温室大棚采暖热负荷计算

薛东岩　黄光洁　陈启永　于伟国

摘要：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。

关键词： 温室大棚供暖； 传热损失； 渗透热损失 ；地面热损失

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 ）

中图分类号： S233 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.23.029

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：

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=Σμj Aj（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，m2

t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。

作者简介：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。