一种农业温室散热系统的构成方法与流程

本发明涉及暖通，具体地说，涉及一种农业温室散热系统的构成方法。

背景技术：

1、

2、农业温室作为农业大棚的一个门类，指钢结构框架、屋顶采用玻璃采光的现代智能农业大棚。农业温室是一个封闭的智能系统，为作物提供稳定的、不受外部环境影响的、独立的局部小气候环境。

3、为实现上述目标，封闭的农业温室需要精准的控制温度，保证作物根获得一个稳定的、舒适的、生长环境，以促进作物的高效生长。

4、因此，农业温室均需要配套供热系统，散热系统作为供热系统的子系统有其有别于一般建筑物的特殊性：

5、（1）农业温室内大面积种植作物，作物周边如果存在高温热源，高温热源产生的热辐射不利于作物生长，因此靠近作物的散热设备内供热介质的温度不宜过高。

6、（2）为充分发挥农业温室实现作物高效生长的环境条件，农业温室通常种植高附加值的经济作物，农业温室人员操作频繁，散热设备内供热介质的温度过高，会对操作人员产生烫伤危险。

7、（3）农业温室内大面积种植作物，在作物的上部空间可以安放大量散热设备，为了将作物上部空间散热设备交换出的热空气导向地面，必须采用强制通风，但是交换出的热空气具有温度高、相对湿度低的特点，这种干燥热风吹拂作物表面可能导致叶面脱水。

8、（4）农业温室内作物之间的间隙也可以安放大量地暖散热设备，但是这类地暖散热设备靠近作物，必须严格控制其换热器界面的表面温度。

9、（5）农业温室屋顶采用钢结构框架的玻璃结构，屋顶保温困难，因此散热量大，供热需求高。

10、基于以上原因，农业温室散热系统的配置难度很大。

11、散热设备散热能力的计算公式如下：q=ksδt    （1）

12、式中：q：散热设备的散热功率，单位：kw

13、k：散热设备的设备换热常数,单位：kw/(m2·k)

14、s：散热设备散热界面的面积,单位：m2

15、δt：散热设备散热界面两侧换热介质的温差,单位：k

16、k值作为散热设备的设备换热常数，其数值的大小首先取决于散热设备散热界面两侧换热介质的介质状态（液相或气相）、介质流动方式、介质流动速度，其次取决于散热设备散热界面的材料与厚度。

17、农业温室的特殊结构决定了其散热量巨大大，供热需求量高的特点，农业温室供热指标是普通工业民用建筑的5～10倍。

18、为实现大功率供热，根据公式（1），提高散热设备散热界面两侧换热介质的温差，可以降低散热面积s，从而减少散热设备数量，是大功率供热的优先考虑。提高散热设备散热界面两侧换热介质的温差，在散热设备散热界面外侧即环境温度确定的条件下，就需要提高散热设备内供热介质的温度，但是前述散热设备作为高温热源产生的热辐射不利于作物生长，也易产生操作人员烫伤危险，抑制了高温供热介质的使用。

19、农业温室人员操作频繁，供热介质设计温度应按照与操作人员发生接触空间内的散热设备表面温度不能发生人员烫伤为安全界限，按照人体表面皮肤瞬间接触（一分钟以内）不发生烫伤的温度要求，与操作人员发生接触空间内的散热设备表面温度不能超过60℃，则散热设备散热界面内侧，即输入散热设备的换热介质进口温度不能高于70℃。

20、散热设备表面采取强制通风措施，可以极大提高k值，从而提高散热设备的换热效率，减少散热设备数量。但是，采用强制通风换热排出的热风直吹作物表面，高温热风会使作物表面脱水，严重影响作物生长，因此，强制通风换热排出的热风不能超过35℃，相应地，散热设备表面平均温度不能超过50℃，则散热设备散热界面内侧，即输入散热设备的换热介质进口温度不能高于55℃。

21、如果散热设备采用布置于作物间的地暖散热设备，则散热设备与作物间的距离很近，那么散热设备表面的平均温度必须很低，通常不能超过40℃，则散热设备散热界面内侧，即输入散热设备的换热介质进口温度不能高于45℃。

22、可见，由于农业温室特殊性，使得为农业温室供热的散热设备表面温度被限制，使散热设备散热界面两侧换热介质的温差不能有效加大，导致换热设备增多，换热设备空间布置困难，不得已挤占作物生长空间，增加了设备投资，降低农业温室的经济效益。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种农业温室散热系统的构成方法，以解决上述背景技术中提出的由于农业温室特殊性，使得为农业温室供热的散热设备表面温度被限制，使散热设备散热界面两侧换热介质的温差不能有效加大，导致换热设备增多，换热设备空间布置困难，不得已挤占作物生长空间，增加了设备投资，降低农业温室的经济效益的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种农业温室散热系统的构成方法，包括散热系统，散热系统由侧墙散热设备、传输轨道散热设备、风盘散热设备、作物间地暖散热设备四类散热设备构成，所述侧墙散热设备与传输轨道散热设备直接串联组成第一级高温散热子系统，所述风盘散热设备与作物间地暖散热设备直接串联组成第二级低温散热子系统，第一级散热子系统与第二级散热子系统通过中间缓冲平衡罐串联，具体包括如下步骤：

3、s1、第一级高温散热子系统的第二组散热设备即传输轨道散热设备的最高进口温度设定为≦70℃，即作为第一级高温散热子系统的第一组散热设备即侧墙散热设备的最高出口温度≦70℃；

4、s2、依据种植工艺要求确定侧墙散热设备的供热介质的出口温度t2，根据农业温室的结构特点和种植工艺要求，确定可以接收的供热介质的初始温度t1，t1的范围在70℃-75℃；

5、s3、依据作物种植条件设定传输轨道散热设备的换热介质的进口温度t2，出口温度t3，得出供热介质的换热温差，δt=t2-t3，计算传输轨道散热设备可以完成的换热量；

6、s4、再分配计算其他换热设备的配置。

7、作为本发明的优选方案，步骤s2中，根据所述侧墙散热设备需要完成的散热功率q1，依据公式q1=kq（t1-t2）计算侧墙散热设备的供热介质的进口温度，即可以接收的供热介质的初始温度t1，式中：

8、q1：侧墙散热设备的散热功率，单位：kw；

9、k：侧墙散热设备供热介质的比热容,单位：kj/（kg.k）；

10、q：进入侧墙散热设备的供热介质流量，单位：kg/s；

11、t1：进入侧墙散热设备的供热介质温度，单位：k；

12、t2：流出侧墙散热设备的供热介质温度，单位：k。

13、作为本发明的优选方案，步骤s2中，依据公式q2=kq（t2-t3）计算传输轨道散热设备可以完成的换热量，式中：

14、q2：传输轨道散热设备的散热功率，单位：kw；

15、k：传输轨道散热设备供热介质的比热容,单位：kj/（kg.k）；

16、q：进入传输轨道散热设备供热介质的设定流量，单位：kg/s；

17、t2：进入传输轨道散热设备的供热介质温度，t2≦70℃；

18、t3：流出传输轨道散热设备的供热介质温度，t3≦55℃。

19、作为本发明的优选方案，若干所述侧墙散热设备的并联组合与若干所述传输轨道散热设备的并联组合直接串联；若干所述侧墙散热设备的并联组合与若干所述传输轨道散热设备的并联组合直接串联。

20、作为本发明的优选方案，所述侧墙散热设备的并联组合的单体数量，依据农业温室的结构特点和侧墙散热设备分布方式，以及管网口径、流速条件进行合理组合，所述传输轨道散热设备的并联组合数量，依据传输轨道散热设备的并联组合的单体数量进行匹配组合。

21、作为本发明的优选方案，所述侧墙散热设备远离人员操作区与作物种植区，贴近农业温室四周山墙布置，采用低流动阻力的大口径热镀锌钢管作为散热设备，热镀锌钢管口径大于50mm，换热介质的进口温度高于70℃。

22、作为本发明的优选方案，所述传输轨道散热设备兼用农业温室内的运输轨道、架空支架，采用中小口径热镀锌钢管，热镀锌钢管口径小于40mm，控制换热介质的进口温度低于70℃。

23、作为本发明的优选方案，所述风盘散热设备采用强制通风的铜管铝翅片散热设备，所述风盘散热设备采用悬挂或支架支撑置于大棚据地面0.5米至2米的空间，控制换热介质的进口温度低于55℃，换热排出的热风温度低于35℃。

24、作为本发明的优选方案，所述作物间地暖散热设备采用小口径热镀锌钢管，热镀锌钢管口径小于32mm，在作物间匀布，控制换热介质的进口温度低于45℃。

25、作为本发明的优选方案，所述中间缓冲平衡罐为通大气的开式系统，缓冲量最大设计流量为10-30分钟的流量。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果：

27、该农业温室散热系统的构成方法中，通过将四类散热设备多级串联使四类散热设备的供热介质（热水）的温度呈现梯度降低，不同温度的散热设备布置在农业温室的不同区域，提高了供热介质（热水）的初始温度，降低了供热介质（热水）的回水温度，减少了散热设备数量，实现了供热介质（热水）大温差散热，降低了供热介质（热水）循环流量从而降低了运行能耗，并为供热系统高效率运行提供了基础。