----地中熱交換系統(tǒng)
地中熱交換系統(tǒng)是為有效利用太陽能。在日間由于溫室溫度較高,通過此系統(tǒng)把多余的能量貯存起來,夜間溫度降低時,再將貯存的能量釋放出來,達到使日間溫度降低,夜間(尤其是凌晨)室內(nèi)氣溫升高的效果。即在溫室內(nèi)部設(shè)有風機和地下通風管道,當日間室內(nèi)溫度高于某一限值時,風機啟動,使熱空氣通過地下管道將熱量儲存于管道周圍的土壤中,當凌晨室內(nèi)空氣溫度低于某一限值時,風機又啟動運轉(zhuǎn),將室內(nèi)的冷空氣送入地下管道,并吸收管道周圍土壤的熱量,使其溫度升高。
遼沈Ⅰ型節(jié)能日光溫室凈跨度7.5米,長90米,凈面積667平方米,附屬房(工作間)19平方米,脊高3.5米,后墻高2.2米。
地中熱交換系統(tǒng)由風機、地下通風管道、控制系統(tǒng)及附屬部分組成。
一、風機的選型
風機是實現(xiàn)地中熱交換的主要部分,直接決定了熱交換的效果,因此,風機的選擇至關(guān)重要。
1.風機的類型和選擇
通風機是機械通風系統(tǒng)中最主要的設(shè)備,有軸流式和離心式兩種形式。
農(nóng)業(yè)建設(shè)常用的通風換氣一般只在于送進新鮮空氣和排除污濁空氣,要求有較大的通風換氣量和較小的壓力,故大多采用軸流式風機。它的價格便宜,在低靜壓下耗能少而且具有較高的效率,也容易安裝和養(yǎng)護。本試驗選用單相軸流風機兩臺,功率為0.37kW,葉片直徑為300毫米,流量為3870立方米/時,工作壓力為19.6毫米H2O。
2.風機的安裝位置
風機的安裝位置一般處于管道中部,管道采用對稱中分式布置方式,以減少管道進出口之間的長度,提高熱交換率并減少送風阻力。另外,為使管道兩端土壤貯、放熱均勻,提高換熱效果,亦可采用正反轉(zhuǎn)特性相近的雙向軸流風機,交替正、反向送風。
二、通風管道的設(shè)計
通風管道一般采用導熱系數(shù)大、耐久性好、施工方便、造價低的材料,目前常用的是PVC單壁波紋管,其造價較低,施工容易,耐久性能好。遼沈Ⅰ型日光溫室首次使用粘土空心磚外包塑膜風管,這種風管使用普通粘土空心磚,造價低,但施工不方便,耐久性差,外包塑膜易破損。試驗結(jié)果表明,地中熱交換系統(tǒng)的作用與風管材質(zhì)關(guān)系不大。在本試驗中選用外徑為110毫米(內(nèi)徑100毫米)的PVC塑料管及通風孔為8×6×2的空心磚兩種材料作地下通風管,每段管道長20米,埋深為450毫米,西側(cè)為14道PVC管,管間距為450毫米,東側(cè)為12道空心磚通風管,管間距為490毫米,管內(nèi)壁總面積與棚內(nèi)地面積之比分別為0.618和0.649,均滿足要求。
風槽尺寸寬0.5米,長6米,深0.6米。
二、兩側(cè)不同通風管材對溫室環(huán)境影響
為研究地下熱交換系統(tǒng)對溫室環(huán)境的影響,本試驗分別對東西兩側(cè)即PVC管及空心磚通風管處的地溫及溫室內(nèi)空氣溫度進行測定。地溫測定點分別為距地面5厘米、15厘米、35厘米。
1.地下熱交換系統(tǒng)對地溫的影響
(1) PVC管一側(cè)關(guān)機而空心磚一側(cè)通風時:在35厘米處空心磚地溫最高升高3.9℃;在25厘米處空心磚地溫最高升高2.4℃;在15厘米處空心磚地溫最高升高0.6℃。
(2) PVC管一側(cè)通風而空心磚一側(cè)關(guān)機時:在35厘米處,PVC管地溫最高升高2.9℃;在25厘米處,PVC管地溫最高升高2.5℃;在15厘米處,PVC管地溫最高升高0.5℃。
2.地下熱交換系統(tǒng)對氣溫的影響
通過對溫室內(nèi)外環(huán)境溫度的測試分析得出當空心磚側(cè)單獨開機時,早6:00的氣溫比PVC管側(cè)高2℃~4℃;當PVC側(cè)單獨開機時,早6:00的氣溫比空心磚側(cè)高2℃~3.8℃。即均可使溫室內(nèi)氣溫提高2℃~4℃。
3.地下熱交換系統(tǒng)對室內(nèi)相對濕度的影響
由于冬季溫室內(nèi)部通風換氣量極小,相對濕度可達到95%~100%,作物易因濕度高而產(chǎn)生病害,而地下熱交換系統(tǒng)則在蓄熱過程中進行除濕,使空氣中的含水量降低。同時造成空氣流動使室內(nèi)溫度分布更均勻,有利于作物生長。(待續(xù))
地中熱交換系統(tǒng)是為有效利用太陽能。在日間由于溫室溫度較高,通過此系統(tǒng)把多余的能量貯存起來,夜間溫度降低時,再將貯存的能量釋放出來,達到使日間溫度降低,夜間(尤其是凌晨)室內(nèi)氣溫升高的效果。即在溫室內(nèi)部設(shè)有風機和地下通風管道,當日間室內(nèi)溫度高于某一限值時,風機啟動,使熱空氣通過地下管道將熱量儲存于管道周圍的土壤中,當凌晨室內(nèi)空氣溫度低于某一限值時,風機又啟動運轉(zhuǎn),將室內(nèi)的冷空氣送入地下管道,并吸收管道周圍土壤的熱量,使其溫度升高。
遼沈Ⅰ型節(jié)能日光溫室凈跨度7.5米,長90米,凈面積667平方米,附屬房(工作間)19平方米,脊高3.5米,后墻高2.2米。
地中熱交換系統(tǒng)由風機、地下通風管道、控制系統(tǒng)及附屬部分組成。
一、風機的選型
風機是實現(xiàn)地中熱交換的主要部分,直接決定了熱交換的效果,因此,風機的選擇至關(guān)重要。
1.風機的類型和選擇
通風機是機械通風系統(tǒng)中最主要的設(shè)備,有軸流式和離心式兩種形式。
農(nóng)業(yè)建設(shè)常用的通風換氣一般只在于送進新鮮空氣和排除污濁空氣,要求有較大的通風換氣量和較小的壓力,故大多采用軸流式風機。它的價格便宜,在低靜壓下耗能少而且具有較高的效率,也容易安裝和養(yǎng)護。本試驗選用單相軸流風機兩臺,功率為0.37kW,葉片直徑為300毫米,流量為3870立方米/時,工作壓力為19.6毫米H2O。
2.風機的安裝位置
風機的安裝位置一般處于管道中部,管道采用對稱中分式布置方式,以減少管道進出口之間的長度,提高熱交換率并減少送風阻力。另外,為使管道兩端土壤貯、放熱均勻,提高換熱效果,亦可采用正反轉(zhuǎn)特性相近的雙向軸流風機,交替正、反向送風。
二、通風管道的設(shè)計
通風管道一般采用導熱系數(shù)大、耐久性好、施工方便、造價低的材料,目前常用的是PVC單壁波紋管,其造價較低,施工容易,耐久性能好。遼沈Ⅰ型日光溫室首次使用粘土空心磚外包塑膜風管,這種風管使用普通粘土空心磚,造價低,但施工不方便,耐久性差,外包塑膜易破損。試驗結(jié)果表明,地中熱交換系統(tǒng)的作用與風管材質(zhì)關(guān)系不大。在本試驗中選用外徑為110毫米(內(nèi)徑100毫米)的PVC塑料管及通風孔為8×6×2的空心磚兩種材料作地下通風管,每段管道長20米,埋深為450毫米,西側(cè)為14道PVC管,管間距為450毫米,東側(cè)為12道空心磚通風管,管間距為490毫米,管內(nèi)壁總面積與棚內(nèi)地面積之比分別為0.618和0.649,均滿足要求。
風槽尺寸寬0.5米,長6米,深0.6米。
二、兩側(cè)不同通風管材對溫室環(huán)境影響
為研究地下熱交換系統(tǒng)對溫室環(huán)境的影響,本試驗分別對東西兩側(cè)即PVC管及空心磚通風管處的地溫及溫室內(nèi)空氣溫度進行測定。地溫測定點分別為距地面5厘米、15厘米、35厘米。
1.地下熱交換系統(tǒng)對地溫的影響
(1) PVC管一側(cè)關(guān)機而空心磚一側(cè)通風時:在35厘米處空心磚地溫最高升高3.9℃;在25厘米處空心磚地溫最高升高2.4℃;在15厘米處空心磚地溫最高升高0.6℃。
(2) PVC管一側(cè)通風而空心磚一側(cè)關(guān)機時:在35厘米處,PVC管地溫最高升高2.9℃;在25厘米處,PVC管地溫最高升高2.5℃;在15厘米處,PVC管地溫最高升高0.5℃。
2.地下熱交換系統(tǒng)對氣溫的影響
通過對溫室內(nèi)外環(huán)境溫度的測試分析得出當空心磚側(cè)單獨開機時,早6:00的氣溫比PVC管側(cè)高2℃~4℃;當PVC側(cè)單獨開機時,早6:00的氣溫比空心磚側(cè)高2℃~3.8℃。即均可使溫室內(nèi)氣溫提高2℃~4℃。
3.地下熱交換系統(tǒng)對室內(nèi)相對濕度的影響
由于冬季溫室內(nèi)部通風換氣量極小,相對濕度可達到95%~100%,作物易因濕度高而產(chǎn)生病害,而地下熱交換系統(tǒng)則在蓄熱過程中進行除濕,使空氣中的含水量降低。同時造成空氣流動使室內(nèi)溫度分布更均勻,有利于作物生長。(待續(xù))