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              水源熱泵在日光溫室中的應用研究

                 日期:2015-10-14     來源:論文網    瀏覽:78    評論:0    

                水源熱泵作為一種節能環保型空調裝置已經被廣泛應用。本文以水利科學研究院在永吉縣岔路河鎮的水稻育秧日光溫室為研究對象,對水源熱泵系統在東北地區的應用進行研究。通過對實際工程的分析可以看出,水源熱泵系統適用于東北地區,換熱穩定,且能在較短時期內收回投資。

                1 引言

                日光溫室的建造和生產將是一個持續的過程;而效益是主要突破口。北方地區特有的氣候特點在許多花卉、工廠化生產上有著得天獨厚的地理優勢,例如百合、菊花等喜冷涼花卉栽培和夏季“北菜南運”的發展趨勢越來越明顯。為了適應入世的挑戰,日光溫室結構應進一步趨于合理,設施內配套技術、操作機械、環境調控設施應進一步完善,尤其是以提高經濟效益為主的高檔智能日光溫室研究、高附加值產品的栽培將是發展的主導方向,最終實現日光溫室可持續發展。

                水源熱泵是以水為介質來提取能量實現制熱和制冷的一個或一組系統。針對水源熱泵機組,就是通過消耗少量高品位能量,將地表水中不可直接利用的低品位熱量提取出來,變成可以直接利用的高品位能源的裝置。 水源熱泵是利用太陽能和地熱能來制冷、供熱,應該說其屬熱泵中“地源熱泵”的一種。 經過嚴格測試及不同地區熱泵的應用實例測算,水源熱泵制熱的性能系數在3.1~4.7之間,制冷的性能系數在3.5~6.7之間。與其他系統相比,具有節能、對環境危害小的特性,這對于位于城市近郊和觀光旅游區現代溫室更符合可持續發展的要求。

                2實驗裝置簡介

                2.1日光溫室構造

                該日光溫室位于吉林市永吉縣岔路河鎮,為圓拱形屋面PVC板溫室。溫室南北走向。

                平面布局:東西方向3m,跨度9m,共27m。南北方向開間為3m,分別為12、8、5開間。溫室面積為675m2。覆蓋材料:采用PC板,厚8mm雙層PC板,透光率81%,面積1100m2。北墻高2.5m,長27m。墻圍高0.5m,長(27+36+15+12+9)m。

                2.1.1溫室地面供熱

                溫室地面供熱是指將加熱管置于地表以下,加熱管將熱量傳遞給地面,然后以整個地面作為散熱面加熱溫室的一種加熱方式。溫室地面供熱系統采用DN20的鍍鋅鋼管作為輻射供暖管道,總長度180m。5根長5m的鍍鋅鋼管同程式連接組成一組,共分為6組盤管,分別將各自的進出水管用塑料軟管與地溝中的總進出水接頭相連接。管道下方鋪設20mm的細河砂找平層,鋪設管道后再鋪25mm的細河砂覆蓋層和20mm的碎石覆蓋層1。

                2.2水源熱泵機組技術參數

                2.3 日光溫室溫度設計及熱負荷的計算

                2.3.1溫室的設計計算溫度

                目前,多數溫室作物的生長溫度區間在5~30℃,最合適溫度為22~25℃;子實體發育溫度在7~22℃,最合適溫度為14~16℃。空間相對濕度在生長階段為60%~70%,子實體發育則要求70%~90%。因此,設計溫室熱工計算室內溫度取18℃。

                2.3.3水源熱泵出水溫度的確定

                水源熱泵可以將水的低品位熱能加以利用,是一種節能環保的能源利用方式,但水源熱泵的經濟性受其COP值的影響很大,在影響COP值的各種因素中,供水溫度的高低是一個可以適當調整的、非常重要的因素。為兼顧供暖效果和經濟性,通過對日光溫室的溫度的計算,其供水溫度的選擇問題進行分析討論,以便使該系統的優越性得到最大限度的發揮。

                2.4日光溫室多點溫度智能檢測系統

                該系統針對中國北方地區日光溫室生產發展需要,系統以ATMEL89 系列單片機為核心,PC 機RS232接口與測量儀通訊,實現對溫室環境參數數據的顯示、存儲、查詢和統計等。該檢測儀操作簡單,使用方便,測量結果準確可靠,提高了溫室監控的自動化水平。

                3 熱泵供熱的經濟性分析

                熱泵的經濟性是由多方面來確定的,它與鍋爐房供熱相比,顯然具有以下特點:

                3.1運行附加 費較小。這是因為:

                熱泵裝置不需要燃料輸送費用和保管費、排渣運輸費等;

                檢修周期較長。因鍋爐設備與高溫煙氣接觸,構件極易受損;而熱泵系統只有兩個部件運動,磨損少,平時無需任何檢修。

                管理人員與勞動強度均可減少,節省工資開支。

                3.2運行直接 費用(電費)一般比燃煤鍋爐大,這是熱泵的主要開支。

                3.3熱泵初投 資費用常大于鍋爐房設備(指單純為冬季供熱而設)。相同容量的制熱設備比鍋爐設備為貴。

                4 熱泵的能量利用分析

                5 熱泵與能源價格的關系

                熱泵供熱比鍋爐供熱是先進的.將熱泵與煤、燃氣、油等多種方式采暖時。以加熱為10000kcal熱量所需的費用做一個綜合比較.我們可以得出:

                5.1用熱泵機組

                設熱泵的COP(指其制熱量與所消耗的電能的比值.即機組的性能系數)值為4,則耗電量為2.91kW。若電費平均價格為0.5元/kWh(北京地區),則電費為:2.91 x 0.5元 = 1.75 元 ;

                5.2用煤

                煤大約能夠產生70%的熱量,則所需的燃料為2.13kg。若煤價為0.35元/kg,則費用為:2.13 x 0.35 元 = 0.75 元 ;

                5.3用燃氣

                燃氣大約能夠產生75%的熱量,則所需的的燃氣量為3.81m3。若燃氣價格為0.8元/m3,則費用為:3.81 x 0.8 元 = 3.05 元;

                5.4用燃油

                燃油大約能夠產生80%的熱量,所需的油量為1.16kg。若油價為2.4元/kg,則費用為:1.16 x 2.4 元 = 2.78 元 ;

                由此可見,用煤取暖是最便宜的,而用燃氣最貴。利用熱泵的動力費用與電價有直接的關系,與其他加熱方式相比還要視其他燃料的價格而定。

                6結論

                水源熱泵作為一種可持續發展的綠色能源技術,有著高效節能環保的特點,受到了世界各國的廣泛關注,在我國的發展也是十分迅速。本文關于水源熱泵系統在日光溫室中的應用的研究,隨著熱泵技術的日趨成熟和地面加熱系統的完善,未來定會是我們東北地區溫室生產的發展趨勢。

               
              標簽: 水源熱泵
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