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智能温室太阳能热泵为冬季作物增温添动力

发布日期:2019-04-29 作者: 点击:

  太阳能温室供暖为提高北方地区温室作物的生长环境温度,建立温室用太阳能热泵土壤蓄能系统的试验装置。太阳能多能互补供热采集太阳辐射强度、系统供/回水温度、温室内部土壤、空气温度、主机输入功率等数据,分析在晴天和多云天气工况下系统的性能和供暖效果。结果表明,系统的供/回水温度及性能系数(coeficient of performance,简称COP)均受太阳辐射影响,辐射增强,供/回水温度及COP随之升高,反之则降低,但供/回水温度波动滞后于太阳辐射强度且较为平缓。在晴天和多云天气工况下,系统的平均COP分别为4.05、2.50;晴天天气工况下,系统较对照温室土壤温度日平均提升3.24℃,夜间温室空气温度平均提升l.49℃;多云天气工况下,系统较对照温室土壤温度日平均提升2.28℃.夜间温室空气温度平均提升1.02℃;系统供暖效果明显。不同天气工况下,试验温室空气温度较环境温度提升3~8℃。

  温室主要用于栽培蔬菜植物,在不适合作物生长的季节为作物生长提供适宜的温度。我国北方地区入秋后,昼夜温差逐渐增大。白天气温较高,温室作物能够正常生长;夜晚气温骤降,温室内部温度有时降到0℃以下。一般作物适宜的生长温度在5~35℃之间。温度过低不利于作物生长,因此,北方地区必须在冬季为温室供暖。传统温室的供暖方式以燃媒锅炉为主,这种高温热源放热的供暖方式不仅造成大量的能源浪费,而且燃煤锅炉排放的CO2、NO、S0.等污染物对环境也造成了严重污染"。

  随着我国现代化农业的发展,温室大棚供暖的能源供应不再仅限于一次能源。我国北方地区冬季太阳辐射较强,有研究者提出将太阳能热利用技术应用于温室大棚供暖,并对此进行了相关研究[2-4。江苏大学的毛罕平等研制了l种温室太阳能加热系统,其主要由真空管太阳能集热器和循环管道组成,并采用电采暖作为系统的辅助热源以满足温室的连续供暖需求[]。陕西科技大学的苏伟等设计了太阳能与地源热泵联合温室大棚系统及该系统的可编程逻辑控制器(programmable logic controller,简称PLC)控制回路,并对其可行性作了简要分析础。太阳能与地源热泵联合温室大棚系统的初投资较高,对于农业生产来说,其系统投资回收期较长。沈阳农业大学的于威等设计了日光温室太阳能土壤加温系统,通过试验研究在该系统的作用下地温随着不同地热管埋深的变化情况。结果表明,太阳能土壤加温系统对夜间土壤温度有显著提升作用。根据调研.国内温室大棚太阳能热利用技术大多采用太阳能闷晒水的集热方式,依靠太阳能闷晒真空管或平板式太阳能集热板来提升内部水的温度,结合储能水箱及温室内部换热系统对温室进行供暖。这种仅通过太阳闷晒来加热水的做法,其太阳能利用率较低,无法满足大面积温室大棚生产的供暖需求,且温室大棚供暖须配备较大的储能水箱,浪费了土地资源,后期维护也较为麻烦。针对以上温室供暖技术的不足,本研究设计1种温室用太阳能热泵土壤蓄能系统,利用制冷剂R134A在平板式太阳能集热板中采集太阳能量,通过压缩机提升能量品位,制冷剂通过板式换热器将热量换热给水,通过循环水泵使水在水平横埋管中循环流动,以这种形式将热量最终换热给温室内部土壤,最终实现温室内部土壤及空气温度的提升。通过试验对此系统进行研究,分析不同工况下系统性能及其供暖效果,得出相应结论。

  系统供暖效果明显。在晴天工况下,与对照温室相比,试捡温室土壤温度日平均提升3.24℃,夜间温室空气温度平均提升l.49℃;在多云天气工况下,与对照温室相比,试验温室土壤温度日平均提升2.28℃.夜间温室空气温度平均提升.02℃;同时,在太阳能热泵土壤蓄能系统和被动式温室太阳能蓄能的共同影响下,温室内部空气温度比室外环境温度提升大,温度提升2~8℃,在较大程度上提高了作物的生长环境温度。

  根据调研,温室年供暖平均天数约为120d,其中阴、雨、雪等恶劣天气天数占l5%。在连续恶劣天气工况下,太阳能热泵土壤蓄能系统无法满足温室的供暖需求。因此,考虑增加辅助能源来保证系统的全年稳定运行。下一步工作集中在选择合适的辅助供暖设备来匹配太阳能热泵土壤蓄能系统.并对结合辅助供暖设备的系统进行全年运行的应用研究。


本文网址:http://www.hanyuergy.com/news/388.html

关键词:公共机构局域能源综合应用,公共机构局域能源,公共机构局域能源应用

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