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湿帘风机降温系统在温室大棚中的设计与安装

湿帘风机降温系统设计的合理与否直接关系到温室的降温效果、使用寿命、运行经济及维护管理等。现简要说明系统设计方法与参数选择。

1、风量的计算

温室降温所需的总通风量等于温室通风流量与温室地面面积的乘积,即:

Q=q×L×W  (m3/h)

式中:Q—总通风量(m3/h)     L—温室总长度 (m)     W—温室总宽度 (m)

q—温室设计换气率 (m3/m2h)

其中需要说明的几点:

(1)q为温室设计换气率,与排出多余热量、排出水气,排出二氧化碳等综合因素有关系。在实际温室设计中,温室总通风量的确定需要考虑的因素很多,涉及到:温室所处的海拔高度、室内太阳辐射强度、温帘风机之间设计距离、温室气流从湿帘到风机的允许温升。然后综合考虑形成设计综合休正系数。就我地区而言,一般情况下q的取值范围确定为90—100 m3/m2h之间。

(2)参考美国温室制造业协会《温室设计标准》:适当遮阳温室,当温室所处地理位置的海拔高度小于300米,室内太阳辐射强度在50000勒克斯左右,温室气流从湿帘到风机的允许温升为4℃,湿帘风机之间的距离在30米以上,温室通风流量达到2.5m3/m2  min即可满足温室夏季降温要求。

(3)公式不适用设计畜禽舍的湿帘风机降温系统。

2、风机的选择

根据温室所需的总通风量,设计和选择风机。湿帘风机降温系统一般采用负压纵向通风方式,其风机的布置方式具有设备及运行费用省、整体降温效果好、风速均匀等优点。根据实际需要,按照总通风量和风机的性能参数确定风机的台数或搭配方式。

①q×n≥Q     或  ②  q1n1+q2n2+……+qnnn≥Q

式中:q  q1、 q2  qn 为不同型号风机的风量  n  n1  n2  nn 对应风机的数量

①    式为选用单一型号风机,②式为选用几种风机搭配的组合通风方式。

湿帘风机降温系统选用的风机为低压大流量轴流式节能风机。一般要求节能、低噪音、流速大、气流均匀。国内标准为9FJ系列。

3、温帘面积的确定

S=Q/3600×V(m2)

式中:V—过帘风速即通过湿帘的平均风速。

其中需要说明的几点:

(1)湿帘的选择一般应保证换热效率大于75%。湿帘的换热效率是描述湿帘性能的一个综合技术指标,表示空气通过湿帘与水进行交换的充分程度。受过帘风速、湿帘厚度等因素的影响。大致可描述为:对于同一厂家的湿帘产品,在相同过帘风速下,湿帘厚度越大换热效率越高。在同样厚度下,过帘风速越大换热效率越低。

(2)湿帘的选择还应考虑通过湿帘的阻力损失。湿帘对通过它的空气产生阻力,这个阻力损失大小与湿帘的材料、厚度及过帘风速有关。温室湿帘降温系统要求湿帘的阻力损失应的15Pa以内。

(3)综合考虑,V不宜过大,一般不宜超过1.8m/s。我地区取值范围1.0—1.5 m/s。需要提高温室效率时,宜取较小值。需要减少湿帘用量而降低投资时,可取较大值,但此时由于V过大,除通风阻力增大外,还易带入细小水滴进入室内。

4、循环水量的计算                                                                                                               

水循环系统水量的计算包括三方面的内容。首先,要确定能保证水循环流动使湿帘正常湿润,达到预期降温效果的总的系统水量值。其次,要考虑系统在使用过程中正常的湿帘蒸发耗水量,确定需要补充的水量值。第三,由于水蒸发导致循环水中矿物质的增加、PH值的变化及Ca2+、CO32-、SO42-等离子浓度的变化,所以需进行适量排水。

(1)湿帘蒸发耗水量

E=Q×ρ×(X2-X1)/ρ水

式中: E—湿帘蒸发水量    (m3/h)

Q—温室总通风量    (m3/h)

ρ—空气密度       (kg/ m3)

X1 X2—空气含湿量  (kg/ kg)

ρ水—水的密度 (103kg/ m3)

其中需要说明的几点:

①ρ—空气密度一般取值范围为1.16—1.18 kg/ m3。也可接公式ρ=353/(273+T)计算,公式中的T是气流通过湿帘后的温度,T=t0-(t0-ts)η,式中t0为室外空气设计温度(℃),ts为室外空气设计湿球温度(℃),η湿帘降温效率,由湿帘厚度与过帘风速确定(见图1)。

②X1 X2—空气含湿量。其中X1为过湿帘前的每公斤空气含湿量,根据下图(图中设定室外空气设计温度为35℃),由室外空气设计温度与相对湿度确定A 点为X1的值。 X2为过湿帘后的每公斤空气含湿量,由湿球温度曲线与过A点的等焓线交点B为X2的值。(见图2)

(2)需适量排水量

湿帘系统中的水是循环使用的,因此水的蒸发会使循环水总量减少的同时导致循环水中的矿物质增加,这时就需要补充新的水量的同时进行适量排水。一般情况下,所需的排水量为 B=(0.25-5.0)E,其系数的大小取决于水的PH值,以及水中所含Ca2+、CO32-、SO42-等离子的浓度,较大时取较大值。