JBT 10297-2001 温室加热系统设计规范

ICS65.040.30P85JB/T10297－2001温室加热系统设计规范Designregulationongreenhouseheatingsystem2001-06-22发布2001-10-01实施中国机械工业联合会发布前言本标准是首次制定的温室系列标准之一。该系列标准包括：1.温室结构设计荷载2.温室通风降温设计规范3.温室工程术语4.连栋温室结构5.日光温室结构6.湿帘降温装置7.温室加热系统设计规范8.温室电气布线设计规范9.温室控制系统设计规范上述标准中，前两项为国家标准，其余为行业标准。本标准为新制定的行业标准。本标准由全国农业机械标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：中国农业机械化科学研究院环境工程设备研究开发中心。本标准主要起草人：万学遂。本标准于2001年6月首次发布。JB/T10297－200111范围本标准规定了温室热负荷的计算方法，确立了设计各种温室加热系统的基本原则，给出了设备安装配置指南。本标准适用于需要加热的温室（包括日光温室、单栋温室和连栋温室）加热系统的设计。2定义本标准采用下列定义。2.1温室供暖greenhouseheating用供热的方法提高温室内空气、床土、地板、营养液和基质温度的工程技术。2.2传热损失conductiveheatloss温室内透过围护结构（包括四周墙壁、门窗和屋面等）的热损失，包括由长波辐射、传导和对流产生的热损失。2.3传热系数heattransfercoefficient单位时间内，透光覆盖材料两侧温差为1K时，通过单位面积材料传递的热量。热的传递方向由高温侧向低温侧，所传热量包括长波辐射、传导和对流。2.4渗透热损失permeationheatloss由于温室围护结构存在缝隙，发生室内外空气交换而产生的热损失。2.5对地热损失heatlosstosoil由地面传导而损失的热量。2.6集中供暖centerheating以锅炉为热源，以水或蒸汽为热媒，热媒通过输送管道，在散热器（管）向温室供暖的方式。集中供暖多为大型温室采用。2.7热风供暖airheating以热风机（燃油、燃气）和热风炉（燃煤或其他固体燃料）为热源，通过热交换器将被加热了的空气送至温室中，以热风的形式提高温室内空气的温度。2.8温床hotbed用人为方法提高作物栽培床地温的保护地栽培设施。常用于育苗和低温季节作物栽培。2.9热地板hotfloor将加热装置埋设在地板之内，通过地板向空间散热。这种方法适用于盆栽容器直接设在地板上的温室。中国机械工业联合会2001-06-22批准中华人民共和国机械行业标准温室加热系统设计规范DesignregulationongreenhouseheatingsystemJB/T10297－20012001-10-01实施JB/T10297－200123热负荷计算3.1室内设计温度ti一般来说，温室最大加热负荷出现在冬季最寒冷的夜间。不同作物，不同品种，不同生长阶段，对环境温度有不同的要求。表1示出常见温室瓜果类植物的适温范围。表1温室常见瓜果植物的适温范围℃白天气温夜间气温100mm深土温种类最高适宜适宜最低最高适宜最低西红柿3520~258~1352515~1813茄子3523~2813~18102518~2013辣椒3525~3015~20122518~2013黄瓜3523~2810~1582518~2013西瓜3523~2813~18102518~2013甜瓜3525~3018~23152518~2013在正常情况下，室内设计温度可在夜间适宜温度范围内进行选择。具体数值应根据当地燃料价格、加热成本和植物产品市场情况和销售价格，经过经济效益核算确定。室内设计温度不得低于夜间最低气温。若不知确切作物，对于几大类作物温室的室内设计温度，可按表2取值。表2室内设计温度ti推荐值℃作物ti热带作物20普通花卉16喜温瓜果类蔬菜12普通叶类蔬菜5寒地草皮0如果根据表1和表2不能确定室内设计温度，请征询农业园艺专家的意见，依据具体作物类别、品种以及将作物在严冬控制于什么生长阶段来确定。3.2室外设计温度t0周年使用的温室，建议取近20年最冷日温度的平均值作为室外设计温度t0值。若无近期当地气象统计数据，我国北方主要城市的室外设计温度t0值，可用表3所列数值。表3室外设计温度t0推荐值℃哈尔滨–29吉林–29沈阳–21锦州–17乌鲁木齐–26克拉玛依–24兰州–23银川–18西安–8北京–12石家庄–12天津–11济南–10连云港–7青岛–9徐州–8郑州–7洛阳–8太原–14对于非周年使用温室，可根据具体使用季节的天气情况，选用不同的室外设计温度t0值。JB/T10297－200133.3传热损失Q1透过温室围护结构的传热损失Q1可由式（1）计算：∑=−=njjjttAuQ10i1)(………………………………………（1）式中：Q1——温室围护结构（包括墙体、透光屋面、不透光后坡和门窗等）的传热损失，W；uj——第j种围护结构的传热系数（见表4），W/（m2·K）；Aj——第j种围护结构的表面面积，m2；n——围护结构种数；ti——室内设计温度，℃；t0——室外设计温度，℃。常用围护结构材料的传热系数u列于表4。传热系数u是热阻的倒数。对于多层复合围护结构，传热系数u可由式（2）计算：)//(111∑===niiiRuλδ………………………………………（2）式中：R——围护结构总热阻，m2·K/W；δi——第i层围护材料厚度，m；λi——第i层围护材料导热系数（见表5），W/（m·K）；n——围护结构层数。表4常用围护结构材料传热系数uW/（m2·K）材料u单层玻璃6.4双层玻璃4.0单层聚乙烯膜6.8双层充气塑料膜4.0玻璃纤维增强塑料（FRP）瓦楞板6.8聚碳酸酯中空（PC）板，6mm3.5聚碳酸酯中空（PC）板，8mm3.3聚碳酸酯中空（PC）板，10mm3.0聚碳酸酯中空（PC）板，16mm2.7聚碳酸酯中空（PC）板，16mm，三层壁2.4玻璃钢瓦楞板，1.2mm6.4有机玻璃（PMMA）实心板，4mm5.3瓦楞水泥石棉板6.5砖墙，240mm3.4砖墙，370mm2.2砖墙，490mm1.7土墙（夯实），1000mm1.16空气间层，50~100mm6注：新产品红外线吸收膜可减少热损失，但考虑安全因素，实际计算中不作折减。JB/T10297－20014表5常见复合墙体材料导热系数λW/（m·K）墙体材料及填充材料λ土墙1.16实心粘土砖墙0.81沥青玻璃棉毡0.03~0.04玻璃棉板0.03~0.04矿渣棉（松散）0.027~0.038矿渣棉制品（板、砖、管）0.04~0.06沥青矿渣棉毡0.035~0.045锅炉炉渣0.29膨胀珍珠岩粉（干，松散）0.03~0.04膨胀蛭石0.045~0.06沥青蛭石板0.07~0.09水泥蛭石板0.08~0.12聚苯乙烯泡沫板≤0.03麦秸泥抹面0.7砂浆泥抹面0.73.4渗透热损失Q2严格地说，通过缝隙渗透空气，发生室内外空气交换造成的热损失包括显热和潜热两部分。但是热负荷计算的环境条件基本上发生在寒冬季节的凌晨，潜热交换有限，在工程计算上可忽略不计。因而渗透热损失可用式（3）计算：Q2=0.5k风速VN（ti–t0）………………………………………（3）式中：Q2——渗透热损失，W；V——温室空气体积，m3；N——每小时换气次数（见表6），h–1；k风速——风力因子（见表7）。渗透热损失随风速的增大而增大。风速因子k风速列于表7。表6每小时换气次数N推荐值覆盖方法N单层玻璃，缝隙未密封1.25~1.5单层玻璃，缝隙密封1.1双层玻璃1.0单层塑料薄膜1.0~1.5双层充气塑料薄膜0.6~1.0刚性板材1.0JB/T10297－20015表7风速因子k风速风速m/s风力等级k风速≤6.714级风以下1.008.945级风1.0411.186级风–1.0813.416级风+1.1215.657级风1.163.5地面热损失Q3温室地面散热的快慢与计算点和外围护结构间的距离有关，工程上可将温室的土地按与外围护结构的距离分成三个区域。不同区域按各自的传热系数和面积求出热损失，然后求和，便得到Q3。∑=−=310i3)(iiittAuQ………………………………………（4）式中：Q3——地面热损失，W；ui——第i区地面传热系数（见表8），W/（m2·K）；Ai——第i区面积，m2。表8地面传热系数uW/（m2·K）计算点距外围护结构距离mu≤100.2410~200.12200.063.6温室热负荷Q用式（5）计算温室热负荷：Q=Q1+Q2+Q3……………………………………………（5）4集中供暖系统集中供暖系统按载热介质可分为蒸汽和热水两种。来自热源（例如锅炉、地热井等）的蒸汽或热水，流经标准黑管（未镀锌管）或圆翼管散热器（自然对流），或经过由各种暖气片（例如翼型和柱型）组成的散热器（强迫对流），将热量分配给温室，提高室内温度。4.1散热器数量计算温室需要的散热器数量（片数或米数）可用式（6）计算：321)/(βββqQn=…………………………………………（6）式中：n——需用散热器片数（或米数），单位：片或m；Q——温室热负荷，W；q——散热器单位（每片或每米）散热量，W/片或W/m；JB/T10297－20016β1——组装片数（柱型）或长度（扁管型和板型）修正系数（见表9）；β2——支管连接形式修正系数（见表10）；β3——流量修正系数（见表11）。表9组装片数或长度修正系数β1柱型组装片数板型及扁管型组装长度mm≤56~1011~20≥21≤600800≥1000β10.951.001.051.100.920.951.00表10支管连接形式修正系数β2连接形式散热器型式同侧上进下出异侧上进下出异侧下进下出异侧下进上出同侧下进上出四柱型1.01.0041.2391.4421.426M–132型1.01.0091.2511.3861.396翼型1.01.0091.2251.3311.369表11流量修正系数β3流量增加倍数散热器类型123456≥7柱型、翼型1.00.90.860.850.830.830.82扁管型1.00.940.930.920.910.900.904.2安装建议4.2.1温室中最常使用的集中供暖分配热量的方式为自然对流方式，用标准黑管或圆翼管散热。也可以使用强迫对流配热方式，用柱型、翼型散热器散热。4.2.2如果温室为9m以下跨度（或宽度）的单栋温度，可将标准黑管或圆翼管沿侧墙布置。若跨度超过9m，可在作物间（或台架下）加设部分散热管。4.2.3如果以蒸汽作为加热工质，由于温度较高，散热表面至少要距离植物本体0.3m。4.2.4连栋温室的散热管一般沿外墙及天沟下设置，根据需要，可在栽培台架下或作物行间加设部分散热管。4.2.5如果自然空气循环不足以在作物高度处产生足够均匀的气温，应加设必要的水平空气循环风机。4.2.6黑管涂了银粉漆以后，散热效率降低15%左右。5热风供暖系统5.1工作原理通过燃烧不同的燃料（例如油、天然气、煤等），释放出热量，经过换热器，将周围空气加热，再用送风机将热空气送到温室内，使作物周围获得适当而均匀的温度。通常，燃烧油料或气体的燃烧器体JB/T10297－20017积较小，与换热器、送风机、控制器等共同组成热风机，可安装在温室内。但是燃烧后的烟气，多因含有有害气体（例如氮和硫的氧化物、焦油等），需用烟道将其引向室外。燃煤的燃烧室体积较大，且有较高烟囱，一般都安装在温室外。只将经过加热的空气用送风机送到温室内。送风机出口空气温度一般应控制在60~80℃范围之内。5.2安装建议5.2.1送风机出口通常都设计成水平方向送风。对于长度小于20m的温室，可将两台热风机安装在温室对角线的相对两角，各自以平行于侧墙的方向，向着对面端墙吹暖风。对于长度超过20m而小于40m的温室，单靠热风机难以将暖风吹到远处，不足以获得良好的空气循环。建议在温室中间，增加两台循环风机，