1、1第二章 农业设施的采暖1.农业设施中采用的采暖方式有哪些？各有何特点？各适用于什么情况下？2.简述热水采暖、热风采暖和辐射采暖的优缺点以及适用范围。答：（按采暖设备分类）热水采暖 蒸汽采暖 热风采暖 电热采暖辐射采暖 （一般用于育雏和育苗） 火炉采暖（可以产生二氧化碳，供热温度不均匀和人工比较大）热水采暖：以热水为热媒的采暖系统采用 6080热水，通过室内散热器自然放热；水热惰性大，热稳定性和均匀性好，室内温度波动小，停机后保温性强；须采用配管和散热器及循环动力，设备费用较高，一次性投入较多 ，运行热损失较小，较为经济；预热时间较长；适用于大型温室和畜禽舍，国内采用最多 蒸汽采暖：采用100
2、110蒸汽，室内散热器自然放热；供热温度高，散热器表面散热强度大，可减少散热器使用的数量，一次性投资少；各散热器间高度差较大时，不会产生如热水采暖那样较大水静压力；系统热惯性小，停机后保温性差；对锅炉及系统要求高（耐高温高压、耐腐蚀、密封性好） ，散热器附近局部高温；当畜禽舍或大型温室群建造在高差大的地形上时，为避免采用热水采暖系统时水静压力大的问题，可采用蒸汽采暖。实际采用很少。热风采暖：是利用热源将空气加热到要求的温度，然后由风机将热空气送入采暖间。采用强制对流热交换的方式加热空气；预热时间短，升温快；不用配管和散热器，配置安装灵活、简便，设备费用较低；便于调节和自动控制；可以和冬季通风相
3、结合而避免冬季冷风对动植物的危害；温度稳定性差，停机后温度降低快；为使热风在室内分布均匀，往往采用送风管道进行输送分配。适用：小型畜禽舍、温室与塑料大棚，或用作大型畜禽舍和温室的辅助加温设施，尤其适用于短期临时加温。3.温室的热量收支项目都有哪些？如何进行计算？在不同情况下，得热和失热会有何不同？（考虑正常和冬季即可）4.加温温室和不加温温室的热量收支与平衡有何不同？5.通过农业设施围护结构的传热量大小主要与哪些因素有关？6.农业设施中的非透明覆盖材料与透明覆盖材料的传热方式有何不同，怎样分别确定其传热系数？透明覆盖材料的传热方式 如下图，即部分辐射可以直接传到室外，不通过围护结构导热。27.
4、如何计算温室的冬季采暖热负荷？8.畜禽舍建筑的热量收支项目都有哪些？如何进行计算？9.如何计算畜禽舍的冬季采暖热负荷？10.比较温室与畜禽舍冬季采暖热负荷的计算方法，有哪些主要的不同点？（蒸发显热量，温差修正系数和附加修正量）11.农业设施的冬季采暖热负荷计算时，为何按稳态传热进行计算？哪些情况下，按稳态传热计算冬季采暖热负荷会有较大误差？,在我国北方的冬季，室外温度的波动幅度远小于室内外的温差 。对室内温度容许有一定的波动幅度，采用稳定传热过程计算（假定温室内外温度和其他传热参数不随时间变化。 ）可以简化计算并能基本满足需求。室外温度变化幅度较大的，对室内温度要求严格，温度波动幅度要求很小的
5、建筑和房间采用不稳定传热原理。12.农业设施的冬季采暖热负荷计算时，设施内的计算温度（温室：室内计算温度应取最大热负荷时所对应的植物生育适温：昼夜温差大取夜间植物适温，变温管理取中后半夜抑制呼吸作用的植物适温，昼夜温差小的取白天植物适温；畜禽舍：（经济性）略高于畜禽舍的下限温度。和设施外的计算温度如何确定？13.计算农业设施冬季采暖热负荷时，地面传热的耗热量（地中传热量）如何计算？公式。粗略计算法：按离外围护结构的远近对地面面积进行划分，不同面积取不同的传热系数，如图所示。温室内热量通过靠近外墙的地面传到室外的路径短，热阻小，传热系数大，以此类推。14.农业设施因通风（或冷风渗透）引起的热量损
6、失大小与哪些因素有关？如何进行计算？冬季为了减少温室通风热量的损失，往往采用密闭管理的方式，这个时候通风系统关闭，但由于围护结构不可避免的存在缝隙（密封程度）漏风，在风压（外界风速）和热压（内外温度，内外温差）的作用下，实际上通过温室渗透的冷风实现了不充分通风，这种情况下实际仍然存在的通风热量损失通常称为冷风渗透耗辐射对流导热辐射辐射对流3热量。冷风渗透量（通风量） 式中 n 温室的换气次数，0.54s/m 36013nVL次/h； V 温室的内部容积，m 3。） (计算公式类此，一般温室计算为密闭，通W )(oipavstcQ风散失即指冷风渗透散失的热量。并且因室内湿度很高，产生的蒸发很小，
7、只记显热损失。 )15.影响农业设施冬季采暖热负荷大小的因素主要有哪些？为减少农业设施的冬季加温能耗和生产运行成本，可以考虑采取哪些节能的措施？温室的保温性能和采光性能；温室所处地区的室外温度，风速等气候条件；室内作物和畜禽的生长需求减少地中传热量 （ 温室周边设置防寒沟）减少通风或冷风渗透的热量损失 （ 加强密闭性）加强温室围护覆盖的保温性（保温覆盖材料、设置保温幕）提高加温设备的热转换和利用效率有效利用新能源（可再生能源：太阳能、地热能、风能等）有效利用工农业废弃物能源（垃圾、作物秸秆、沼气）工业（热力发电厂）废热利用温室运行中的优化管理热负荷： 在室外气温 to下，为维持要求的设施内气温
8、t i，采暖系统在单位时间内应向设施内提供的热量。确定热负荷的方法： 统计农业设施的所有热量收支（得热、失热） ，根据能量平衡原理，由热平衡方程式计算。 热负荷 = 失热 得热温室内的热量来源白昼：室内外水平面太阳辐射热量（北纬 3045地区、晴好天气、正午时刻太阳辐射冬季 150400W/m2夏季 300600W/m2冬季 350650W/m2夏季 9001000W/m24夜晚：对于加温温室，来源于加热系统；对于不加温温室，来源于地面放热对于日光温室而言，来源于墙面放热和地面放热温室效应： 封闭集热作用室内地面、植物等吸收太阳辐射温度升高加热空气 围护结构封闭保持温室透明覆盖材料对热辐射的选
9、择透过作用温室热平衡分析：(Q s+Qm（ 0） +Qh+Qr（0） )( Qw+Qf+Qvs+Qvl+Qp（0） ) = 0Qs ： 温室内吸收的太阳辐射热量（ S 室外水平面太阳总辐射照度，室外水平面太阳总辐射照度， W/m2；W )1(sSA 温室覆盖层太阳辐射透过率；温室覆盖层太阳辐射透过率； 室内日照反射率，一般取为室内日照反射率，一般取为 0.1 ）Qm Qr Qp ： 设备散发热量；作物、土壤等呼吸放热；温室内植物光合作用耗热量，一般不计入Qh： 温室采暖系统热负荷Qw 通过围护覆盖材料的传热量（ti 室内气温，室内气温， ； to 室外气温，室外气温， ； Ag j W )(o
10、igjjtAK 温室覆盖层各部分面积，温室覆盖层各部分面积， m2； Kj 各覆盖层的传热系数，各覆盖层的传热系数， W/(m2 )。）Qf ： 地中传热量（ti 室内气温，；t o 室外气温，；A s j 温室jjtA)(ois地面各分区面积，m 2；K sj 地面各分区传热系数，W/(m 2)图参考畜禽舍）通风散热：Qvs： 通风显热损失：W )(oipavstcL（ L 通风量，m 3/s； cp 空气定压质量比热容，1030J/(kg) ；a 空气密度， kg/m3； a 353/( t i+273) 或 a 353/( t o+273) 5Qvl ： 通风潜热损失：W svle（ e
11、 通风潜热损失与温室吸收的太阳辐射热量之比，一般为0.40.6，室内蒸腾、蒸发强烈、通风量大时取较大值。 ）采暖热负荷 ： Qh = (Qw+Qf+Qvs+Qvl) Qs)1( (soipasgvlsfwh eSAtcLAKjj 冬季夜间采暖热负荷 ： Qh = Qw+Qf+Qvs )(oipasgvsfwh tcLQjj （ 一般计算温室采暖热负荷是针对冬季夜间，这时为减少加温能耗，温室通常采用密闭不通风的管理方式，温室内蒸腾蒸发很微弱，有：通风潜热损失 0vlQ同时，温室仍有冷风渗透形式的通风。冷风渗透量（通风量） 式中 n 温室的换气次数，0.54s/m 36013nVL次/h； V 温
12、室的内部容积，m 3。）季夜间温室采暖热负荷的简化计算式 /)( oisghtUAAg 温室全覆盖表面积，温室全覆盖表面积， m2；U 经验热负荷系数，经验热负荷系数， W/(m2 )， 玻璃覆盖为玻璃覆盖为 6.4，聚乙烯薄膜覆盖为，聚乙烯薄膜覆盖为 7.3； 保温覆盖热节省率，一般保温覆盖热节省率，一般 0 0.65 (p178)； 保温比保温比 (= As /Ag)， 0.5 0.8， As越大时越大时 越大。越大。畜禽舍的热平衡分析 0)()( evwhms QQ6Qs 畜禽体的显热散热量，W；Qm 设备(电机与照明等)发热量 0；Qh 畜禽舍采暖热负荷 ，W；Qw 围护结构与地面传热
13、的耗热量，W；Qv 通风耗热量（显热） ，W；Qe 畜禽舍内水蒸发消耗的显热量，W，较小且难计算，计入Q s中，不单独计算。畜禽舍采暖热负荷 svwhQ1，畜禽的显热散热量： （qs 每头畜禽的显热散热量，kJ/(h W 6.3snq头)；n 舍内畜禽的数量。 ）2，畜禽舍围护结构与地面传热的耗热量围护结构耗热量 = 基本耗热量 + 附加(修正 )耗热量基本耗热量： （ K 围护结构与地面的传热系W)oiwjtaKAQ数， W/(m2 )；A 围护结构与地面的面积，m 2 ， a 围护结构温差修正系数围护结构温差修正系数 a 采暖房间不直接与室外空气接触时的修正附加(修正 )耗热量（1）朝向修
14、正 xch 考虑不同朝向围护结构受太阳辐射的影响（2）风力附加耗热量 xf 考虑室外风速较大时的影响，一般不考虑（3）高度附加耗热量 xg 房间高度大于4m时修正，每高出一米附加2%，不超过15%围护结构传热的耗热量 W )(1()1( oifchgwjjwjw txaKAxQQ7地面的分区与传热系数 非保温地面的传热系数非保温地面的传热系数 K0 2m22mK0=.470=.23K0.12K0=.073， 畜禽舍通风耗热量 W )(oipavtcLQ温室的室外温度计算： 历年平均不保证5d的日平均温度23畜禽舍的室外温度计算： 历年平均不保证5d的日平均温度27.一栋面积为 2880m2的玻
15、璃温室，其保温比为 0.75，无保温幕。当室外气温为-12，室内气温要维持在 15时所需加温热量为多少？28.某畜禽舍的墙体采用 370mm 厚砖砌体（导热系数为 l0.78W/(m)） ，外侧为 20mm厚水泥砂浆（ l0.86W/(m)） ，内侧为 20mm 厚水泥膨胀珍珠岩（ l0.2W/(m)） ，内、外表面换热系数分别为 8.7 与 23 W/(m2)，则墙体的传热系数和传热阻分别为多少？29.北京地区某连栋玻璃温室，东西方向 96m，南北方向 40m。室内种植花卉，冬季夜间室外计算气温为-12，室内覆盖缀铝膜保温幕。要求夜间室内气温不低于 15，试计算温室的冬季采暖热负荷及单位面积
16、的采暖热负荷，其中经过覆盖材料的传热、地中传热及冷风渗透损失的热量各占多少比例。 （按温室覆盖面积 Ag 5100m 2，全部覆盖面积上的平均传热系数为3.5W/(m2)计算。温室内部容积为 15500m3，夜间温室密闭管理，因冷风渗透产生的换气次数为 1.5 次/h。 ）30.北京地区某连栋玻璃（单层）温室，面积为 76.840=3072m2，温室内空间的体积为14000m3，夜间室内覆盖缀铝膜保温幕（全部覆盖面积平均传热系数为 3.4W/(m2)） 。室内种植喜温蔬菜，冬季夜间室外计算气温为-12，要求夜间室内气温不低于 15，试计算温室的采暖热负荷。 （温室覆盖面积 Ag 4100m 2
17、。夜间温室密闭管理，因冷风渗透产生的换气次数为 2.0次/h。 ）31.山东济南某连栋玻璃温室，东西方向 96m(共 10 跨，跨度为 9.6m，每跨 3 个屋顶)，南北方向 40m，天沟高度 3.6m，屋脊高 4.4m，室内上部覆盖缀铝膜保温幕。原计划种植喜温的果菜类蔬菜，设计配置的采暖系统供暖量为 500kW，试计算在冬季夜间室外计算气温-9的情况下，室内能够维持多高的气温。现如果改种植花卉，要求夜间室内气温不低于 18，试计算其冬季采暖热负荷应为多少？（冷风渗透产生的换气次数为 1.5 次/h，屋面传热系数为 3.4W/(m2)，侧墙和山墙传热系数为 6.2 W/(m2) 。 ）北京地区
18、某 10 连栋拱形屋面塑料温室，单跨跨度 8m，南北方向共 9 个开间，柱距为 4m，天沟高度 3.5m，屋脊高度 5.2m。屋面及四周全部采用双层充气膜覆盖，夜间室内上部覆盖缀铝膜保温幕。室内种植喜温蔬菜，冬季夜间室外计算气温为-12，要8求夜间室内气温不低于 15，试计算温室的冬季采暖热负荷及单位面积的采暖热负荷，其中经过覆盖材料的传热、地中传热及冷风渗透损失的热量各占多少比例。采用热水采暖，计算所需圆翼型散热器（按每 m 散热量 600W 计算）配置数量。 （双层充气膜(双层聚乙烯 ) K=4.0 W/(m2 )；双层充气膜+缀铝幕 K=2.9 W/(m2 )）拱形连栋温室的山墙的面积，
19、屋顶面积 ，体积分别为： 3/2yj1HnL)2(2)(41yj12js LHLA/(yj32s按每m散热量600W计算，所需圆翼型散热器总长度为： 532508 /600 = 888 m32.北京地区某无窗密闭式仔猪舍，采用砖混结构，平屋顶。跨度为 7.5m，长度 57.6m，檐口高度 4m。墙体采用 370mm 厚砖墙，外侧表面 20mm 厚水泥砂浆抹灰，内侧表面 35mm 厚水泥膨胀珍珠岩保温。屋面为 200mm 厚加气混凝土板，板上为二毡三油防水层。舍内饲养仔猪 300头，冬季采用 1600m3/h 的通风量。试计算冬季舍内维持 20气温需提供的供热量为多少？（取北京地区冬季夜间室外计
20、算气温为-12。粘土砖砌体导热系数为 0.756W/(m)，砂浆导热系数为 0.872W/(m)，水泥膨胀珍珠岩导热系数为 0.18W/(m)。墙体外表面换热系数为 23W/(m2)，墙体内表面换热系数为 8.7W/(m2)。屋面的总热阻为 1.37m2/W。仔猪发热量为 100kJ/（h头） 。 ）33.武汉地区某有窗式仔猪舍，采用砖混结构，平屋顶。跨度为 7.5m，长度 50.4m，檐口高度 4m。南北侧墙为 240mm 厚砖墙，内层为 3.5cm 厚水泥膨胀珍珠岩，外面 20mm 厚水泥砂浆抹灰，每侧墙上开设有 15001500mm 单层木框窗 14 个，二面端墙上分别有 1500270
21、0mm 单层木门各一扇。屋面为 200 厚加气混凝土板，板上为二毡三油防水层。舍内饲养仔猪 250 头(9kg/头)，冬季采用 1500m3/h 的通风量。试计算在无采暖情况下，舍内能维持的温度，如需维持 20的舍内气温，需提供的供热量为多少？（武汉地区采暖室外计算温度为-2，粘土砖砌体导热系数为 0.78W/(m)，砂浆导热系数为 0.8W/(m)，水泥膨胀珍珠岩导热系数为0.18W/m，屋面总热阻为 1.37m2/W。 ）16.热水采暖系统由哪些部分组成？以热水（蒸汽）为热媒的采暖系统；包括：提供热源的锅炉、热水输送管道、循环水泵、散热器以及各种控制和调节阀门等组成。17.热水采暖系统如何
22、分类？其各自的特点与适用范围如何？按系统循环动力不同：重力循环系统和机械循环系统；（机械循环热水供暖系统概述(1）优点：由于设置了循环水泵，作用压力加大，供暖范围扩大。(2）缺点：由于设置了循环水泵，增加了系统的运行费用和维修工作量。3 ）应用：用于单幢、多幢建9筑，甚至区域热水供暖系统）重力循环系统相比，主要区别如下：1.循环动力不同 。循环水泵一般设在锅炉入口前的回水干管上，该处水温最低，可避免水泵出现气蚀现象。2.膨胀水箱的连接点和作用不同。3.排气方式不同 。 机械循环系统中水流速度较大，易将空气泡带入立管引起气塞。所以机械循环上供下回式系统水平敷设的供水干管应沿水流设上升坡度。在供水
23、干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处及时排放。回水干管也应采用沿水流方向下降的坡度。 ）按供回水方式的不同：单管系统和双管系统；热水经供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。热水经供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统；系统管道敷设方式：垂直式系统和水平式系统；按热媒温度不同：低温水（100）采暖系统；高温水（100）采暖系统。21.何谓同程式系统(是通过各个立管的循环环路的总长度都相等)，何谓异程式系统（是通过各个立管的循环环路总长度不相等） ，各有何
24、特点？异程式系统 同程式系统 特点：通过各立管的循环环路总 同程式系统各立管的循环长度不相等，各并联环路的阻力 环路总长度相等，阻力易于不易平衡 。初调节不当时，就会 平衡。出现近处立管超出流量，而远处的立管流量不足，引起水平方向 但同程式系统会增加干管长度，需要精心考布置冷热不均的现象，称为系统的 得当。水平失调。22.何谓单管系统，何谓双管系统，各有何特点？单管系统：每一根立管只有一个重力循环作用压力；各层散热器进出口水温不同；K 值不同 ，垂直失调双管系统：各层散热器作用压力不同各层散热器进出口水温相同垂直失调18.有哪些类型的散热器（ 自然对流传热方式自然对流传热方式）？其各自的特点与
25、适用范围如何？柱型散热器 ：呈柱状的单片散热器。传热系数较高，外形美观，易清除积灰，容易组成所需的散热面积，但造价较高。翼型散热器（铸铁、钢）：制造工艺简单，造价低，占用空间小、安装方便。但铸铁翼型散热器承受压力低（工作压力小于0.4Mpa） ，传热系数较低，易积灰，不易清扫。两种散热器（铸铁）应用于温室和畜禽舍取暖。光管散热器： 表面光滑不易积灰，便于清扫，可现场制作和随意组合成需要的散热面10积，能承受较高的压力，但钢材耗量大，造价高，占地面积大，适用于粉尘较多和临时采暖的设施中。铸铁散热器的特点： 优点：结构简单，防腐性好，使用寿命长以及热稳定性好；缺点：其金属耗量大、金属热强度低于的钢
26、制热器钢制散热器：与铸铁散热器相比，金属耗量少，耐压强度高，外形美观，容易被腐蚀，寿命短， 除钢制柱型散热器外，水容量少，热稳定性差。不适用于具有腐蚀性气体和相对较大湿度的房间。19.散热器的散热量大小主要与哪些因素有关？如何在采暖工程中确定散热器所需的数量？散热器组装连接安装种类，内外温差，传热系数，散热面积由散热量 W )/()321ipjtFKQ确定散热面积F,(t pj - 散热器内热媒平均温度，；(tsg 散热器供C 2)(shgpj tt水温度，；t sh 散热器回水温度，。)ti - 供暖室内计算温度， ；K - 散热器的传热系数，W/(m 2)；1 -散热器组装片数修正系数；
27、2 -散热器连接形式修正系数； 3 -散热器安装形式修正系数。)确定散热器片数和长度：n=Q/f,f 为每片或每米长散热器的面积。某房间设计热负荷为1600W，室内安装M-132型散热器（传热系数K为7.99，每片的散热面积为0.24平方米） ，散热器明装（ 3为1.02 ） ，上部有窗台板覆盖，散热器距窗台高度为150。供暖系统为双管上供式。设计供回水温度为：95/70，室内供暖管道明装，支管与散热器的连接方式为同侧连接（ 2为1.00 ） ，上进下出，计算散热器面积时，不考虑管道向室内散热的影响。求散热器面积及片数。 （先假定为1算出片数，当片数为1120片时1=1.05）自然（重力）循环
28、热水采暖系统中（在系统工作之前，现将系统中充满冷水，当水在锅炉中被加热后，温度升高，密度减小，同时受着从散热器流回来的密度较大的回水的驱动，使热水沿供水干管上升，流入散热器，冷却后流回锅炉） ，水循环的作用压力大小与哪些因素有关？（取决于水温在循环环路的变化情况，因素为锅炉中心至散热器中心的垂直距离，和供回水密度差）如何获得尽可能大的作用压力？（增大垂直距离，加大供回水密度差）重力循环热水供暖系统维护管理简单，不需消耗电能。但由于其作用压力小、管中水流速度不大，所以管径就相对大一些，作用范围也受到限制。自然循环热水供暖系统通常只能在单幢建筑物中使用，作用半径不宜超过50m。 ）P=ght23.热水采暖系统有哪些附属设施（设备、构件）？管道与阀门，
