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基本信息

項(xiàng)目名稱：
基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)
小類：
能源化工
簡介：
本發(fā)明針對西北地區(qū)日光溫室現(xiàn)狀，提出適合西北地區(qū)日光溫室的太陽能地下蓄熱聯(lián)合熱泵供能模式：太陽能集熱器+地下蓄熱+空氣源輔助水源熱泵+地面、空間立體加熱的復(fù)合調(diào)溫技術(shù)。該系統(tǒng)具有冬季加熱、夏季降溫、全年調(diào)溫的功能。太陽能集熱器、水源熱泵以及空氣源熱泵的綜合利用最大限度地利用太陽能資源，地埋管技術(shù)降低了傳熱溫度，提高太陽能熱泵的效率。能效水平低于鍋爐等常規(guī)供能模式，可滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對溫室的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
詳細(xì)介紹：
設(shè)施農(nóng)業(yè)指通過現(xiàn)代工程技術(shù)，人工創(chuàng)造小氣候環(huán)境，為農(nóng)作物生長提供適宜的條件。作為一種新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系，設(shè)施農(nóng)業(yè)對于轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長方式、擺脫自然環(huán)境制約、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)跨越式發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。然而，設(shè)施農(nóng)業(yè)也是高耗能的產(chǎn)業(yè)，對能源的依賴已經(jīng)成為制約其發(fā)展的主要障礙。西北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展是西部大開發(fā)的基礎(chǔ)，也是支撐西北經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西北地區(qū)日光溫室的能耗約占其運(yùn)行總成本的20~40%；西北地區(qū)現(xiàn)有溫室加溫系統(tǒng)主要以爐子、燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t等熱源和室內(nèi)供暖系統(tǒng)構(gòu)成，這樣的系統(tǒng)存在能耗大、效率低和環(huán)境污染強(qiáng)的缺點(diǎn)。因此，研發(fā)一種新型節(jié)能、環(huán)保、高效的溫室調(diào)溫技術(shù)對于西北地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本研究小組獨(dú)立研發(fā)的“基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)”的目的正在于此。 “基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)”的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢在于： 1）以西北地區(qū)日光溫室為應(yīng)用對象，針對性強(qiáng)。通過對西北地區(qū)氣候條件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析，參考現(xiàn)有的西北型溫室建造結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了詳細(xì)的溫室熱工計(jì)算，并完成了溫室調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和圖紙。 2）集合太陽能、蓄熱、雙熱源熱泵、地埋管等多種節(jié)能技術(shù)于一體。太陽能和地下蓄熱技術(shù)相結(jié)合，蓄熱水箱分區(qū)管理，最大限度的利用太陽能?？諝庠摧o助水源熱泵技術(shù)；地埋管、后墻體和風(fēng)機(jī)盤管全方位立體加熱方式，環(huán)境適用性更強(qiáng)。 3）采用自動調(diào)溫技術(shù)，共設(shè)定了8種運(yùn)行模式，可以根據(jù)天氣情況和室內(nèi)外溫度變化實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)。 4）采用熱經(jīng)濟(jì)性理論，對本調(diào)溫系統(tǒng)的能效和減排效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：本系統(tǒng)的采暖期的運(yùn)行能耗為傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的89.0%，節(jié)約311.5元,在減排指標(biāo)上CO2排放量是傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的69.7%，保守估計(jì)減排2636 kg CO2。 本系統(tǒng)有望為西北地區(qū)溫室節(jié)能技術(shù)提供一個(gè)新的思路和方向，為今后太陽能熱泵在西北地區(qū)日光溫室中的推廣提供理論支持和實(shí)際示范。

作品圖片

  • 基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)
  • 基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)
  • 基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)
  • 基于復(fù)合節(jié)能技術(shù)的西北地區(qū)日光溫室調(diào)溫系統(tǒng)

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本發(fā)明針對西北部地區(qū)日光溫室現(xiàn)狀，提出了一個(gè)適合西北部地區(qū)的日光溫室太陽能地下蓄熱聯(lián)合熱泵供能模式，即：太陽能集熱器+地下蓄熱（水）+空氣源輔助水源熱泵+地面、空間立體加熱的復(fù)合節(jié)能技術(shù)。該系統(tǒng)具有冬季加熱、夏季降溫、全年調(diào)溫的功能。利用太陽能集熱器、具有蓄熱功能的水源熱泵以及空氣源熱泵的綜合利用最大限度的利用太陽能資源，通過使用地埋管技術(shù)，盡可能的降低傳熱溫度，提高太陽能熱泵的效率。其能效水平低于常規(guī)的鍋爐、電加熱、空調(diào)器等供能模式，可滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對溫室的高標(biāo)準(zhǔn)要求。 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)有： 1）提出了一種新的基于多種節(jié)能技術(shù)的復(fù)合型供能模式； 2）具有8種運(yùn)行模式，可實(shí)現(xiàn)冬季加熱、夏季降溫、全年自動調(diào)溫功能； 3）本系統(tǒng)的采暖期的運(yùn)行能耗為傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的89.0%，節(jié)約311.5元,在減排指標(biāo)上CO2排放量是傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的69.7%，保守估計(jì)減排2636 kg CO2 。 本發(fā)明有望為今后的太陽能熱泵在日光溫室中的廣泛應(yīng)用提供理論支持和應(yīng)用示范。

科學(xué)性、先進(jìn)性

在民用建筑的供暖中，太陽能結(jié)合熱泵技術(shù)已有許多研究。但是在日光溫室中應(yīng)用太陽能熱泵技術(shù)，特別是我國西北部地區(qū)，相關(guān)研究還很少。因此，本發(fā)明針對的對象是西北部地區(qū)日光溫室，并利用太陽能、蓄熱、空氣源輔助水源熱泵及地埋管等節(jié)能技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的供能模式。 與其他相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明的特色在于： 1）以我國西北部地區(qū)的氣候條件設(shè)計(jì)計(jì)算，具有明確的應(yīng)用背景。 2）太陽能和地下蓄熱技術(shù)相結(jié)合，蓄熱水箱分區(qū)管理，最大限度的利用太陽能?，F(xiàn)有技術(shù)很少使用地下蓄熱技術(shù)，分區(qū)管理屬首次使用。 3）空氣源輔助水源熱泵技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)通常僅使用一種熱泵。 4）地埋管、后墻體和風(fēng)機(jī)盤管全方位立體加熱方式?，F(xiàn)有技術(shù)中通常僅使用一種。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

本系統(tǒng)得到了楊凌泰克科技發(fā)展有限公司和陜西秦灞園種養(yǎng)殖有限公司的好評，并簽訂了使用意向書。

作品所處階段

設(shè)計(jì)完成階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

自主設(shè)計(jì)，合作開發(fā)

作品可展示的形式

圖紙、圖片

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為一種新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系，對于轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長方式、擺脫自然環(huán)境制約、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)跨越式發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。然而，設(shè)施農(nóng)業(yè)對能源的依賴已經(jīng)成為制約行業(yè)發(fā)展的主要障礙。如日光溫室冬季加溫主要以傳統(tǒng)的燃煤鍋爐供熱，其能耗很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西北地區(qū)日光溫室用于加熱的能耗約占其運(yùn)行總成本的20-40%。此外，采用化石燃料（煤、油等）采暖還會產(chǎn)生大量的溫室氣體，對環(huán)境造成較大影響。西北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展是西部大開發(fā)的基礎(chǔ)，也是支撐西北經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱，因此開展西北地區(qū)日光溫室的節(jié)能技術(shù)研究具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。 本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：1）具有8種運(yùn)行模式，可實(shí)現(xiàn)冬季加熱、夏季降溫、全年自動調(diào)溫功能；2）本系統(tǒng)的采暖期的運(yùn)行能耗為傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的89.0%；在減排指標(biāo)上CO2排放量是傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的69.7% 。 本發(fā)明適用于我國西北部地區(qū)的日光溫室，也可以推廣用于東北、華北地區(qū)。

同類課題研究水平概述

溫室的加熱系統(tǒng)及設(shè)備在現(xiàn)代化溫室的應(yīng)用中較為普遍，是現(xiàn)代化溫室中不可缺少的一個(gè)重要部分。傳統(tǒng)的加溫系統(tǒng)主要有熱水加熱、熱風(fēng)加熱和電加熱。隨著加溫系統(tǒng)和設(shè)備的發(fā)展，又出現(xiàn)了地源熱泵技術(shù)、太陽能輔助技術(shù)等新型的加溫設(shè)備及系統(tǒng)，為現(xiàn)代化溫室在加熱保溫、冬季生產(chǎn)、能源節(jié)約和清潔能源方面提供了有力的保障。 以下對幾種溫室加溫方式進(jìn)行分析： 1）熱水加熱采暖是用60-85℃熱水循環(huán)與空氣進(jìn)行熱交換，由熱水鍋爐、供熱管和散熱設(shè)備三個(gè)基本部分組成。熱水采暖系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，是目前最常用的采暖方式，適用于各種溫室。但能量損失很大，能效低，系統(tǒng)投資也較高。 2）熱風(fēng)加熱采暖是由熱風(fēng)直接加熱空氣，由熱源、空氣換熱器、風(fēng)機(jī)和送風(fēng)管道組成。適用于各種溫室，缺點(diǎn)是停機(jī)后缺乏保溫性，由于不用水作載熱體。系統(tǒng)操作容易，設(shè)備投資較少，適用于中小型溫室以及日光溫室的輔助加熱或臨時(shí)防寒措施。 3）電加熱采暖是用電熱器直接加熱空氣或電熱線加熱苗床，其主要設(shè)備為電暖風(fēng)機(jī)或電熱線。常見的電加熱方式是將地?zé)峋€埋在地下，用來提高地溫，主要用在溫室育苗。這種方式預(yù)熱時(shí)間性短，進(jìn)行自動控制較容易，但運(yùn)行費(fèi)用較高，且停機(jī)后缺乏保溫性，因此只能作為一種臨時(shí)加溫措施。適用于小型育苗溫室，日光溫室的輔助加熱或臨時(shí)防寒。 4）溫室地下蓄熱加溫技術(shù)由地坪、軸流式風(fēng)機(jī)、排氣道等組成，作為一種節(jié)能的加溫方法已在法國、加拿大、希臘、日本等國家應(yīng)用。由于空氣的比熱和蓄熱能力較低，因此需要較大換熱面積，投資高。 5）地源熱泵加熱技術(shù)是從地下水體中取熱，通過熱泵系統(tǒng)來提升溫度，是目前比較節(jié)能的溫室加溫方式。地源熱泵加熱系統(tǒng)的缺點(diǎn)是受地質(zhì)條件的限制較大，適用于地下水資源豐富的地區(qū)，地下埋井技術(shù)較難掌握，初投資大，容易對地下水造成污染。 本發(fā)明提出的溫室加熱方式為太陽能地下蓄熱聯(lián)合熱泵供能模式，相比于上述的3）和4）加熱方式，本發(fā)明利用水作為蓄熱流體，并且將蓄熱水箱置于地下，最大限度的利用太陽能。另外，采用空氣源輔助水源熱泵，使得運(yùn)行控制更為靈活，地理和氣候條件適用性強(qiáng)。此外，采用地埋管、后墻體和風(fēng)機(jī)立體式加熱，使得調(diào)溫精度更高。通過計(jì)算分析，本系統(tǒng)采暖期的運(yùn)行能耗為傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的89.0%,在減排指標(biāo)上CO2排放量是傳統(tǒng)燃煤熱水供暖系統(tǒng)的69.7%，保守估計(jì)減排2636kgCO2。
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