返回旧版 投稿申请 侵权申诉 设为首页 添加书签
今日导读
首页 > 工程案例 > 正文
【经典案例】光醇互补温室大棚采暖应用创新介绍
太阳能产业资讯网 2018-10-09 11:15:01 分享至:
0
阅读:767 评论:0
[摘要]近几年我们在温室大棚中进行了一些创新探索,把太阳能与醇基燃料加以整合,以农业日光大棚为载体,经反复试验,初步完成了“光醇互补日光大棚供暖系统”,现将项目应用的创新结果与同行分享。

      摘要:新时期以来,由于化石能源日趋紧张和大气污染难以承受,开发利用清洁能源已成为人们的迫切需要,本文主要分析如何利用太阳能行业多年的经验积累结合醇基清洁燃料作为辅助能源实现技术创新突破,为行业发展拓宽创新之路。

      关键词:太阳能  醇基燃料 互补创新

      太阳能企业在不同发展阶段,为了不断提升技术、开拓新市场,需要采用不同的研发模式,来加强企业的理念创新。

      多年来太阳能热利用从单机到多类型的民用生活热水、采暖工程,再到工农业项目中应用,都取得了较大的成果。新时期以来,由于化石能源日趋紧张和大气污染难以承受,开发利用清洁能源已成为人们的迫切需要,如何能在行业多年积累的经验中以节能减排为目标,对原有产品价值链或某些环节实现有所创新突破,并对不足部分进行清洁能源相互弥补,是行业人不断努力的目标。

       近几年我们在温室大棚中进行了一些创新探索,把太阳能与醇基燃料加以整合,以农业日光大棚为载体,经反复试验,初步完成了“光醇互补日光大棚供暖系统”,现将项目应用的创新结果与同行分享。

      温室大棚又称太阳能温室,设计之初的目的就是以其利用太阳的能量提高棚内或玻璃房内的温度,为植物创造适宜生长的温度环境。由于我国北方大部分地区冬季的寒冷,导致我国寒冷地区的温室大棚内必须采用设定温度方法才能保持适宜植物生长的室内温度要求。

农作物的生长,一方面取决于农作物本身的遗传特性,另一方面也取决干外界环境因素。只有在具有良好的遗传特性前提下,同时具备适宜农作物生长的外界环境因素,农作物才能健康发育。

      目前,伴随着我国经济的发展、人民生活水平的提高,人们对蔬菜反季节化、多样化、反地域化和超时令生产的植物蔬菜需求越来越高,进而促进了温室大棚技术的发展。但我国目前的温室大棚技术发展的速度跟不上人们需求增长的速度,其中制约温室大棚栽培技术发展的主要因素即在于如何创造适宜植物生长的温度条件。

      太阳能、醇能互补日光温室采暖系统利用,就是通过太阳能集热器采集太阳光的热能,经热导循环将热量储能,通过自控系统控制至散热末端将热能传遍到土壤、室内空间,提高室内温度;针对现有的农业大棚采暖技术存在的缺陷和不足,提供一种新型的供暖系统,通过改变供热方式、管路结构,并利用醇能供热互补方式达到高效采暖,并降低能耗,提高热源的利用率。

      温室大棚的室内设计温度应根据《中国农业百科全书:蔬菜卷》中对不同蔬菜适宜生长温度的要求:一般蔬菜作物在5℃~10℃温度下,缓慢生长;在10℃~20℃情况下,正常生长;在20℃~35℃情况下,加速生长;在温度超过35℃时,农作物的生长将受到损害;而农作物适宜生长的土壤温度同样有具体温度的要求。

      光醇互补日光温室大棚供暖系统

      光醇互补日光温室大棚供暖系统主要有:集、散热板、蓄热水箱、水泵、控制系统、地暖散热末端、热空气换热水箱、离心风机、醇基锅炉及管道等组成。

      温室供暖系统根据温室的采暖计算,以满足作物生长的要求,温室的供热量以温室在满足作物生长情况下的耗热量相等设计。

      1、选用微通道集热板作集热、散热系统

      该系统太阳能集热器简化,变单一功能为集热、散热双功能于一体,大大降低制作成本;系统采用微通道集热板作集、散热体,其集热材料的集流管之间的多个微通道扁管分别与主集流管流体连通,设置在微通道扁管上的翅片;对应集、换热能力需求的区域换热效率。该集热材料吸收性能高,低温性能优越。白天利用集热板集热,晚上集热板转换为散热器,将白天水箱内储存热源供大棚晚上降温后供热使用。一套系统完成白天集热、晚间散热工作,实行末端系统的功能升级优化;整体系统改露天安装为棚内安装,解决太阳能传统安装和常规运行模式的许多弊端。

      2、温室热空气排放回收

      冬季温室中午阳光充足时,室内温度会提升至35℃~45℃,这将超过作物生长温度环境。为保证植物生长,对超出的热空气原有条件下均排放至28℃时停止,未采取热源利用。这样即对这种无偿的热源白白浪费。本系统中,采用热空气排放回收系统收集空气热能,中午阳光饱和状态下热空气通过流程,水箱水温低于热空气,热空气与水箱中水交换将过余温度热量传递到水箱水中,进行换热器对水温加温。系统采用循环流程调节下,将热空气收取降低为低温空气后输出大棚室外,其水箱水温加温到设定温度,控制系统转换水泵进行循环,进入地源供热系统对土壤进行加温,将热能经过地暖装置蓄与地下储能,这在温室集热中即为一个创新实施。

      3、醇基锅炉辅助加热系统

      为了保证温室系统的全天候运行,在冬季进行高效的农业生产,人们广泛使用各种热源对农业大棚进行供暖,来保证大棚内具有适宜的恒定温度,从而提高温室生产在最不利工况下的全天候使用。其在热能储存部位配置辅助加热系统的投入,既要考虑具备条件(如电源配置)、投入成本,还要对运行费用作以计。在该系统经对相关辅助热源的分析比较,选用甲醇锅炉作辅助能源。

      醇基燃料锅炉燃烧的是甲醇燃料。这种燃料的来源十分广泛,而且价格要远远低于煤炭,可以节省燃料投资费用;其次,甲醇燃料锅炉炉体设计优化,受热面积大,热效率高,升温快。燃料燃烧时产生的污染性气体较燃煤锅炉低很多,可极大缓解雾霾污染危机,是环保能源、绿色燃料。

      热源系统在晚间室内温度降低下,通过蓄热水箱与集热管相连对散热末端循环系统的控制,将加热的热水经散热器散热提高室内温度,保证冬季夜间温室内温度相对稳定。

       4、系统控制流程

      系统采用一套控制切换,对集热、散热、热空气回收的风机和水泵循环、辅助能源(锅炉)均编程为自动控制及手动操作模式,控制系统设置功能,自动运行,通过电子阀切换,减少循环管路系统费用投入。

      采暖系统还包括温控装置,所述温控装置包括用以监测棚内温度的测点以及位于进、回水管前端的温控阀,当棚内温度低于设定的较低温度时,温控阀打开;当棚内温度高于设定的温度上限时,温控阀关闭。

      “棚内信息采集整理模块”实时采集棚内室温、土壤温度等数据,经网络系统上传数据分析整理后可发送至客户端和移动终端,用户可随时随地掌握实时数据并控制棚内设备的运行。

      5、地暖储能系统

      温室大棚中的地面辐射采暖系统是创造适宜农作物生长的人工小环境,因为温室大棚内通常每年还得耕耘土壤,这就使得地面辐射采用系统应用从采暖负荷的施工工艺及温度控制等都要有相应的要求。

      系统在晚间室内温度降低时,地暖散热末端及蓄热水箱与集热管相连,对地暖末端循环系统控制,将太阳能集热器加热的热能经地暖蓄热于土壤中,以提高浅层土壤温度,保证冬季夜间温室内温度相对稳定,达到提高作物产量目的。同时,如白天阳光充足,储热水箱在达到储能要求条件时,集热系统可运行地下加热系统对地暖加热,供地下土壤系统进行储能,保障植物生长时间。

      地暖供热方式可以很好的改良土壤化学及生物学状态,并可减少土壤温度过低所造成的幼苗先天生长缺陷。

      6、小水箱储热

      在采用地暖储热条件下,既保证集热板相对时间集热储能及辅助能源的补充工况,选用较小集热水箱半埋地处理方式,减少大棚内空间占用面积,并降低成本投入,对循环水泵流程运行采用合理均衡运作。

      本系统采用光醇互补采暖技术,利用成熟的太阳能热利用技术的创新改进,与醇基清洁能源相结合,对太阳能集、散热功能进行了探索。经过反复试验、改进,如期完成了“初投资省、热效率高、温度可控、自动运行”的新型供暖系统功能。该系统比目前其他大棚供暖形式性价比都高,它不仅把太阳能利用推向生产用能新台阶,而且也将对辅助能源的醇能利用带进一个新领域,为我国的农村精准扶贫提供新的可行项目。

      经测算,太阳能+醇能辅助系统采暖与同类产品系统相比初次投资较少,并且,运行费用也偏低。集热系统占地面积小,安装不受环境局限,不影响大棚的白天光照。其供热系统,由单一散热片对流供暖形式改造为地上对流与地下辐射两种形式并用,不仅充分利用了热能,而且使热能散布均匀,供暖无死角, 给作物生长创造一个良好的生存环境,增加反季节的农作物经济收益。 

      实际运行效果证明,一些大棚蔬菜在挂果前加快了成熟提前期,在价格较高时期收获上市,增加农民收入,带动农业的效益发展。

      通过以上的产品创新改进研发应用,我们认识到,作为企业的技术创新有原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。原始创新主要集中在基础科学和前沿技术领域,难以实现,集成创新是将现存技术按需进行系统集成并创造出全新的产品和工艺,相对容易实现;引进消化吸收再创新利用现存技术通过引进、消化吸收再创新使产品价值链某个或某些重要环节实现重大创新深化。这也就是说,行业的新生代(也包括原有人员)总结行业的原有积累,将会可减少许多基础验证过程,归类升化及相互整合的研发将会在行业的低谷时期以创新带予企业新鲜血液,推动行业更健康地向前发展。

      近年来,太阳能光热在农业种植大棚科技利用并与观光农业、生态农业的有机结合,成为集太阳能供热采暖、农作物新技术、农业跨季节观光、园林景观及农业文化发展于一体的创新型农业产业;它将推动绿色农业生产,让生态农业大棚和太阳能供热供暖的双向受益,形成清洁能源互补的新型生态农业产业链。

      通过在醇基燃料与太阳能集成的温室大棚项目使用尝试,体现出醇能的热源应用具有可高温供暖及低费用的条件,民用供暖案例中采用光醇互补,可拓宽与太阳能+清洁能源系统的应用。


      注:本文中所提及的光醇互补日光温室大棚供暖系统,阳光大棚集、散热一体板以及阳光温室热空气排放回收换热水箱归北京索阳科技开发有限公司所有。欢迎合作;侵权必究。

      来源:《中国太阳能工程》 作者:江苏光普太阳能工业有限公司陶岩、北京索阳科技有限公司韩培学


全部评论
文明上网理性发言
用户:未登录