 12 44 室外空气含湿量 Humidity ratios of outdoor air g kg 1 11 12 0 66 室内采暖设计温度 Design temperature of indoor heating 16 室内设计相对湿度 Design relative humidity of indoor 75 室内空气含湿量 Humidity ratios of indoor air g kg 1 8 485 冬季室外平均风速 Average outdoor wind speed in winter 11 12 2 6 风速因子 Wind speed impact factor 15 1 结构因子 Structural impact factor 15 1 05 温室面积 Greenhouse area m2 49 200 温室体积 Greenhouse volume m3 319 800 温室玻璃覆盖面积 Greenhouse glass coverage area m2 57 984 基础墙面积 Sill wall area m2 267 换气次数 Ventilation rate h 1 1 空气定压比热容 Constant pressure specific heat of air kJ kg 1 K 1 11 1 01 室内空气密度 Indoor air density kg m 3 1 22 室外空气密度 Outdoor air density kg m 3 24 1 35 4 mm玻璃传热系数 Heat transfer coefficient of 4 mm glass 2 6 4 370 mm厚砖墙传热系数 Heat transfer coefficient of 370 mm brick wall 2 1 52 16 时水的汽化潜热 Latent heat of vaporization of water at 16 kJ kg 1 24 67 22 注 空气含湿量均以与每千克干空气同时并存的水蒸气量计 Note Humidity ratios of air is measured by the amount of water vapor coexisting with each kilogram of dry air 农业工程学报 http www tcsae org 2020年 238 2 3 计算热负荷 温室模型按不同标准计算方法的计算结果见表3 结果 表明文献 13 15 和 21 这4个温室专用标准中采暖总热负荷 中围护结构热损失占比为70 2 81 38 冷风渗透热损失 占比为18 62 29 8 在民用建筑和工业建筑标准文献 11 12 中 围护结构热损失占总负荷的93 冷风渗透热 损失明显比其它温室专用标准小 仅占总热负荷的7 出 现这种结果的主要原因在于冷风渗透量的计算方法不同 见本文1 2 2 民用建筑和工业建筑标准文献 11 12 中冷 风渗漏量的计算方法采用缝隙法 仅计算外门 窗缝隙渗 入室内的冷空气 温室专用标准均采用换气次数法 考虑 了玻璃拼装缝隙的冷风渗透 更符合温室实际条件 由此 推断 缝隙法对温室热负荷设计偏于不安全 在围护结构 热损失中 基础墙传热损失约占围护结构总热损失的0 1 比例非常低 可以忽略 地带法地面传热损失占围护结构 热损失的1 2 和1 3 占温室总热负荷的1 左右 文献 21 周长法计算出的结果占温室总热负荷的0 33 总体看 地面传热损失占温室总热负荷比重不大 不是影响温室热 负荷的主要因素 比较地带法和周长法 从设计安全的角 度考虑 应按地带法计算地面热损失 表3 不同标准体系模型温室计算热负荷 Table 3 Heating load calculated by different standards 围护结构热负荷 Heating load of enclosure kW 标准名称 Standards name 玻璃 Glass 基础墙 Sill wall 地面 Ground 小计 Subtotaol 冷风渗透热负荷 Heating load of cooling air infiltration kW 总热负荷 Total heating load kW 单位面积热负荷 Heating load per unit area W m 2 GB50736 2012 11 GB50019 2015 12 10 390 7 11 4 126 5 10 528 6 792 50 11 321 10 230 10 JB T10297 2014 13 10 390 7 11 4 138 4 10 540 5 4 477 20 15 017 70 305 24 ANSI ASAE EP406 4 14 10 438 6 0 0 10 438 6 3 121 13 13 559 73 275 60 Greenhouse Heating Load 15 10 960 5 0 0 10 960 5 2 507 23 13 467 73 273 73 Greenhouse Engineering 21 10 390 7 11 4 34 5 10 436 6 3 336 32 13 772 92 279 94 2 4 温室散热器布置及散热量分析 在温室采暖中 热负荷的计算与室外温度有关 散 热器散热量与室外温度没有直接关系 只与供回水温度 与室内温度有关系 当散热量与热负荷相等时 室内温 度保持恒定 下面以温室中常见散热器布置的最大散热 量 设计工况散热量 来对比表3中的计算热负荷值 2 4 1 温室散热器布置 近些年 以荷兰温室为代表的大型连栋温室在国内 迅速发展 主要的散热器布局均为栽培架之间地面敷设 51 mm 3 mm的无缝钢管作为采收车轨道兼做散热器 植株间布置 38 mm 2 mm的无缝钢管 温室四周布置6 排 51 mm 3 mm的无缝钢管 空中吊挂 51 mm 3 mm 散热管 以3 1节提出的长240 m 宽205 m 檐高6 3 m 的温室模型布置散热器 每跨布置6 列栽培架 间距 1 6 m 如图2所示 2 4 2 温室散热器散热量计算与分析 温室采暖系统各组成部分计算参数及在设计工况下 的计算结果如表4 从计算结果可知 温室中散热器的散 热量远小于温室计算热负荷 表3 仅为现行各标准推 荐公式计算设计单位面积热负荷的50 6 56 5 现行 标准体系下的温室热负荷计算值比实际情况偏大 应考 虑保温幕的作用予以修订 图2 温室剖面散热器布置示意图 Fig 2 Layout profile of radiator in greenhouse 表4 设计工况下采暖系统各组成部分计算参数及散热量 Table 4 Calculation parameters and heating capacity of each components of heating system 散热系统 Heating system 散热器规格 Radiator specification mm mm 供 回水温度 Supply and returen water temperature 传热系数 2 Heat transfer coefficient 2 W m 2 1 单位长度 散热器表面积 2 Surface area of radiator per unit length 2 m2 m 1 单位长度 散热量 Heating capacity per unit length W m 1 散热管 总长度 Total length of radiator tube m 散热管 总散热量 Total heating capacity of radiator tube kW 单位面积 散热量指标 Heating capacity per unit area W m 2 采收车轨道加温 Tube rail heating 51 3 75 50 9 5 0 16 70 59 400 4 158 0 84 5 株间加温Grow tube heating 38 2 50 45 9 0 0 12 34 29 700 1 009 8 20 5 上部加温 Upper heating 51 3 75 50 9 5 0 16 70 29 700 2 079 0 42 3 边墙加温Side wall heating 51 3 75 50 9 5 0 16 70 5 160 361 2 7 30 合计 7 608 0 154 6 第21期 富建鲁等 连栋玻璃温室采暖热负荷计算方法 239 2 5 考虑保温幕后计算结果与温室实测结果对比 2 5 1 考虑保温幕后计算结果 温室中设置了2层保温幕布 由保温幕参数可知 上层幕布节能率47 下层幕布节能率50 冬季夜间2 层幕布同时使用 则考虑配置保温幕布后温室屋面的综 合传热系数为 27 K K 1 c 13 1 2 1 2 1 2 2 1c c c cc c c 14 式中K为屋面使用保温幕后的综合传热系数 W m2 K 为屋面主要材料传热系数 本模型温室为6 4 W m2 c为保温幕关闭时的节能率 c1为上层幕布节能率 取值 为0 47 c2为下层幕布节能率 取值为0 50 根据公式 13 和 14 计算结果为2 24 W m2 考虑保温幕后温室热负 荷计算采用的参数 除屋面围护结构传热系数由增加保温幕 后的综合传热系数替代单层玻璃传热系数外 其它参数均与 表2一致 计算结果见表5 比较表4散热器散热量和表5 计算热负荷 可以看出 在考虑保温幕的保温作用后两者结 果基本接近 尤其与文献 14 和 21 之间的误差都在5 以内 由此 在实际设计中应充分考虑保温幕的保温作用 表5 保温幕关闭时计算热负荷值 Table 5 Heating load values calculated when climate screens closed 围护结构热负荷Heating load of enclosure kW 标准名称 Standards name 带保温幕屋顶 玻璃侧墙 Roof with climate screens glass side wall 基础墙 Sill wall 地面 Ground 小计 Subtotal 冷风渗透 热负荷 Heating load of cooling air infiltration kW 总热负荷 Total heating load kW 单位面积 热负荷 Heating load per unit area W m 2 GB50736 2012 11 GB50019 2015 12 4 059 95 17 7 126 5 4 204 15 792 50 4 996 65 101 56 JB T10297 2014 13 4 059 95 17 7 138 4 4 216 05 4 477 20 8 693 25 176 69 ANSI ASAE EP406 4 14 4 107 80 0 0 4 107 80 3 121 13 7 228 93 146 93 Greenhouse Heating Load 15 4 313 19 0 0 4 313 19 2 507 23 6 820 42 138 63 Greenhouse Engineering 21 4 059 95 17 7 34 5 4 112 15 3 336 32 7 448 47 151 39 2 5 2 温室实测结果及分析 温室采暖系统在供回水出入口处安装温度传感器 三通调节阀 图3 系统根据室内外温度由计算机自动 控制阀门开启度调节水温 并采集数据 图3 采暖系统水温传感器及调节阀 Fig 3 Water temperature sensor and regulating valve of heating system 温室采暖系统运行情况如图4实测温度曲线所示 2020年1月14日早7时50分左右 在温室保温幕关闭 的情况下 室外温度 12 时 散热器内平均水温57 室内温度16 基本接近设计工况 此时温室内散热器 的实际散热量见表6 由表可见 考虑保温幕设计工况下 的计算采暖热负荷与实际运行工况的散热量相比 偏差 在4 5 以内 并偏于安全 设计满足实际要求 从图4还可以看出 从上午08 00至10 00左右 室 内温度和室外温度同步上升 室内外温差基本保持在 25 左右不变但散热器内水温却出现了明显的上升和波 动 水温在设计供 回水温度75 50 的平均温度 62 5 左右波动 最高水温达到71 水温上升是因为 室内外温差不变的条件下温室散热量保持不变 而室内 温度升高后要保持散热器相同的散热量就必须提高管道 内水温 散热器内水温出现波动是因为这一阶段太阳升 起 温室保温幕打开后温室的保温能力下降与室外太阳 辐射补充热量二者的动态平衡变化的缘故 温室供暖系 统的实况运行也表明 采暖系统的水温也达到了设计工 况 而且在这种工况下也保证了温室室内外设计温差 说明工程设计是符合实际运行要求的 实测结果的分析表明 温室最大热负荷出现的时刻 并不是室外温度最低的凌晨 而是保温幕开启后1 2 h 此时室外温度已开始升高 在实际工程运行中 保温幕 的开启时刻会视天气情况开启时刻不定 此时的室外温 度数据在工程设计中难以取值应用 且这一时刻比较短 暂 温室负荷会很快随太阳辐射热的进入而降低 不会 对温室内作物造成影响 因此 在温室采暖热负荷计算 时仍推荐按考虑保温幕的工况进行计算 农业工程学报 http www tcsae org 2020年 240 图4 温室实测温度曲线图 2019 01 14 2019 01 15 Fig 4 Measured temperature curve in greenhouse 表6 温室实测时刻对应温度下散热器的散热量 Table 6 Heating capacity of radiator at corresponding temperature at measured time in greenhouse 散热系统 Heating system 散热器规格 Radiator Specification mm mm 供回水平均温度 Average temperature of supply and return water 传热系数 2 Heat transfer coefficient 2 W m 2 1 单位长度散热器 表面积 2 Surface area of radiator per unit length 2 m2 m 1 单位长度 散热量 Heating capacity per unit length W m 1 散热管 总长度 Total length of radiator tube m 散热管 总散热量 Total heating capacity of radiator tube kW 单位面积 散热量指标 Heating capacity per unit area W m 2 采收车轨道加温 Tube rail heating 51 3 57 9 5 0 16 62 59 400 3 701 81 75 24 株间加温 Grow tube heating 38 2 47 9 0 0 12 33 29 700 994 36 20 21 上部加温 Upper heating 51 3 57 9 5 0 16 62 29 700 1 850 90 37 62 边墙加温 Side wall heating 51 3 57 9 5 0 16 62 5 160 321 57 6 54 合计Total 7 262 46 139 61 3 结 论 1 以缝隙法进行冷风渗透热负荷计算由于仅考虑门 窗缝隙 会因温室本身的不严密性而造成计算值偏小 因此 仍推荐使用换气次数法进行冷风渗透热负荷计算 2 根据计算分析与实测验证发现 温室保温幕的使 用极大地减小了温室实际需热量 测试温室中考虑保温 幕的热负荷比按现行标准进行的设计负荷减小了约 42 1 55 9 以考虑保温幕的综合传热系数法计算出 热负荷与温室实际运行情况相符 现行标准体系下的温 室采暖热负荷计算值比实际情况偏大 应予以修订 在 计算围护结构传热量时应按保温幕设置情况计算出综合 传热系数后用于温室热负荷计算 参 考 文 献 1 宋兵伟 曹新伟 马皓诚 等 不同覆盖材料对Venlo型 连栋温室热负荷的影响 J 中国农机化学报 2016 37 11 53 57 80 Song Bingwei Cao Xinwei Ma Haocheng et al Effects of different covering materials on venlo type multi span greenhouse heat load J Journal of Chinese Agricultural Mechanization 2016 37 11 53 57 80 in Chinese with English abstract 2 周长吉 温室工程设计手册 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