空氣能熱泵是一種節能、環保型製冷、采暖（nuǎn）空調設（shè）備，不僅適用於家庭、醫院、學校、公司等場所，也可以廣泛應用於農作物恒溫（wēn）種植。空（kōng）氣能（néng）熱泵機組係統內冷媒介質大量吸收空氣中的免費熱能（néng）用於（yú）製熱，比電鍋爐等傳統製熱方式省電75%；無燃燒，無廢氣、一氧化碳等有害氣體排放，不會（huì）像燒煤或秸稈對空氣（qì）環境造成汙染，也不（bú）會對農作物產生汙染，更不（bú）會出現（xiàn）火災等安（ān）全隱患；電腦全自動化控製，有效控製溫室大棚（péng）內的溫、濕度，確保作物更好（hǎo）的生長；無需專人維護，減省勞動力。

空氣能熱泵空調機組主要分為普通型（xíng）和超（chāo）低溫型，可以（yǐ）滿足我國南方及北方90%以上寒冷地區使用。並采（cǎi）用美國穀（gǔ）輪ZW熱泵熱水專用壓縮機，應用柔性渦旋技術，更能適應在惡劣環境下長時間穩定運行（háng），並設置多重安全保護，有效保障產品使用壽命。同時，采用國際品牌電子膨脹閥、專用（yòng）高效換（huàn）熱器、鎂鋁合金風機、親水性波紋翅片蒸（zhēng）發器等頂級零配件，確保產品一流的品質。相比那些采用空調壓縮機等零配件的（de）空氣能（néng）熱泵，本公司生產的空氣能熱泵製熱（rè）性能更強，製熱量提升30%～100%，運行壽命更長，可以使用10年左右。並且，中標的（de）各大中小型工（gōng）程案例多，設計經驗豐富，可以為客戶製定（dìng）最佳的解決方案，節省投資及安裝（zhuāng）成本，降低運行（háng）費用，實現最好的經濟（jì）效益。因此，得到了廣大（dà）客戶的認（rèn）可。

第（dì）一節、蔬菜溫室大棚空氣（qì）能采暖熱負荷（hé）計算依據及設備選型

一、工程概況

1、該蔬菜大棚位於北京市房（fáng）山區；采用的是玻璃結構溫室大棚。

2、蔬（shū）菜溫室大棚的尺寸為：長50米，寬15米，高3米。

3、現在（zài）擬（nǐ）采用超低溫空（kōng）氣能熱泵機組來完成蔬菜大棚冬季采（cǎi）暖工作。

二（èr）、蔬菜溫室大棚設（shè）計參數依據

1、室外計算溫度

上表為各大城市室外設計溫度推薦值/攝氏度

2、室內設定溫度

溫室采暖室內設計溫（wēn）度溫室采暖室內設計溫度是溫室內（nèi）應該保證(在采暖設計條件下)達到的最低溫度（dù）。

上表為溫室常見蔬菜的（de）適宜溫度範圍／攝氏度（dù）

摘自：中華人民共和國機械行業標準JB／T10297--2001《溫室加熱係（xì）統設計規範》。

如果沒有特（tè）定種植品（pǐn）種的計劃，采暖室內設計溫度應該以喜溫作物為設計（jì）對象（xiàng）。同樣是喜溫（wēn）作（zuò）物，蔬菜和蔬菜所要求（qiú）的（de）最低溫度可能不同。典型的喜（xǐ）溫蔬菜，如黃瓜和番茄，其最（zuì）低生長發育（yù）溫度（dù）在12——16攝氏度，有些品種可能要求18攝氏度，一般可將室（shì）內設計（jì）溫度設定（dìng）為（wéi）15攝氏（shì）度比較（jiào）適宜。蔬（shū）菜品種對溫度的要求範圍（wéi）較寬，從10～22攝氏度不等，一般（bān）考慮（lǜ）應在（zài）15～18攝氏度；本方案取16攝氏度。

三（sān）、蔬菜溫室大棚空氣能（néng）熱泵采暖的（de）要求：

1、供暖係（xì）統要有足夠的供熱能力，能（néng）夠在室外設計溫度下保持室內所需要的溫度，保證溫室（shì）內植物的正（zhèng）常生長；

2、是采（cǎi）暖係（xì）統（tǒng）的一次性投資和日常運行費用要經（jīng）濟合理，保證（zhèng）正常生產能夠盈利；

3、是要求溫室內溫度均勻，散熱設備遮陽少，占用空間小，設備運行安全可靠。

四（sì）、在正常條（tiáo）件下溫室大棚的熱量計算因素

(1)經過（guò）屋頂、地麵、牆、門窗等圍護結（jié）構傳導和輻射出的熱量

(2)加熱經過門、窗、圍護結構縫隙滲入空氣所需的（de）熱量

(3)加熱進入溫室內冷物料所需要（yào）的熱量

(4)由於溫室內水分蒸發所消耗的熱量

(5)通風耗熱量

(6)作（zuò）物生理生化轉（zhuǎn）化交換（huàn）的能量。

五、蔬菜溫室大（dà）棚圍護（hù）結構傳熱計算

通過溫室圍護結構的傳熱量（liàng）包括基本傳熱量和（hé）附加傳熱量兩部分。基本傳熱量是通過溫室各部分圍護（hù）結構(屋（wū）麵、牆體（tǐ）等（děng）)由於室內外空氣的溫度差從室內傳（chuán）向室（shì）外的（de）熱量。附加傳熱量是由於溫室結構材料、風（fēng）力、氣象條件等的不同，對基（jī）本傳（chuán）熱量（liàng）的修正。

(一)蔬菜溫室大棚（péng）的尺寸為：長50米，寬15米，高3米，圍護結構傳熱計算（suàn）

1．基本傳熱（rè）量圍護結構的（de）基（jī）本傳熱量是根據穩定傳熱理論進行計算，即整個溫室的基本（běn）傳熱量等（děng）於它的各個圍護結構基本傳熱量的總和，即

Q1＝∑qi＝∑KiFi(Tn-Tw)

＝4.0W／(平方米．K)×（50米×15米+50米×3米×2麵（miàn）+15米×3米×2麵）×【16攝氏度-（-12攝氏度）】

＝127680W=127.7KW

式中Q1——通過（guò）溫室所有圍護結構（gòu）的總傳熱量（liàng），包括屋麵、牆麵、門、窗等外圍護結構的（de）傳熱量，W；

Ki——溫室（shì）圍（wéi）護結構(屋麵、牆麵、門、窗等)的（de）傳熱（rè）係數，W／(平方米．K)；

Fi——溫室（shì）圍護結（jié）構(屋麵、牆麵、門、窗等)的傳熱麵積，平方米；

Tn，Tw——分別為溫室室內外采暖設計（jì）溫度，攝氏（shì）度。

對於單一材料的圍護（hù）結構（gòu），材（cái）料的傳熱係數K可直接（jiē）從有關手冊查取。

下表列（liè）出了溫室圍護常用透光覆蓋材料傳熱係數（shù）。對（duì）特殊溫室透光覆蓋材料，應谘詢生產廠（chǎng）家。

上表為溫室圍護結構常用材料傳熱係數K／[W／(平（píng）方米．K)]

2．附加傳熱量按照穩定傳熱（rè）計算出的溫室（shì）圍護結構的基本傳熱量，並不是溫室的全部耗（hào）熱量，因為溫室的耗熱量還與它所處（chù）的地理位置（zhì）和它的現狀等因素(如高度、朝向、風速等)有關。這些因素是很複（fù）雜的，不可能進（jìn）行非常細致（zhì）的計算。工程計算中，是根據多年累積的（de）經驗按基本傳熱量的百分率進行附加予以修正。對溫（wēn）室工程，這（zhè）些附加修正主要包括（kuò）結構形（xíng）式修正和風力（lì）修正。

(1)結構形式修正(α1)

溫室透光覆蓋材料必須有相應的結構支撐（chēng）。目（mù）前支撐結構的材料多為金屬，主要為鋁合金。相比透光覆蓋材料，鑲嵌這些覆蓋材料的金屬材料其傳熱速度和傳熱量都高，而且鑲嵌覆蓋材料（liào）所用的鋁合金條越多，附加傳熱量就越大。此（cǐ）外，溫室的天溝、屋脊、窗框和骨架等都是增大傳熱量（liàng）的（de）因素。工程計算中，統一考慮上述因素，采用結構形式附加傳熱（rè）量進行修正，不同溫室（shì）結構形式的附（fù）加修正係（xì）數見表6.5。

下（xià）表為溫室結構形式附（fù）加修正係數口：

(2)風力修正(α2)

風對溫（wēn）室的（de）傳熱量影響較大，這（zhè）是因為（wéi）溫室圍護結構與（yǔ）外界的溫（wēn）熱主要（yào）由圍護結構的外表麵（miàn）與環境空氣的對流換熱（rè）和輻射兩部分組成，其中對流換熱（rè）與室夕風速有關。室外風速直接影響圍護結構外表麵換熱係（xì）數（shù），風速越大，表麵換熱係數越大（dà），才應傳熱越快。在計算圍護結構基本（běn）傳熱（rè）量時，所選用的外表麵換熱係數（shù）是對應於某個（gè）固定自室外風速值得來的。工業（yè）與民用建築由於圍護結構傳（chuán）熱熱阻遠高於溫室，風速對外表麵放熱係數的影響在整個圍護結構散熱量中所占比例很小，一般不予考慮，但溫室由於透（tòu）光覆（fù）蓋材料的熱阻一般都較小，表麵放熱係數的變化對整個散熱量影響（xiǎng）較大，在冬季加溫期間風力指續較大的（de）地（dì）區，必須在供熱計算中（zhōng）考慮風力影響因素。一般隨風速變化采用風力附加修正係數來考慮風速（sù）對溫室基本傳熱量的增量。下表為給出了風力附加修正係數（shù）的取值範（fàn）圍（wéi）。

(二)冷風滲透熱（rè）損（sǔn）失

冬季，室外冷空（kōng）氣經常會通過鑲嵌透光（guāng）覆蓋材料的縫隙、門窗縫隙，或由於開門、開窗而進入室內（nèi）。這部分冷空氣從室外（wài）溫度加熱到室內溫度所需的熱量稱為冷風滲透熱損失（shī）。

Q2＝Cpm(Tn-Tw)＝CpNVγ／(Tn一Tw)

＝0.00028kw．h／(kg·℃)×1.25×（50米×15米（mǐ）×3米（mǐ））×1.365×【16攝氏度-（-12攝氏度）】＝30.1kw

式中

Q2——溫（wēn）室冷風（fēng）滲透熱損失，W；

Cp——空氣的定壓比熱，Cp＝0.00028kW．h／(kg·℃)；

m——冷風滲透進（jìn）入溫室的空氣質量，kg；m＝NVγ

N——溫室與外界（jiè）的空氣交換率，亦稱換氣次數，以每（měi）小時的完全換氣次數（shù）為單位；

V——溫室內（nèi）部體積，立方米；

γ——空氣的容重，千克/立方米。

上式中（zhōng）N與V的乘積是以立方米/小時為單位的換氣速率。

下表為不同結構溫室設計換氣次（cì）數

下（xià）表為不同溫度（dù）下空氣的容重

（三)地麵（miàn）傳熱熱損（sǔn）失

溫室地麵的傳熱情況與牆、屋麵（miàn）有很大區別。室內空氣直接傳給地麵的熱量不能用Q＝KAΔt來計算，因為土壤的厚（hòu）度無法計算，向土壤深處傳熱位置的溫度也是一個未（wèi）知數，土（tǔ）壤各層的傳（chuán）熱係數K就更難確（què）定。

分（fèn）析（xī）溫室（shì）空氣向土壤的傳熱溫度場發現，加溫期間溫室地麵溫度穩定接近室內空氣溫度，溫室中部向土壤深（shēn）層的（de）傳（chuán）熱量很小，隻有在靠近溫室外牆地麵的局部傳熱較大，而且越靠近外牆，溫度場變化越（yuè）大（dà），傳熱量也越多（duō），這（zhè）部分熱量主要是通過溫（wēn）室外牆傳向室外，如圖（tú）6.1。

由於上述溫度（dù）場的變化比較複雜，要準確計算傳熱量是很困難的。為此，在工（gōng）程上采（cǎi）用了簡化計算方法，即假定傳熱係數法。

圖6.1地麵（miàn）靠近外牆溫度分布假定傳熱係數（shù）的含義是：溫室通過地麵傳出的熱量等同於一個假定傳熱係數（shù）條件下（xià），室內外空氣溫差通過地麵麵積傳遞的（de）熱量。依此（cǐ）概念，溫室地麵的散熱量就（jiù）可以（yǐ）采用與溫室圍護結構相同的（de）公式來計算（suàn）

Q3＝∑KiFi(Tn一Tw)＝0.47×（48m×13m）×【16攝氏度-（-12攝氏度）】＝8211.8W=8.2KW

式中Q3——通（tōng）過溫室地麵的總傳熱量，W；

Ki——第i區的地麵傳熱係數（shù），W／(平方米．K)；

Fi——第i區的地麵麵積（jī），平方米；

Tn，Tw——分別為溫（wēn）室室內外采暖設計溫度，攝氏度。

鑒（jiàn）於外界氣溫對（duì）地麵各段傳（chuán）熱影響不同（tóng），地麵傳（chuán）熱係數也隨之各異，靠近外牆的地麵，由於熱流經過的路程較短，熱（rè）阻小，傳熱係數就大，而距外牆較遠的地方傳熱係數就小。根據實（shí）驗知道，在距外牆6m以內的地麵，其傳熱（rè）量（liàng）與距（jù）外牆的距離有較顯著的關係，6m以外則幾乎與距離無關。因此，在工程中一般采用近似計算，將距外牆（qiáng）8m以內的地（dì）段分為（wéi）每2m寬為一地帶，如（rú）圖6.2。

在（zài）地麵（miàn）無保溫層的條件下，各帶的傳熱係（xì）數如表6.9。

需要說明的是位於牆角第一個2m內的2m×2m麵積的熱流量是較強的(圖中陰影地段)，應加倍計算。

如果溫室采用半地下式（shì），則（zé）上述地麵的分段安圖6.3執（zhí）行，即將室外地坪以下的（de）牆體作為地麵（miàn），順序推進。

下表為地麵分（fèn）段及假（jiǎ）定傳熱係數/[W／(平方米．攝氏度)]

(四)溫室（shì）采暖熱負荷

溫室的采暖熱負荷按下式計算：

Q＝α1α2Ql+Q2+Q3
＝1.04×1.08×127.7KW+30.1kw+8.2KW
＝181.7kw

式中

Q——溫室采暖熱（rè）負荷，W；
α1——結構附（fù）加（jiā）係（xì）數，按表6.5選取；
α2——風力附加係數，按表6.6選取；
Q1——溫室的基本傳熱量，W；
Q2——溫室的冷風（fēng）滲透熱負荷，W；
Q3——溫室的地麵（miàn）傳熱量，W。

六、超低溫空氣能熱（rè）泵機組的選型

超低溫空氣能熱泵機組在（zài）環境溫度-7度時製熱量為：58.9kw，輸入功率為17.8KW；現在（zài）按照冬天-7攝氏（shì）度的時間段（duàn）來選取空氣能熱泵機（jī）組，故（gù）選取：181.7KW÷58.9KW=3.08台。根據以上綜合計算，選（xuǎn）取4台超低溫空氣能熱泵機組能滿足環境（jìng）溫度-13攝氏度時蔬菜大棚采暖的（de）需求。

第二節溫室大棚采暖係統與供（gòng）暖方（fāng）式

溫室采暖就是選擇適當的供熱設備以滿足溫室采暖負荷要求。在計算求得（dé）溫室采暖（nuǎn）耗熱量後，選擇什（shí）麽樣的采暖方式是采暖設計中第二個需要解決的問題。采暖係統一般（bān）由熱源、室內散熱設備和熱媒輸送係統組成。目前用於溫室的采暖方式（shì）主要有熱水采暖、蒸汽采暖、熱（rè）風采（cǎi）暖、電（diàn）熱采暖和輻射采暖等。實際應用中應（yīng）根據溫室（shì）建設（shè）當地（dì）的氣候特點、溫室的采暖負荷、當地燃（rán）料的供應情況和（hé）投資與管理水平等因素綜合考慮選定。

目前超低溫空氣能熱泵供暖末端采暖方式也開始多樣化（huà）：1、地板輻射供暖，2、風機盤管供暖。

1、地板輻射采（cǎi）暖原理：通過埋設（shè）於地板（bǎn）下的加熱管，把地板的表麵溫度加熱，通過（guò）均勻地向室內（nèi）輻射熱量達（dá）到采暖效果（guǒ）。適用居所：新（xīn）建住宅小區，不具備集中供熱條件或分散的別墅住宅，精裝修公寓。

2、風機盤（pán）管供暖原（yuán）理：通過出風口提供熱源供暖。適（shì）用居所：多聯機係統適用於層高較低，對各個房間要求精確溫控的場合；冷熱水係統（tǒng）適用於建築層（céng）高不太高，對各個房（fáng）間要（yào）求獨立溫控（kòng）的場合（hé）；風管係統適（shì）用於各空調區使用時間相對集中、溫度要求差（chà）別不（bú）大的場合。