温室不同散热模式能效分析

2012/4/9 14:21:35

  使用温室生产花卉,每年的加温成本往往占到总成本的20%到40%,是企业成本核算中不可忽视的一块。前几年,业内人士比较关注加温能源,如燃油、燃煤、地热等。现在,大部分企业选择煤为能源后,开始关注温室内不同的散热模式,这是因为散热模式不同,不但影响运营成本,而且影响温室内花卉的整齐度和品质。那么,目前业内存在哪几种温室散热模式?这些模式各有什么优缺点?什么样的模式能降低加温成本且具有良好的热效率?
  沿立柱铺圆翼片散热
  最初温室内的散热模式跟居民住宅取暖方式类似,即沿着温室立柱两侧,安装水暖管道和圆翼片,热水流经管道,将热通过圆翼片交换到温室内的空气中,实现环境温度的加热。河北衡水鑫星花卉有限公司的衡水基地,一开始采用了这种散热模式,公司总经理何连球表示,这种散热模式存在不同区域温度不均衡的缺点,离暖气片越近,温度越高,而且热空气上升,导致下部温度低,一些没有苗床直接贴地生产的温室,植物生长区域的温度往往偏低,因此经常出现温度计显示的是理想温度、但植株依然长势不佳的现象,这主要是因为植物生长的微气候环境达不到生长所需温度,低温导致根系吸收水肥能力弱所致。这种模式虽然安装简单,但新建温室基本不予采用。
  苗床下热水管道散热
  当单纯依靠立柱暖气管道难以保障植株品质时,生产者开始在苗床底下铺设散热管道。选择这种模式,主要是考虑到热空气的流动方向,底部加热,热空气上升,栽培层就能获得合理的温度,而且上升的热空气也会带走一部分湿度,使栽培层的环境更理想。另一方面,苗床底下铺设管道,也不占用温室可利用空间。
  同样是在苗床底下铺设热水管道,但也有几种不同的散热方式。陕西苗木繁育有限公司这几年一直在温室建造上下工夫,希望能更合理地满足生产需要。副总经理文平告诉记者,目前公司的温室有两种苗床下的散热模式,一种是单管从苗床下经过,一种是U形管在同一苗床下一来一回。对比这两种方式,显然U形管道更加科学合理,因为采用单管模式时,热水从苗床一头流进,低温水从另一头流出,就会造成苗床一头温度高,另一头温度低,需要通过加强空气对流来实现热交换。而铺设U形管,热水流进和低温水流出都在同一头,温度相对均匀,而且U形管的散热面比单管相对大,能使热量更好地与空气交换。
  苗床上部暖风机散热
  这种加热模式主要是配合暖风机的推广而出现的。山东青州泮禄园艺设备有限公司负责人李泮禄摸索暖风机散热模式已近十年,他推广的散热模式是在整个温室只用一根管道,从一头穿到另一头供热水经过即可,而在管道的不同部位安装上暖风机,将热量吹到环境中。相比在温室多处来回安装水管,这种方式既节省了大量管道投入,又减少了循环水量。原先温室内管道中的循环水量是锅炉里加热水量的几倍,每天锅炉都需要重复加热好几倍的水,这使提温需要花费两三个小时,而暖风机模式减少了循环水量,可在十分钟左右实现升温。
  暖风机送风模式刚出现时,暖风机基本都安装在苗床上方,它能使环境温度快速升降,是原先管道被动散热向风机主动散热方式的转变。山东铭园花卉有限公司、广州花卉研究中心、山东滕州昕昕花卉园艺研究所等不少企业都采用了这种模式。但这种模式也有弊端,即热空气上升,栽培层的温度相对低,如果安装位置跟苗床等高,那送风口的局部空间温度高、湿度低,对栽培也极为不利。
  苗床下送风带散热
近几年,出现了苗床下暖风机连接送风带的散热模式。这种模式具有暖风机提温快的特点,也结合了在苗床底下加温对植物有利的因素。暖风机需要接上送风带,是因为苗床下面支架多,如果没有送风带,吹出的风遇到支架会改变方向,难以实现均匀加热。有了送风带,就不存在这个问题。目前山东东方花卉有限责任公司新建的温室正在安装散热装置,公司选用了泮禄园艺更新换代的暖风机,每1600平方米的区域使用两台这样的设备。放在地面上的暖风机再连接上送风带,铺设到苗床底下,安装非常简单,而这种暖风机相比其他常见的暖风机,能够更好地交换热,如果从锅炉出来的水温是60℃,这种暖风机出风口的温度就能达到55℃,这样高的热效率自然能降低煤的使用量。
  采用送风带,还需考虑送风带上出风口的间距。李泮禄说,送风带上的孔间距一般是先松后密,因为越接近送风口,空气的温度越高,流动速度也越快,所以孔间距可以大一点;后端空气流动速度和温度都有所下降,孔间距就要小一点,具体数值可视温室情况而定,目的是让热量尽量分布均匀。
  苗床上下双层散热
  所谓双层散热模式,即在苗床底下安装一层散热装置,在苗床栽培层的上空再安装一层散热装置。这种模式在业内还比较少见。鑫星花卉公司在北京延庆的温室就是采用了双层散热模式,结合了苗床上放暖风机送风和苗床下暖风机连接送风带两种方式,把原先采用一种散热模式需要的暖风机数量,三分之一安装在苗床上方,三分之二安装在地面上,安装的成本在原先采用一层加温的基础上,主要增加了部分管道的成本。
  双层散热最大的优点是能让植株生长的栽培层温度稳定、均衡。何连球分析,一般温室都会安装内保温层,当白天拉开内保温层时,内保温层上下的热交换剧烈,会使栽培层的温度剧烈波动,如果在内保温层上端安装加热装置,在拉开内保温层前先启动加热,当上层与下层温差较小时,再拉开内保温层,就不会使栽培层温度剧烈变动。另外,在北方有些地区冬天下雪大,当温室上积雪时,如果单纯依靠苗床下面的散热化掉温室顶部的积雪,就需要非常大的热能耗,而上层的散热装置在这种情况下能起到很大作用。由于两层装置都安装了温控仪,栽培层上下都能控温,加上暖风机能快速升降温,能使温度在很小的波动范围内及时得到调整,比其他单层的散热模式,温度波动范围要小得多。众所周知,温度波动范围越小,加温的强度就越低,自然也就越省运营成本了。
  这种模式是荷兰、以色列等国家采用的散热模式的改造版。在北京房山,北京瑞雪环球科技有限公司的温室散热模式就是荷兰普遍使用的三层散热模式,除了苗床底下和苗床植株上方各有一层加温散热装置外,再向上贴近顶部还有一层。瑞雪环球总裁黄瑞清表示,使用时先启动下面两层加温散热装置,在晚上或者极端天气时,才启动最上面一层的加温散热装置。这种模式虽然初装成本较高,但使用时,需要的管道水温不用太高,就能满足植物生长的温度,运营成本较低,栽培层的温度也更加稳定,因此在荷兰被普遍采用。
  国内种植者综合考虑初装成本、运营成本、加温效果等因素,比较看好苗床上下双层加温散热模式。荷兰的三层加热散热模式更适合6米多高的温室,而国内温室目前多数还是4米多高,或许随着温室高度的改变,加温空间的加大,加温散热模式也会随之再次改变。


  传统的圆翼片散热方式。


  鑫星花卉公司北京基地采用双层散热模式。


  瑞雪环球公司采用三层散热模式。