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河北阳光板在温室建筑中的的节能评价

作者:衡水神龙 来源:衡水神龙实业有限公司 发表时间:2011-11-26 浏览:次  
本文首先对某温室类建筑进行负荷计算,然后通过改变室内温度、围护结构的传热系数、遮阳、换气次数等因素进行冷热负荷计算分析,在满足植物的生长前提下,首先使用传热系数较小的维护结构,其实使用内遮阳,再次对室内温度进行相应的调节,能够很好的降低温室建筑的能耗,起到了节能的作用。并以此温室为例,设计采用比较节能的地板辐射的供暖系统。
  关键词:温室,模型,负荷计算,节能分析,PC阳光板,地板辐射采暖,低温热媒
  1、温室的现状及发展
  温室是人类智慧与科技文明的结晶,它改变了农业生产的模式,打破了植物生长的地域和时空界限,推动了农业生产的发展和社会文明的进步。我国的温室具有悠久的历史,特别是经过上世纪七八十年代到现在,温室已经在全国普及发展。无论在农作物和园艺的种植,还是在商业建筑中都有它们的身影。近10年来一些国家大力研究节能措施,如室内采用保温帘、双层玻璃、多层玻璃、多层覆盖和利用太阳能地热能等技术措施,节省能源约50%左右。温室产业作为21世纪最有活力的农业新产业,随着社会的发展,温室节能问题越来约被人们所关注。
  2、温室模型的建立及负荷计算
  2.1、温室模型的建立
  为了便于分析和评价温室能耗建立一种温室模型。所建温室为普通型(大屋脊)温室。图示如图1,图2所示:
  2.jpg3.jpg
  图1温室的正立面图                                                                               图2温室的左右视图
  温室的主要技术参数见表1:
  表1温室主要技术参数:(单位:m)
4.jpg
  单栋温室的建筑面积F=3.0×10.0×10.0=300m,朝向正南方,外门一扇:高2.0m,宽1.8m。顶部每坡面开窗30个,长1.5m,宽0.8米。东西侧各有30个窗,高1.5m,宽0.8m,北面开窗3个,高1.5m,宽0.8m。
  温室顶部设电动双面开窗系统,温室四周设1.5m高移窗,可以配置内外遮阳加温系统及智能控制系统,遮阳采用内用XLS16型遮阳保温幕。温室顶部及四周采用单层膜或中空PC阳光板,单层膜的传热系数为6.80W/m2.K,中空PC阳光板传热系数为3.40W/m2.K。中空PC阳光板能够有效地防止热量注流失,并阻止冷空气的进入,可大幅度降低冬季加热能耗。
  温室地点位于北京,室内设计参数见表2:
  表2室内设计参数
 1.jpg
  2.2、温室类构筑物的负荷计算与分析
  首先,采用负荷计算软件来进行计算。温室采用单层膜,传热系数为K=6.80W/(m2•K),换气次数为0.5次/h,无任何遮阳措施。室内设定温度17℃(植物的生长条件在15℃左右为宜)作为标准,然后改变其中一个参数进行负荷计算并进行对比。
  经过计算,在冬季的围护结构的耗热量为93.90.KW,冷风渗透耗热量为5.48KW,总的冷负荷需要99.45KW。在夏季的冷负荷327.8KW,新风负荷9.32KW,总的冷负荷337.2KW。
  把温室采用单层膜,传热系数为6.80W/(m2•K),换气次数为0.5次/h,无任何遮阳措施。室内设定温度17℃作为标准,然后改变其中一个参数进行负荷计算并进行对比。
  改变参数方法如下:
  (1)在其他条件不变的情况下,室内设定温度改为15℃。
  (2)在其他条件不变的情况下,夏天采用内遮阳,遮阳系数为0.65。
  (3).在其他条件不变的情况下,把单层膜改为中空PC阳光板。围护结构的传热系数由6.80W/(m2•k)变为3.40W/(m2•K)。
  (4)在其他条件不变的情况下,把换气次数由原来的0.5次改为0.2次。
  (5)综合以上条件:室内设定温度改为15℃,夏天采用内遮阳,遮阳系数为0.65,把单层膜改为中空PC阳光板,传热系数由6.80W/(m2•K)变为3.40W/(m2•K),把换气次数由原来的0.5次改为0.2次。
  改变参数后,分析其变化率。
  变化率%=×100%
  以下的负荷和耗电量的变化率都是采用此方法来计算。
  改变参数后的比较分析见表3:
  表3总负荷改变参数后的比较表
2.jpg
  3.jpg
  图3改变参数后的负荷变化率
  由表3和图3可以看出:
  (1)当室内设定温度变小为15℃时冬季可节能7.6%。而在夏季则能耗增大,原因是室内温度由17℃下降为15℃冬季室内外温差变小,夏季室内外温差变大,冬季的耗热量变小,夏季耗热量变大,要向室内提供更多的冷量。在满足植物的生长需要温度的前提下,在冬季可以适当降低温室内的温度,能够达到一定的节能效果,而在夏季温度的变化对节能效果不明显,尽量可以使用植物需要的温度来进行供冷。
  (2)夏季室内采用内遮阳时,由于相当一部分的日射将被遮住,使得室内的夏季的好冷量降低27.6%,具有明显的效果。冬季之所以不明显是因为传统算法里冬季不计算遮阳。在满足植物对光照的前提下,可以使用内遮阳来减少冷负荷的供应。
  (3)采用中空PC阳光板后传热系数变为3.40W/(m2•K),由于传热系数减小了一半,使得冬季的耗热量大大降低(42.6%),夏季由于计算中围护结构的日射得热冷负荷采用的是得热因数值,所以夏季冷负荷变化不太大。由此可见采用中空PC阳光板能达到很好的节能效果。
  (4)换气次数改变为0.2次。对负荷的影响不大。换气次数只是对新风负荷有影响,而在本算法中新风负荷在总负荷中所占的比例较小,所以换气次数对总负荷的影响不大。
  (5)在室内设定温度改为15℃,夏天采用内遮阳,遮阳系数为0.65把单层膜改为中空PC阳光板,传热系数由6.80W/(m2•K)变为3.40W/(m2•K),把换气次数由原来的0.5次改为0.2次后,无论冬季还是夏季,负荷都有了大大减小,冬季减少50%,夏季减少37.2%,是相当可观的。
  综合以上情况,可以得出以下结论:在满足植物的生长前提下,首先使用传热系数较小的围护结构,其实使用内遮阳,再次对室内温湿度进行相应的调节,能够很好的降低温室建筑的能耗,起到了节能的作用。
  3、温室冬季采暖系统设计
  经过计算,本单栋温室在室内设定温度为15℃(温室内植物生长所需的条件),中空PC阳光板传热系数为3.40W/(m2•K)条件下,冬季采暖热负荷为49.7KW。
  Beilleetal经过试验认为:采暖设备位置低更有利于微观气候的控制,生长区内的空气和页面温度都比较均匀。而且,F.L.K.Kempkes研究认为,采暖设备位于温室顶部,将增加大约5%~10%的能耗。由于室内植物的生长空间大约在0.5m~3.5m左右,据有关测试,采用地板敷设的温室内垂直方向的温度变化曲线见图4:
  4.jpg
  图4温室内垂直方向气温变化图
  由图4可见,在0.5~3.5m的垂直方向上温度比较均匀,正是温室内种植植物生长的最适宜的空间。因此,本工程室内采用低温热水地板辐射采暖。每个环路安装调节阀门,进行室温控制,供回水温度是50/40℃。每户的供回水干管架空敷设进入温室内,经过集分水器,分成若干个分支,分支为交联聚乙烯管(PE-X),管径为De20X2.3mm,机械连接。集分水器为铜制的,在其上安装放气阀和泄水阀。供暖干管接室外供暖管网,热水来自市政二次换热站。
  管道埋设剖面图见图5,地面布管见图6:
  1.jpg
  图5温室采暖管道地面埋设剖面图
  2.jpg
  图6温室内地面布管图
  考虑到在冬季,室内外温差较大,外维护结构散热较大,温室的四周靠外墙的部位特别是在西北角的加热管适当布置较密集一些,能够有效的防止水平方向的温差较大。在冬季,根据均匀布置在室内的测温点传来的温度变化,来适当调节地埋管起端的电动调节阀,以满足室内的温度变化需求。
  4、结论
  2009年12月,歌本哈根气候变化大会召开,低碳生活已经深入人心,中国正在积极的做出响应,节能问题更是成为重中之重。地板辐射采暖具有节能的以下优势:
  1.室内设定温度即使比散热器采暖方式低2~5℃,所以温差传热损失会大大减小;
  2、低温地板采暖在能提供35℃以上热水的地方即可应用。如集体供暖、工业余热、锅炉水、各种空调回水、地热水、太阳能等各种低温热源;
  3、节省使用面积,据统计,使用地暖产品平均增加房间3%的使用面积。
  4、热媒低温传送,在传送过程中热量损失小,热效率高;与其他采暖方式相比,节能幅度约为20%,如采用分区温控装置,节能幅度可达到40%。


以上内容来源:阳光板专业生产企业_河北衡水神龙阳光板公司
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