天津市集约化育苗增温技术及装备——以天津兴有农业科技有限公司应用为例.pdf

引用本文格式 冯磊 刘志良 张宝乾 等 天津市集约化育苗增温技术及装备 以天津兴有农业科技有限公司应用为例 J 农业工程 2024 14 8 54 57 DOI 10 19998 ki 2095 1795 2024 08 009 FENG Lei LIU Zhiliang ZHANG Baoqian et al Warming technology and equipment of intensive seedling cultivation in Tianjin taking application of Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd as an example J Agricultural Engineering 2024 14 8 54 57 天津市集约化育苗增温技术及装备 以天津兴有农业科技有限公司应用为例 冯 磊1 刘志良1 张宝乾1 张雨辰1 李 妍2 郑学伟3 1 天津市农业发展服务中心 天津 300061 2 天津市农业科学院 天津 300380 3 天津兴有农业科技有限公司 天津 301705 摘 要 天津市集约化育苗过程中存在技术水平与设备不够成熟完善的问题 其中冬季低温是培育壮苗最大的阻力因素 过低的温度会导致僵苗或者死苗情况的发生 介绍了4种可应用于集约化育苗的增温技术及装备 并在天津兴有农业科 技有限公司设施园区内进行试验 从能耗 温度 增温效果 使用成本等方面进行分析对比 结果表明 智能温控电采 暖设备增温效果最好 地能水空调设备使用成本最低 用户需根据实际情况因地制宜选择合适的增温设备 关键词 设施农业 集约化育苗 增温装备 电采暖设备 热风炉 地能 生物质 中图分类号 S62 文献标识码 A 文章编号 2095 1795 2024 08 0054 04 DOI 10 19998 ki 2095 1795 2024 08 009 Warming technology and equipment of intensive seedling cultivation in Tianjin taking application of Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd as an example FENG Lei1 LIU Zhiliang1 ZHANG Baoqian1 ZHANG Yuchen1 LI Yan2 ZHENG Xuewei3 1 Tianjin Agricultural Development Service Center Tianjin 300061 China 2 Tianjin Academy of Agricultural Sciences Tianjin 300380 China 3 Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd Tianjin 301705 China Abstract There are problems with insufficient technical level and equipment in intensive seedling cultivation process in Tianjin Among them low temperature in winter is the biggest resistance factor for cultivating strong seedlings and too low temperature can lead to stiff or dead seedlings Four warming techniques and equipment that could be applied to intensive seedling cultivation were intro duced Conduct experiments were done in facility agriculture park of Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd Energy con sumption temperature heating effect and usage cost were analyzed and compared Results indicated that intelligent temperature con trolled electric heating equipment had the best heating effect and the lowest cost was using geothermal water air conditioning equipment Users need to choose suitable heating equipment according to their actual situation and local conditions Keywords facility agriculture intensive seedling cultivation heating equipment electric heating equipment hot blast stove geothermal energy biomass 0 引言 2022年中央1号文件提出 集中建设集约化育苗 工厂设施 2023年中央1号文件进一步明确提出 加快发展集约化蔬菜育苗中心 可以看出 中央 不仅高度重视设施农业 而且高度重视蔬菜育苗和开 展种源卡脖子技术攻关 目前 天津市蔬菜育苗发展仍存在技术水平与设 备不够成熟完善的问题 其中冬季低温是培育壮苗最 大的阻力因素 过低的温度会导致僵苗或者死苗情况 的发生 所以 选择合理 有效的设施增温技术及装 备 以提升棚内温度 降低冬季育苗生产风险 提高 种苗收益是增强天津市集约化育苗产业中优势种苗竞 争和发展急需解决的重要问题 1 4 1 温度对育苗的影响 任何种子的发芽 生长都需要适合的温度 即要 在最低温度和最高温度之间 当设施内的温度高于生 收稿日期 2024 02 21 修回日期 2024 04 25 作者简介 冯磊 工程师 主要从事农业机械化研究 E mail 405755810 第 14 卷 第 8 期农 业 工 程Vol 14 No 8 2024 年 8 月AGRICULTURAL ENGINEERING Aug 2024 长最高温度或低于生长最低温度时 作物的生长发育 就会停止 在作物生长的最高温度和最低温度范围内 随着温度的升高 作物的生长发育加快 所以冬季温 室中保持较高的适宜温度是种苗茁壮成长的关键 5 8 冬季育苗可以延长作物生长周期 来年可以提前进入 大田栽种生产 集约化育苗管理精细 生长环境好 可以 提高出苗率 有利于培育健壮种苗 使种植户获得高产 2 天津市集约化育苗典型园区介绍 天津兴有农业科技有限公司创建于2017年 是一 家集引种育种 蔬菜育苗 新品种新机械新技术示范 推广 科技培训 蔬菜回收为一体的综合性发展农业 公司 公司有8 000 m2的智能玻璃温室和41栋育苗温 室 年培育番茄 西甜瓜 茄子 辣椒和黄瓜等各种 蔬菜的自根苗和嫁接苗3 000万株以上 3 增温技术及装备 3 1 智能温控电采暖设备 智能温控电采暖设备 图1 利用高效电热转换方 式将电能转换为热能 这种方式预热时间短 进行自 动控制较容易 使用简便 无须外机 热能恒定输出 具有漏电保护 相序保护 缺相保护 热源部分保护 高温高压 低压保护和阻转保护功能 9 设备所需电 功率为3档 分别为14 5 14 5和21 5 kW 根据所需 供热面积来选择不同档位的输入功率 3档全开时可供 1 200 m2温室在冬季增温使用 温度可达17 C以上 智能温控电采暖设备技术参数如表1所示 图1 智能温控电采暖设备 Fig 1 Intelligent temperature control electric heating equipment 3 2 甲醇燃烧热风炉 甲醇燃烧热风炉 图2 是集燃烧与换热为一体高 热效率的空气加热装置 其以清洁能源甲醇为燃料 将加热后的空气输送到大棚内进行循环换热 对大棚 起到升温作用 提供促进植物生长所需的环境温度 燃烧产物为二氧化碳和水 对环境没有污染 同时 该热风炉还可将一部分二氧化碳返回到温室中 促进 植物生长所需的光合作用 工作原理为加热工作时 先将甲醇雾化 雾化后的甲醇在燃烧室 图3 中燃烧 产生的热量通过翅式换热器进行热交换 将水加热 10 经过换热后的低温烟气从烟气排放口排出 同时循环 泵把翅式换热器中的液体进行循环 进入翅式散热片 中 最后利用轴流风机工作时形成的负压 通过回风 管道接口进入的低温回风把翅式散热片上的热量带走 再由引风风机将热空气经过热风管均匀输送到大棚内 完成整个循环换热过程 甲醇燃烧热风炉主要技术参 数如表2所示 3 3 地能水空调设备 地能水空调设备 图4 是集制冷 制热为一体的 经济型组合 该设备在增温过程中热量来源于两个方 面 一是抽取地下水 将常温地下水中的热量抽取一 部分 二是加热室内空气 将两方面的热量进行结合 表 1 智能温控电采暖设备技术参数 Tab 1 Technical parameters of intelligent temperature control electric heating equipment 项目 技术参数 型号规格 KR51D 电功率 kW 3档 两 档 14 5 kW 1档 21 5 kW 可调 也可随意搭配 外形尺寸 长 宽 高 mm 1 300 930 830 制热量 kW 147 9 有效送风距离 m 0 80 可调节 输入额定电压 V AC380 三相 1 轴流风机 2 热蒸气排放口 3 排烟口 4 翅式散热片 5 排风口 6 燃烧室 图2 甲醇燃烧热风炉结构 Fig 2 Structure of methanol combustion hot blast stove 图3 燃烧室示意 Fig 3 Schematic of combustion chamber 冯磊 等 天津市集约化育苗增温技术及装备 55 然后通过带有大直径离心风叶的送风系统实现远距离 送风 同时在夏季温室也可通过该设备进行制冷降温 该设备能耗较低 单机有5和7 kW两种选择 因该机不 配备风管 建议在实际使用中温室两端各放1台单机 形成对流模式 地能水空调设备技术参数如表3所示 3 4 生物质颗粒燃烧增温设备 生物质颗粒燃烧增温设备是以玉米 小麦 水稻 及木材废料等为原料 对其进行压缩后定型成颗粒状 物质的设备 图5 该设备燃烧效率高 燃尽率可 达98 料仓采用隔离送料方式 不会发生回火和脱 火现象 可设置自动启停 低温分段燃烧模式 生物 质颗粒燃烧增温设备技术参数如表4所示 4 不同增温设备能耗及增温情况对比试验 通过试验对不同增温设备能耗及增温情况进行对 比 2024年1月19 25日 天津市夜间最低温度分 别为 7 1 6 0 12 60 10 80 6 80 5 40和 4 0 C 在天津兴有农业科技有限公司温室内 对4 套不同增温设备分别从温度 用电量 原料使用量 实际产生费用等方面进行7 d的跟踪测试 增温设备运 行时间为20 00 次日7 00 试验结果如表5所示 表中数值为7 d平均值 11 13 由表5可知 智能温控电采暖设备增温效果最好 从使用成本分析 甲醇燃烧热风炉产生的使用成本最 高 主要来源于原料甲醇 但甲醇燃烧后会产生CO2 反补到温室中可以提高植物的光合作用 对提高农作 物产量具有一定的作用 地能水空调设备产生的使用 成本最低 几种温室采暖方式能耗与采暖费用的比较 由于是在相同采暖负荷前提下的比较 其对比结论对 于普通连栋温室也是适用的 14 15 用户在选用时 应 根据栽培作物品种和产量 以及价格 投资回报率 设备使用寿命 折旧率及残值 维修和维修费用 操 作难易程度和使用安全性等因素综合考察 16 表 2 甲醇燃烧热风炉技术参数 Tab 2 Technical parameters of methanol combustion hot blast stove 项目 技术参数 供电电压 V 系统供电 AC220 引风机工作电压 AC380 扫风时间 min 2 前后吹扫 确保燃烧室内没有混合气 体残留 整机绝缘电阻 M 1 输入热功率 kW 35 12 56万 kJ热风炉 60 kW 20 93 万 kJ热风炉 输出热风温度 C 85 12 56万 20 93万 kJ热风炉 热效率 85 功率 W 350 不含引风机 工作间噪声 dB A 85 风机处噪声 dB A 90 炉体外表面温度 C 45 65 热风炉有保温措施 保温后的 表面温度会降至指定温度以下 并在局部 高温地方张贴高温警示标志 使用燃料 99 99 甲醇 图4 地能水空调设备 Fig 4 Ground energy water air conditioning equipment 表 3 地能水空调设备技术参数 Tab 3 Technical parameters of ground energy water air conditioning equipment 项目 技术参数 型号规格 DCDNF26 制冷 制热功率 kW 4 5 5 3 外形尺寸 长 宽 高 mm 800 430 1 560 质量 kg 130 循环风量 m3 h 1 5 000 输入额定电压 V AC380 三相 频率 Hz 50 功率 kW 5 7 表 4 生物质颗粒燃烧增温设备技术参数 Tab 4 Technical parameters of biomass pellet combustion heating equipment 项目 技术参数 风机所需功率 kW 2 2 外形尺寸 长 宽 高 mm 790 530 1 430 制热量 kW 147 9 有效送风距离 m 0 80 可调节 输入额定电压 V AC220 表 5 不同增温设备使用情况对比试验结果 Tab 5 Comparison test results of different heating equipment usage 设备类型 运行时间 h 设置温度 C 棚室实际温度 C 用电量 kW h 原料用量 实际产生费用 元 d 智能温控电采暖设备 11 15 5 17 5 22 220 0 135 温室大棚甲醇燃烧热风炉 11 18 20 20 15 甲醇用 量 75 L 209 地能水空调设备 11 20 18 120 0 70 生物质颗粒燃烧增温设备 11 60 16 30 125 kg 168 56 农业工程种业科技 5 结束语 增温设备的应用可以有效解决冬季温度过低造成 的僵苗 死苗问题 同时可以提高设施农作物的产量 和品质 也可以提高设施园区低温雨雪冰冻灾害防御 能力 降低冬季育苗生产成本和风险 为设施农业在 冬季高质量生产提供装备保障和技术支撑 介绍4种 不同的集约化育苗增温技术及装备 并在天津兴有农 业科技有限公司设施农业园区内进行试验 分别从温 度 用电量 原料使用量 实际产生费用等方面进行 7 d的跟踪测试 结果表明 智能温控电采暖设备增温 效果最好 地能水空调设备产生的使用成本最低 用 户在选择时 应因地制宜选择最适合的增温技术及装备 参考文献 刘贵成 农业设施中农机机械的应用分析 J 农业与技术 2017 37 18 65 1 李冬梅 论设施农业装备发展中存在的问题及对策 J 农机使 用与维修 2014 10 8 2 郭世荣 孙锦 束胜 等 我国设施园艺概况及发展趋势 J 中国蔬菜 2012 18 1 14 GUO Shirong SUN Jin SHU Sheng et al Analysis of general situ ation characteristics existing problems and development trend of pro tected horticulture in China J China Vegetables 2012 18 1 14 3 冯磊 梁学强 郭玉林 等 天津市设施农业及机械装备发展特 点 J 农业工程 2019 9 9 6 12 FENG Lei LIANG Xueqiang GUO Yulin et al Development char acteristics of facility agriculture and machinery equipment in Tianjin J Agricultural Engineering 2019 9 9 6 12 4 姬德刚 王洪涛 集约化育苗设施改造对周年育苗的影响 J 蔬菜 2012 6 65 66 5 柴贵贤 设施农业栽培中的保温增温技术分析 J 农业技术与 6 装备 2022 4 87 88 90 CHAI Guixian Analysis of thermal insulation and improving temperat ure technology in facility agriculture cultivation J Agricultural Tech nology Equipment 2022 4 87 88 90 谢思萌 张庐陵 我国南北地区温室类型和节能措施的差异研究 J 现代园艺 2022 1 23 27 7 柯行林 杨其长 张义 等 主动蓄放热加热基质与加热空气温 室增温效果对比 J 农业工程学报 2017 33 22 224 232 KE Xinglin YANG Qichang ZHANG Yi et al Warming effect comparison between substrate warming system and air warming system by active heat storage release in Chinese solar greenhouse J Transac tions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2017 33 22 224 232 8 赵丽平 刘春旭 张连萍 等 寒冷地区现代温室加温系统 J 农机化研究 2011 10 245 248 ZHAO Liping LIU Chunxu ZHANG Lianping et al Heating sys tem of modern greenhouse in cold areas J Journal of Agricultural Mechanization Research 2011 10 245 248 9 石惠娴 安文婷 徐得天 等 蓄能型地源热泵式植物工厂供能 系统节能运行调控 J 农业工程学报 2020 36 1 245 251 SHI Huixian AN Wenting XU Detian et al Regulation for energy saving operation of energy supply system in plant factory with energy storage ground source heat pump J Transactions of the Chinese Soci ety of Agricultural Engineering 2020 36 1 245 251 10 朱新宇 秦烨 张旭 等 基于CPC型太阳能集热器在日光温室 中的供暖应用及经济效益分析 J 北方园艺 2020 11 47 53 ZHU Xinyu QIN Ye ZHANG Xu et al Based on the application and economic benefit analysis of CPC solar collector in solar greenhouse J Northern Horticulture 2020 11 47 53 11 马最良 姚杨 杨自强 等 水环热泵空调系统设计 M 北京 化学工业出版社 2005 12 柴立龙 马承伟 张义 等 北京地区温室地源热泵供暖能耗及 经济性分析 J 农业工程学报 2010 26 3 249 254 CHAI Lilong MA Chengwei ZHANG Yi et al Energy consump tion and economic analysis of ground source heat pump used in green house in Beijing J Transactions of the Chinese Society of Agricultur al Engineering 2010 26 3 249 254 13 王吉庆 张百良 水源热泵在温室加温中的应用研究 J 中国 农学通报 2005 21 6 415 419 442 WANG Jiqing ZHANG Bailiang Experiment of water source heat pump in greenhouse heating J Chinese Agricultural Science Bulletin 2005 21 6 415 419 442 14 方慧 杨其长 王柟 等 浅层地热源节能技术及其在设施农业 中的应用 J 农业工程学报 2008 24 10 286 290 FANG Hui YANG Qichang WANG Nan et al Geothermal tech nology and its applications in protected agriculture J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2008 24 10 286 290 15 刘森 日光温室越冬增温设备的合理选用 J 农机科技推广 2017 10 44 16 图5 生物质颗粒燃烧增温设备及生物质颗粒 Fig 5 Biomass pellet combustion heating equipment and biomass particles 冯磊 等 天津市集约化育苗增温技术及装备 57