二、超低温空气源热泵蔬菜大棚采暖方案
目前温室棚（花卉、蔬菜）存在的关键问题
1、蔬菜花卉温室棚冬季采暖需要消耗大量能源。

有人指出，温室棚采暖的燃油消耗量和温室棚生产的蔬菜干物质之比是5：1或10：1，能量大量消耗，利用率仅为40％一50％。

在日本，每生产10kg黄瓜需消耗5L石油，比粮食生产消耗的能量高50～60倍。

2、我国除热带地区的温室棚冬季生产不需要加温外，大部分地区冬季都比较寒冷，有的地区严寒期甚至长达120～200天，要保证种植作物的正常生长和发育，温室棚生产，都必须配置加温，人工补充热量。

根据所在地区不同，温室棚加温的时间也长短不一，东北地区加温时间大约需要5～6个月，华北地区需要3—5个月。

3、目前，我国建设的大型温室棚，北纬35。

左右地区，冬季加温耗能费约占总成本的30％一40％，北纬40。

左右地区约占40％一50％，北纬43。

及以上地区约占60％～70％。

为降低温室棚运行成本，提高产品生产效益，温室棚规划设计中必须对加温系统的设计给予高度重视。

4、一般，连栋温室棚采暖年耗煤量约为90～150kg／m2，燃煤成本占整个生产成本的30％～50％。

设计不合理的温室棚或地处严寒地区的温室棚，加温耗煤可能会远远超出上述指标，如沈阳市1996年引进的荷兰大型连栋温室棚，冬季种植花卉耗煤达2300 t ／hm2，相当于耗煤230kg／m2之多。

因此，能量消耗大是影响大型温室棚经济效益的重要因素之一。

空气源热泵在温室大棚采暖中应用的必要性
对于严寒地区的蔬菜大棚和花卉种植而言，因为室外温度低、蔬菜大棚的外围护结构不好，保温效果差，造成室内温度的偏低，影响蔬菜、花卉的生长。

一直以来，在这些地区长期使用的燃煤炉子等采暖设备，这些采暖设备具有不便管理，供热效果不稳定，高污染、高能耗等特点。

国家重拳治理雾霾、禁止使用燃煤锅炉等政策的出台，传统的一些供暖方式也受到政策上的禁止。

这种高耗能、高污染的传统温室大棚采暖方式，在国家推行节能减排、重拳治理雾霾的宏观政策语境下，必将面临大面积的关停淘汰。

如此，温室大棚采暖中最常用的热风炉、燃煤采暖炉等采暖方式将逐渐被新型的供暖系统所代替。

随着各地政策的进一步收紧，无疑为空气源热泵的发展开辟了一个全新的细分应用市场。

以空气源热泵作为热源给温室大棚采暖，需要注意了解作物的属性和生长规律，在设计方案、施工安装、控制系统等方面都需要进行适当的优化调整。

因为对于大棚种植的热泵供暖工程而言，除了产品本身的性能因素外，还有很大的因素是安装人员没有合理的利用好温室大棚本身所具有的保暖属性，忽视了作物本身的生长特性，对昼夜温差变化、温室大棚热量的自然损耗计算也不清楚，这就容易导致保温效果不理想的问题。

通过因地制宜的设计改造，即使在寒冷的冬季，空气源热泵也能稳定运行、高效节能。

1、工程概况
本项目为新建蔬菜温室大棚项目，大棚尺寸长×宽×高=335m×16m×5.5m，供暖面积约5360㎡，覆盖材料为P0利得薄膜，室外采用5层防雨棉被。

本项目热源采用超低温空气源热泵机组。

2、设计原则
2.1、符合性原则
冬季采暖符合温室大棚要求温度。

甲方要求。

2.2、可靠性原则
选用阿尔普尔公司的优质产品，确保设备无故障运行；采用先进的安装工艺和高质量的材料，确保工程安装质量；主机采用全智能化的控制，操作简单，系统运行可靠。

2.3、节约性原则
在满足温室效果的前提下，对系统进行最优化设计；在设备材料的选型达到最高
的性能价格比，采用高效节能措施，降低运行费用；另外系统可根据实际负荷做自动化运行，节约能源和运行费用。

3、方案编制依据
3.1. 设计依据
1.1 甲方的对本工程使用要求
1.2 《公共建筑采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2015
1.3 《全国民用建筑暖通空调设计技术措施暖通空调-动力》（2009）
1.4 《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
1.5 《建筑设计防火规范》GB50016(2016年版)
1.6 《暖通空调制图标准》GB/T50114-2010
1.7 当地市的气候条件
1.8 温室大棚对空气源热泵采暖系统的要求：
1.81 供暖系统要有足够的供热能力，能够在室外设计温度下保持室内所需要的温度，保证温室棚内植物的正常生长；
1.82 是采暖系统的一次性投资和日常运行费用要经济合理，保证正常生产能够盈利；
是要求温室棚内温度均匀，散热设备遮阳少，占用空间小，设备运行安全可靠。

3.2、设计参数
3.2.1、室外计算温度（℃）：
大棚夜晚均有5层保温被覆盖，取暖负荷非最大时刻，因此本设计取白天（没有保温、且室外低寒情况）室外采暖温度-10℃进行计算。

3.2.2、室内设计温度
温室棚采暖室内设计温度是温室棚内应该保证(在采暖设计条件下)达到的最低温度。

表1 温室棚常见果菜的适宜温度范围／℃
4、负荷计算
通过温室大棚围护结构的传热量包括基本传热量和附加传热量两部分。

基本传热量是通过温室棚各部分围护结构(屋面、墙体等)由于室内外空气的温度差从室内传向室外的热量。

附加传热量是由于温室棚结构材料、风力、气象条件等的不同，对基本传热量的修正。

4.1、基本传热量计算
温室大棚在夜间1点左右为最冷时间段，但本项目温室棚采用5层防雨棉被，棉被的传热系数极地，因此本次设计主要考虑在白天没有保温情况，极端天气下的参数进行设计。

围护结构的基本传热量是根据稳定传热理论进行计算，即整个温室大棚的基本传热量等于它的各个围护结构基本传热量的总和，即：
335跨大棚基本传热量：
A、大棚面传热量
Q1＝∑qi＝∑KiFi(Tn-Tw)
根据计算耗热量为：506.03KW
B、侧面砖墙传热量
Q1＝∑qi＝∑KiFi(Tn-Tw)
根据计算耗热量为： 5.99KW
合计：Q1=506.03KW+5.99KW=512.02KW
式中Q1——通过温室棚所有围护结构的传热量，包括屋面、墙面、门、窗等外围护结构的传热量，W；
Ki——温室棚围护结构(屋面、墙面、门、窗等)的传热系数，W／(m2．K)；
Fi——温室棚围护结构(屋面、墙面、门、窗等)的传热面积，m2；
Tn，Tw——分别为温室棚室内外采暖设计温度，℃。

围护结构常用材料传热系数K／[W／(m2．K)]
4.2、冷风渗透：
335跨温室棚
Q2＝Cpm(Tn-Tw)＝CpNVγ／(Tn一Tw)
根据计算耗热量为184.37kw。

式中
Q2——温室棚冷风渗透热损失，W；
Cp——空气的定压比热，Cp＝0.00028kW．h／(kg•℃)；
m——冷风渗透进入温室棚的空气质量，kg；m＝NVγ
N——温室棚与外界的空气交换率，亦称换气次数，以每小时的完全换气次数为单位；
V——温室棚内部体积，m3；
γ——空气的容重，kg／m3。

上式中N与V的乘积是以m3／h为单位的换气速率。

335跨温室棚地面传热
Q3＝∑KiFi(Tn一Tw)
根据计算耗热量为：5.87KW
式中 Q3——通过植物工厂地面的总传热量，W；
Ki——第i区的地面传热系数，W／(m2．K)；
Fi——第i区的地面面积，m2；
Tn,Tw——分别为植物工厂室内外采暖设计温度，℃。

4.4、采暖总负荷为：
335跨温室棚总负荷
Q＝α1α2Ql+Q2+Q3
总耗热量为：775.17kw
式中
Q——温室棚采暖热负荷，W；
α1——结构附加系数，按表1选取；
α2——风力附加系数，按表2选取；
Q1——温室棚的基本传热量，W；
Q2——温室棚的冷风渗透热负荷，W；
Q3——温室棚的地面传热量，W。

4.5、光照量、植物土壤散热、人体散热：
335跨温室棚总负荷Q=775.17KW×0.95=736.4KW。