探究|温室建在乌兰察布能耗大吗？如何节能？

摘要

宏福农业乌兰察布园区于2021年10月份建设完成，采用工业余热、水源热泵、燃气锅炉等多种能源结合的形式为温室供暖，取得了很好的成效，使其在乌兰察布冬季平均气温在-18℃~ -4℃的情况下仍能实现供暖成本低于50元/m²。本文将以该园区为例，阐述北方智能连栋玻璃温室如何实现冬季供暖节能。

适宜温室选址

大型智能连栋玻璃温室建设成本高，在选址时不仅要综合考虑当地的光照、温度、湿度等自然条件以及政策条件，还要尽可能的选择具有丰富热源的地点。常见的有地热资源、电厂余热、冶金余热等，均能大幅度降低冬季加温能耗。

合理保温设计

三层幕布系统

实际生产中发现，正确使用设计合理的幕布系统可以有效防止热量散失。该园区温室内部上层采用WAS30MILDFR型号内遮阳幕，结构为全透明膜，幕布完全收拢时宽25 cm，保温率为21%。中层遮阳幕布采用AAS10FR型号内保温幕，结构为白膜与磨砂膜的组合，幕布完全收拢时宽25 cm，保温率为22%；下层采用Z-WPE75MD型号3D气候幕布，内部填充物主要为纳米纤维棉，幕布完全收拢时宽50 cm，保温率可达72%。三层幕布组合运用总保温率可达85%。

三层保温幕布

上中下三层幕布示意图

温室立面保温

温室四周立面覆盖双层中空钢化玻璃覆盖（5 mm+6A+5 mm，6A表示空腔间隔宽度6 mm）。侧墙采用R-WMD型号三段式保温幕布，内部填充物主要为纳米纤维棉，保温率为66%。

防寒沟设置

由于乌兰察布冬季严寒，项目在建设时，选择75 mm厚挤塑聚苯板作为防寒沟绝热材料，沿圈梁埋深1.5 m。需要注意的是，在设置防寒沟时，防寒沟埋深应充分考虑当地气候，测试防寒沟的有效影响深度。

综合使用以上手段，可以有效减少温室各方向上的热量散失。使温室在供水温度在不高于45℃的情况下，即可实现夜间温度15~19℃的调控。

轨道管温度、外温和温室内温度对比图

多种能源组合使用

供暖设备

温室供暖系统能源中心采用4台14 MW燃气锅炉，可以满足极寒天气的供暖需求。

燃气锅炉（14 MW）

余热经水源热泵系统与燃气锅炉系统相串联，互为备用，不同工况时分别启动。水源热泵系统由板式换热器和水源热泵机组系统组成。

水源热泵机组运行示意图

当过渡季节负荷需求较低时，可利用余热水通过板式换热器转换后，进入采暖末端系统的分集水器。当室外温度低于一定温度时，供热负荷需求进一步提高，则关闭板换直供系统，开启水源热泵系统。当温室需求供水温度高于70℃时，水源热泵系统通过设置在锅炉房的电动阀切换，进入燃气锅炉系统进行补充加热至80℃，再进入分集水器。

通过余热、水源热泵和锅炉串联的形式可以有效降低燃气的使用量。实际生产中试验表明，在外界气温相同的情况下，余热温度35℃配合良好的温室保温效果，可以有效延迟锅炉的开启时间，降低锅炉运行功率，从而达到燃气使用量节能51%。

余热使用前后燃气使用量对比图

散热器

宏福农业乌兰察布园区采用三维立体式热水散热系统。温室底部每8 m跨度用10个φ51×2.3 mm加热管来加热，组成轨道加热系统。柱间采暖采用每8 m跨度用10个DN38的株间散热器加热，组成植株间加热系统。所有天沟布置两根融雪加温管，两侧各一根φ51×2.3 mm加温管道，组成顶部融雪加热系统。但是，热水系统为保持系统中流动的水不结冰，在极寒地区的冬季生产中即使不下雪也需要为天沟融雪段供给额外的热量，产生能源的浪费。

轨道加热管

植株间生长加热管

天沟融雪管

储热罐

由于北方地区冬季气温较低，温室大部分时间是密闭的，只有在晴朗的中午会少许开窗。在这样密闭的条件下，温室内的CO₂气体如果得不到补充，作物的光合作用必然受到影响。可以通过配备储热罐的形式，将白天燃烧燃气产生的热量以热水的形式储存于储热罐中，同时将产生的CO₂气体排放入温室中，作为温室的气肥补充，有效节省CO₂成本。

储热罐

温室环境合理调控

中国北方地区的生产型大型连栋玻璃温室一般都具备主动加热能力，因此可以采用三段式温度管理策略。第一阶段为第一天日出后到日落前，第二阶段为第一天日落后到第二天的凌晨，第三阶段是第二天的凌晨到第二天日出前。从第三阶段到第一阶段的升温热源主要是太阳能辐射，第一阶段由于白天光照充足，充分利用自然光即可维持温室内温度。

温室三段式温度管理策略图

应用效果分析

对比宏福农业乌兰察布园区与宏福农业北京园区在2022年2月份的能源使用情况，乌兰察布园区燃气消耗量为2.03 m³/m²，与北京园区相比降低了37.11%；能源费用为5.23元/m²，与北京园区相比降低了43.52%，之所以能源费用较燃气消耗量降低幅度更大，是因为乌兰察布的燃气价格和电价相对较低。

2022 年 2 月两地能源使用情况对比图

总结

要让中国北方地区建设的大型连栋玻璃温室节省加温能耗，有以下几个要点：①项目选址尽可能有余热、地热等热源，寻求燃气以外的低成本热源，替代或辅助锅炉进行温室的供暖；②温室本身要具有良好的保温设计，尽可能减少温室内白天积蓄热量和夜间供暖热量的散失；③合理的温室供暖设计，选择合适的散热器，建造储热罐；④合理的温室温度管理策略，尽量减少夜间的能源消耗。

 - END - 

引用信息

袁伟.北方智能连栋玻璃温室供暖节能研讨——以宏福乌兰察布农业园区为例[J].农业工程技术,2022,42(7):20-24

读者作者交流群

为更好的服务《农业工程技术（温室园艺）》杂志的读者作者，方便大家交流，编辑部建立了杂志微信交流群，有关专业领域内的问题讨论、投稿相关问题均可在群里咨询，扫描下方二维码加小园子微信拉您进群。

      温室园艺

 微信| 13717864137

 备注| 姓名+单位+研究方向

《农业工程技术（温室园艺）》  

   GREENHOUSE & HORTICULTURE   

《农业工程技术·温室园艺》杂志是由中华人民共和国农业部主管，农业部规划设计研究院、中国农业工程学会主办的技术类期刊，全国公开发行。本刊被《中国知网》《维普资讯》《万方数据》《中国学术期刊综合评价数据库》《中国学术期刊·光盘版》《中文科技期刊数据库》等重要检索刊物摘引和全文收录。

凡本站注明“来源：XXX（非温室园艺农业工程技术）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。