日光温室空气源热泵供能系统与热负荷预测研究

发布时间：2020-07-07 12:23

【摘要】：通过温室反季节种植的果蔬等作物的需求量日益增多,结合我国的气候特点,国内大部分地区的温室都需要在不同季节供能。为保障作物优质高效生产,降低系统能耗,研发节能环保的温室供能系统至关重要。本研究搭建了一套适合寒冷地区日光温室的新型空气源热泵供能系统实验平台。通过此实验平台,研究日光温室空气源热泵供能系统的运行效果。系统热源端采用低温空气源热泵机组,末端采用地暖辐射和纤维风管送风系统相结合的方式,实现直接从空气中取热,并适宜的分配热量至室内空气和土壤,以提高热能利用效率,从而提升日光温室冬季抵御低温的能力,同时夏季使用同一系统实现降温,为作物提供了适宜的生长条件。而且为了对设备选择和系统调节控制进行指导,提出温室热负荷预测的方法。系统冬季运行期间,可在夜间室外环境温度低于-3℃时,可将日光温室内作物冠层高度平均气温提升至20.3~22.2℃,加温效果显著。日光温室东西方向温度分布比较均匀,南北方向温度呈现从北到南温度逐渐升高的规律。夜间通过地暖系统直接对土壤加热,将土壤平均温度提升至20℃以上,满足了大多数植物对根区最适生长温度的要求。温室供能系统可在夏季室外温度已接近37℃时,保持在室内温度在28.4~31.2℃,具有显著的降温效果,保证了同一套系统可以在冬夏季分别使用。通过深度信念网络建立较为精确预测温室供热负荷的模型,判定系数为0.9402,均方根误差为0.0620,预测热负荷很好地逼近实际热负荷且具有较高的稳定性。通过与近年来温室供热系统的对比发现,本系统单位面积日均所需供热量为1073.162 kJ/(m~2·d),相对供暖费用为0.072元/(m~2·d),节能效果和经济性显著。此外,对不同热源、相同末端的不同系统进行了综合性的评价,本系统在节能性和环保性方面优势明显,综合评价也为最优方案。该研究为日光温室冬季供暖和夏季辅助降温提供了新的解决方案,同时拓展了空气源热泵的应用领域,在温室作物生产中具有广阔的应用前景。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S625.3
【图文】：

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提供生活用水，被认为是在减少温室气体排放和降低对化石燃度方面很具有发展潜力的环保技术。我国从 20 世纪 90 年代中期开始源热泵冷热水机组的应用范围从南向北扩展，由长江流域扩展到黄河，全国推广也逐步跟进。这些地区的部分城市已开始应用空气源热泵北京、天津、济南等地区都开始选用空气源热泵空调系统制冷供热，来解决或部分解决这些地区供暖制冷的能源与环境问题。几年的实际表明，从技术与经济性方面看，空气源热泵的可以应用扩展到我国黄域，而空气源热泵使用在黄河以北的寒冷地区和新疆西藏地区需要考恶劣程度。在这些寒冷地区选用空气源热泵作为过渡季的冷热源，其。随着国家政策上对于煤改电的推进，人们对生活品质的追求，201中国的空气源热泵市场保持高幅度增长，如图 1-1 所示，增长率高因此，由于空气源热泵节能环保的特点和国家政策的扶持，可将其供能的理想热源。

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概况究的温室位于天津市武清区天津大学前沿技术研究院。该温，总占地面积为 96 m2，脊高 3.3 m，跨度为 6 m。温室为东西；主体为钢结构，温室东、西墙为聚苯乙烯泡沫板保温墙体，减雾棚膜，外部还覆盖有保温棉被，由铝合金板材固定。温室还设有下部和顶部通风口，通过手动卷膜机将塑料膜卷风口增加了日光温室室内室外空气交换的面积，有利于积聚气流向室外，同时提供足够的通风量来辅助调控 CO2浓度和温室外部设有保温棉被，通过卷帘机来开启和关闭。在寒冷的闭，降低与外界的传热和散热，抵御冷空气的侵袭。夏季中可作为遮阳帘使用，降低进入日光温室的太阳辐射，避免作物

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图 2-2 日光温室内部图空气源热泵热泵作为一种以空气为低温热源，通过少量高位电能驱动，能提升至高位热能加以利用的装置，空气无疑是热泵最方便的处不在，只要能安装上热泵，就可以方便地从周围的大气中上，空气源冷热水机组无燃料的传输，无燃烧烟气，通过采免对大气的污染。易用性和经济性上，热泵的节能显著，不。将空气源热泵作为温室的供热装置，除了具有高效节能，还能避免其他热泵的各种运行问题。例如，土壤源热泵存在问题，随着土壤的温度逐年降低，取热效率下降；地下水源

【参考文献】