温室运行能耗分析与节能措施研究

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1、温室运行能耗分析与节能措施研究重庆大学城市建设与环境工程学院崔天赵建辉蒋琳龙恩深河南省洛阳市机械工业第四设计研究院张爱国摘要：木文将温室作为一类生产性建筑，结合温室建筑自身的特点，以选定的标准温室为研究対象，探讨其全年运行能耗上存在的特点，再从标准温室全年升温、降温总负荷的构成屮，探求温室节能的关键捲施。关键词：温室建筑运行能耗节能扭施特征温度法1前言温室建筑是我国工业化农业进程的主力军，截止到2000年的数据表明，我国大陆地区已冇温室（包括玻璃连栋温室、塑料连栋温室、LI光温室、塑料大棚）面积约43088.30Jj平方米，居世界第一⑴。温室工程已初步形成了一定的产业规模，成为我国“

2、菜篮子工程"的主力军，我国工厂化农业的发展也人大加快。但是目前我国大型连栋温室依然普遍存在着牛产能耗大造成的运行成木高，经济效益差的问题，故对其运行能耗和节能措施的研究是很必要的。而冃前公开发表的资料中把温室作为一类生产性建筑，对其运行能耗的研究不多。温室的作用原理都是利用温室效应，它都是以采光材料作为全部或部分围护材料，以短波辐射为主的太阳辐射通过采光材料进入温室后使室内地温和气温升高而转化为长波辐射，长波辐射又被温室围护阻隔在室内，造成热量的积聚，从而使得温室内温度高于露地环境温度⑶。由于温室建筑对采光冇特殊的要求，大都是单层，体形系数较大，屋顶面积山总外表血积的比例也很大，透明

3、和半透明材料在围护结构所占比例超岀常规建筑很多。温室地血为裸露的土壤，不同丁常规建筑的下覆盖面。温室的负荷和能耗模拟的原理和方法和常规建筑大致相同，但尚无相关手册和规范指导，更无法照搬已冇的针对英他建筑类型的数据。温室建筑的这些特殊性使得其负荷和能耗模拟不同于普通的匸业和民用建筑。2标准温室建筑及分析假设条件温室的类型有着很强的地域适应性，在很大程度上受到当地气候条件的制约。我国是一个大陆性、季风性气候极强的国家，冬季严寒、夏季酷热。我国幅员辽阔，气候类型多样,横跨南热带到北温带几个气候带。因此，在温室类型的选择上必须因地制宜，选择适宜的类型，以充分利用各地气候资源的优势，避免不利气

4、候因素的影响。本文为了分析温索类建筑全年运行能耗的方便，选择某对称双坡而的山形温室作为研究对彖进行分析。标准温室的外形如图1所示。标准温室主要结构参数见表1,其外围护材料采用3mm厚普通玻璃，厂家给出的平均传热系数为6.8W/(m2K),详细参数可以参见文献［3］。标准温室建筑面积F=3X10X10=300m2,主朝向正南方，外门一扇：2.0mX1.0m=南北侧分别冇9个和10个窗，都是lmXlm,东西两侧没有外窗，屋顶可以全部开启，作为天窗使用。表2是标准温室主要外围护结构的面积汇总。表1主要技术参数(单位:m)跨度⑻间距(D)椽间距(Q)檐高(h)顶高(H)长度(L)栋数(N)1

5、030.752.553x1010表2标准温家主要外围护的而积汇总名称北墙北窗南墙南门南窗西墙东墙屋面地面面积(m2)6510642937.537.5336300为了计算负荷和总负荷分析的方便，在进行分析Z前，对模型温室及其模拟条件进行以下简化和假设：温宗室内空气温度场均匀一致；假定作物牛长不参与温宗的换热过程，不考虑温室内作物的蒸腾等换热现象，对温室内热环境也无影响;工作人员和设备数量少，内热源可忽略。温室冬季设定温度为16°C,夏季设定温度为32°C(温室内不同作物牛长适宜温度不同，详见相关资料)。外围护结构渗透换气次数为0.2次/h,遮阳措施不启用。为了得出温室的全年升温能耗和降

6、温能耗，我们在上述假设条件下对该温室在不同背景城市的全年气彖条件下，模拟出全年的逐时升温负荷和逐时降温负荷，全年的逐时升温负荷和逐时降温负荷的累加得到全年升温总负荷和全年降温负荷，单位面积全年的升温负荷和全年降温负荷称为升温负荷指标和降温负荷指标，单位都是kW/点。再结合使用的能源类型和效率就得到全年升温能耗和全年降温能耗,例如以燃烧煤來加热升温,在燃煤系统的效率和煤的热值一定的情况下，可直接计算出全年的耗煤量。温室建筑实现升温和降温的方法很多，能源利用种类和效率也不尽相同，模拟出的全年运行能耗可能很复杂，因此木文为了研究的方便仅以升温总负荷和降温总负荷作为运行能耗的表征。从上面分析

7、可以发现，全年升温总负荷的人小在某种情况下反应了该温室为了维持一定的设定温度（本文屮为16°c）以上，全年所需消耗能源数量。同理，全年降温负荷的人小在某种情况下反应了该温室为了维持室温在设定温度（本文为32°C）以下，全年所需消耗的能源的大小。宗外气候条件是进行建筑热环境计算分析的必备条件，木文中负荷模拟采用DOE-2软件的气象数据库，各城市全年逐时气彖采用D0E-2软件中的气彖数据库⑸，负荷和总负荷模拟采用特征温度法⑸,并充分考虑了温室建筑的上述特点,2