采用帶蓄能的空氣源熱泵的標準蔬菜大棚冬季供暖設計

冬季供暖：根據(jù)國家標準《民用建筑熱工設計規(guī)范》（GB50176-2016），用累年最冷月和最熱月平均溫度作為主要指標，累年日平均溫度≤5℃和≥25℃的天數(shù)作為輔助指標，將全國劃分為嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和五個地區(qū)。標準蔬菜大棚：在北方地區(qū)的寒冷冬季用塑料大棚栽培蔬菜時，更有經(jīng)濟價值。先只實現(xiàn)大棚內部環(huán)境空氣溫度的調節(jié)，以保證蔬菜正常生長，避免溫度太低導致蔬菜凍死或者停止生長。栽培冬季市場看好的番茄、青椒等蔬菜，預設定北方冬季塑料大棚內的標準溫度為20℃～25℃適合以上蔬菜作物。一般蔬菜大棚使用竹結構或者鋼結構的骨架，上面覆上一層或多層保溫塑料膜，這樣就形成了一個溫室空間。外膜很好地阻止內部蔬菜生長所產(chǎn)生的二氧化碳的流失，使棚內具有良好的保溫效果。以熱鍍鋅薄壁鋼管為拱架材料的裝配式鍍鋅鋼管大棚。優(yōu)點是強度高，抗風雪能力強，防銹蝕性能好，透光率高，操作管理方便等，使用壽命長達10-15年。缺點是造價高,一次性投入大,每畝約20000元。避免肥害、藥害和旱害。主要以直徑22毫米、厚1.2毫米的鍍鋅薄壁鋼管為大棚骨架材料的鋼棚棚型，棚寬6米，頂高2.2-2.5米，肩高1.2米，土地利用率80%，每平方米造價10-30元，每畝建造成本7000-20000元。適合種植蔬菜、花卉等，缺點是棚寬較小，操作管理效率較低，冬季保溫性較弱。應建在地下水位低，水源充足、排灌方便，土質疏松肥沃無污染的地塊上；一般要求座向為南北走向，排風口設于東西兩側。預選多功能長壽膜。在聚乙烯吹塑過程中加入適量的防老化料和表面活性劑制作而成。寬幅7.5米、厚0.06毫米，使用壽命比普通膜長1倍，夜間棚溫比其它材料高1-2℃；膜不易結水滴，覆蓋效果好，成本低、效益高。參考技術標準：1.蔬菜大棚建設以東西方向為建筑方向，設計以最高的采光度為主；2標準蔬菜大棚以寬8-10米為主，60-100米為長；3.蔬菜大棚后墻和東西側墻體采用了石料建筑墻體，后墻高度，長后坡溫室后墻內側高4米，外墻高度0.8米。山墻距后墻底部內側1.7米處脊高為4.8米，地基深度應大于0.5米；4.蔬菜大棚設計南北方向間距不能少于4-5米，不能影響后面蔬菜大棚的光照條件采光度；5.蔬菜大棚建設傾角40-45°之間，后破長度不能超過1.5米。6.立柱結構使用的水泥立柱或者是大棚柱子最小直徑不能少于10公分，立柱下埋在0.4-0.5米之間最合適；7.鋼架結構建設，鋼架與預埋件的連接處要采用焊接處理，與立柱連接處要用專用的鋼絲進行綁牢；8.表層保溫被鋪設要在后墻進行鋼絲綁定，以相隔10公分為合適間距進行綁牢蓄能技術：一般有五個要求：儲能密度大，變換損耗小，運行費用低，維護較容易，不污染環(huán)境空氣源熱泵:空氣源熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源空氣流向高位熱源的節(jié)能裝置。把不能直接利用的低位空氣熱能轉換為可以利用的高位熱能，從而達到節(jié)約部分高位能（如煤、燃氣、電能等）的目的?？諝庾鳛闊岜玫牡臀粺嵩矗≈槐M，用之不竭，處處都有，可以無償?shù)孬@取，而且，空氣源熱泵的安裝和使用都比較方便。我國的空氣源熱泵（亦稱風冷熱泵）的研究、生產(chǎn)、應用在20世紀80年代末才有了較快的發(fā)展。目前的產(chǎn)品有家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組等?？諝庠礋岜镁哂腥缦绿攸c：（1）空氣源熱泵系統(tǒng)冷熱源合一，不需要設專門的冷凍機房、鍋爐房，機組可任意放置屋頂或地面，不占用建筑的有效使用面積，施工安裝十分簡便。（2）空氣源熱泵系統(tǒng)無冷卻水系統(tǒng)，無冷卻水消耗，也無冷卻水系統(tǒng)動力消耗。另外，冷卻水污染形成的軍團菌感染的病例已有不少報導，從安全衛(wèi)生的角度，考慮空氣源熱泵也具有明顯的優(yōu)勢。（3）空氣源熱泵系統(tǒng)由于無需鍋爐、無需相應的鍋爐燃料供應系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和煙氣排放系統(tǒng)，系統(tǒng)安全可靠、對環(huán)境無污染。（4）空氣源熱泵冷（熱）水機組采用模塊化設計，不必設置備用機組，運行過程中電腦自動控制，調節(jié)機組的運行狀態(tài)，使輸出功率與工作環(huán)境相適應。（5）空氣源熱泵的性能會隨室外氣候變化而變化。（6）在我國北方室外空氣溫度低的地方，由于熱泵冬季供熱量不足，需設氣源復合熱泵，按照國家標準規(guī)定的單一空氣源熱泵的3種冬季供熱工況進行實驗研究。研究結果表明，在標準規(guī)定的環(huán)境溫度為—7℃的超低溫工況下，復合熱泵較單一空氣源熱泵，制熱量提高24%，能效比提高25%以上。空氣源熱泵系統(tǒng)通過熱泵技術直接將周圍空氣環(huán)境中的熱量轉移到采暖熱水中。由于在實際運行中取熱便捷、效率高、安裝方便、初投資相對較小，空氣源熱泵系統(tǒng)得到了廣泛的應用，北方各地紛紛將其視為“煤改電”清潔供熱的優(yōu)選形式。但其在北方寒冷地區(qū)的應用中還存在一些問題，如：低溫適應性、空氣源熱泵產(chǎn)熱與建筑熱負荷不匹配、室外換熱器結霜與除霜等。陳少杰[9]為山東省博山區(qū)某住宅樓搭建采暖系統(tǒng)為低溫空氣源熱泵采暖系統(tǒng)由熱泵機組、動力循環(huán)裝置、補水定壓裝置以及用戶末端組成，研究建筑室內末端為已有的地板輻射采暖，建筑內管道布置為雙管制同程系得到在整個供暖季的最冷月1月份，該采暖系統(tǒng)的月平均綜合能效比COPs為2.76，最冷月累計總耗電量為29873.3KWh，結果表明最冷月低溫空氣源熱泵采暖系統(tǒng)可提供持續(xù)穩(wěn)定的供熱，并且節(jié)能性明顯。劉元芳[10]決定了供暖末端宜采用低溫的散熱設備。目前采用的末端設備是:地板輻射供暖、風機盤管供暖、散熱器供暖，一般適用于最低溫度在-10℃以上的地區(qū)，超低溫空氣源熱泵采用超低溫工況壓縮機及低溫高效404A制冷制，既能解決空氣源熱泵衰減問題，同時還可有效的正常制熱，可在--25℃的環(huán)境溫度工作，-20℃以上可達到理想的應用效果。黃利凱[11]提出冬季對于空氣源熱泵冷熱水機組的選擇可以將最佳經(jīng)濟平衡點確定下來，可以提高能源的利用率，降低機組的運行成本。曹陽[12]用流體動力學三維紊流數(shù)值模擬方法來研究大棚內部流場的氣流運動情況,并在上述流場計算的基礎上,創(chuàng)造性的提出了大棚一次換氣時間這一指標,同時給出了其數(shù)學計算模型和求解方法。綜合蔬菜大棚流場的三維數(shù)值模擬及換氣計算結果,可以從定量的角度得出較為科學合理的大棚斷面型式優(yōu)化。梁肇均[13]等人針對華南地區(qū)大棚發(fā)展中大棚蔬菜產(chǎn)量不高,夏季高溫季節(jié)大棚使用率,提出使用地膜覆蓋，用遮陽網(wǎng)覆蓋配合噴灌設備降溫。參考[1]韓玉英.冬季塑料大棚供暖系統(tǒng)的自動控制[J].成都信息工程學院學報2002(4):261-264.[2]何鑫.廣西地區(qū)某住宅樣板間空氣源熱泵地暖效果不佳原因的探討[J].[3]吳衛(wèi)平,吳琛,張偉,竇秀華,程明新.小型低溫空氣源熱泵采暖在北京農(nóng)村的適用性研究[J].山東工業(yè)技術;2017;269.[4]楊建平.北疆溫室大棚碳纖維紅外電采暖運行分析[J].農(nóng)業(yè)科技2014(12)61.[5]車國平,曲波,冷玉娜,孔慶洋.關于空氣源熱泵系統(tǒng)設計若干問題的探討[A].第7屆全國建筑環(huán)境與能源應用技術交流大會文集，空調制冷：78-81.[6]馮碩,胡文舉,張帥.關于太陽能輔助空氣源熱泵系統(tǒng)的探討[A].供熱工程建設與高效運行研討會2017(5)：109-111.[7]顏慧磊,張華,邵秋萍.一種太陽能與空氣源雙熱源熱泵系統(tǒng)的性能研究[J].上海理工大學學報，2014(2)：177-180.[8]周光輝,劉寅,張岑,陳圣潔.太陽能輔助空氣源復合熱泵冬季供熱特性實驗研究[J].太陽能學報，2011(11)：1662-1665.[9]陳少杰.空氣源熱泵采暖技術在寒冷地區(qū)的應用研究[D].山東建筑大學，2017.[10]劉元芳,李立,董重成.空氣源熱泵