温室大棚使用空气能热泵采暖 供暖系统如何设计

星期日, 29 9月 2019 11:27

  随着国内“煤改电”的进一步深入,北方用于蔬菜和花卉种植的温室大棚采暖中最常用的热风炉、燃煤采暖炉等采暖方式将逐渐被新型的空气源热泵供暖系统所代替。空气能热泵能给植物提供良好、恒定的环境,利用热泵系统种植出来的蔬菜、花卉品质优良,不过温室大棚空气能热泵采暖项目技术门槛较高,供暖系统要设计好,那么温室大棚供暖系统如何设计?

 

  温室大棚使用空气源热泵供热,需要注意了解作物的属性和生长规律,在设计方案、系统选型、施工安装、控制系统等全盘考虑,而且还要结合温室的自动化控制进行。热泵系统的控制要和整个温室的自动化控制相统一,两者不能冲突,这样才能为植物提供最佳气候环境。

温室大棚使用空气能热泵采暖

  一、温室大棚空气能热泵采暖案例

  威宁县3万平米温室大棚,一共采用了90台30匹低温空气源热泵机组进行采暖。

  二、温室大棚空气能热泵采暖系统设计

  1、大棚结构及选型

  共有3个蔬菜大棚,结构为玻璃结构,保温效果不是很好,层高6米。每个大棚建筑面积为1万平方米。根据当地气象资料,计算室外温度为﹣5℃。

  大棚内温度需求为16℃以上。以此计算热指标为每平方为191w。总需要2005kw,选择了碧涞低温空气源热泵机组,共90台30匹机组,每一个蔬菜大棚配30台。该机型制热量在﹣5℃为67个千瓦。

  2、水力设计

  每台额定输入功率为27千瓦,30台机器所需要的水流量大约在296吨。选择水泵每小时100m³扬程,根据主机的水力按8米,管道主干管水系统的阻力加局部阻力,总共按2%来计算,那么总的干管的局部阻力加远程阻力总共是12m。 按每个大棚的散热的管道的主力按5米,水泵选型是28米。

  为了保证主机的正常运行,按照主机水流量,每台10m³,我们选择的主管道主干管为DN200,每5台为1小组,1个大棚分6个小组,每1小组的进水管、出水管为DN100。 整个水系统采用了开式系统,水箱选择了10 m³,整个的管路选择了同程布局。水泵在安装过程中,一定要注意,前后要有进出水阀门,水泵进出水软接,出水止回阀。

  考虑蔬菜大棚的流量与主机的流量不相配,蔬菜大棚的流量每小时在165吨,而主机每小时300吨,那么为了保证主机的正常运行,系统做了一个水力平衡管,它起到的好处是当主机瞬时缺水的时候,打开平衡管上面的阀门,直至每台主机正常运行。 管道上排下泄,在最低端安装了排水阀,最高端安装排气阀。在进水和出水安装的压力表。

  为保证每一小组的主机正常运行,安装了两个调节阀,只要是哪一台机组缺水,就把另一边的机组阀门关掉一部分,直至整个机组正常运行。 2号系统是30台设备,左右各15台,每15台为一边,1个管道15台里边,再分为3个小组,也就是每5台设备为一个小系统,来进行单独的控制。同程的一个好处,就是保证整个水路,能够比较好起到一个平衡的作用。

  一个特别好的点:每一台主机的接水口这里,都有两个软接。这两个软接,我觉得在大的系统里面安装的时候是需要特别注意的。因为这两个软接的好处就是它不会随着水路的震动而影响到设备里面的管路震动。因为如果水路在震动的时候,影响到机组里面震动的话,很有可能会影响到整个氟路系统的振动,而导致设备漏氟。

温室大棚使用空气能热泵采暖 供暖系统如何设计

  这个系统里面从主机的供水到回水,会涉及到管路和管径的一些变化。总管DN200,进入5台为一小组。每一小组的进水管采用了DN100。每一小组安装了一个阀门,这个阀门的好处是当某一台机有问题的时候,可以把这一组把它关掉。

  第一组供完水之后,原来的DN200的管径变到了DN150,主要就是为了解决第二组、第三组的水流和水压的问题。

  第二组,从150的这一个供水,然后供给它当然进机组的主的管道,还是DN100。 同程是由大变小,出水是由小变大,那也就是意味着出来的水管,同样是DN100的,然后逐步再变大,再回去。这样的设计会保证整个水路的水力和压力的平衡,而不会影响到系统在供热过程中其他机组的供热。

  第三组,管径刚刚已经变成了DN100的,进入第三组的水箱。而第二组的主机出来之后,进入这个回水管。回水管由原来的一百,现在如果是要变大的话,那就要变回到DN150。 就是第三组这一块,还有单独设计的一个压力表。是看在末端。当压力低的时候,说明没有水,压力达不到主机的正常工作压力,这时候就要进行调节。

  把第一组、第二组的阀门相对的要关掉一点,满足第三组的水流。 虽然整个系统是采用同程设计,然后管道也做了一些变径,但是在实际的使用过程中,第三组的水流量和水压会比较小。这个时候为了保持整个水力的平衡,可以采用手动的方式,把前面的第一组和第二组的水流量给它给调小一点,从而使3个系统的水流量和水力达到平衡。这样子的话,保证设备在供热的过程中能够使整个系统的水力达到一个平衡,这样使设备运行起来更稳定。

  整个30台机组,一共是分了左右两边来进行供水。而每一边15台,每5台为1个小组,一共是6组,6组的系统对1万平米的大棚进行供热。 供热系统电控部分 首先3个大棚有3组电控,每1组电控为一组、二组、三组,每组电柜里面包含了2000A的总闸,包含了300平方的电源线,包含了每台主机的进线16平方与水泵的进线6平方。 安装了3个电流表、1个电压表、3个电源指示灯、1个总闸。

  总闸的安数为2000A。这个总闸下面共分3组控制开关,每一组控制开关控制10台空气能热泵。这个1号、2号、3号,共控制30台空气能30匹机,每一个控制开关为630A。 其中,水泵有独立的开关来控制,每一组的系统是三用一备,每台水泵是7.5个千瓦。那么我们这里设定了125A的空开,水泵的启动由水位、温度来控制。温度控制器,它主要是控制水泵的温度,当水泵的温度高于设定温度,水泵停止。当水泵的等温度低于设定的温度,水泵工作。

  水泵工作时,就能启动每一台机组,只要是打开每一台主机的水流开关,主机正常工作。 每一台主机的工作指示也引到了门板上面。比如说1号机当没有工作的时候,它显示是红色的。当1号机工作的时候,它显示是蓝色的。不用去机组那里就能够看到机组是否正常运行。 水泵安装了手动、自动控制模式。等水位和温度出现故障时,可以转成手动。

温室大棚空气能热泵供暖解决方案设计

  温室大棚里面的构造 整个温室大棚里面所有的设备,主要都是为里面温度、湿度、光照来做一个调节。

       电控:包括工作按钮、工作面板。控制外遮阳、侧窗、轴流风机、湿帘、水泵、环流风机。

       散热装置:采用镀锌管加翅片,直接放在不锈钢培植架之下。热镀锌管布满了散热翅片,增加散热面积,热量比较均匀、平衡。

       蜂窝水帘:冬天的时候湿度调节的作用,高原地方非常干燥,它就会把水通过一个水泵打上来,然后流下来,调节里面湿度。

      工况显示牌:显示各类参数,比方说实时的温度、湿度、光照度等。循环显示一个土温、土湿、二氧化碳的含量。

      整个大棚它四周采用是双层的钢化玻璃,保暖保温。顶层的V字形,高度大概6米,单层玻璃,不保温。配有自动开外窗。

格美粤温室大棚空气能热泵采暖机

  三、结论:用空气能热泵,收益最大化

  尽管一套热泵系统的初投资略贵,但是相比每年的投入运营成本来说,热泵系统还是比矿物燃料划算。如果使用煤炭作为燃料,一公顷温室一年的加温费用在100万元左右,而利用热泵系统,1份电能便能产生5份的热量(能效比高是因为大棚需求水温低),每年可节约运营成本40%至50%,从长远角度考虑,还是使用热泵系统更合适。

  今后热泵技术将在国内有着广阔的发展前景。它具有清洁、环保、节能、低碳的特性,因此得到了各地政府的大力支持。现在,我国不少地区即将或已经出台有利于热泵技术发展的具体政策和措施,如北京、沈阳、河北、山东、河南等地区,对应用热泵温室的企业有一定的补助和优惠政策,这在一定程度上提高了企业投资和研发的积极性。从种植者角度考虑,使用热泵系统温室可低成本运营,而且能生产出高品质的植株,为种植者带来最大收益。

阅读 420 次数