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設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)陳青云中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院chenqingyun施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)陳青云1第一章緒言第二章設(shè)施光環(huán)境及其調(diào)控8第三章設(shè)施熱環(huán)境及其調(diào)控10第四章設(shè)施氣體環(huán)境及其調(diào)控6第五章設(shè)施水環(huán)境及其調(diào)控10第六章設(shè)施土壤環(huán)境及其調(diào)控12第七章設(shè)施環(huán)境自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)8第八章設(shè)施能源工程
第一章緒言2
溫室環(huán)境因素環(huán)境調(diào)控技術(shù)
土壤溫度溫度加溫、保溫、可再生能源利用空氣溫度空氣濕度通風(fēng)、降溫CO2環(huán)境---------------CO2施肥光照---------------光照調(diào)控根圈環(huán)境(水份、養(yǎng)分)---------灌溉與施肥溫室環(huán)境因素環(huán)境調(diào)3一、溫室采暖工程二、溫室內(nèi)的光照環(huán)境及調(diào)控三、溫室通風(fēng)工程四、溫室降溫工程五、二氧化碳施肥六、節(jié)能型日光溫室七、荷蘭與中國(guó)番茄栽培特點(diǎn)一、溫室采暖工程4一、溫室采暖工程1.采暖系統(tǒng)的類(lèi)型⑴采暖的能源燃煤
燃油天然氣電能太陽(yáng)能地?zé)崮堍撇膳绞?/p>
根據(jù)采暖范圍分類(lèi)全面采暖局部采暖根據(jù)采暖設(shè)備分類(lèi) ①熱水采暖 ②蒸汽采暖 ③熱風(fēng)采暖 ④電熱采暖 ⑤輻射采暖 ⑥火爐采暖一、溫室采暖工程52.溫室的熱平衡分析⑴采暖熱負(fù)荷及其確定方法原理
采暖熱負(fù)荷
在室外氣溫to下,為維持要求的設(shè)施內(nèi)氣溫ti,采暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)向溫室內(nèi)提供的熱量。
確定采暖熱負(fù)荷的方法
統(tǒng)計(jì)溫室的所有熱量收支(得熱、失熱),根據(jù)能量平衡的原理,由熱平衡方程式計(jì)算。熱負(fù)荷=∑失熱-∑得熱2.溫室的熱平衡分析6⑵溫室的熱平衡分析溫室內(nèi)的熱量來(lái)源白晝:室內(nèi)外水平面太陽(yáng)輻射熱量(北緯30°~45°地區(qū)、晴好天氣、正午時(shí)刻)太陽(yáng)輻射室內(nèi)水平面冬季150~400W/m2夏季300~600W/m2室外水平面冬季350~650W/m2夏季900~1000W/m2⑵溫室的熱平衡分析太陽(yáng)輻射室內(nèi)水平面室外水平面7夜間:采暖系統(tǒng)加溫?zé)崃?00~300W/m2日光溫室加溫溫室不加溫溫室墻面放熱量30~50W/m2地面放熱量20~30W/m2地面放熱量20~30W/m2夜間:采暖系統(tǒng)日光溫室加溫溫室不加溫溫室墻面放熱量地面放熱量8溫室的熱量收支地中傳熱Qf通風(fēng)Qvs長(zhǎng)波輻射3~80mm對(duì)流太陽(yáng)輻射0.2~3mm吸收反射室內(nèi)反射蒸騰蒸發(fā)Qvl加溫?zé)崃縌h覆蓋層傳熱Qw太陽(yáng)熱Qs設(shè)備發(fā)熱Qm光合Qp呼吸Qr溫室的熱平衡方程(Qs+Qm+Qh+Qr)-(Qw+Qf+Qvs+Qvl+Qp)=0≈0≈0≈0溫室的地中傳熱Qf通風(fēng)Qvs長(zhǎng)波輻射對(duì)流太陽(yáng)輻射吸收反射室內(nèi)9溫室的熱平衡方程
(Qs+Qh)-(Qw+Qf+Qvs+Qvl)=0采暖熱負(fù)荷
Qh=(Qw+Qf+Qvs+Qvl)-
Qs冬季夜間采暖熱負(fù)荷
Qh=Qw+Qf+Qvs冬季夜間加溫溫室中的熱量平衡
對(duì)流30
地中傳熱Qf10
冷風(fēng)滲透Qvs10長(zhǎng)波輻射35
對(duì)流45
長(zhǎng)波輻射50
加溫?zé)崃縌h100覆蓋層傳熱Qw溫室的熱平衡方程(Qs+Qh)-(Qw+Qf+Qvs103.溫室采暖熱負(fù)荷的計(jì)算⑴通過(guò)溫室圍護(hù)覆蓋材料的傳熱量式中 ti——室內(nèi)氣溫,℃; to——室外氣溫,℃; Agj——溫室覆蓋層各部分面積,m2;
Kj
——各覆蓋層的傳熱系數(shù),W/(m2·℃)。主要參照《溫室加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》JB/T10297-20013.溫室采暖熱負(fù)荷的計(jì)算⑴通過(guò)溫室圍護(hù)覆蓋材料的傳熱量11非透明平壁的傳熱透明平壁的傳熱輻射輻射對(duì)流對(duì)流導(dǎo)熱輻射對(duì)流導(dǎo)熱輻射輻射對(duì)流關(guān)于傳熱系數(shù)K非透明平壁的傳熱透明12非透明平壁的傳熱系數(shù):式中ai—內(nèi)表面換熱系數(shù),一般8.7W/(m2·℃);
ao—外表面換熱系數(shù),一般23.0W/(m2·℃);
dj
—
材料的厚度,m;
lj—
材料的導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃)
。非透明平壁的傳熱阻:非透明平壁的傳熱系數(shù):式中ai—內(nèi)表面換熱系數(shù),一般13覆蓋材料傳熱系數(shù)W/(m2?℃)覆蓋材料傳熱系數(shù)W/(m2?℃)單層玻璃6.4單層聚乙烯(PE)薄膜6.8雙層玻璃4.0單層聚乙烯(PE)保溫膜6.6單層聚碳酸酯(PC)板6.3雙層聚乙烯(PE)薄膜4.46mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板4.2單層聚氯乙烯(PVC)薄膜6.68mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板4.0單層聚氯乙烯(PVC)保溫膜6.510mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板3.6雙層聚氯乙烯(PVC)薄膜4.216mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板3.3單層乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜6.710mm聚碳酸酯(PC)三層中空板3.3雙層乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜4.316mm聚碳酸酯(PC)三層中空板2.9單層乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜6.6單層玻璃纖維增強(qiáng)聚酯(FRP)板6.3雙層乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜4.2單層玻璃纖維增強(qiáng)丙烯(FRA)板6.3雙層充氣聚乙烯(PE)膜4.3單層丙烯樹(shù)脂(有機(jī)玻璃MMA)板6.3雙層充氣聚氯乙烯(PVC)膜4.1單層聚酯(PET)片材6.3雙層充氣乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜4.2單層乙烯-四氟乙烯(ETFE)片材6.3雙層充氣乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜4.1透明材料主圍護(hù)覆蓋層單獨(dú)使用時(shí)的傳熱系數(shù)
覆蓋材料傳熱系數(shù)W/(m2?℃)覆蓋材料傳熱系數(shù)W/(m2?14保溫覆蓋材料熱節(jié)省率a/(%)保溫覆蓋材料熱節(jié)省率a/(%)聚乙烯(PE)薄膜32綴鋁膜(25%鋁膜,75%透明膜)34聚氯乙烯(PVC)薄膜35綴鋁膜(33%鋁膜,67%透明膜)36乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜34綴鋁膜(50%鋁膜,50%透明膜)39乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜35綴鋁膜(67%鋁膜,33%透明膜)42無(wú)紡布25綴鋁膜(75%鋁膜,25%透明膜)44混鋁薄膜40綴鋁膜(100%鋁膜)47鍍鋁薄膜50綴鋁膜(50%鋁膜,50%無(wú)膜)15草簾70綴鋁膜(67%鋁膜,33%無(wú)膜)20復(fù)合材料保溫被65綴鋁膜(75%鋁膜,25%無(wú)膜)22附加保溫覆蓋的熱節(jié)省率
K’—主圍護(hù)覆蓋層單獨(dú)使用時(shí)的傳熱系數(shù),W/(m2?℃);—采用附加保溫覆蓋時(shí)的熱節(jié)省率,無(wú)附加保溫覆蓋時(shí)為0。采用二層附加保溫覆蓋時(shí),熱節(jié)省率=0.85(1+2)-0.712保溫覆蓋材料熱節(jié)省率保溫覆蓋材料熱節(jié)省率聚乙烯(PE)薄膜315
10m
10m
Ksj=0.24
Ksj=0.12
Ksj=0.06
⑵地中傳熱量式中
ti、to——室內(nèi)與室外氣溫,℃;Asj—溫室地面各分區(qū)面積,m2;
Ksj—地面各分區(qū)傳熱系數(shù),W/(m2·℃)。10m10mKsj=0.24Ksj=0.1216⑶溫室通風(fēng)或冷風(fēng)滲透耗熱量式中
ti、to——室內(nèi)與室外氣溫,℃;cp——空氣定壓質(zhì)量比熱容,1030J/(kg·℃);
ra——空氣密度,1.2kg/m3,
或353/(ti+273);L——通風(fēng)量或冷風(fēng)滲透量,m3/s。冬季夜間密閉管理時(shí):式中n——溫室的換氣次數(shù),0.5~4次/h;
V——溫室的內(nèi)部容積,m3。⑶溫室通風(fēng)或冷風(fēng)滲透耗熱量冬季夜間密閉管理時(shí):17冬季夜間溫室采暖熱負(fù)荷的簡(jiǎn)化計(jì)算式式中 Ag——溫室全覆蓋表面積,m2;
As——溫室地面面積,m2;
U——經(jīng)驗(yàn)熱負(fù)荷系數(shù),W/(m2·℃),玻璃覆蓋為6.4,聚乙烯薄膜覆蓋為7.3;
a——保溫覆蓋熱節(jié)省率;
b——保溫比(=As/Ag),0.5~0.8,
As越大時(shí)b越大。冬季夜間溫室采暖熱負(fù)荷的簡(jiǎn)化計(jì)算式18例題:北京地區(qū)某10連棟拱形屋面塑料溫室,單跨跨度8m,南北方向共9個(gè)開(kāi)間,柱距為4m,天溝高度3.5m,屋脊高度5.2m。屋面及四周全部采用雙層充氣膜覆蓋,夜間室內(nèi)上部覆蓋綴鋁膜保溫幕(50%鋁膜,50%透明膜)
。室內(nèi)種植喜溫蔬菜,冬季夜間室外計(jì)算氣溫為-12℃,要求夜間室內(nèi)氣溫不低于15℃,試計(jì)算溫室的冬季采暖熱負(fù)荷及單位面積的采暖熱負(fù)荷,其中經(jīng)過(guò)覆蓋材料的傳熱、地中傳熱及冷風(fēng)滲透損失的熱量各占多少比例。采用熱水采暖,計(jì)算所需圓翼型散熱器配置數(shù)量。例題:北京地區(qū)某10連棟拱形屋面塑料溫室,單跨跨度8m,南北19解:①溫室面積及室內(nèi)容積溫室內(nèi)地面面積As=長(zhǎng)×寬=(10×8)×(9×4)=2880m2山墻面積2×10×8×(5.2×2/3+3.5/3)=741.3m2側(cè)墻面積
2×9×4×3.5=252m2屋面面積室內(nèi)容積
解:20②覆蓋材料的傳熱量雙層充氣膜(雙層聚乙烯)K’=4.3W/(m2·℃)雙層充氣膜+綴鋁幕
K=K’(1-a)=
4.3×(1-0.39)=
2..623W/(m2·℃)②覆蓋材料的傳熱量21③地中傳熱量
10m
Ksj=0.24
Ksj=0.12
10m
10m
10m
60m
16m
③地中傳熱量10mKsj=0.24Ksj=0.1222④冷風(fēng)滲透耗熱量Qv冷風(fēng)滲透量(換氣次數(shù)為1次/h)空氣密度冷風(fēng)滲透耗熱量:④冷風(fēng)滲透耗熱量Qv23⑤采暖熱負(fù)荷
Qh=Qw+Qv+Qf=371460+126492+15552=513504W單位面積的采暖負(fù)荷為:513504/2880=178.3W/m2⑥各種傳熱途徑所占比例覆蓋材料的傳熱371460/513504=72.3%地中傳熱15552/513504=3.0%冷風(fēng)滲透損失126492/513504=24.6%⑦所需圓翼型散熱器配置數(shù)量按每m散熱量600W計(jì)算,所需圓翼型散熱器總長(zhǎng)度為:513504/600=856m⑤采暖熱負(fù)荷24設(shè)脊高為,檐高為,溫室地面面積為,跨數(shù)為n,跨度為(對(duì)于文洛型溫室,為一個(gè)屋頂?shù)目缍?。①對(duì)稱(chēng)雙坡屋面一面山墻的面積為:屋面的面積為:溫室的容積為:②拱形屋面一面山墻的面積為:屋面的面積為:溫室的容積為:設(shè)脊高為,檐高為,溫室地面面積為25系統(tǒng)組成:熱水鍋爐→輸送管道→散熱設(shè)備及附屬設(shè)備特點(diǎn):水熱容量大,熱穩(wěn)定性好,室內(nèi)溫度波動(dòng)小,停機(jī)后保溫性強(qiáng);配置復(fù)雜、設(shè)備費(fèi)用高;預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)適用范圍:大型溫室、有較長(zhǎng)期和大量供熱需求的溫室圓翼型散熱器(鑄鐵、鋼)散熱量一般300~700W/m4.熱水采暖系統(tǒng)的設(shè)備系統(tǒng)組成:熱水鍋爐→輸送管道→散熱設(shè)備及附屬設(shè)備4.熱水26設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件275.熱風(fēng)采暖設(shè)備(熱風(fēng)爐或暖風(fēng)機(jī))熱源:燃煤、燃油、燃?xì)?、電能、熱水、蒸汽特點(diǎn):供熱系統(tǒng)簡(jiǎn)單,配置安裝靈活、簡(jiǎn)便,設(shè)備費(fèi)用較低;系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間短,升溫快;溫度穩(wěn)定性差,停機(jī)后溫度降低快。適用范圍:小型溫室或供熱需求較小的溫室,或用于大型溫室輔助加溫,尤其適用于短期臨時(shí)加溫?zé)犸L(fēng)溫度:30℃~60℃送風(fēng)量:每m2溫室面積送風(fēng)量27~36m3/h5.熱風(fēng)采暖設(shè)備(熱風(fēng)爐或暖風(fēng)機(jī))28設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件29設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件306.土壤加溫設(shè)備電加熱線及地中熱水管道加溫6.土壤加溫設(shè)備31各氣候區(qū)連棟溫室加溫期及年耗煤量北ⅠA北ⅠB北ⅠB北ⅡA北ⅡC北ⅡB北ⅢA北ⅢB北ⅣA北ⅣB南ⅠA南ⅠB南ⅡB南Ⅲ區(qū)南ⅣA南ⅣB南ⅤA南ⅤB南ⅡA南ⅤA174~228天99~168t/畝174~228天99~168t/畝220~262天171~254t/畝210~240天134~180t/畝141~174天59~81t/畝170~197天73~116t/畝151~167天73~93t/畝184~202天97~120t/畝287~365天185~233t/畝97~141天29~51t/畝0~70天0~20t/畝104~124天34~42t/畝135~151天48~63t/畝79~116天21~38t/畝0050~128天13~39t/畝190~365天70~184t/畝北緯40度地區(qū):溫室加溫能耗100~250W/m2燃煤消耗60~150kg/(m2·年)=40~100t/(畝·年)采暖煤、水電費(fèi)用占生產(chǎn)成本的50%~70%7.溫室采暖的節(jié)能各氣候區(qū)連棟溫室加溫期及年耗煤量北ⅠA北ⅠB北ⅠB北ⅡA32溫室采暖節(jié)能的一些可行的途徑減少地中傳熱量(溫室周邊設(shè)置防寒溝)減少通風(fēng)或冷風(fēng)滲透的熱量損失(加強(qiáng)密閉性)加強(qiáng)溫室圍護(hù)覆蓋的保溫性(保溫覆蓋材料、設(shè)置保溫幕)提高加溫設(shè)備的熱轉(zhuǎn)換和利用效率有效利用新能源(可再生能源:太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等)有效利用工農(nóng)業(yè)廢棄物能源(垃圾、作物秸稈、沼氣)工業(yè)(熱力發(fā)電廠)廢熱利用溫室運(yùn)行中的優(yōu)化管理溫室采暖節(jié)能的一些可行的途徑33⑴關(guān)于覆蓋材料保溫性
聚乙烯(PE)膜乙烯-醋酸乙烯(EVA、PO)復(fù)合膜聚氯乙烯(PVC)膜玻璃聚酯(PET)膜(片材)氟素(ETFE)膜(片材)中空聚碳酸酯(PC)板材(比單層覆蓋節(jié)能30%以上)保溫性提高方向⑴關(guān)于覆蓋材料保溫性保溫性提高方向34⑵保溫幕(多層覆蓋)的采用
節(jié)能率20%~45%紅外反射材料——綴鋁膜保溫幕
⑵保溫幕(多層覆蓋)的采用紅外反射材料——綴鋁膜保溫幕35⑶太陽(yáng)能的充分利用
采用地中熱交換系統(tǒng)蓄熱增溫的溫室20~30℃14℃↗8~12℃18℃↘白晝蓄熱夜間放熱⑶太陽(yáng)能的充分利用20~30℃14℃↗8~12℃18℃↘36⑷地能利用
地源熱泵溫室加溫與降溫系統(tǒng)用于冬季溫室加溫,比燃煤熱水采暖系統(tǒng)節(jié)能40%≈15℃恒溫冬季-10℃熱泵工質(zhì)溫度>40℃≈15℃恒溫夏季30℃空調(diào)(熱泵)工質(zhì)溫度<10℃⑷地能利用≈15℃恒溫冬季-10℃熱泵工質(zhì)溫度≈1537熱泵工作原理放熱壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥高壓高溫高壓低溫低壓低溫低壓低溫吸熱熱泵工作原理放熱壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥高壓高溫高壓低溫低壓38溫室地源熱泵加溫系統(tǒng)冬季地源熱泵系統(tǒng)供熱的運(yùn)行方式1/4熱量來(lái)自設(shè)備消耗電能換熱器放熱壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥高壓高溫高壓低溫低壓低溫低壓低溫吸熱3/4熱量來(lái)自地層換向閥換向閥供暖室內(nèi)溫室地源熱泵加溫系統(tǒng)冬季地源熱泵系統(tǒng)供熱的運(yùn)行方式1/439地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)夏季地源熱泵系統(tǒng)空調(diào)的運(yùn)行方式換熱器放熱壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器膨脹閥高壓高溫高壓低溫低壓低溫低壓低溫吸熱換向閥換向閥空調(diào)室內(nèi)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)夏季地源熱泵系統(tǒng)空調(diào)的運(yùn)行方式換熱器放熱壓縮40中國(guó)農(nóng)大上莊實(shí)驗(yàn)站采用地源熱泵供暖的溫室地源熱泵機(jī)房地源熱泵在溫室中的應(yīng)用中國(guó)農(nóng)大上莊實(shí)驗(yàn)站地源熱泵機(jī)房地源熱泵在溫室中的應(yīng)用41溫室中的冷、暖供風(fēng)設(shè)備溫室中的冷、暖供風(fēng)設(shè)備42地源熱泵節(jié)能的分析地源熱泵系統(tǒng)供熱的能效比:一般地源熱泵系統(tǒng)COP≈4空氣源熱泵系統(tǒng)COP≈2地源熱泵系統(tǒng)空調(diào)的能效比:一般地源熱泵系統(tǒng)COP≈4空氣源熱泵系統(tǒng)COP≈2.5地源熱泵節(jié)能的分析地源熱泵系統(tǒng)供熱的能效比:一般地源熱泵系統(tǒng)43直接燃燒(效率100%)獲29.3MJ熱量鍋爐集中供暖(效率70%)獲20.5MJ熱量電供暖(COP=1)獲8.91MJ熱量空氣源熱泵(COP=2)獲17.83MJ熱量地源(埋管)熱泵(COP=4)獲35.65MJ熱量1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒熱量=29.3MJ2.475度電=8.91MJ以不同方式燃燒1kg標(biāo)準(zhǔn)煤獲取的熱量:發(fā)電直接燃燒(效率100%)獲29.3MJ熱量鍋爐集中供暖(44即,提供熱量Q所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤:鍋爐集中供暖(效率70%)為:Q/20.5kg地源熱泵供暖(COP=4)為:Q/35.65kg地源熱泵供暖與鍋爐集中供暖相比,節(jié)能率為:即,提供熱量Q所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤:45半導(dǎo)體制冷獲2.64MJ冷量直燃式溴化鋰制冷機(jī)獲29.3MJ冷量蒸汽式溴化鋰制冷機(jī)獲16.1MJ冷量空氣源熱泵(COP=2.8)獲24.96MJ冷量水冷冷水機(jī)組(COP=3.5)獲31.2MJ冷量地源(埋管)熱泵(COP=4)獲35.65MJ冷量1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒熱量=29.3MJ2.475度電=8.91MJ以不同方式燃燒1kg標(biāo)準(zhǔn)煤獲取的冷量:發(fā)電半導(dǎo)體制冷獲2.64MJ冷量直燃式溴化鋰制冷機(jī)獲29.346①節(jié)能減排(實(shí)際一般可達(dá)40%以上)②加溫運(yùn)行效果穩(wěn)定,調(diào)控容易③不會(huì)污染農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)地區(qū)(對(duì)大城市城郊有特別意義)④同一套系統(tǒng)可兼用于加溫和降溫(但溫室夏季降溫冷負(fù)荷大,用于夏季降溫不經(jīng)濟(jì))⑤地源熱泵用于農(nóng)業(yè)設(shè)施冬季采暖的費(fèi)用略高于燃煤采暖,而低于燃?xì)獠膳纾员本┑貐^(qū)為例,采暖的單位溫室面積費(fèi)用:燃煤約為70元/m2,燃?xì)鉃?00元/m2,地源熱泵為85元/m2地源熱泵用于農(nóng)業(yè)設(shè)施采暖的優(yōu)點(diǎn)與問(wèn)題①節(jié)能減排(實(shí)際一般可達(dá)40%以上)地源熱泵用于農(nóng)業(yè)設(shè)施采暖47⑥建設(shè)費(fèi)用較高單位溫室面積所需供熱系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用:燃煤熱水采暖系統(tǒng)約為450~500元/m2地源熱泵供熱系統(tǒng)約為600元/m2其中: 室外工程(打井等): 33% 熱泵機(jī)組: 25% 機(jī)房設(shè)備: 16% 溫室內(nèi)末端設(shè)備(風(fēng)機(jī)盤(pán)管等):16% 其他: 10%⑥建設(shè)費(fèi)用較高48二、溫室內(nèi)的光照環(huán)境及調(diào)控1.光照環(huán)境的要素
光質(zhì)(光色)—各波長(zhǎng)光的能量分布(考慮不同波長(zhǎng)光對(duì)植物的不同作用)
光照強(qiáng)度與光照量—光照的強(qiáng)弱及累積量(滿足植物光合作用的需要)
光照周期—明期、暗期的長(zhǎng)短和交替周期規(guī)律(考慮植物的光周期作用)二、溫室內(nèi)的光照環(huán)境及調(diào)控49太陽(yáng)輻射光譜波長(zhǎng)(nm)05001500100020003000250025002000150010005000輻射能(W/m2.mm)地面大氣層外緣6000K黑體輻射可見(jiàn)光紅外線紫外線38076048.38.7%43.0%植物光合有效輻射(生理輻射)300~780nm——對(duì)植物生理產(chǎn)生作用的光輻射波長(zhǎng)范圍400~720nm——產(chǎn)生植物光合作用的光輻射波長(zhǎng)范圍,一般在400~700nm的范圍計(jì)量⑴光質(zhì)(光色)太陽(yáng)輻射光譜波長(zhǎng)(nm)05001500100020003050波長(zhǎng)范圍不同波長(zhǎng)的光熱輻射對(duì)植物及環(huán)境的作用300nm以下①對(duì)于多數(shù)植物,具有殺傷作用,可能導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉,影響光合作用,增加病菌感染。②加速塑料覆蓋材料老化300~400nm有利植物的成形與花、果著色、維生素C形成400~720nm①植物光合作用400~510nm藍(lán)紫光植物吸收率高,光合作用強(qiáng),有利植物成形。510~610nm綠光植物吸收率及光合作用效率較低。610~720nm紅橙光植物吸收率高,光合作用強(qiáng),一些條件下具有較強(qiáng)的光周期作用。②提供輻射熱量720~1000nm影響植物伸長(zhǎng),700~800nm輻射稱(chēng)為遠(yuǎn)紅光,對(duì)光周期及種子形成有重要作用,并控制開(kāi)花及果實(shí)顏色。1000~3000nm提供太陽(yáng)輻射熱量。3000~80000nm常溫物體的熱輻射,散失溫室內(nèi)熱量??梢?jiàn)光紅外光長(zhǎng)波紅外輻射太陽(yáng)輻射(短波輻射)紫外光波長(zhǎng)范圍不同波長(zhǎng)的光熱輻射對(duì)植物及環(huán)境的作用300nm以下①51⑵光照的強(qiáng)度及度量①光照度根據(jù)人的視覺(jué)光譜光效應(yīng)確定的單位面積光通量。(555nm黃綠光感覺(jué)量為1。)單位:lx(勒克斯)②光合有效輻射照度(PAR)單位時(shí)間、單位面積上照射的光合有效輻射能量。單位:W/m2③光合有效光量子流密度(PPFD或PPF)單位時(shí)間、單位面積上照射的光合有效輻射光量子數(shù)。單位:mmol/m2.s④太陽(yáng)總輻射照度單位:W/m2說(shuō)明:光合成有效輻射——400~700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光輻射
mol(摩爾)——物質(zhì)的數(shù)量單位,1mol=6.02257×10231mol=1000000mmol光照度光合有效輻射照度光合有效光量子流密度⑵光照的強(qiáng)度及度量①光照度根據(jù)人的視覺(jué)光譜光效應(yīng)確定的52各種光照度量單位的相互關(guān)系
光照度、輻射照度、光量子流密度等與光譜能量分布密切相關(guān),幾者之間無(wú)固定的比例關(guān)系。
只有在確定的光譜能量分布情況下,才有明確的相關(guān)關(guān)系。一般天氣自然(太陽(yáng))光照情況下幾種光照度量單位的近似換算關(guān)系
光合有效輻射照度W/m2光合有效光量子流密度mmol/m2.s對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)總輻射照度W/m2光照度1klx≈4.2(4)16.8(18)10
klx數(shù)×4≈W/m2W/m2×4≈mmol/m2.s
各種光照度量單位的相互關(guān)系一般天氣自然(太陽(yáng))光照情況下幾種53室外日光溫室內(nèi)連棟溫室內(nèi)多數(shù)陽(yáng)性植物最低要求光照度(lx)30000~5000015000~3500012000~2500020000PAR(W/m2)120~21060~14050~10080PPFD(mmol/m2·s)500~840250~580200~400300北京地區(qū)冬季晴天正午時(shí)刻的溫室內(nèi)外光照強(qiáng)度
光源PAR/照度W·m-2/klxPPFD/照度mmol·m-2·s-1/klxPPFD/PARmmol·m-2·s-1/W·m-2熒光燈2.7312.54.59金屬鹵化燈3.1314.44.59高壓鈉燈2.8145白熾燈3.9619.95.02藍(lán)色LED38.51453.76紅色LED24.01325.52日光(對(duì)照)4.216.84幾種光源的光照強(qiáng)度單位近似換算關(guān)系
室外日光溫室內(nèi)連棟溫室內(nèi)多數(shù)陽(yáng)性植物最低要求光照度(54⑶植物的光周期現(xiàn)象
在植物的光周期反應(yīng)中,光作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的控制信息發(fā)揮作用,連續(xù)光照時(shí)間與光質(zhì)是決定其作用的重要因素,能量大小是次要因素,照度僅數(shù)十lx即可發(fā)揮作用。長(zhǎng)日照植物每天12小時(shí)以上光照促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育(大多數(shù)葉菜、豌豆、蔥、蒜、荷花、唐菖蒲等)短日照植物每天光照少于12~14小時(shí)才能正常生長(zhǎng)發(fā)育(茼蒿、扁豆、豇豆、秋菊、一品紅、牽?;ǖ龋┲泄庑灾参飳?duì)光照時(shí)數(shù)無(wú)嚴(yán)格要求,一般每天8~16h均可(黃瓜、番茄、辣椒、四季豆、月季、香石竹、天竺葵等)
⑶植物的光周期現(xiàn)象552.滿足溫室光照環(huán)境要求的調(diào)控工程手段
開(kāi)發(fā)和選用合適的溫室覆蓋材料溫室建設(shè)方面,采用合理的方位與溫室結(jié)構(gòu)人工調(diào)控光強(qiáng)與光量調(diào)控——遮光調(diào)節(jié)(適當(dāng)減弱光強(qiáng))光合補(bǔ)光(強(qiáng)光補(bǔ)充)光周期調(diào)控——遮光調(diào)節(jié)(嚴(yán)密遮光)延長(zhǎng)暗期(低于10Lx)補(bǔ)光調(diào)節(jié)(50Lx以上弱光即可)延長(zhǎng)光照時(shí)間(整夜連續(xù)補(bǔ)光、早晚延長(zhǎng)補(bǔ)光和夜間間斷補(bǔ)光)光質(zhì)調(diào)控——采用滿足要求的具有特定光譜分布的人工光源補(bǔ)光采用滿足要求的具有特定光譜透過(guò)率的覆蓋材料2.滿足溫室光照環(huán)境要求的調(diào)控工程手段563.人工光源⑴對(duì)人工光源主要的要求光譜性能:富含400~500nm藍(lán)紫光和600~700nm橙紅光并有適當(dāng)?shù)慕M成比例,以及滿足其他特定的光譜要求效率:發(fā)出的光合有效輻射量與消耗功率之比其他:使用壽命、價(jià)格等⑵人工光源的種類(lèi)熱輻射光源:白熾燈、鹵鎢燈鎢絲中通過(guò)電流產(chǎn)生高溫(2400~3000℃)發(fā)光氣體放電光源:熒光燈、高壓水銀熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈物質(zhì)原子受電子激發(fā)產(chǎn)生光輻射。半導(dǎo)體光源:LED(發(fā)光二極管)3.人工光源57鹵鎢燈壽命、發(fā)光的功率提高,光色有所改善,發(fā)光效率也有所提高。⑶幾種人工光源熱輻射光源:白熾燈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜,光照強(qiáng)度易于調(diào)節(jié);
輻射光譜主要在紅外范圍,可見(jiàn)光所占比例很小,發(fā)光效率低,且紅光偏多,藍(lán)光偏少;
壽命短(1000小時(shí))。
不宜用作光合補(bǔ)光的光源
但可作光周期補(bǔ)光的光源鹵鎢燈⑶幾種人工光源58氣體放電光源:熒光燈
光譜性能好,發(fā)光效率較高,壽命長(zhǎng)。
功率小,滿足一定光照強(qiáng)度所需燈具多,對(duì)自然光遮光大。目前在園藝設(shè)施補(bǔ)光中使用較多,尤其是用于無(wú)遮擋自然光問(wèn)題產(chǎn)生的組培室中的人工光照。高壓水銀熒光燈易達(dá)到較高功率,壽命較長(zhǎng),但光色較差,發(fā)光效率略低于熒光燈,使用較少。金屬鹵化物燈
發(fā)光效率較高,功率大;
光色好(可改變金屬鹵化物組成滿足不同需要);
壽命較高(數(shù)千小時(shí))。使用較多氣體放電光源:59高壓鈉燈
發(fā)光效率高,功率大;
光譜分布范圍較窄,黃橙光為主;
壽命高(12000~20000小時(shí))。目前在園藝設(shè)施補(bǔ)光中使用較多。
低壓鈉燈
發(fā)光效率很高,功率大;
光色為單一的589nm黃色光;
壽命高(平均壽命18000小時(shí))。光色單一,很少單獨(dú)使用,但可與其他光源配合使用。高壓鈉燈60發(fā)光二極管(LED)單色性,波譜域?qū)拑H±20nm左右;沒(méi)有中、長(zhǎng)波紅外輻射(對(duì)光合作用無(wú)效)的能量浪費(fèi),發(fā)熱少,可實(shí)現(xiàn)近距離補(bǔ)光(提高光利用效率);輻射效率和光量子效率極高;具有多種光色器件,可按需要組合不同單色(如紅+藍(lán))的LED滿足植物光合作用對(duì)光譜的需要;單體尺寸小,便于組合和使設(shè)備小型化;使用壽命長(zhǎng)(5萬(wàn)小時(shí)以上);價(jià)格高,尤其是藍(lán)色LED目前價(jià)格較貴。發(fā)光二極管(LED)單體尺寸小,便于組合和使設(shè)備小型化;61LED人工光源LED人工光源62幾種人工光源的發(fā)光效率及光照強(qiáng)度換算幾種人工光源的發(fā)光效率及光照強(qiáng)度換算63人工光源的應(yīng)用例人工光源的應(yīng)用例64三、溫室通風(fēng)工程1.溫室通風(fēng)換氣的目的①排除多余熱量,抑制高溫
春、夏、秋季,白晝太陽(yáng)輻射(每平方米數(shù)百W)強(qiáng)烈,室外氣溫較高,溫室在封閉管理時(shí)室內(nèi)氣溫可高于室外20℃以上,甚至可超過(guò)50℃。②補(bǔ)充CO2
溫室內(nèi)白晝植物光合作用吸收CO2,室內(nèi)CO2濃度降低至100L/L以下,不能滿足植物光合作用需要。通風(fēng)可引入室外較高CO2濃度(350L/L)空氣。③排除室內(nèi)水汽,降低室內(nèi)空氣濕度
溫室密閉時(shí)相對(duì)濕度可達(dá)80%甚至95%以上。三、溫室通風(fēng)工程652.通風(fēng)的基本原理與形式作用范圍:全面通風(fēng)局部通風(fēng)工作動(dòng)力:自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)⑴自然通風(fēng)
借助溫室內(nèi)外的溫度差產(chǎn)生的“熱壓”或室外自然風(fēng)力產(chǎn)生的“風(fēng)壓”促使空氣流動(dòng)。通風(fēng)系統(tǒng)投資省、不消耗動(dòng)力,使用經(jīng)濟(jì),應(yīng)優(yōu)先采用。通風(fēng)能力有限,通風(fēng)效果易受周?chē)貏?shì)和室外氣候條件(風(fēng)向、風(fēng)速、室內(nèi)外溫差)等因素影響。2.通風(fēng)的基本原理與形式66⑵機(jī)械通風(fēng)(強(qiáng)制通風(fēng)、風(fēng)機(jī)通風(fēng))依靠風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓強(qiáng)制空氣流動(dòng)。通風(fēng)能力強(qiáng),效果穩(wěn)定??稍诳諝膺M(jìn)入室內(nèi)前進(jìn)行加溫或降溫處理,便于組織室內(nèi)氣流和風(fēng)量調(diào)控。設(shè)備和維修費(fèi)用相對(duì)較大,運(yùn)行需要消耗電能。設(shè)備遮光,運(yùn)行中產(chǎn)生噪音。⑵機(jī)械通風(fēng)(強(qiáng)制通風(fēng)、風(fēng)機(jī)通風(fēng))67機(jī)械通風(fēng)的基本形式①進(jìn)氣式通風(fēng)系統(tǒng)(正壓通風(fēng)系統(tǒng))對(duì)溫室密閉性要求低。進(jìn)風(fēng)口集中,便于對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行加溫、過(guò)濾等。溫室內(nèi)的空氣正壓可阻止塵埃和微生物隨空氣從縫隙進(jìn)入污染溫室內(nèi)環(huán)境,溫室內(nèi)衛(wèi)生條件較好。風(fēng)口風(fēng)速較高且吹向植物,室內(nèi)氣流分布不均,不便采用大通風(fēng)量。機(jī)械通風(fēng)的基本形式68②排氣式通風(fēng)系統(tǒng)(負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng))
易于實(shí)現(xiàn)大風(fēng)量通風(fēng)。室內(nèi)氣流分布均勻。便于在進(jìn)風(fēng)口安裝濕墊等降溫設(shè)備。要求溫室有較好的密閉性。與外界的衛(wèi)生隔離較差。②排氣式通風(fēng)系統(tǒng)(負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng))693.風(fēng)機(jī)的類(lèi)型與性能①離心式風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)方向和氣流流向不具逆轉(zhuǎn)性;比轉(zhuǎn)數(shù)較小,風(fēng)壓大而空氣流量相對(duì)較??;工作靜壓1000Pa~3000Pa,或更高;適用于較長(zhǎng)管路送風(fēng),或氣流需經(jīng)過(guò)加熱或冷卻設(shè)備等通風(fēng)阻力較高的情況。3.風(fēng)機(jī)的類(lèi)型與性能70②軸流式風(fēng)機(jī)
葉輪旋轉(zhuǎn)方向和氣流流向具可逆轉(zhuǎn)性;比轉(zhuǎn)數(shù)較高,流量大,風(fēng)壓低(適合大部分溫室使用要求);②軸流式風(fēng)機(jī)71
風(fēng)壓一般在數(shù)百Pa以下,(農(nóng)用低壓大流量風(fēng)機(jī)一般50Pa以下);耗能少、效率較高,安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單;最佳工作范圍較窄,風(fēng)量不便調(diào)節(jié)。(一般不采用設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)阻力大小的方法調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的流量,需調(diào)節(jié)時(shí),可采用改變轉(zhuǎn)速的方法,或采用數(shù)臺(tái)風(fēng)機(jī),通過(guò)改變運(yùn)行風(fēng)機(jī)數(shù)量的方法改變總的通風(fēng)量。)適用于不采用空氣處理設(shè)備和不經(jīng)過(guò)管道輸送、風(fēng)機(jī)直接連通設(shè)施內(nèi)外空間的大多數(shù)進(jìn)氣通風(fēng)與排氣通風(fēng)系統(tǒng)。
設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件72農(nóng)用低壓大流量軸流風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品規(guī)格與性能
流量和風(fēng)壓大小與葉輪直徑、葉片傾斜角度等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及葉輪轉(zhuǎn)速有關(guān)葉輪直徑范圍為560~1400mm;適用工作靜壓:約10~50Pa;風(fēng)量約達(dá)8000~55000m3/h(單位功率通風(fēng)量35~60(m3/h)/W);噪聲約在70dB以下。設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件73設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件74農(nóng)用低壓大流量軸流風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品性能風(fēng)機(jī)型號(hào)葉輪直徑/mm葉輪轉(zhuǎn)速/r·min-1靜壓/Pa電機(jī)功率/kW0122532384555風(fēng)量/m3·h-19FJ5.65609301050010200970093009000870081000.259FJ6.060093012000114901115010810104701013096400.379FJ7.1710635138001330013000127801260012400118000.379FJ9.0900440201001900018000173001670016000151000.559FJ10.01000475260002480023270224202157020720192000.559FJ12.51250320330003150030500285002700025000210000.759FJ14.01400340570005547053770527505140050040455001.5農(nóng)用低壓大流量軸流風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品性能風(fēng)機(jī)葉輪葉輪靜壓/P754.通風(fēng)量的概念與通風(fēng)設(shè)計(jì)的原則①《溫室通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》NY/T1451-2007(主要依據(jù)的規(guī)范)②《溫室通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)》GB/T18621-2002(次要參考)必要通風(fēng)量
——根據(jù)控制溫室內(nèi)氣溫、濕度和調(diào)控溫室內(nèi)的空氣成份等方面的需要確定的通風(fēng)量。設(shè)計(jì)通風(fēng)量
——溫室的通風(fēng)系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)交換的室內(nèi)外空氣體積(溫室的設(shè)計(jì)通風(fēng)能力)。通風(fēng)設(shè)計(jì)的原則設(shè)計(jì)通風(fēng)量≥必要通風(fēng)量4.通風(fēng)量的概念與通風(fēng)設(shè)計(jì)的原則765.溫室的必要通風(fēng)量L式中As——溫室地面面積,m2;L0——必要通風(fēng)率,m3/(m2·s)⑴排除多余熱量,控制室溫的必要通風(fēng)率
式中S—室外水平面太陽(yáng)輻射照度,W/m2;a—溫室受熱面積修正系數(shù),1.0~1.3;r—室內(nèi)日照反射率,0.1;—屋面日光透過(guò)率,無(wú)遮陽(yáng)0.6~0.7,有遮陽(yáng)網(wǎng)0.2~0.4;a—空氣密度,1.2kg/m3;e—水分蒸發(fā)蒸騰消耗熱量的比例,0.5~0.7;cp—空氣比熱容,1030J/(kg·℃);t1,t2—進(jìn)入與排出溫室的空氣溫度,℃;ti,to—室內(nèi)與室外氣溫,℃;W—溫室散熱比,1.2~1.5(連棟溫室)或1.7~2.0(單棟溫室);K—溫室覆蓋層平均傳熱系數(shù),W/(m2·
℃)。5.溫室的必要通風(fēng)量L77夏季高溫時(shí)節(jié),通風(fēng)率L0達(dá)到0.08m3/(m2·s)以上時(shí),再繼續(xù)增大通風(fēng)量,降溫的效果幾乎不再增加。室內(nèi)氣溫將維持在比室外高1~2℃的水平。如希望獲得更低的室內(nèi)氣溫,再增大通風(fēng)量是不能達(dá)到目的的,反而使通風(fēng)能耗不必要地增加。這時(shí)應(yīng)考慮采取其他降溫措施。因此,通風(fēng)率L0應(yīng)控制在0.08m3/(m2·s)以下為宜。夏季高溫時(shí)節(jié),通風(fēng)率L0達(dá)到0.08m3/(m2·s78⑵補(bǔ)充CO2的必要通風(fēng)率(一般為0.01~0.05m3/(m2·s))式中Co —室外空氣CO2濃度,一般約0.6g/m3;Ci—設(shè)定的室內(nèi)空氣CO2濃度,一般0.5g/m3;fc—植物葉面積指數(shù),一般為2~5;As
—溫室面積,m2;Ap
—作物栽培面積,m2;P—單位植物葉面積對(duì)CO2的平均吸收強(qiáng)度,一般約為0.58×10-3g/(m2·s);Ps—單位溫室面積的土壤CO2呼出強(qiáng)度,g/(m2·s),Ps=
Ps03t/10g/(m2·s);Ps0—土壤0℃時(shí)的CO2釋放量,一般肥沃土壤約為0.01×10-3g/(m2·s);t—土壤溫度,℃。⑵補(bǔ)充CO2的必要通風(fēng)率(一般為0.01~0.05m3/(m79⑶排除水汽,降低室內(nèi)空氣濕度的必要通風(fēng)率一般為0.01~0.05m3/(m2·s)白晝:夜間:式中S—室外水平面太陽(yáng)總輻射照度,W/m2;a—溫室受熱面積修正系數(shù),1.0~1.3;e—水分蒸發(fā)蒸騰消耗熱量的比例,0.5~0.7;r—室內(nèi)日照反射率,0.1;—屋面日光透過(guò)率,無(wú)遮陽(yáng)時(shí)0.6~0.7,有遮陽(yáng)網(wǎng)時(shí)0.2~0.4;r—水的蒸發(fā)潛熱,2442kJ/kg;Wi,Wo—室內(nèi)、室外空氣的含濕量,g/kg(a);ra—室內(nèi)空氣的密度,kg/m3;Kd—蒸騰蒸發(fā)系數(shù),夜間時(shí)為(10~15)×10-6g/(m2·s·Pa);pws—室內(nèi)氣溫下的飽和水蒸汽壓力,Pa;pw—室內(nèi)空氣的水蒸汽分壓力,Pa。⑶排除水汽,降低室內(nèi)空氣濕度的必要通風(fēng)率806.溫室的設(shè)計(jì)通風(fēng)量⑴熱壓作用時(shí)的自然通風(fēng)量常見(jiàn)簡(jiǎn)單情況的計(jì)算方法(全部通風(fēng)窗口布置在二個(gè)高度上,且進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口的流量系數(shù)分別相同)式中Aa,Ab—下部與上部通風(fēng)窗面積,m2ma,mb—下部與上部通風(fēng)窗流量系數(shù),0.2~0.65h—二通風(fēng)窗中心相距高度,mTi,To—室內(nèi)、外空氣溫度,Kg—重力加速度,9.81m/s2TiToAbmb
Aamah6.溫室的設(shè)計(jì)通風(fēng)量TiToAbmbAamah81式中vo—室外風(fēng)速,m/s;C—風(fēng)壓系數(shù),與建筑物外形及具體部位、風(fēng)向有關(guān),一般迎風(fēng)面0.8,背風(fēng)面-0.5。Abmb
Aama
vo
Ca
Cb⑵風(fēng)壓作用時(shí)的自然通風(fēng)量常見(jiàn)簡(jiǎn)單情況的計(jì)算方法所有進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)壓系數(shù)和流量系數(shù)均相同,分別為Ca,ma,所有排風(fēng)口的風(fēng)壓系數(shù)和流量系數(shù)均相同,分別為Cb,mb,式中vo—室外風(fēng)速,m/s;C—風(fēng)壓系數(shù),與建筑82風(fēng)壓作用自然通風(fēng)量的簡(jiǎn)化算法式中:vo—室外風(fēng)速,m/s
A—迎風(fēng)面或背風(fēng)面通風(fēng)口面積總和,m2E—風(fēng)壓通風(fēng)有效系數(shù),風(fēng)向垂直于墻面時(shí),E=0.5~0.6風(fēng)向傾斜時(shí),E=0.25~0.35⑶機(jī)械通風(fēng)時(shí)的設(shè)計(jì)通風(fēng)量
根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)阻力、風(fēng)機(jī)性能與數(shù)量確定。(略)風(fēng)壓作用自然通風(fēng)量的簡(jiǎn)化算法83四、溫室降溫工程
僅依靠通風(fēng)、空氣無(wú)降溫處理時(shí)溫室控溫能力控溫最大限度:室外氣溫+1~2℃
我國(guó)絕大部分地區(qū),夏季室外氣溫較長(zhǎng)時(shí)期高于30℃,且太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈,單純依靠通風(fēng),要將溫室內(nèi)氣溫控制在大多數(shù)作物適宜的氣溫上限(30℃)以下是不可能的。必須采取通風(fēng)以外的降溫措施。二個(gè)方面的降溫措施:①對(duì)進(jìn)入溫室的空氣進(jìn)行降溫處理②遮陽(yáng)四、溫室降溫工程841.人工降溫的方式①機(jī)械制冷(利用壓縮制冷設(shè)備制冷)制冷量大,降溫能力強(qiáng),不受外界條件限制;制冷的同時(shí)可除濕;設(shè)備投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用高。②冷水降溫(低溫冷水吸收空氣中的熱量)降溫效果取決于冷水溫度,如水溫足夠低,氣溫可降低至濕球溫度以下;冷水溫度在露點(diǎn)溫度以下時(shí),可除濕;需低溫水源,耗水量大。1.人工降溫的方式85③蒸發(fā)降溫(水在空氣中蒸發(fā),從空氣中吸收熱量,降低空氣溫度)降溫效果顯著,耗水量小。比較:冷水降溫——冷水溫度12℃,吸熱后升到22℃,溫升10℃,消耗每kg冷水所吸收的熱量為41.8kJ蒸發(fā)降溫——每kg水蒸發(fā)所能吸收的熱量為2442kJ消耗每kg水從空氣中吸收的熱量,蒸發(fā)降溫為冷水降溫方法的58倍或在吸收相同熱量的情況下,蒸發(fā)降溫的耗水量?jī)H為冷水降溫的1/58③蒸發(fā)降溫(水在空氣中蒸發(fā),從空氣中吸收熱量,降低空氣溫度)86
設(shè)備簡(jiǎn)單,費(fèi)用低(約為機(jī)械制冷降溫的七分之一);運(yùn)行費(fèi)用低(約為機(jī)械制冷降溫的十分之一);缺點(diǎn):降溫的同時(shí),會(huì)增加空氣的濕度;降溫效果受氣候條件影響,在濕度較大的天氣下不能獲得好的降溫效果。蒸發(fā)降溫技術(shù)與設(shè)備已在農(nóng)業(yè)設(shè)施中廣為采用設(shè)備簡(jiǎn)單,費(fèi)用低87干球濕球溫度溫度2.蒸發(fā)降溫的技術(shù)特點(diǎn)二大類(lèi)蒸發(fā)降溫的技術(shù)與設(shè)施:
濕簾降溫水附著在吸水材料表面,與流經(jīng)材料表面的空氣接觸而蒸發(fā)吸熱
霧化降溫霧化水滴噴入空氣中,與空氣接觸蒸發(fā)吸熱蒸發(fā)降溫的極限是空氣的濕球溫度。干球濕球2.88
評(píng)價(jià)蒸發(fā)降溫技術(shù)和設(shè)備的降溫性能優(yōu)劣的指標(biāo):降溫效率h式中ta,tb——降溫前、后的空氣溫度(干球溫度),℃;
tw——空氣的濕球溫度,℃。已知降溫技術(shù)和設(shè)備的降溫效率h,根據(jù)室外氣候條件,可計(jì)算空氣經(jīng)降溫處理后的氣溫為:評(píng)價(jià)蒸發(fā)降溫技術(shù)和設(shè)備的降溫性能優(yōu)劣的指標(biāo):降溫效率89ta=35℃tw=24℃f=40%tb=26.2℃tw=24℃f=83%h=80%h(ta-tw)=0.8×(35-24)=8.8℃
蒸發(fā)降溫幅度取決于:①降溫設(shè)施的降溫效率;②天氣(空氣狀態(tài))。天氣干燥,干、濕球溫差大時(shí),降溫效果較好。在潮濕的天氣下,干、濕球溫差較小,即使降溫設(shè)施降溫效率較高,也不會(huì)取得較好的降溫效果。ta=35℃tb=26.2℃h=80%h(ta-t90我國(guó)氣候條件下蒸發(fā)降溫適應(yīng)性分析黃河流域及以北地區(qū)在需降溫的室外氣溫較高時(shí)刻(正午),相對(duì)濕度約在40%~50%甚至更低,蒸發(fā)降溫有較好的效果;(to=35℃,f=45%,tw=25.1℃)
降溫幅度通常可達(dá)7~10℃;夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度在27℃以下,在蒸發(fā)降溫設(shè)備一定的降溫效率下,室外空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)降溫處理,氣溫約可降低至26~28℃;考慮空氣進(jìn)入溫室后的溫升,溫室內(nèi)氣溫一般約可控制在28~30℃以下。我國(guó)氣候條件下蒸發(fā)降溫適應(yīng)性分析91長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)
連陰雨天氣相對(duì)濕度高達(dá)80%,但該時(shí)期氣溫多在30℃以下,不需降溫;在需降溫天氣的室外氣溫較高時(shí)刻(正午),相對(duì)濕度約為50%~60%,蒸發(fā)降溫可發(fā)揮較明顯的效果;(to=35℃,f=60%,tw=28.2℃)
蒸發(fā)降溫幅度可達(dá)5~8℃;夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度約為27~28.5℃,室外空氣在經(jīng)蒸發(fā)降溫后,氣溫約可降低至28~30℃;考慮空氣進(jìn)入溫室后的溫升,溫室內(nèi)氣溫一般約可控制在29~32℃以下。長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)923.濕簾(濕墊)—風(fēng)機(jī)蒸發(fā)降溫系統(tǒng)⑴濕簾(濕墊)的特性材料:白楊刨花、棕絲、多孔混凝土板、塑料、棉麻或化纖紡織物等多孔疏松的材料,波紋紙質(zhì)濕墊最為多用。尺寸:波紋紙質(zhì)濕墊厚80~200mm,一般高1~2m。3.濕簾(濕墊)—風(fēng)機(jī)蒸發(fā)降溫系統(tǒng)93濕墊及供水系統(tǒng)特點(diǎn):
通風(fēng)阻力相對(duì)較??;熱質(zhì)交換表面積大、降溫效率高,工作穩(wěn)定可靠;安裝使用簡(jiǎn)便;長(zhǎng)期使用時(shí)空氣中塵垢與水中鹽類(lèi)在紙簾上沉積將降低其效率,增大通風(fēng)阻力;使用后易收縮與變形,使用壽命還有待提高。濕墊及供水系統(tǒng)特點(diǎn):94濕簾的技術(shù)性能:降溫效率h=70%~90%通風(fēng)阻力Dp=10~60Pah與Dp主要與濕簾厚度及過(guò)簾風(fēng)速vp有關(guān)vp
=通風(fēng)量/濕簾面積濕簾越厚、過(guò)簾風(fēng)速越低,則降溫效率越高;濕簾越厚、過(guò)簾風(fēng)速越高,則通風(fēng)阻力越大。濕簾的技術(shù)性能:95濕墊厚度200mm165mm125mm140mm100mm濕墊厚度200mm165mm140mm125mm100mm
為使?jié)窈熅哂休^高的降溫效率,同時(shí)減小通風(fēng)阻力,過(guò)簾風(fēng)速不宜過(guò)高,但也不能過(guò)低,否則使需要的濕簾面積過(guò)分增大,設(shè)備費(fèi)用增加,一般取過(guò)簾風(fēng)速為1~2m/s。濕墊厚度200mm165mm125mm140mm100mm濕96設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件97濕墊冷風(fēng)機(jī)(下吹式)4.濕簾冷風(fēng)機(jī)型式:下吹式、上吹式、側(cè)吹式使用靈活,對(duì)設(shè)施密閉性無(wú)要求,方便控制降溫后的冷風(fēng)輸送方向和位置;每臺(tái)風(fēng)量2000~9000m3/h;設(shè)備投資費(fèi)用比濕墊風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)大。濕墊冷風(fēng)機(jī)(下吹式)4.濕簾冷風(fēng)機(jī)985.噴霧降溫系統(tǒng)⑴室內(nèi)細(xì)霧降溫
①特點(diǎn)
投資較低,安裝簡(jiǎn)便,使用靈活(自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)均可使用);可兼用于噴灑消毒、除病蟲(chóng)的藥劑;要求霧滴直徑在50mm~80mm以下;全室內(nèi)平均降溫效率20%~60%;噴霧量難于根據(jù)使用條件調(diào)節(jié),易噴霧過(guò)量,造成淋濕動(dòng)、植物、地面積水和室內(nèi)過(guò)高濕度的情況;5.噴霧降溫系統(tǒng)99設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件100
②噴霧設(shè)備液力霧化采用高壓水泵產(chǎn)生高壓水流,通過(guò)液力噴嘴噴出霧化。霧化量大,設(shè)備簡(jiǎn)單,設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用低;霧滴大小取決于噴嘴和噴霧壓力,壓力越高霧滴越細(xì),通常噴霧壓力0.7~2MPa,一般霧滴粒徑較大(最大粒徑>100m)。氣力霧化采用高速空氣流進(jìn)行霧化,需要壓縮空氣設(shè)備,投資較高,實(shí)際應(yīng)用很少。②噴霧設(shè)備101離心式霧化水流送到高速旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán),從其邊緣高速甩出與空氣撞擊而霧化。霧滴小,不需高壓水泵,不堵塞。但需高轉(zhuǎn)速的動(dòng)力,設(shè)備費(fèi)較高。霧滴四處飛散,方向性差。為此,離心式霧化器多與軸流風(fēng)機(jī)組合成一體——噴霧風(fēng)機(jī),利用軸流風(fēng)機(jī)排風(fēng)口的射流輸送霧滴和控制霧滴撒布的方向。離心式霧化102⑶集中霧化降溫⑷屋面噴水降溫
在屋面上設(shè)置噴水管路和噴嘴,將水噴灑在屋面上吸熱降溫。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單,且不會(huì)增加室內(nèi)濕度,可有效減少通過(guò)屋面?zhèn)魅胧覂?nèi)的熱量。但降溫效果有限。在溫室屋面噴水時(shí),還會(huì)產(chǎn)生屋面結(jié)垢的污染,影響屋面的透光率。⑶集中霧化降溫103⑸霧簾降溫⑹噴淋降溫
直接向植物噴水,水在葉面蒸發(fā)直接帶走熱量。⑸霧簾降溫1046.溫室的遮陽(yáng)
兼有降溫與調(diào)節(jié)(降低)光照強(qiáng)度的作用⑴室外遮陽(yáng)
塑料遮陽(yáng)網(wǎng),聚烯烴樹(shù)脂為主要原料的黑色、銀灰色、綠色等顏色網(wǎng)狀材料。遮光率20%~80%。室外遮陽(yáng)網(wǎng)將太陽(yáng)輻射遮擋在室外,遮陽(yáng)網(wǎng)自身吸收的熱量散發(fā)的室外,其降溫效果優(yōu)于室內(nèi)遮陽(yáng)。6.溫室的遮陽(yáng)105
在冬季可兼作為保溫幕使用,適用于冬季保溫與夏季降溫并重的地區(qū)。⑵室內(nèi)遮陽(yáng)
采用可以有效反射日光的鋁箔或鍍鋁薄膜條編織的綴鋁膜,可將進(jìn)入溫室的部分太陽(yáng)輻射反射出去。鋁箔或鍍鋁薄膜條與透明薄膜條按不同比例編織,獲得不同遮光率。在冬季可兼作為保溫幕使用,適用于冬季保溫與夏季降溫并重的地106溫室通風(fēng)降溫的綜合例題例題北京地區(qū)某連棟玻璃溫室,東西方向共10連棟,跨度為9.6m,溫室東西長(zhǎng)96m,南北寬40m。根據(jù)夏季室內(nèi)種植的植物需將溫室內(nèi)氣溫控制在30℃以下的要求,確定采用室內(nèi)遮陽(yáng)幕和濕簾—風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)。溫室采用室內(nèi)遮陽(yáng)幕后的覆蓋層透光率為0.35。試選擇和配置合適的濕墊—風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)。(溫室受熱面積修正系數(shù)1.1,全溫室覆蓋表面平均傳熱系數(shù)5.5W/(m2·℃),散熱比1.4,溫室蒸騰、蒸發(fā)潛熱與吸收的太陽(yáng)輻射熱之比為0.6)。
解:①確定室外氣象計(jì)算參數(shù)查得北京地區(qū)(北緯40o,大氣透明度等級(jí)4級(jí))夏季室外水平面太陽(yáng)總輻射照度為949W/m2,根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ19-87》,夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度to=33.2℃,室外計(jì)算濕球溫度tw=26.4℃。溫室通風(fēng)降溫的綜合例題107②確定室內(nèi)環(huán)境參數(shù)根據(jù)植物要求,室內(nèi)平均氣溫要求為:ti=30℃降溫前的室外空氣溫度to=33.2℃設(shè)濕簾降溫效率=80%則室外空氣經(jīng)濕簾降溫后進(jìn)入溫室時(shí)的氣溫t1為:℃確定溫室排風(fēng)的溫度t2機(jī)械通風(fēng)時(shí),室內(nèi)從進(jìn)風(fēng)口至排風(fēng)口形成逐漸升高的溫度分布,室內(nèi)平均氣溫按ti=(t1+t2)/2計(jì)算,則排風(fēng)溫度:t2=2ti-t1=2×30-27.8=32.2℃②確定室內(nèi)環(huán)境參數(shù)108③計(jì)算必要通風(fēng)量必要通風(fēng)率:必要通風(fēng)量:③計(jì)算必要通風(fēng)量109④選用風(fēng)機(jī)選擇9FJ12.5風(fēng)機(jī)10臺(tái)(每跨1臺(tái)),在靜壓25Pa時(shí)其每臺(tái)風(fēng)量為30500m3/h,9FJ6.0風(fēng)機(jī)10臺(tái)(每跨1臺(tái)),在靜壓25Pa時(shí)其每臺(tái)風(fēng)量為11150m3/h,總風(fēng)量=10×30500+10×11150=416500m3/h(115.7m3/s)⑤計(jì)算濕墊用量取過(guò)墊風(fēng)速vp=1.5m/s,則濕墊面積:Fp=L/vp=115.7/1.5=77.1m2確定采用厚度Bp=120mm,高度Hp=1.5m的濕墊,濕墊布置總長(zhǎng)度Lp=64m,實(shí)際濕墊面積Fp=Hp×Lp=1.5×64=96m2,過(guò)墊風(fēng)速vp=1.21m/s。由濕墊生產(chǎn)廠家提供的濕墊性能資料,在vp=1.21m/s時(shí),該濕墊降溫效率h=82%,通風(fēng)阻力Dp=20Pa,與上述計(jì)算中的假定相比,均有一定富余,可靠性較高。(如考慮更節(jié)省的方案,可修改設(shè)備選用方案,再進(jìn)行核算。)④選用風(fēng)機(jī)110⑥水循環(huán)系統(tǒng)的計(jì)算空氣經(jīng)過(guò)濕墊降溫前后的氣溫為to與t1,則蒸發(fā)水量為:取水循環(huán)系統(tǒng)供水量為蒸發(fā)水量的10倍,即取nw=10,則供水量為:Lw=3600nwE/106=3600×10×287/106=10.3m3/h據(jù)此可選擇水泵的型號(hào)和數(shù)量。循環(huán)水池的容積:V=nVLpHpBp=0.4×64×1.5×0.12=4.6m3⑥水循環(huán)系統(tǒng)的計(jì)算111五、二氧化碳施肥五、二氧化碳施肥1121.特點(diǎn)與性能
①建設(shè)費(fèi)用較低。
(普通連棟溫室的1/10~1/3)②依靠室內(nèi)墻體和地面蓄熱以及屋面的嚴(yán)密保溫,在不加溫的情況下,冬季夜間室內(nèi)最低氣溫可高于室外最低氣溫20~30℃。③在我國(guó)北方北緯32°~41°甚至43°地區(qū),冬季夜間室外最低氣溫為-15℃時(shí),室內(nèi)氣溫能維持在10℃左右,可無(wú)加溫條件下進(jìn)行喜溫蔬菜的越冬生產(chǎn)。④日光溫室已成為我國(guó)最出色、最實(shí)用和廣泛應(yīng)用的主流園藝設(shè)施,接近占園藝設(shè)施總面積的1/3。六、節(jié)能型日光溫室1.特點(diǎn)與性能六、節(jié)能型日光溫室1132.日光溫室優(yōu)良保溫節(jié)能性的機(jī)理
①日光溫室的采光屋面為具有較好透光角度、利于日光透過(guò)的南向屋面,同時(shí)其遮光構(gòu)件少,因此具有良好的日光透過(guò)特性。其屋面平均透光率一般為60%~80%,而一般普通溫室的屋面平均透光率僅為45%~55%。這有利于保證溫室內(nèi)良好的光照條件,同時(shí),增加進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱量,提高室內(nèi)白晝的氣溫和墻體、地面的蓄積熱量。2.日光溫室優(yōu)良保溫節(jié)能性的機(jī)理①日光溫室的采光屋面為具114②溫室后墻參與截獲和吸收太陽(yáng)輻射熱能,與僅能在水平栽培面積上獲得太陽(yáng)直接輻射能的溫室或塑料大棚相比,日光溫室內(nèi)獲得的太陽(yáng)直接輻射能大大增加,獲得近2倍栽培面積上的太陽(yáng)輻射熱能。后墻②溫室后墻參與截獲和吸收太陽(yáng)輻射熱能,與僅能在水平栽培面積上115③依靠墻體的良好保溫性能和在夜間屋面采用嚴(yán)密的保溫覆蓋,最大限度地減少了夜間溫室的熱量損失。
后墻總熱阻達(dá)到約3m2?℃/W或更高(傳熱系數(shù)<0.33W/(m2?℃))前屋面總熱阻達(dá)0.5m2?℃/W以上(傳熱系數(shù)<2W/(m2?℃))對(duì)比:?jiǎn)螌泳垡蚁┠鳠嵯禂?shù)約為8.2W/(m2?℃)雙層薄膜+綴鋁保溫幕傳熱系數(shù)約為3.8W/(m2?℃)③依靠墻體的良好保溫性能和在夜間屋面采用嚴(yán)密的保溫覆蓋,最大116④日光溫室厚重的后墻可在白晝有效地蓄積所吸收的太陽(yáng)熱能,夜間緩慢地釋放回溫室內(nèi)。
根據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)定,在夜間,北墻單位面積的墻面釋放到溫室內(nèi)的熱流強(qiáng)度可以達(dá)到20~50W/m2,累計(jì)加溫?zé)崃靠蛇_(dá)到2MJ/m2左右。與普通溫室相比,相當(dāng)于日光溫室增加了一個(gè)加溫的熱源。因此北墻實(shí)際上在夜間成為日光溫室內(nèi)的加溫?zé)嵩粗?。(日光溫室?nèi)另一熱量來(lái)源是溫室內(nèi)的地面,夜間其熱流強(qiáng)度可以達(dá)到10~30W/m2。)
④日光溫室厚重的后墻可在白晝有效地蓄積所吸收的太陽(yáng)熱能,夜間117冬季晴天正午日光溫室地面與墻面吸收的太陽(yáng)熱量100~200W/m2
150~300W/m2
冬季夜間日光溫室地面與墻面釋放的熱量20~50W/m2
10~30W/m2
冬季晴天正午日光溫室100~200W/m2150~300W1183.日光溫室近年來(lái)的發(fā)展建筑型式更加多樣化建筑體型與規(guī)格、構(gòu)造尺寸的發(fā)展與變化墻體和屋面骨架材料保溫被與卷簾機(jī)提高日光溫室環(huán)境綜合調(diào)控能力設(shè)計(jì)與建造的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范制訂3.日光溫室近年來(lái)的發(fā)展119遼沈Ⅰ型日光溫室遼沈Ⅲ型日光溫室⑴形式與結(jié)構(gòu)多樣化的探索
遼沈Ⅰ型日光溫室遼沈Ⅲ型日光溫室⑴形式與結(jié)構(gòu)多樣化的探索120北京地區(qū)
日光溫室北京地區(qū)121二種潮流的日光溫室①磚墻(或其他建材)日光溫室多為溫室工程公司為農(nóng)業(yè)園區(qū)或園藝生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)磚墻、鋼結(jié)構(gòu)骨架、保溫被室內(nèi)無(wú)立柱,空間較大、較為美觀設(shè)置通風(fēng)窗、卷簾等設(shè)施,配套一定的調(diào)控設(shè)備占地少,造價(jià)較高②土墻日光溫室
多為農(nóng)村當(dāng)?shù)刈越ㄍ翂?、竹木(部分有少量鋼材)骨架、草簾室?nèi)有立柱、不講求外觀無(wú)通風(fēng)窗、注重密閉保溫,部分開(kāi)始配置卷簾機(jī)后墻占地較多,造價(jià)較低二種潮流的日光溫室1225~8m10~14m0.5~1.5m1.5~3m4~5m走道山東地區(qū)日光溫室
厚土墻大跨下沉式日光溫室5~8m10~14m0.5~1.5m1.5~3m4~5m走道123山東厚土墻大跨下沉式日光溫室山東厚土墻大跨124山東厚土墻大跨下沉式日光溫室山東厚土墻大跨下沉式日光溫室125雙連跨日光溫室
多連跨日光溫室
其他形式日光溫室的探索
雙連跨日光溫室多連跨日光溫室其他形式126南北雙連跨(陰陽(yáng)型)日光溫室
陽(yáng)棚的用途與普通日光溫室相同陰棚對(duì)于墻體北面有保溫的作用陰棚內(nèi)光照條件較差,溫度低,但高于露地,用于種植不需光照或?qū)庹找蟮偷淖魑?,如食用菌、喜陰葉菜、花卉等可顯著提高土地利用率陽(yáng)棚陰棚
南北雙連跨(陰陽(yáng)型)日光溫室陽(yáng)棚陰棚127南北雙連跨(陰陽(yáng)型)日光溫室
南北雙連跨(陰陽(yáng)型)日光溫室128保溫被內(nèi)置型(薊春型)日光溫室可有效防止保溫被或草簾被雨雪浸濕和大風(fēng)掀起內(nèi)層薄膜可以自由開(kāi)閉,有效調(diào)控室內(nèi)溫濕度環(huán)境屋面保溫性顯著提高保溫被內(nèi)置型(薊春型)日光溫室129設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程學(xué)(陳)ppt課件130存在問(wèn)題
日光溫室設(shè)計(jì)建造方法的規(guī)范性差,各地的探索、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)需要認(rèn)真總結(jié)、交流。較多的日光溫室在屋面采光、體型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和一些保溫蓄熱構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面仍存在不夠合理之處。一些日光溫室的采光條件較差、室內(nèi)溫度過(guò)低(<6℃)、作物受到冷害等問(wèn)題仍較為突出,生產(chǎn)存在較大風(fēng)險(xiǎn)。存在問(wèn)題131⑵墻體材料及構(gòu)造墻體的作用:蓄熱與保溫理想的墻體材料及構(gòu)造:內(nèi)側(cè)蓄熱性和外側(cè)保溫性良好的異質(zhì)材料復(fù)合墻體墻體內(nèi)側(cè)要求采用蓄熱性良好的材料墻體外側(cè)要求采用保溫性良好的材料⑵墻體材料及構(gòu)造墻體內(nèi)側(cè)要求采用蓄熱性良好的材料墻體外側(cè)要求132土墻與石砌體墻:蓄熱性良好,保溫性差,承載力差,但就地取材、造價(jià)低廉,可依靠大厚度解決保溫性較差問(wèn)題,但占地較多,土地利用率低。粘土磚墻:蓄熱性良好,強(qiáng)度和承載能力高,保溫性較差,通常與發(fā)泡聚苯板(或其他保溫材料)共同組成復(fù)合墻體。造價(jià)高,且耗費(fèi)土地資源。土墻與石砌體墻:133粘土磚替代材料的開(kāi)發(fā)研究加氣混凝土砌塊:保溫性較粘土磚好,但蓄熱性較差。爐渣混凝土砌塊等:熱工性能接近粘土磚。
保溫蓄熱性能較好、且強(qiáng)度較高、價(jià)格低廉的墻體材料的開(kāi)發(fā)仍是有待研究解決的問(wèn)題。粘土磚替代材料的開(kāi)發(fā)研究134增強(qiáng)墻體蓄熱作用的其他研究蜂窩面(凹凸表面)墻體潛熱材料蓄熱墻體在墻體內(nèi)側(cè)材料中加入融點(diǎn)在20℃左右的材料(如硬脂酸正丁酯/石蠟/十水硫酸鈉/十水碳酸鈉等),白晝潛熱材料融化吸熱,夜間凝固放熱。增強(qiáng)墻體蓄熱作用的其他研究135⑶復(fù)合材料保溫被的研究開(kāi)發(fā)保溫主體材料:再生棉(毛)氈發(fā)泡塑料(PE等)不織布、晴綸棉
面料:(承受拉力、防水等)化纖防水布增強(qiáng)保溫性的材料層:薄膜(阻隔空氣對(duì)流)鋁反射膜(減少紅外輻射散熱)⑶復(fù)合材料保溫被的研究開(kāi)發(fā)保溫主體材料:136保溫被的研究開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題具有良好保溫性、防風(fēng)、防水性、機(jī)械強(qiáng)度、耐久性等性能且價(jià)格低廉的理想材料的篩選。不同功能材料的優(yōu)化組合。保溫被材料重量過(guò)小,在室外風(fēng)力作用下掀動(dòng),影響其保溫性。加工工藝,防止針孔滲水等問(wèn)題。價(jià)格問(wèn)題(目前多數(shù)保溫被產(chǎn)品價(jià)格為15~25元/m2)保溫性測(cè)定與評(píng)價(jià)。保溫被的研究開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題137關(guān)于保溫被的保溫性的測(cè)定與評(píng)價(jià)《溫室覆蓋材料保溫性測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制訂,目前已上報(bào)待批。保溫性評(píng)價(jià)指標(biāo):①傳熱系數(shù)K,單位:W/(m2?℃)②傳熱阻(熱阻)R(=1/K),單位m2?℃/W保溫被傳熱系數(shù)K越小,傳熱阻R越大,保溫性越好關(guān)于保溫被的保溫性的測(cè)定與評(píng)價(jià)138溫室覆蓋材料保溫性能測(cè)試臺(tái)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室溫室覆蓋材料139幾種保溫被與草簾保溫性能測(cè)定結(jié)果對(duì)比保溫覆蓋物傳熱系數(shù)W/(m2?
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