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| 北方溫室蔬菜大棚沼氣加熱增溫技術 | |
| 發布時間:2016-12-15 09:07:11 | 瀏覽次數： | |
| 在我國北方的嚴寒地區，冬季溫室蔬菜大棚生產往往需要人工增溫提溫，在這里我們設計了一種利用沼氣為溫室蔬菜大棚加熱增溫的技術，請您參考。 在我國北方嚴寒地區的日光溫室大棚栽培，冬季由于氣溫很低，溫室大棚需要加熱增溫。 沼氣在我國農村地區是一種非常容易獲得的能源，具有 制取技術簡單、成本低廉的特點,而且可充分利用農畜產品生產過程中的廢棄物。在能源短缺嚴重,環保要求日益增強的情況下,用無污染的沼氣代替煤炭能源為溫室大棚供熱是最佳的選擇。 本文對北方地區沼氣加熱的蔬菜溫室大棚進行設計，目的是解決溫室大棚加熱能源的優化替代問題,促進沼氣應用技術的推廣。 溫室大棚由工作間、值班室和主體栽培區3部分組成。工作間放置沼氣燃燒鍋爐、緩沖罐和壓力水箱;值班室內引入沼氣，供給爐灶和沼氣燈使用；主體栽培區的主加熱系統為沼氣鍋爐熱水采暖系統，由20個沼氣池、10個沼氣燈、20個散熱器組及沼氣、熱水進出管路等組成。輔助加熱系統為地下熱交換系統和后墻毛石貼面熱平衡系統組成。地下熱交換系統由埋在地下的通風換氣管道、軸流式風機、控制線路等組成。 溫室大棚加熱設施 在冬季，溫室大棚加熱設施由沼氣加熱系統、地下熱交換系統和后墻毛石貼面熱平衡系統3部分組成。溫室大棚白天采用太陽輻射熱能，夜晚以沼氣加熱系統為主，地下熱交換系統和后墻毛石貼面放熱為輔。 （1）、沼氣加熱系統 沼氣加熱系統由沼氣池、沼氣鍋爐熱水采暖系統組成。沼氣池選用曲流布料沼氣池中的B型6m3的沼氣池，內徑為2.4m，壁厚為80mm。每間溫室大棚中布置1個沼氣池，沼氣池進料口在溫室大棚后墻外，緊靠后墻位置；中心管口在人行道上(靠近后墻），不占用多余的地面；出料口在溫室大棚中，以方便沼氣池出料，原地使用沼渣、沼液，節約成本，且由于沼氣池在溫室大棚內，環境溫度高，出氣量較大。每個沼氣池的出氣管在地下安放，將各個出氣管再接在一個總輸氣管上，出氣管通過后墻由總管道引入工作間，經緩沖罐后再次引到北墻外，經空壓機后接入壓力貯氣罐，通過壓力貯氣罐引入工作間，供給鍋爐和沼氣燈。 沼氣鍋爐熱水采暖系統是以熱水為熱媒的采暖系統，由提供熱源的燃氣(沼氣)熱水鍋爐、熱水輸送管道、循環水泵、散熱器以及各種控制和調節閥門等組成。該系統由于供熱熱惰性較大，溫度調節可以達到較高的穩定性和均勻性，熱損失較小，運行較為經濟。散熱器布置在溫室大棚后墻，離墻距離為30mm，此時的傳熱量最好，墻壁的吸熱也最少。 在溫室-沼氣生態系統中，共選用10盞沼氣燈，即每42m2(每2間）布置1盞;在工作間和值班室中各有1盞沼氣燈，為工作間和值班室提供照明；在臥室中還有1個沼氣灶，供工作人員做飯。溫室大棚中沼氣管道由溫室大棚墻底下引進，在地下的沼氣管道有保護措施(外套鐵管）。  全自動燃氣熱風機 （2）、地下熱交換系統 地下熱交換系統是輔助采暖系統，在溫室大棚地下0.6m處沿溫室大棚長度方向平行埋設3根管徑為100mm的PVC單壁波紋管管道，管間距0.8m，在管道中部開口處安裝軸流式風機。白天溫室大棚內氣溫高于作物生長溫度（20-25℃)時，啟動風機抽吸室內熱空氣使之從地下管道流過，向土壤內貯熱并降低溫室大棚內氣溫;夜間溫室大棚內氣溫低于作物生長溫度(8-12℃)時，啟動風機使室內冷空氣從地下管道流過，土壤加熱氣流，加熱熱量隨氣流補充至溫室大棚內，提高溫室大棚內氣溫,從而起到平衡白天與夜晚的溫差的作用。為使管道兩端土壤貯放熱均勻，提高換熱效果，采用正、反特性相近的雙向軸流風機，交替正、反送風。風機直徑400mm，設計風量為4265m3/h，全壓約為285Pa，配用電動機功率1.1kW。風機布置在溫室大棚中央，進出管口布置在兩側靠近山墻處。 （3）、溫室后墻毛石貼面熱平衡系統 溫室大棚內后墻表面采用毛石貼面，利用石料熱容量大的特性在白天溫室大棚室溫較高時吸收溫室大棚內熱量，晚上溫室大棚室溫較低時放出熱量，平衡溫室大棚內日夜間的溫度差。 二、溫室大棚的設計計算 1、溫室大棚的結構設計計算 主要計算溫室大棚受拉、壓、彎、扭各構件強度、剛度、穩定性。在計算中除構件本身重力外，應特別注意計算風載、雪載對各構件的強度、剛度、穩定性的影響。通過計算選擇滿足要求的材料建設溫室大棚。 2、溫室大棚的熱工計算 溫室大棚的熱工計算是設計溫室大棚加熱系統的關鍵。計算項目有白天溫室大棚內外的熱量交換、晚上溫室大棚的散熱量、晚上溫室大棚需要沼氣加熱補充的熱量等。 （1）、白天溫室大棚的熱交換計算 白天進入溫室大棚的熱量主要是太陽光通過玻璃窗進入的輻射能，北方冬季太陽輻射的熱流密度大約為q=700W/m2，據此推算出白天進入溫室大棚的熱量約為： （2）、夜間溫室大棚的熱交換計算 由于夜間沒有太陽輻射能的供給，溫室大棚室外溫度下降較大，通過溫室大棚墻體、玻璃窗向外熱傳導導出的熱量比白天多，要維持夜間溫室大棚內的溫度在作物生長的范圍內，必須使沼氣鍋爐熱水采暖系統提供熱量來加熱溫室大棚。采暖系統提供的總熱量一部分維持夜間溫室大棚內溫度在作物生長的溫度范圍內，另一部分會通過溫室大棚墻體、玻璃窗導出流失，所以采暖系統提供的總熱量應根據夜間熱散失量和夜間維持溫室大棚內的作物生長的溫度來計算(對地下熱交換系統、后墻毛石貼面熱平衡系統的熱平衡及夜間溫室大棚向外的熱輻射均以系數μ的形式代入計算）。 用夜間該地區溫室大棚室外平均氣溫和溫室內作物生長 溫室大棚計算 三、北方溫室蔬菜大棚沼氣加熱增效益分析 與其他熱源加熱溫室大棚相比，沼氣加熱蔬菜溫室大棚的初期投入相對較大，這主要花費在沼氣加熱系統的建設上，但在運行過程中會逐漸體現出其節能、環保、生態化的優勢，該溫室大棚在以下幾方面具有明顯的生態效益和經濟效益。 節能是沼氣加熱蔬菜溫室大棚主要優點。按2006年建設成本，建1個6m3沼氣池平均造價約1000元，使用壽命為15年，每年折舊67元。沼氣池年產沼氣220m3，相當于220kg原煤，按原煤2006年4月平均價格350元/噸計算，折款77元。同時，1個6m3沼氣池1年積優質沼肥3500kg，按肥效替代化肥，可節省化肥開支約250元，2項共節約資金327元。扣除折舊，每個沼氣池節能效益達260元。該溫室大棚共建設20個6m3沼氣池，每年節能效益5200元。地下熱交換系統、后墻毛石貼面熱平衡系統一個冬季節煤約2700kg，節能效益為945元，2項共計6145元。且隨著世界性的能源短缺，煤炭、石油產品和電力的價格上漲，該溫室大棚的節能效益會愈加明顯。 2、環保效益 石油產品、煤炭，特別是劣質有煙煤燃燒后要排出大量的煙霧、粉塵和有害氣體,造成蔬菜產品和周圍大氣環境的污染，而沼氣燃燒后無此弊病,所以，用沼氣作替代能源具有很好的生態和環保效益。 3、沼渣、沼液的施肥植保效益 沼渣、沼液是一種很有效的有機肥料和“生物農藥”,通過浸種、根施和葉面噴施,既可促進蔬菜的生長發育,又對蔬菜的病蟲害有一定的殺滅、抑制和緩解作用。葉面噴施沼液可減少甚至取消蔬菜生產過程中化學藥品的使用，既降低了生產成本,也為溫室大棚無公害綠色蔬菜生產創造了條件。 |
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