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温室大棚采暖热负荷计算
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 内等于10℃
近20 年平均最低气温为-20℃
故取室外温度t 外等于-20℃
1传热损失Q1
Q1等于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等于１/Ｒ等于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等于1/((1/6.8)+0.03/0.04)等于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等于1/((1/2.2)+0.03/0.03)等于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165m2Q1等于（u1×A1+u2×A2）（t 内-t 外）等于（1.115×720+0.69×165）×（10-（-20））等于27.5KW
2渗透热损失Q2
Q2等于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等于S 侧面积×L 大棚长等于26.1×60等于1566m3
风力因子取值1.00,换气次数取值1.2
根据式（3）计算：
Q2等于0.5×1.00×1566×1.2×(10-(-20))等于28.188KW
3地面热损失Q3
Q3等于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等于0.24×600×(10-(-20))等于4.32KW
4综上所述
温室采暖总热负荷
Q等于Q1+Q2+Q3等于27.5+28.2+4.3等于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等于(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等于1.05,钢柱型散热器,连接形式上进下出,故β2等于1.004流量倍数3 倍,故β3等于0.86
根据式（5）计算柱型散热器数量：
n等于(Q/q)β1β2β3等于（60/0.154）×1.05×1.004×0.86等于353.2 柱为保险起见,增加20%保险系数,所用柱数：
N等于n×(1+20%)等于353.2×1.2等于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.
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