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冬季大棚果蔬种植辐射博世供暖技术方案

发布时间:2018-03-22  阅读:525次
导 语:要想在滴水成冰的冬季严寒地区,在农作物无法生长的冬春寒冷季节,吃到夏令西瓜,改变生态环境那是可能的。笔者大胆地将地面供暖技术应用到设施园艺中,并通过提高地温技术,在严寒冬季里进行西瓜及蔬菜类生产,取得意想不到的良好结果,下面介绍在北京地区冬季种植西瓜的技术方案。
 导  语:要想在滴水成冰的冬季严寒地区,在农作物无法生长的冬春寒冷季节,吃到夏令西瓜,改变生态环境那是可能的。笔者大胆地将地面供暖技术应用到设施园艺中,并通过提高地温技术,在严寒冬季里进行西瓜及蔬菜类生产,取得意想不到的良好结果,下面介绍在北京地区冬季种植西瓜的技术方案。
 
 
 
1 问题的提出
 
本文作者借鉴国外技术,并经过吸收消化,广泛调研和征求有关专家的意见,大胆地将地面供暖技术应用到设施园艺中,并通过提高地温技术,在严寒冬季里进行果类及蔬菜类生产,取得意想不到的良好结果,在严寒的北方,为解决冬季大棚生产瓜果及蔬菜技术积累了成功的经验。
 
2 应用地面供暖技术解决的主要问题
 
作者分别借助新疆自冶区某地进行现代大棚蔬菜地面供暖试验。试验结果表明,将地面供暖技术应用到温室的西瓜生产中,在技术上需解决以下几个问题。
 
2.1 切实有效地提高土壤温度,确保西瓜生产条件
 
在没有实施该项技术之前,按照传统的做法是,大棚内的室温是通过太阳光加热,再利用火炉或散热器等热源补充热量将棚内加温,虽然采取以上措施,也只能使温室内气温白天达到12℃左右(阴天),夜间6℃左右,棚内土壤温度(10cm~20cm)一般只有9℃左右。棚内在这样的环境温度下,仅能满足一些叶菜类的生长需要,无法达到果菜类蔬菜正常生长发育的温度要求。
 
2.2 分析大棚温室内地温不均匀之原因,弥补其缺陷
 
由于温室中栽培床土壤的位置和接受阳光角度的不同,吸收太阳热量存在差异。而且,南侧散热量较大。于是,温室的地温呈现出非均匀性的分布:一般是南面较低,北面较高。为此,必须采取有效的技术措施,才使温室的地温达到比较均匀的程度,以保证温室内的蔬菜作物生长发育相对一致。
 
2.3 创造各种作物根系需要的适宜地温
 
由于各作物的根系深度和对气温及土壤温度的要求是不同的。从表1可以看出,只有人工创造各类作物生长发育所需要的温度条件,才能满足各种果菜类蔬菜作物的正常生长发育。
 
 
 
说明:以上资料引自《中国农业百科全书·蔬菜卷》(1989)数字下有横线者引自全国高等农业院校教材《蔬菜栽培学各论》(北方本1987)。
 
3 设计依据
 
3.1 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)
 
3.2 《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)
 
4 设计参数
 
4.1 室外大棚供暖计算温度:-18℃(参考北京市1951~1980年极端最低-17.1℃)
 
4.2 冬季室内供暖计算温度:西瓜温室:室内环境温度14℃;室内西瓜土壤温度:14℃~18℃;休息房间:20℃
 
4.3 供暖供水温度:45℃
 
4.4 供暖回水温度:35℃
 
5 设计负荷
 
通过对温室热负荷初步估算(应按甲方实际图纸计算热负荷为准)表明:西瓜温室耗热量为970kW;房间耗热量为80kW。
 
6 冬季供暖面积
 
西瓜温室:5616m2
 
管理房间及库房:656m2
 
7 室内供暖系统分配形式
 
室外热力管网系统进入温室后,采用两路供回水系统,一路为地面辐射供暖供回水系统,另一路为散热器供回水系统,热力管网进入温室供回水温度均为45℃~35℃。
 
7.1 地面辐射供暖系统
 
地面辐射供暖系统,由供暖系统供给45℃热水进入设置的分集水器,经分集水器敷设至各环路加热盘管。在总供水支管由分至集,分集水器之间设置过滤器及调节阀。为确保供暖系统运行可靠,可在分集水器上分别设置调节阀及自动排气阀。
 
7.2 散热器供暖系统
 
散热器供暖系统,由供暖系统供给45℃热水经每组散热器散热,35℃回水聚合后,分别回至室外管网。
 
7.3 土壤构造形式
 
本工程根据温室环境温度均匀性,同时又要考虑温室的西瓜生长根系土壤温度、湿度对植物生长的特殊需要,目前国内没有任何资料可供参考。新疆乌鲁木齐市己经实施,并投入运行的实际可行经验,采用散热器供暖系统确保温室环境温度,士壤层直接敷设加热盘管确保根系土壤温度。本工程己考虑辐射管网地面向上和向下传热损耗,因此特采用四周自熄型聚苯乙烯板保温,加热盘管填埋至土层厚度400mm以下,设自动控温系统,保证土壤温度在14℃~18℃,从而确保温室内温度及湿度要求,有利于西瓜的正常生长。
 
7.4 温室散热量
 
当温室为14℃时,维持温室环境供暖最大输出的热量应为630kW。为保证温室温度要求,热量输出需采用散热器来承担,散热器可采用铸铁或光面管散热器。
 
7.5 土壤温度散热量
 
在供回水温度确定时,土壤的温度与室内环境温度、加热盘管间距、加热盘管外径、加热盘管上部覆盖层材料及厚度有关。
 
保证土壤温度在14℃~18℃时,最大输出的热量应为340kW。
 
7.6 土壤地面辐射供暖工程施工顺序为:
 
7.6.1 夯实基面
 
7.6.2 分集水器定位安装
 
7.6.3 铺设高效自熄聚苯乙烯保温板
 
7.6.4 敷设塑料管材
 
7.6.5 塑料管与分集水器的连接
 
7.6.6 塑料管压力试验
 
7.6.7 塑料管带压填充土壤及碎石层
 
7.6.8 分集水器与供暖管道系统连接
 
7.6.9 进行系统冷循环试验
 
8 主要技术措施及技术指标
 
8.1 技术措施
 
将地面加温系统最核心的材料PE-X交联管作为加热盘管,按科学的设计要求,以一定的埋地深度及管间距,敷设在日光温室栽培床耕作层的土壤中。通过循环系统使温水在加热盘管中流动,将热量以辐射方式传递,达到对土壤加温的目的。
 
为了解决日光温室内土壤温度不均匀的现象,我们通过对日光温室热损失平衡计算,其结果是适当增加地面散热量较大南侧加热盘管的密度,以其弥补热损耗。同时,在栽培床四周安装保温层,减少热量散失。我们采用容重为18kg、厚30mm、高50mm~60mm的聚苯乙烯板,接口处用防水胶带粘接,以减少冷空气的渗透。
 
在供暖系统设计中,管理间安装一定规格的锅炉,在室内安置可观察或可调控的设备,如温度计、调节阀及混水装置,通过调节供水温度及流量,达到控制土壤温度的目的。
 
8.2 各项技术指标比较
 
8.2.1 通过以上技术措施,在特定的设施范围内,为西瓜创造一个较适宜的生长发育环境,促使作物生长健壮,从而实现较好的经济效益。采用地暖管材增温技术后,通过实测得知,在冬季气温条件下,日光温室栽培床土层厚度0cm~20cm深的土壤温度可达到16℃~18℃,平均高出传统供暖方式(火炉、散热器)4℃~8℃。而且,在不同时间及室内不同地点,室温及地温的变化相对较小,室温和地温温差较平稳,不但有利于各类园艺作物的生长,而且对能效损失较少。
 
8.2.2 地面供暖增温技术采用锅炉加热循环水,提高了锅炉的热效率。
 
据实地测算,首先采用锅炉及地暖盘管系统供热比火炉供暖方式可节约煤炭25%左右,另外对碎煤或劣质煤利用价值更高;其次地面供暖增温不仅仅局限于以煤炭作为热媒,而选择更为广泛的天然气、太阳能、地热、电能及沼气作为热媒。
 
特别是新疆的畜牧业比较发达,可以利用牲畜的粪便产生沼气,以沼气为能源来采暖,废液和沼气池渣都是高质量的有机肥料。
 
8.2.3 采用地面供暖增温技术后,由于土壤温度有了保证确保了土壤温度,大大促进各种作物根系的发育,从而吸收足够的养分,促使植株生长健壮,抗病能力增强,养分积累增多,最终其结果是提高了产量,促进了产品成熟期提前。通过几年试验结果证明,和普通温室相比,采用地面供暖增温的水果,特别是西瓜采收期提前了5~7天;樱桃番茄提前了20天;番茄提前了42天;双孢蘑菇提前了20天。可见,地面供暖增温的效益是极为明显的。
 
此外,采用地面供暖增温技术后,由于土壤温度的提高,促进了硝化细菌的活性,提高了速效N、P、K养分的分解,增加了土壤肥力。
 
9 应用地面供暖技术,具有良好的经济效益和社会效益
 
9.1 经济效益
 
实践证实,采用地面供暖增温技术后,可明显提高蔬菜作物产量。
 
9.2 社会效益
 
该项新技术也为温室作物更好生长创造了一个优良的环境,可提高太阳的光照强度,更有利于作物的光合作用。
 
总之,在严寒的北方地区,在推广地面供暖增温技术后,可大量进行反季节果菜类作物、花卉、西甜瓜及各种水果生产,可为市场提供更多品质优良的地产鲜菜及各类农产品,既可满足市场的需求,同时增加了菜农的收入,从而开辟了一条发展设施园艺使农民致富的新道路。

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