薛东岩,黄光洁,陈启永,于伟国
(通化市农业机械化技术推广中心,吉林通化134001)
温室大棚采暖热负荷计算
薛东岩,黄光洁,陈启永,于伟国
(通化市农业机械化技术推广中心,吉林通化134001)
本文计算了通化地区常见的温室大棚热负荷,通过对传热损失、渗透热损失以及地面热损失的计算,选择出合理的采暖装置。
温室大棚供暖;传热损失;渗透热损失;地面热损失
在东北地区,农村地区冬季温室大棚供暖一般都是凭经验进行的,基本没有温室大棚采暖热负荷的计算,本文就通化地区常见的温室大棚进行了热负荷的计算,这样在选择安装采暖装置时就有了依据。
本大棚是农村中常见大棚,其外形尺寸如图1:
图1 1.棚膜 2.后坡 3.后墙
热负荷计算
一般来说,温室内最大加热负荷出现在冬季最寒冷的夜间,不同的作物、不同品种、不同生长阶段,对温度有不同的要求,本温室种植的是草莓,夜间最低气温10℃。
故取室内温度t内=10℃
近20年平均最低气温为-20℃
故取室外温度t外=-20℃
1传热损失Q1
Q1=ΣμjAj(t内-t外) (1)
式中:
Q1:温室维护结构(包括墙体、透光屋面、不透光后坡和门窗等)的传热损失,W;
μj:第j种围护结构的传热系数W/m2K Aj:第j种围护结构的表面积,m2t内:室内温度,℃t外:室外温度,℃
此大棚有两种围护结构,图1中的1和2,塑料薄膜部分,3墙体部分。
传热系数u是热阻的倒数,对于多层复合围护结构,传热倒数u可由式2计算
u=1/R=1/(Σδi/λi) (2)
R:围护结构总热阻
δi:第i层围护材料厚度,m
λi:第i层围护材料导热系数
单层聚乙烯膜的传热系数u为6.8,覆棉毡(厚度为0.03m,导热系数λ为0.04),计算u1得:
u1=1/((1/6.8)+0.03/0.04)=1.115
由式2计算墙体u2值:其中墙体厚度370mm砖墙(u值为2.2),覆3cm苯板(导热系数λ为0.03)
u2=1/((1/2.2)+0.03/0.03)=0.69
根据结构参数可以算出Q1
A1塑料薄膜面积720m2,A2墙体面积165m2
Q1=(u1×A1+u2×A2)(t内-t外)=(1.115×720+0.69×165)×(10-(-20))=27.5KW
2渗透热损失Q2
Q2=0.5k风速VN(t内-t外) (3)
式中:
Q2:渗透热损失
V:温室空气体积
N:每小时换气次数
k风速:风力因子
温室空气体积V=S侧面积×L大棚长=26.1×60=1566m3风力因子取值1.00,换气次数取值1.2根据式(3)计算:
Q2=0.5×1.00×1566×1.2×(10-(-20))=28.188KW
3地面热损失Q3
Q3=ΣuiAi(t内-t外) (4)
式中:
Q3:地面热损失
ui:第i区地面传热系数
Ai:第i区面积
本大棚10米宽,故只有1个区,u取值0.24,地面面积600平方米。
根据式(4)计算
Q3=0.24×600×(10-(-20))=4.32KW
4综上所述
温室采暖总热负荷
Q=Q1+Q2+Q3=27.5+28.2+4.3=60kw
5温室大棚需散热器数量数量n
选择常见的钢柱式散热器,计算柱数公式
n=(Q/q)β1β2β3(5)
n:需用散热器柱数
Q:温室热负荷
Q:散热器单位(每柱散热量)
β1:组装片数或长度修正系数
β2:支管连接形式修正系数
β3:流量修正系数
钢柱型散热器,每组20柱,故β1=1.05,
钢柱型散热器,连接形式上进下出,故β2=1.004
流量倍数3倍,故β3=0.86
根据式(5)计算柱型散热器数量:
n=(Q/q)β1β2β3=(60/0.154)×1.05×1.004×0.86=353.2柱
为保险起见,增加20%保险系数,所用柱数:
N=n×(1+20%)=353.2×1.2=423.6柱
取整,选择20柱一组散热器,共计22组散热器。故这个温室大棚一共用22组钢柱式散热器。
吉林省科技发展计划资助项目:项目名称温室大棚供热设备及智能控制系统的研制(项目编号20160411004XH)
S233
A
10.14025/j.cnki.jlny.2016.23.029
薛东岩,通化市农业机械化技术推广中心,高级工程师,研究方向:农业机械技术及推广。