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【經典工程】高寒地區平板太陽能大棚采暖

放大字體  縮小字體 發布日期:2016-01-09  瀏覽次數:0
核心提示:1前言拉薩地處西藏中部稍偏東南,雅魯藏布江中上游北部及其支流拉薩河流域及西北地區,高原溫帶半干旱季風氣候。拉薩輻射強,日
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1前言

拉薩地處西藏中部稍偏東南,雅魯藏布江中上游北部及其支流拉薩河流域及西北地區,高原溫帶半干旱季風氣候。拉薩輻射強,日照時間長,年日照時數3000小時以上。6月是一年中溫度最高的月份,平均氣溫為15.7℃,平均最高氣溫為22.9℃;1月是一年中最低的月份,平均氣溫為-2℃,平均最低氣溫-9.7℃。多年極端最高溫度為29.6℃,極端最低氣溫-16.5℃,分別出現在6月和1 月,夏季無高溫;干濕季明顯,雨季降水集中,多為晝晴夜雨天氣。


拉薩冬季氣溫較低,無法進行露天蔬菜種植,需要建造蔬菜大棚改善蔬菜種植環境。目前大棚溫室主要采用煤爐供暖,對環境污染造成極大的危害。本文將介紹太陽能采暖運用到嚴寒地區大棚溫室中的系統研究,探索其供暖技術、節能等問題。

2項目概況

該項目為城關區凈土農業科技示范中心的中空玻璃光熱連棟智能溫室,項目建設時間為2015年,第一期面積為8800余平方米,項目采用新型建筑結構體系和新型建筑材料,溫室大棚采暖方式為太陽能采暖系統。


3系統設計

3.1運行原理
系統包括太陽能集熱系統、儲熱水箱、輔助能源系統、低溫熱水地板輻射采暖系統和控制系統。

中空玻璃光熱連棟智能溫室供熱采暖系統原理圖

3.2系統參數(如表1所示)


 

3.3采暖負荷
冬季采暖室外計算溫度:-7℃


3.5集熱器選型
該工程選用煜騰公司自主研發的免維護抗凍高效平板太陽能,特點如下:

(1)免維護、抗凍:集熱器內部無焊點,單機采用物理抗凍,系統可直接走水,無需定期加注防凍液;工程機流道結構簡單,管阻低,排空方便;

(2)高效:集熱器瞬時效率截距86%,熱效高,熱損低。集熱器直接安裝在大棚斜屋面上,代替屋面,西藏的緯度為29°40',因此本項目中集熱器的安裝角度最適宜為40°。

3.6儲熱水箱的設計

系統配置75t不銹鋼儲熱水箱4臺,水箱埋在地下,周圍填充發泡聚氨酯。

4系統運行控制

4.1太陽能系統采用溫差循環

(1)集熱器溫度T1-T2≥8℃時,循環泵P1啟動,此時水箱A1中的水量減少,水箱A2中底部水流向A1,如此反復循環;

(2)集熱器溫度T1-T2≤3℃時,循環泵P1停止;

(3)水箱A3中的水溫探頭T3≤45℃(可調),循環泵P3啟動,空氣源機組開啟;

(4)T3≥45℃時,空氣源機組停止運行,循環泵P3停止運行。

4.2室內地暖系統運行

4.2.1工作邏輯
以6~18個溫度采集點,以少數服從多數,采用雙溫控采集、地面溫度和空間溫度,室內各溫控器顯示當前地面或空間溫度,可以翻閱設定溫度和當前溫度,防止弄亂,應統一安排至集中控制設定。控制原則是各采集點的溫度上下值在3℃以內的為正常;各溫度采集點之間的溫度值偏差超過5℃以上視為故障并報警。

4.2.2控制邏輯
單純地平內溫度控制參照后的控制邏輯如采用8個采溫點(一般不單獨采用),地坪內溫度設定上限50℃,設定溫度基礎5℃為過沖溫度。當接入8 個采溫點,設定溫度為任意設定值(如20℃),8個都達到設定溫度時停止供暖;7個達到設定值,一個采溫點溫度低于設定值1℃~2℃時停止供暖;8個采溫點4個以上采溫點溫度降底2.5℃時啟動供暖。

4.2.3 過沖情況控制
(1)3個以上溫度過沖(超過設定值5℃),同時有三個以內低于設定值3℃的,輸出報警信號(高音蜂鳴器,設置手動按鈕消除警報),顯示器顯示故障代碼DP+ 溫控地址碼或屏幕上對應地址閃爍,但不停止工作。

(2)4個以上溫度過沖(超過設定值5℃),同時有三個以下低于設定值3℃的,輸出報警信號(高音蜂鳴器,設置手動按鈕消除警報)停止供暖,顯示器顯示故障代碼DP+ 溫控地址碼或屏幕上對應地址閃爍,但不停止工作。

(3)8個采溫點中有4 個以上采溫點溫度降低1.5℃時啟動供暖,大于等于5 個地址達到過沖溫度(3℃)但不超過3℃,少于等于3個低于設定值1℃~2℃時停止供暖,輸出預警提示并顯示所有的溫度分布情況。

(4)4個地址溫度過沖,4個地址溫度過低(且低于3℃),輸出報警信號(高音蜂鳴器,設置手動按鈕消除警報,故障沒有排除,只是手動消除報警的1小時后繼續警報),顯示器顯示故障代碼KQ+溫控地址碼或屏幕上對應地址閃爍,但不停止工作。

4.2.4雙溫度控制邏輯
8個采溫點參照空氣溫度和地坪內溫度控制。8個采溫點地面溫度沒有達到設定值,空氣溫度全部達到設定值時停止供暖,8個采溫點地面溫度達到或超過設定值,空氣溫度接近設定值0.5℃時停止供暖,再次啟動條件如下:

(1)大于等于4個以上的采溫點都低于設定溫度時(單個雙溫度采溫點:地面溫度降2℃以上,空氣溫度降0.5℃以上),空氣溫度優先;

(2)8個采溫點地面溫度降2℃~3℃時,空氣溫度沒變化不啟動供暖;

(3)8個采溫點有地面溫度4個以上降3℃~5℃時,4個以上空氣溫度降0.5℃時啟動供暖。

(4)地面溫度達到設定值且各采溫點溫差在2℃以內的,但空氣溫度低于設定溫度5℃以上的且各采溫點溫差在2℃以內的,繼續供暖,但輸出預警,提示設定溫度是否合理。空氣溫度優先。

(5)地面溫度沒有達到設定值且各采溫點溫差在2℃以內的,空氣溫度高于設定溫度5℃以上的且各采溫點溫差在2℃以內的,停止供暖,輸出預警,提示設定溫度是否合理,空氣溫度優先。

4.2.5報警的情況
(1)地面溫度沒有達到設定值,各采溫點之間的溫度值偏差超過5℃以上且空氣溫度也沒有達到設定值,各采溫點之間的溫度值偏差超過2℃以上的,繼續工作并報出報警提示,顯示器顯示故障代碼D+溫控地址碼或屏幕上對應地址閃爍。

(2)地面溫度沒有達到設定值,各采溫點之間的溫度值偏差超過5℃以上的、空氣溫度大于等于設定值的,停止供暖并報警提示,顯示器顯示故障代碼D+ 溫控地址碼或屏幕上對應地址閃爍。

(3)其他保護輸出:報警輸出代碼TD(地坪傳感器)+ 采溫點地址碼TK(空氣傳感器)+采溫點地址碼水泵測故障(電流傳感器檢測),接觸器或水泵損壞,水泵無工作電流,報警輸出代碼B1或B2。

5結語
此項目由中央財政投資近億元,旨在解決拉薩地區冬季市民難以吃上新鮮蔬菜問題,是和“菜籃子”工程相輔相成的民生工程,也為西藏、新疆、甘肅、東三省等高寒地區的平板太陽能大棚采暖工程樹立了標桿。

 

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