南方温室小型加热设备选择.pdf

温室园艺 2019 09 52 温室装备 Greenhouse Equipment 南方温室小型加热设备选择 赵 鹏 北京中农富通园艺有限公司 北京 100083 DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2019 25 010 摘 要 不同类型设施园艺的分布存在地域性 南方的设施园艺大部分都是冷棚 特殊的气候特点使 得南方冷棚的加温选择也异于北方 该篇文章分析了几种常见的适用于小型温室加温的热风炉设备 综合比较 5 种热风炉的利弊 并结合南方气候条件以及实际应用现状 推荐南方冷棚使用间接加热 式燃气热风炉进行冬季加温 设 施农业从种类上分 主要包括设施园艺和 设施养殖 2 大部分 设施园艺按技术类别 一般分为连栋温室 日光温室 暖棚 塑料大 棚 冷棚 从冷棚到连栋温室 设施园艺的制作工艺越 来越复杂 造价越来越高 温室的保温性能也逐 渐提高 冷棚只是简单的塑料薄膜 骨架结构 没有后土墙及山墙 一般不需要加盖草苫 少量 冷棚的棚室顶部有专门用于保温的棉被 日光温 室是节能日光温室的简称 又称暖棚 由两侧山墙 维护后墙体 支撑骨架及覆盖材料组成 是中国 地区独有的一种温室类型 吸热储能保温功能加 强 造价也更高 玻璃温室作为现阶段生产型温 室的先进形态 其内部通常设施齐全 包括增温 系统 保温系统 降温系统 通风系统 控制系统 灌溉系统等等环境控制系统 当然其造价也最高 1 设施园艺的分布存在地域适宜性 南方冬季低 温时间短 考虑到成本以及适用性 南方大部分的 设施园艺都是只有单层或者双层薄膜覆盖的冷棚 个别地方零星存在着一些顶部覆盖棉被的冷棚 日 光温室或者大型连栋玻璃温室在南方极为少见 无论哪种设施园艺 保温性都是衡量其使用 性能的关键指标 温室保温大体上分为三种 被 动保温 被动储热 主动加温 被动保温就是通 过草帘 棉被 隔断等附属设施 减少温室内部 热量的散失 达到保温的效果 2 被动储热 即 通过后墙 集热水管等装置白天吸收热能 并将 热能储存 夜间被动释放 3 4 主动加温既增加 热源 通过向温室主动导入热量提温 南方冬季低温少照 阴雨天居多 白天没有 足够的热源吸收 夜间释放的热量有限 被动储 热在大部分南方不适用 因此 南方冬季想要温 室提温 考虑到经济成本 必然首选被动保温 在被动保温不能满足需求的情况下 再通过主动 加温达到理想效果 同时 冬季仅仅依靠自身的 草帘或者棉被覆盖的话 冷棚保温效果有限 传统的大 中型加温设施虽然加热效果明显 但是资金投入较大 其供热面积大 但其设备体 量大 占用的面积也较大 而冷棚受限于其自身 骨架的承载力 棚内面积普遍较小 通常在几百 平米到上千平米之间 因此 传统的大型加热设 备不适合小型冷棚 棚内面积在 1000 m 2 以内 使用 小型热风炉安装操作简单 移动方便 加 热速度快 供热面积大 诸如此类特质 使其成 为小型冷棚冬季加温的首选 5 6 热风炉分类 依燃料分类 热风炉依据燃料不同 可分为燃煤热风炉 生物质燃料热风炉 燃油热风炉 燃气热风炉 电加热热风炉 燃煤热风炉 以煤炭作为燃料 体量在 5 种 热风炉中是最大的 安装相对较麻烦 不方便移 动 煤炭价格便宜 但是燃煤的热值低 污染严 重 7 8 生物质燃料热风炉 以生物质 植物秸秆 废料 动物排泄物 垃圾等 为燃料 通过将生 物质直接燃烧或者将生物质气化后再利用的方式 供热 生物质资源十分充足 价格也较为便宜 污染小 受燃料生产厂家数量的限制以及相关技 温室园艺 2019 09 53 农业工程技术 温室园艺 术研究的局限性 生物质热风炉在温室大棚的应 用还相对较少 但此种热风炉应用前景广泛 燃油热风炉 以煤油 柴油或者汽油作为燃 料供热 热值高 污染相对较小 但是燃油中的 成分复杂 含有多种化学成分 即使燃烧充分 燃油中通常所含的硫以及灰分等成分 对温室内 苗子的正常生长也有影响 燃气热风炉 以天然气 液化气或者丙烷作 为燃料供热 燃料成分单一 污染小 热值高 普遍体量较小 方便移动 管理简单 电加热热风炉 以电为加热源 由于存在 热 电 热的二次能量转换 是 5 种热风炉中热 效率最低的 在生产型温室内采用电加热是最不 经济合算的 依加热方式分类 根据其加热方式的不同 又可将热风炉划分 为直接加热式 间接加热式 2 种类型 直接加热式 只有燃烧系统 就是直接将燃 烧产生的烟气作为热源 直接或者经过一定的过 滤处理后将高温烟气输送到温室内 间接加热式 除了燃烧系统外 还有热交 换系统 燃烧产生的烟气不是直接排入温室内 而是进入热风炉内部的换热器中 从换热器内排 入室外大气 温室内的冷空气通过换热器 在流 动中加热 直接加热式结构简单 价格相对低廉 加热 效果也较为明显 但是无论其燃料是什么 都有 一个共同的缺点 就是烟气直接排到温室内部 生产型温室内部大部分都是绿植 对烟气敏感 与之相比 间接加热式的热风炉烟气不与温室内 部空气接触 尾气外排到温室外部 虽然在热效 率上有所损失 但其对苗木无污染的特性 使得 在实际应用中 温室大棚加温大部分都采用间接 加热式热风炉 5 加热设备选择 温室究竟采用哪种加热方式 要根据温室实 际生产用途而定 同时必须要考虑温室所在地的 能源情况以及气候特征 具体到南方地区的冷棚 到底该选择哪种加温方式 我们通过实际应用对 比 得出以下结论 1 燃煤热风炉由于煤炭污染严重 逐渐 已被淘汰 燃油热风炉在北方地区 由于空气湿 度较小 实际使用时效果良好 机械故障较少发 生 操作也相对简单 燃油性热风炉在北方应用 较广 9 但是南方特殊的气候特点决定燃油热风 炉并不适合南方使用 燃油热风炉的工作原理是 雾化喷嘴将燃油充分雾化后 直接将雾化燃油点 燃 然后直接或者间接的加热空气达到加温的目 的 南方冬季大部分地区低温少照 阴雨天居 多 空气湿度极大 尤其夜间 温室大棚内由于 本身空气湿度就大 加上温室内外的温差影响 温室内部的空气湿度往往饱和 这就给燃油热风 炉的正常使用带来一个非常严峻的问题 因为空 气湿度大 燃油雾化不完全 导致燃烧不充分 进而导致热风炉内积碳积累 燃烧后的废气中一 氧化碳等有毒气体的量也随之增加 越雾化不完 全 炉内积碳越多 积碳越多 燃烧越不充分 如此循环往复 通常的燃油热风炉机械故障率极 高 严重影响正常使用 另外 出风口的温度高 达 800 过高的温度 也导致局部小气候异常 温室内温度分布不均衡 生物质热风炉应用前景 广泛 但目前各方面技术还不是十分成熟 电加 热热风炉应用于生产型温室是最不合适的 能耗 高 热转化率最低 供热面积也较小 2 鉴于此上种种原因 经过试验对比 建议南方小型温室加温首选燃气热风炉 燃气热 风炉燃料本身就是气态 不存在雾化不完全的问 题 天然气 液化气 丙烷等的价格与柴油相当 甚至更低 但是污染更小 操作也更为简单 安 全系数高 3 燃气热风炉市面上的生产厂家众多 原理大同小异 区别在于安全性 以及热效率上 面 通过分析比较 推荐使用间接加热式燃气热 风炉 其可以最大限度的规避由于南方空气湿度 大带来的问题 燃气热风炉燃料的选择 燃气热风炉适用的燃气较广泛 通常天然气 液化气 丙烷等都可以 在这 3 种气体中 建议 首选丙烷 丙烷属于液化石油气 天然气一般是指甲烷 液化气成分较复杂 为多种气体的混合物 丙烷 热值最高 在 1 2 10 7 卡左右 天然气热值较低 温室园艺 2019 09 54 温室装备 Greenhouse Equipment 在 8 5 10 6 卡左右 同等条件下 同样重量的丙 烷和液化气 天然气相比较 丙烷更耐用 热度 更高 而且丙烷的沸点是 42 是特别有用的 轻便燃料 这就意味着即使温度很低 丙烷从高 压容器释放后 也能立刻汽化 由于成分单一 相较于液化气 丙烷污染也更小 价格方面 以江苏省淮安市为例 天然气的 价格为 3 7 4 元 m 3 液化气的价格为 6 7 元 kg 丙烷为 6 5 7 5 元 kg 3 种燃气中 天然气的价 格相对最低 但天然气的使用一般需要专用的天 然气管道或者专用的储气罐 而温室通常分布在 位置相对偏远的农村地区 因此并不适用于小型 温室的加温选择 液化气与丙烷的价格相当 但 是液化气的成分较复杂 而且各成分的含量通常 会根据季节的变化来进行调整 因此热值以及纯 净度明显丙烷优于液化气 热风炉具体配置选择 现在市面上的燃气热风炉形制多样 厂家较 多 在具体挑选时 我们建议在考虑热效率的前 提下 要着重考虑热风炉的安全性 操作性以及 适配性 1 安全性 安全性主要是因为燃气自身属 于易燃易爆品 选择过程中要注意考察热风炉是 否带有断火保护 过热保护 泄露保护报警 超 压限制等等安全防护设置 确保用户的人身 财 产安全 2 操作性 操作性是指要检查产品的自动 化控制程度 安全措施是否可以自动启动完成 可否实现精准安全控制 机身上的运行开关温度 控制器的智能化程度 以及机组的控制性及运行 参数监控等指标 3 适配性 适配性是指要根据棚室面积的 大小选择合适功率的热风炉 间接加热型燃气 热风炉单台的供热面积通常在 200 500 m 2 功 率在 20 kw 左右的热风炉 丙烷消耗量通常在 0 6 1 3 kg h 可为 200 m 2 的冷棚供暖 当功率 达到 50 kw 左右时 热风炉的燃料 以丙烷为例 消耗量通常在 2 4 kg h 供暖面积可达到 500 m 2 在实际应用中 要根据棚室面积的大小 合理选 择热风炉 棚室内设置单台热风炉时 建议将热 风炉摆放在棚内中间位置 排气管与出风口反方 向排气 并在室外排风口处安装引风机 这样可 以最大限度的利用热风炉产生的热量 提高热效 率值 要注意排气管的长度不应过长 小于 30 m 为宜 排气管过长 尾气排出受阻 尾气容易 内排 影响热风炉正常使用 安全隐患大 其他注意事项 由于热风炉加热方式的局限性 温室内部地 面温度通常低于上部 为达到局部地表加热或者水 体加热的目的 可以配合地热线以及电加热棒使 用 二者结合使用 对冬季南方温室的加温效果有 显著的增益效果 普通小型温室购买的液化气或者 丙烷通常都是罐装 在使用时要注意罐体温度的保 持 液化气罐内的燃气正常使用需要一个汽化的过 程 而汽化需要吸热 如果罐体温度过低 罐内燃 气汽化不完全 压力不足 影响燃气正常使用 在 实际操作中 可将罐体坐入装入热水的桶中 或者 将液化气罐放置在距离热风炉稍近的安全位置 利 用热风炉产生的热量加热罐体 参考文献 1 刘湘伟 大型现代化温室加温技术的应用及思考 J 农业工程 技术 温室园艺 2017 37 34 31 34 2 李萍萍 胡永光 冬季塑料大棚多重覆盖及电加热增温效果研 究 J 农业工程学报 2002 2 76 79 3 樊平声 冯伟民 卢昱宇 等 不同墙体日光温室保温性能研究 J 山东农业科学 2014 3 25 27 4 闫彦涛 邹志荣 李凯 太阳能相变蓄热系统在温室加温中的应 用 J 中国农业大学学报 2016 21 5 139 146 5 赵全云 利用生物质燃料的气化加热设备设计与分析研究 D 太原 太原理工大学 2011 6 吴静怡 金鼎 温室加热方案选择 J 农业工程技术 温室园 艺 2001 21 1 8 9 7 朱文学 热风炉原理与技术 M 北京 化学工业出版社工业装 备与信息工程出版中心 2005 8 孙锋 邱立春 王秀珍 燃煤热风炉在温室生产中的应用 J 农 机化研究 2006 6 179 181 9 孙锋 北方温室供热设备及热风炉的研究 D 沈阳 沈阳农业 大学 2006 作者简介 赵鹏 1988 男 山东青岛人 农艺师 硕士研究生 研究方向及学术成就 现主要从事设施 园艺方面的研究工作 引用信息 赵鹏 南方温室小型加热设备选择 J 农业工程技术 2019 39 25 52 54