关键词温室栽培;温度;光照;湿度;气体;肥力;调控技术
温室包括各类玻璃温室、pc板温室、膜温室等。国内外温室栽培技术近年来得到迅猛发展,其中以荷兰、以色列、美国、英国、日本、法国、澳大利亚等国发展最快,我国温室栽培技术研究始于20世纪80年代后期,特别是近10多年来发展迅速,但由于许多栽培者在生产过程中对温室内环境因子调控技术掌握不到位[1-3],造成温室栽培没有发挥出应有效益,甚至亏本。因此,掌握温室内环境因子的调控技术是决定温室栽培成败的关键。
1温室内温度调控技术
温度与植物生长发育、花芽分化、光合作用、蒸腾作用、呼吸作用以及同化产物的运输等都有密切的关系,极端的高温与低温会影响植物的正常生长和发育,严重时甚至使植株死亡。土壤温度对作物生育也有很大影响,因为地温的高低直接影响作物根系吸收营养和水分,而且还影响土壤微生物的活动。采用温室的主要目的是在植物不适于露地栽培的季节进行栽培,因此温度就成为温室环境调控中的一个重要因子[4-6]。目前,对温度的控制主要有保温、加温和降温几个方面。
1.1保温技术
一是减少贯流放热和通风换气量。温室的散热有3种途径,即:经过覆盖材料的维护结构传热即贯流传热;通过缝隙露风的换气传热;与土壤热交换的地中传热。3种传热量分别占总散热量的70%~80%、10%~20%、10%以下。为了提高温室的保温能力,近年来主要采用外盖膜、内铺膜、起垄种植再加盖草席、草毡子、纸被或棉被以及建挡风墙等方法来保温。在选用覆盖物时,要注意尽量选用导热率低的材料。其保温原理为:减少向温室内表面的对流传热和辐射传热;减少覆盖材料自身的传导散热;减少温室外表面向大气的对流传热和辐射传热;减少覆盖面的露风而引起的对流传热。二是增大保温比。适当降低设施的高度,缩小夜间保护设施的散热面积,有利于提高设施内昼夜的气温和地温。三是增大地表热流量。通过增大保护设施的透光率、减少土壤蒸发以及设置防寒沟等,增加地表热流量。
1.2加温技术
加温的方法有酿热加温、电热加温、水暖加温、汽暖加温、暖风加温、太阳能储存系统加温等,根据作物种类和设施规模和类型选用。其中酿热加温利用的是酿热物(比如牲口粪便、稻草等)发酵过程中产生的热量。太阳能加温系统是将棚内上部日照时出现的高温空气所截获的热能储存于地下以提高地温,当夜间气温低于地温时,储存于土壤中的能量可散发到空气中。通过太阳能储存系统的运用,温室内地温可提高1~2℃。
1.3降温技术
当外界气温升高时,为缓和温室内气温的继续升高对作物生长产生不利影响,需采取降温措施,目前温室的降温主要有以下方式:一是换气降温。打开通风换气口或开启换气扇进行排气降温,在降低室温的同时,还可以排出湿气,补充二氧化碳。二是遮光降温。夏天光照太强时,可以用旧薄膜或旧薄膜加草帘、遮荫网等遮盖降温。三是屋面洒水降温。在设备顶部设有有孔管道,水分通过管道小孔喷于屋面,使得室内降温。四是屋内喷雾降温。一种是由温室侧底部向上喷雾,另一种是由大棚上部向下喷雾,应根据植物的种类来选用。
2温室内光照调控技术
植物的生命活动都与光照密不可分,因为人类赖以生存的物质基础是通过光合作用制造出来的。目前,温室内的光照仍以自然光照为主,但光照强度一般较弱,这是因为自然光要透过透明屋面覆盖材料才能进入温室内,这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、覆盖材料内表面结露的水珠折射、吸收等而降低透光率[7-9]。如果透明材料不清洁,使用时间长而染尘、老化等因素,其透光率甚至不足自然光的50%。因此,要尽量提高大棚内的光照,使之满足蔬菜花卉等设施栽培作物生长发育的要求。
2.1合理设计温室结构,提高透光率
一是合理设计。施工前选择好光照充足的建造场地;设计合理的建造方位和屋面坡(弧)度;尽量减少温室棚面龙骨的数量和表面积;选用透光率高的覆盖材料。二是保持覆盖材料表面干净。经常清扫覆盖物表面,减少灰尘污染,以增加透光率,提高棚内光照强度。三是减少覆盖物内表面结露。通过通风等措施减少覆盖膜内表面结露,防止光的折射,提高透光率。目前,我国已经研制出不易产生结露的无滴膜,生产时应作为首选材料。四是延长棚面光照时间。在保温前提下,尽可能早揭晚盖外保温和内保温覆盖物,增加光照时间。双层膜温室,可将内层改为能拉开的活动膜,以利光照。五是合理密植。合理安排种植行向,以减少作物间的遮荫,密度不可过大;否则,作物在设施内会因高温、弱光发生徒长。作物行向以南北行向为好,没有“死阴影”。若是东西行,则行距要加大。单屋面温室的高栽培床要南低北高,防止前后遮荫。六是选用耐弱光品种。温室栽培时应选用耐弱光品种,同时加强植株管理,对于高秧作物通过及时整枝、打杈、插架等措施以防止上下叶片互相遮荫。七是采用地膜覆盖或挂反光幕(板)。地膜覆盖有利地下反光以增加植株下层光照。在温室内悬挂反光幕可使反光幕前光照增加40%~50%,有效范围达3m。八是利用有色膜改变光质。在光照充足的前提下,采用有色薄膜,人为创造某种光质,例满足某种作物或某个发育时期对该光质的需求,获得高产优质。例如紫色薄膜对菠菜有提高产量、推迟抽薹、延长上市时间的作用;黄色薄膜对黄瓜有明显的增产作用;而蓝色薄膜能提高香莱的维生素丙的含量。
2.2遮光技术
温室遮光20%~40%能使室内温度下降2~4℃。初夏中午前后,光照过强,温度过高,超过作物光饱和点,对生育有影响时应进行遮光。遮光材料要求有一定的透光率、较高的反射率和较低的吸收率。一是覆盖各种遮荫物。覆盖物有遮阳网、苇帘、竹帘等。二是玻璃面涂白。将玻璃面涂成白色可遮光50%~55%,降低室温3.5~5.0℃。三是屋面流水。使屋面安装的管道保持有水流,可遮光25%,遮光对夏季炎热地区蔬菜及花卉栽培尤为重要。
2.3人工补光技术
补光有调节开花期的日长补光和栽培补光,日长补光是为了抑制和促进作物花芽分化,调节开花期。而栽培补光主要是促进作物光合作用,促进作物生长。据研究,当温室内床面上光照日总量小于100w/m2时,或光照时数不足4.5h/d时,就应进行人工补光。因此,在北方冬季很需要这种补光,但因成本高,国内主要用于育种、引种和育苗。人工补光的光源是电光源。对电光源有3点要求:一是要求有一定的强度。使墙面上光强在光补偿点以上和光饱和点以下。不同作物的光补偿点和光饱和点分别不同,所以应用时要因作物而定。二是要求光照强度具有一定的可调性。三是要求有一定的光谱能量分布和太阳光的连续光谱。可以模拟自然光照或采用类似作物生理辐射的光谱。
3温室内湿度调控技术
由于温室内土壤的蒸发和植株的蒸腾作用,使空气湿度明显高于露地。而湿度是影响温室栽培作物病害发生的主要因素。湿度调控一是地膜覆盖。温室内覆地膜可使覆盖地面蒸发大大减少,从而达到保持土壤水分,降低空气湿度的目的。二是控制浇水。尤其在寒冷的季节,推行在地膜垄沟内暗灌,不仅有利于降低室内空气湿度、抑制病害发生,还能起到减少热能损耗、提高地温的作用。三是通风降湿。通过通风,可调节改善室内的湿度状况。但在通风降湿的同时,也降低了室内的温度,因此在寒冷的冬季,要以保温为主,尽量减少通风次数与时间;春季则要适当加大通风量,以协调温室内的温度与湿度,缓解温度与湿度矛盾。另外,大型设施在进行周年生产时,到了高温季节还会遇到高温干燥、空气湿度不够的问题,要注意加湿。加湿的方法有喷雾加湿、湿帘加湿和温室内顶部安装喷雾系统,降温的同时也可加湿。
4温室内气体调控技术
4.1温室内气体的种类
一是co2。对温室作物影响最大的气体是co2,它是作物光合作用的主要原料,其含量直接影响到设施栽培作物光合作用的进行。空气中co2的浓度一般为340~350mg/kg,远低于光合作用的适宜浓度(600~1200mg/kg)。而温室是一个相对封闭的空间,其中co2主要来自大气,植物和土壤微生物的呼吸活动、有机肥料的分解也可以释放一些co2,但由此而来的co2远远满足不了作物生长的需要,如果不及时补充co2,植物的光合作用减弱,光合产物数量少,供应养分不足,导致植株生长缓慢,产量低,品质差,畸形果多,落花落果严重。因此,对温室大棚设施补充co2,是提高作物产量与品质的主要途径之一。二是o2。土壤中的o2对作物影响较大,作物地上器官呼吸所需要的o2可以从空气中得到满足,根系需要的o2要从土壤中获得,缺氧时根系易腐烂,当土壤含氧量低于5%时,根系就不能进行正常的吸收活动,甚至会使根系窒息而死亡。三是有害气体。温室生产过程中往往会产生一些有毒气体对作物产生毒害。如温室中施入未经腐熟的鸡禽粪等有机肥,再发酵过程中会产生大量的nh3,另外大量使用碳酸氢铵、尿素等氮素化肥,也会放出nh3、no2。燃煤或燃烧沼气加温时会产生so2、乙烯等。质量不好的农膜还会产生cl2,这些气体如果不及时排出便会导致作物中毒。
4.2温室内气体调节技术
一是人工使用co2肥。利用强酸和碳酸盐进行化学反应产生碳酸,碳酸在常温下很快分解生成水和co2,目前在冬暖大棚广泛应用的是稀硫酸和碳酸氢铵的反应,产生co2。此法操作简单、安全,费用相对低,其反应速度随反应物浓度和外界温度的增高而加快,但要注意温度过高而引起碳酸氢铵的分解,产生氨中毒。或用燃烧沼气、天然气、液化石油气、无烟煤、丙烷、煤油等碳氢燃料的方法生成co2。此法生产co2气肥有2个较大的缺点,即虽经过滤但仍会放出co和h2s等有害气体及成本较高。或用干冰填埋法。在大棚内每1m2挖1个坑,坑内埋入少量干冰,使co2缓缓的释放到大棚里。这种方法释放量大、使用方便,但成本过高、劳动强度大,且因co2气体密度大,从地面向空气中释放比较困难,不利于作物吸收,无法做到定时定量,有降温效应。或用瓶装液态co2法。瓶装液态co2是化肥厂、酒精厂等企业的副产品,是比较理想的农用co2气源,且资源丰富、成本低廉、很容易控制、方便安全,具有其他co2气源所不具有的优点。还有生物法。在保护地内高架作物下堆放食用菌袋,既可生产食用菌,食用菌呼吸放出的二氧化碳又能被植物利用。二是通风换气。通过通风,在排出有害气体的同时,补充co2和o2,但这种方法只能使co2浓度最高达到大气水平。三是改善土壤o2供应。增施腐熟的有机肥,中耕松土,防止土壤板结;覆盖地膜,既能保墒又能保持土壤疏松透气,但地膜间垄沟要定期中耕。四是其他调节办法。选用含硫量低的煤作燃料,选用合格农用塑料膜,每次施肥后几天内要加大通风量,减少有毒气体对作物的危害。
5温室内肥力调控技术
5.1温室内施肥特点
一是禁用挥发性化肥;二是不能使用未腐熟的有机肥;三是多施有机肥。施有机肥不仅能提高土壤肥力,还能防止盐类积聚,并且有机物分解过程中产生的co2可供作物光合作用需要。少施容易被土壤吸附的硝酸钾、氯化钾、硫酸镁等化肥。
5.2施肥技术
一是有机肥。有机肥一般作基肥,多在耕前撒施。为提高肥效,种植行距较大的果蔬时最好集中沟施,注意分层施用并与土混匀。二是氮肥。氮肥是速效肥,一般用作追肥,分期施用,施用时埋在地下5~10cm为宜,尤其是在温室中不能施在地表,以免发生氨气危害。如果采取膜下暗灌技术可随水追施。三是磷肥。为了提高磷肥利用率,磷肥应集中深施,也可集中分层施用。颗粒磷肥比粉末磷肥效果好,有效磷含量高。四是钾肥。钾肥多作基肥和定植肥,可集中沟施,对于浅根性作物还可洒在地表,与表土掺匀。五是微量元素。多数土壤不缺乏微量元素,但温室内连作严重,常导致土壤中微量元素吸收障碍或缺乏。不同作物对微量元素缺乏的敏感性不同,生产上应根据作物种类的不同及生长发育表现,决定是否缺素。微量元素多进行叶面喷施,喷施浓度通常是0.2%~0.5%。钼、铜的实用浓度应适当降低,叶面喷施在傍晚进行最好,药液不容易风干,便于叶片吸收。用液量为375~750kg/hm2。
6参考文献
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采光设计
日光温室前屋面是整体结构中阳光射入温室的通道,所以,前屋面透光性是至关得要的。阳光射到前屋面上时,其中一部分被棚膜吸收,一部分被反射,剩下的大部分阳光能进入温室。因此,将吸收率与反射率尽可能减少,才有可能加大透过率,提高作物的光合效率。覆盖材料与骨架材料:日光温室前屋面多用塑料薄膜为覆盖材料,应当选用透光率高、抗污染能力强、耐气候性良好、抗老化的长寿棚膜、无滴膜、纳米棚膜,以保证温室采光效率。
为了有效提高日光利用率,可以通过精确计算日光入射角度和时差,因地制宜选择大棚建设的地点和方位。能有效提高光热利用率。为了有效地达到大棚保温效果,在大棚墙体、地基设计方面采用特殊施工手段和材料,可以在极端最低气温或连续数日阴雨天气条件下,在完全不加温的情况下,保证棚内最低温度在9℃以上,10cm地温在12℃以上。
使用钢材做骨架遮阳面积大大减少,有利光照,耐用年限超过竹木骨架,虽然投资较竹木骨架高,但使用年限可长达10年以上。
高效节能日光温室的温度比普通型日光温室高3~5℃更有利于作物的生长。
保温设计
温度与作物生命活动的关系与光照同等重要,直接关系作物的生长发育。蔬菜的光合作用、呼吸作用、光合产物的积累、运输与分配都与温室的空气温度和土壤温度有密切关系。
日光温室的热量全部来自太阳,所以温室内的光热要千方百计的防止失散,了解温室热损失的途径,通过保温设计提出相应的对策。
减少温室外散热:温室热量损失主要通过贯流放热和通过覆盖面的传导放热,室内外温差愈大,热损失就愈大。为减少热损失,选择传导热系数小的物质做温室围护结构的建筑材料,提高保温性能。不同物质材料的贯流传热系数不同,导热系数小的材料,绝热性能也较好,凡是导热率小于0.2326J/m2・h・℃的材料称为绝热材料,将相同的材料增加厚度或层次也能减少贯流率。
选择透光好保温能力强的棚膜:纳米聚乙烯棚膜,其透光率高,白天采光多,有利提高温度,保温系数大于其它同类棚膜。
日光温室的容积不能过大:温室容积越大,其散热面积越大,其保温能力越弱。
提高温室的密封性,减少热损失:日光温室部分热量是从门、窗、薄膜接逢等缝隙失散的,将有缝隙的地方尽量密封以防止热损失。
除尽量保持密封性外,还要有足够的通风,以保证新鲜空气的进入,春天气温回升后,防止高温危害。通风口采用特殊设计和换气设施。
为保证足够的地温,温室设计防寒沟,切断屋底角土壤横向传热,避免土壤横的热损失。
温室材料
温室骨架为主要材料,在设计上根据当地的地理纬度,风雪抗压荷载力,温室前屋面骨架为拱形,抛物线圆弧形状,可使温室骨架增加抗压力,也可增强日光的入射,根据荷载和光学原理设计这种骨架,不但在抗风雪荷载力和温室的日光入射率增强,也提高作物品质和产量。
温室特点
温室热源主要来自日光和加温设施,运用合理的结构和特殊材料,使温室适合作物生长的条件真正达到要求,利用高效节能日光温室种植各种品种的农作物可增产30%~50%,还可节省煤电及其他热能,起到保护生态环境的作用,属环保型温室,合理的温室结构与材料配置,保证温室性能提升,成本降低,可用于种植、花卉、养殖、水产、科研等。
随着农业科技水平的不断提高,农业经济特别是城郊的精品化、特色化、市场化、产业化发展,已经为农业增效、农民增收的必由之路、农业实用新技术和现代化农业装备也成为高效和精品农业不可缺少的基础和条件,本项目正是根据农业高科技化趋势,在多年科研和实践中,依据各地区的地理、光照、气候条件设计制造,因此,具有很高的使用价值。
高效节能型日光温室采日光为唯一热源,运用特殊结构方式和材料,通过充分吸收热源和密闭保温技术,保持适合作物生长的温度,比较采用加温式的传统大棚,具有不用燃料或只须少量加温,节约能源、优化生态环境、盈利能力强,回收期短,降低生产成本的优势。可有效提高作物生产数量和质量。是真正环保型温室大棚。
(广东机电职业技术学院电气学院,广州510550)
摘要:在忽略风压影响的情况下,对于有稳定内热源的建筑,室外温度对建筑物自然通风的影响是十分显著的。本文采用计算流体力学(CFD)方法,对具有固定热源强度的典型民用建筑的自然通风进行数值模拟分析,得出不同室外温度下的密度场分布、压力场分布,并得出中和面高度及换气次数的变化规律。通过分析可知,对于双面通风形式,随着室外温度的升高会导致室内外密度差减小,阻碍室外空气与室内空气的交换,不利于房间的自然通风。
关键词:室外温度;热压自然通风;中和面;计算流体力学;数值模拟
中图分类号:TU834.1文献标识码:A文章编号:1006-4311(2015)24-0163-03
作者简介:徐小虎(1988-),男,河南濮阳人,助教,研究生,研究方向为空调系统节能控制及系统优化。
0引言
随着我国经济的飞速发展,能源消耗逐年增加,据统计目前我国建筑能耗占社会总能耗的30%左右,因此在我国对建筑节能、绿色建筑的要求日益严格。自然通风的合理利用不但能够可以节约能源,保持良好的室内空气品质,还可以在一定程度上解决夏季或过渡季节的热舒适性问题,取代或部分取代建筑空调的使用,缓解城市居住小区的热环境恶化,近年来越来越多的受到人们的重视[1-4]。在我国暖通空调设计规范中提到建筑物设计时应尽量利用自然通风,设置有效地自然通风设施[5]。
建筑自然通风是由热压与风压共同作用形成的,但由于受到城市的地形和布局、城市建筑高度与建筑间距比值等诸多因素的影响,风压作用被大大地削弱,从而无法满足自然通风要求,使得我们不得不关注建筑热压作用的重要性。由于风压变化的随机性,在我国暖通空调设计规范中,对自然通风的设计仅考虑热压作用。
在忽略风压影响的情况下,对于有稳定内热源的建筑,室外气象条件对建筑自然通风的影响是十分显著的[6]。本文采用计算流体力学(CFD)方法进行模拟,通过改变室外温度,对具有一般几何特征的民用建筑的自然通风进行数值模拟,分析热压作用下室内流场分布随室外温度的变化规律。
1热压作用下的自然通风原理
由于室内外空气的温度差及密度差的存在,从而导致沿着建筑物墙体垂直方向上的压力梯度的出现。由于压差的作用,驱动室内外空气的流动,从而形成热压作用下的自然通风,如图1所示。
热压的大小与两开口的高度差和室内外空气的密度差有关。当室内温度高于室外温度时,沿建筑物墙体垂直方向,由下向上压力逐渐升高。当建筑物上下部均存在开口时,空气由下部的开口流入,从上部开口流出。反之,则气流方向相反。自然通风热压的大小取决于两个开口的高度差以及室内外空气的密度差。实际上,即便只有一个开口存在仍然有自然通风的存在,此时建筑开口可以看成由上下两个开口叠加放置[7]。
2自然通风物理模型的建立
本文对热压作用下的自然通风进行数值模拟,采用穿堂式通风,两侧窗户全部开启,如图2所示。
2.1物理模型
选择几何尺寸具有代表性的民用建筑建立物理模型,L×W×H=4m×3m×3m。窗尺寸为1.2m×1m(高×宽),室外压力为标准大气压1.013×105Pa。
2.2计算域及边界条件
流场计算域的选择对流场数值模拟的合理性有很大影响,合理选择计算域不仅能保证流动充分发展还可以减轻计算机硬件负担,大大缩短计算时间[7]。
确定本文模拟的计算域为:来流入口到模型迎风面距离为4L,背风面到出口距离为8L,计算域长度为建筑模型长度的13倍,宽度为建筑模型的9倍,模型两侧分别为4W,高度为模型的两倍,即为2H所示。
入口条件采用速度入口Velocity-inlet边界条件,出口条件采用outflow边界条件。环境温度为300K,操作压力为1.013×105Pa。模拟采用三维非结构网格,如图3所示。
3室外温度对建筑自然通风的影响
由于自然通风房间没有室内设计温度,因此CFD模拟中选取室外温度作为墙体和屋面的外壁面热边界条件,室外温度选取过渡季节与夏季典型室外温度,分别为18℃,27℃,36℃条件下,得到室外温度变化对自然通风的影响。
在不同室外温度条件下,房间的自然通风势必会受到室外空气温度的影响,本文模拟选取过渡季及夏季典型室外温度,研究在不同室外温度条件下房间的自然通风过程。假定室内热源均匀分布于地面,热源强度为50W/m2固定不变,房间通风形式分为双面通风。
在忽略室外风速的情况下,房间迎风面、背风面窗户全面开启,室内热源为50W/m2固定不变,模拟在双面通风条件下室外温度变化对室内自然通风的影响。表1为不同室外温度工况的参数设定。
3.1速度场分布
由图4不同室外温度工况的室内速度场分布可以看出:①房间的速度场的分布规律并没有因室外温度的变化而发生改变。②随着室外温度的升高,室内空气流速有所减小,表明室外温度的升高阻碍了室内空气的流动。③窗口处的高速区的速度值随着室外温度的升高而有所减小,可以看出室外温度的升高使得室外空气流入室内的阻力有所增加。
3.2密度场分布
由图5不同室外温度工况的室内密度场分布可以看出:①房间内空气密度存在明显的分层现象,随着竖直高度的增加,空气密度逐渐增大。②室外气流流入室内,随着室外温度的升高,室内空气密度有所增大,从而使得室内外空气密度差减小,阻碍室内外空气的交换。
3.3压力场分布
由图6可以看出,不管室外温度如何变化,各计算工况的压力场具有相同的压力变化规律:①房间压力存在明显的分层现象,室内压力小于室外压力,房间上部压力大于底部的压力值。②室内压力随着室外温度的升高有所增大,使得室内外压差减小,从而我们可以得出室外温度的升高不利于地面空气升腾,是不利于室内的自然通风的。
3.4中和面分布
由表2中和面高度随室外温度的变化我们可以看出:①室外温度的升高,会使房间的中和面有所上升,说明在不同的典型季节室外温度下,房间中和面的高度是不同的,夏季的中和面高度大于过渡季节的中和面高度。②中和面高度有所上升,说明双侧开口增加了房间气流的扰动,有利于房间上下部分的气流混合,使得室外气流温度的变化影响到了中和面的高度。
3.5换气次数
由表3不同室外温度工况下的换气次数可以看出,室外温度的增加,使得房间的换气次数减小,并且随着室外温度的升高,温度变化对房间换气次数的影响有所减弱。
从而可以得出在双面通风条件下,室外温度的升高同样阻碍了房间污浊气体与室外新鲜气体的交换,不利于房间的自然通风。
4结论
综上所述,可以得出以下结论:①在双面通风的条件下,室外温度的升高,会使房间的中和面有所上升,说明在不同的典型季节室外温度下,房间中和面的高度是不同的,且双侧开口增加了房间气流的扰动,有利于房间上下部分的气流混合。②在双面通风条件下,室外温度的升高阻碍了室内外空气交换,不利于房间的自然通风。③对于过渡季节,由于室外温度较低,可以充分利用自然通风来实现房间降温,同时补充室内新鲜空气。④在夏季,白天室外温度较高时,应采用空调来满足室内温度需求;当夜间室外温度降低时,可以考虑利用自然通风降低房间围护结构和家具的蓄热量,以减少第二天空调的启动负荷。
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关键词:厂房采暖、红外线辐射、节能
1.工业厂房采暖方式探讨
工业厂房采取传统的采暖方式,利用热源如热水锅炉、蒸汽锅炉通过管路和空气处理机组、暖风机、散热器等散热设备对厂房内空气进行加热,从而使空气对流进而达到采暖目的。在对流采暖系统中,散热设备将环绕空间中的空气加热,依靠冷、热空气比重差异进行对流换热,从而使厂房内整个环境加热到一定的温度达到取暖目的。空气对流采暖需要加热采暖空间中的所有空气,空间的长宽、高度以及建筑围护结构、保温性能、换气频率等相关因素对供热负荷的影响极大;此外根据热力学原则,相应的采暖空间温度将会按照一定梯度分布,热空气集中上升而冷空气下降。因此,工业厂房空气对流采暖存在温度梯度大、消耗能量多、运输成本等缺点不利于节能环保策略的实施。下面谈谈燃气红外辐射采暖,其利用天然气、煤气等可燃气体进行燃烧而辐射出红外线进行供暖,原理大致同太阳光辐射地球,人类利用太阳能的原理相同,该方法通过红外线直接对目标进行辐射从而达到采暖的目的。红外线辐射器的组成为:喷嘴、引射器、点火装置、稳焰板、辐射板、反射罩、控制箱等部件。燃气红外线辐射采暖将可燃气体在辐射板表面燃烧于辐射器的表面加热至800℃以上的高温从而产生红外线电磁波,并以辐射热的形式直接加热物体,从而跳过不以空气为媒介的步骤。
热风幕是由空气加热器、低噪声风机、导向节流罩进行制作加工而成,可喷射出一定速度和温度的幕状气流,适用在大门开启频繁,每次开启时间40min-60min且室外温度低于-20℃时使用。实际上部分工业厂房大门每次开启时间远远超过60min,对于不同情况要根据厂房开门时间决定装热风幕的数量,通过每年冬季运行情况观察效果。但热风幕的选型因各生产厂家的规格的不同也会有不同的效果,应根据实际情况按样本和热工性能选取,安装时建议安装在门厅上部选择上送形式,这样喷出的气流卫生且不影响建筑美观。
2.采暖方式比较分析
任何采暖系统都有辐射和对流散热同时进行作用,而单纯以空气温度高低来作为衡量采暖效果的标准是不够全面的,应该从辐射和对流的热量对人和物的综合作用进行深入考虑。用一个温度数值来表述人或物体在采暖环境中所受到环境辐射和空气对流热交换的综合作用的实际感觉。当室内温度15℃时采用对流采暖,外墙内表面温度通常会比室温低5℃,此时人的实感温度约为10.4℃。但采用辐射采暖外墙内表面温度与室内温度相差不大,如需达到相同的供热效果则实感温度同为10.4℃,室内空气温度只需13℃便可。综上所述,辐射采暖与对流采暖比较而言室内温度可以2-3℃。考虑空间较为高大或室内换气量大的情况下温度差别将更为显著。因此,在辐射采暖环境中室内空气温度虽然较低,但由于辐射热的直接作用到人体和四周环境有较高的温度,因此人体在此环境中可大幅减少辐射散热,实际感觉相比在相同室内空气温度下的对流采暖效果较为舒适。即保持相同的卫生条件和舒适感的情况下辐射采暖环境中的空气温度可以比对流采暖时低2℃-3℃,且辐射采暖感觉更舒适和温暖。
依照室内环境卫生学相关结论,室内水平温差和垂直温差以及围护结构表面与室内中央温差越小越好,更适于人类身体且采暖引起的气流速度同时不能过大。辐射采暖在这方面相较对流采暖更具优势可谈。在对流采暖中,冷热空气将会进行一定速度的流动并不断循环,对环境卫生和人体舒适感有一定影响,而辐射采暖极少引起空气流动。在对流采暖中,辐射散热量很小,建筑围护结构从室内空气中吸取热量并通过其表面向室外散热,外墙内表面温度比室内空气温度低5℃左右,人体实际上置身于四周温度相对较低的墙、地面以及室内设备形成的“冷辐射”之中,从而向这些冷表面辐射热量,同时增加了人体的辐射散热量且舒适感较差。辐射采暖则为人体及周围物体吸收红外线产生的辐射热包括外墙内表面温度更接近于室内空气温度,人体可以从环境表面得到一部分辐射热量从而减少对外辐射的热量感觉到舒适。燃气红外辐射采暖系统结构为辐射器和控制器两个部分比较简单,辐射器本身既是燃烧器也为散热器,燃气红外线辐射器体积较小、重量适中,辐射器可以用软管连接拆装比较方便。可提供天然气、液化石油气、煤气可燃性气体的场所均可安装燃气红外辐射采暖系统。通过燃气管网上接在系统入口安装调压设备即可投入使用,配套设备少且节约资金又可免去资源浪费。辐射装置一般会安装于建筑物的上部可节省空间无需准备设备间,基本不占用建筑使用面积。另外对比辐射采暖与对流采暖,辐射采暖从拆装、运输成本或是占用空间角度考虑均优于对流采暖,可通过简单按接投入使用同时节约资源或可将工厂内部可利用资源进行回收利用实现节能减排。
3.结语
本次通过亲身实践和工作经历主要对比了红外线采暖方式和传统采暖方式,在采暖效果、能源消耗以及各种成本之间的关系。通过比较可以得出结论在以上几个方面:燃气红外线采暖方式比传统采用对流采暖在采暖的舒适度、能效节约和成本上均优于传统对流采暖,要根据厂房具体情况选择采暖方式,针对厂房较为高大应合理配合采暖方式,可将对流采暖与横向热风幕采暖合理分布结合,可以解决高大厂房的采暖问题,并可有效节省能源。且随着社会的发展燃气红外辐射采暖的方式将越来越普遍,很多工业厂房开始采用燃气红外采暖,因为其采暖效果佳,并且能够有效的节约能源或将工厂内的资源二次利用同时减低了采暖成本。
参考文献:
[1]工业厂房采暖系统探讨,山西建筑[J]2005,11(6):135
[2]工业厂房的采暖方式,机械工程师.[J]2008,5:109-110
[3]刘宪华,浅析工业厂房的采暖与节能,机械管理开发[J]2003,8(73):57-59
关键词:水库;温室气体;进展
水电作为可再生能源在带来巨大的经济效益同时,对水生态产生了巨大的改变,比如温室气体的排放问题。水库温室气体通量具有极强的时空不确定定性,涉及整个流域的碳循环。水库温室气体从水体传输到大气一般有三种途径,溶解性气体的扩散;气体浓度过饱和产生的气泡释放以及以植物作为媒介的传输。
1国内外进展
水库温室气体的研究始于1993年,DucheminE和LucotteM则首次对水库水-气界面上的温室气体通量进行了测定和计算[1]。Rudd等[2]最早报道了南美热带雨林地区水库CH4、CO2释放通量的观测数据,Fearnside[3]甚至认为某些热带雨林地区的水库的碳排放当量可与同等发电量的使用化石燃料电厂相,进而对水电的清洁属性提出质疑。1993年到2003年,加拿大魁北克水电管理局组织科学家在加拿大寒带地区的205个水生生态系统开展了气-水界面温室气体的总通量的测量工作,通过长期开展的水库温室气体原位监测及不同类型水生态系统的对比研究,对水库温室气体产生机制、影响因素、监测方法、实验手段等方面做出了较全面的深入分析、并得出了丰富研究成果[4]。Soumis[5]观测了美国六个水库温室气体源汇变化基本情况,包括水气界面的扩散通量和泄洪道的消气作用甲烷和二氧化碳变化,同时发现扩散通量和水体pH值具有很高的相关性。Roehm[6]测试了加拿大魁北克LaGrande2和LaGrande3两个北方水库水轮机对二氧化碳源汇变化的影响,水体溶解二氧化碳以每月一次的频率进行了为期一年的采样,二氧化碳扩散通量是采用薄边界层法进行计算的,研究结果表明消气作用在冬季和春季变化最为剧烈。FrédéricGuérin[7]在法属Guiana和巴西两个水库研究了大坝以下河流对于热带水库温室气体的的影响及所占比例,研究结果发现大坝以下河流温室气体排放在整个水库温室气体源汇变化中占据很大的比例。
国内对水库温室气体排放的研究尚处于学习和摸索阶段。国内最早从事水域温室气体研究是从湖泊、湿地、海洋开始的。针对水库水域的温室效应研究也逐渐开始开展,汪福顺等[8]从2007年7月到2008年7月在中国四个典型亚热带水库进行了温室气体监测,观测指标包括水体CO2分压及水-气界面CO2交换通量,研究结果表明在四个水库二氧化碳的源与汇随站季节而变化。喻元秀等[9]对乌江流域洪家渡、红枫湖等水库的溶解二氧化碳进行了研究,估算出了这些水库水体的二氧化碳分压的分层分布特征及其排放通量。李红丽等[10]在具有十年库龄的典型温带水库北京玉渡山水库开展了二氧化碳和甲烷的原位监测,分析了其时空变化规律。赵登忠等[11]在三峡水库附近清江流域水布垭水库开展了水库二氧化碳和甲烷的原位监测,分析了水库上空温室气体大气浓度的时空分布特征。李干蓉等[12]在猫跳河流域梯级水库开展了水库水体溶解无机碳含量及其同位素的分析研究,其研究成果表明夏季水库溶解无机碳随深度增加而增大,表层水体受藻类生物作用的影响较大,而下层水体受到有机质降解作用的影响较大,同时溶解无机碳含量从上游到下游呈现逐渐降低的变化趋势,表明河流受到大坝拦截后水化学性质产生了显著的变化,大坝建设蓄水对于河流生源碳具有一定的拦截作用。2009年,重庆大学陈槐等[13]研究了三峡水库消落带的温室气体排放问题,认为三峡水库消落带新生湿地能够释放大量的CH4气体,由此推断三峡水库可能是一个重要的CH4排放源。
2结束语
目前国内外针对水库温室气体的大部分研究主要还是基于某些点位的研究,主要围绕水库水气界面的温室气体净通量开展。但是各个研究团体并未在研究方法上形成一致性的标准。如中科院地化所刘丛强团队在乌江流域进行的水库温室气体研究基本上是利用水化学平衡模型结合薄边界层模型来计算出该区域水库水体在水气界面的温室气体交换通量[14]。该方法所测得的值均小于国外在热带与寒带区域所测得的值,且其值相差了一个数量级。郭劲松[15]在三峡库区及其部分支流采用通量箱法进行的实地测量所得值与刘丛强研究员团队的研究结果之间也存在明显的差距,这表明不同研究方法之间所得的计算结果也存在较大的差异性。但是,针对这一现象,由于缺乏测量的方法与技术应用标准,目前尚不能确定谁的研究结果更具有说服力。这也是目前国内外在该方面的研究存在的一个急需解决的问题。
参考文献
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[2]RuddJWM,HarrisR,KellyCA,etal.Arehydroelectricreservoirssignificantsourcesofgreenhousegases?1993,22(4):246-248.
[3]FearnsidePM.HydroelectricdamsintheBrazilianAmazonassourcesof'greenhouse'gases.Environmentalconservation,1995,22(01):7-19.
[4]TremblayA.GreenhousegasEmissions-FluxesandProcesses:hydroelectricreservoirsandnaturalenvironments[M].SpringerScience&BusinessMedia,2005.
[5]SoumisN,Duchemin?,CanuelR,etal.GreenhousegasemissionsfromreservoirsofthewesternUnitedStates[J].GlobalBiogeochemicalCycles,2004,18(3).
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1、二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等都是造成温室效应的主要气体。温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热对流而形成的保温效应,就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应。
2、温室效应,又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。
3、大气中每种气体并不是都能强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体,主要有二氧化碳(CO2)、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。
4、温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,产生的和大量排放的汽车尾气中含有的二氧化碳气体进入大气造成的。
(来源:文章屋网)
关键词:太阳墙;热性能研究
1.太阳墙系统简介
1.1工作原理
太阳墙系统由集热与气流输送组成,主要以空气为介质,达到采暖通风效果。其原理是在太阳辐射作用下,太阳墙板温度迅速上升,并通过风机作用,室外空气流经太阳墙表面时得到加热,之后到达空腔顶部,由风机输送至室内。夜晚,空腔内的空气吸收墙体向外散失的热量,通过风机重新输送至室内,保持风量同时补充热量,充分发挥热交换作用,冬季晴朗时,空气温度可高达30°C,夜晚可与采暖系统配合保持室内温度。
太阳墙系统除具备供暖通L作用,在夏季可吸收太阳辐射,阻断受热空气进入室内降低建筑物的冷负荷。太阳墙系统的送风风机进口处安装有温度传感器,可控制风机的起停。当空腔内温度超过室内温度时风机启动将空气输送至室内,低于室内温度时,则关闭风机。
1.2太阳墙系统
以金属薄板材料为墙体,通过吸收太阳辐射,将加热后的空气输送至室内。太阳墙板材多由多孔踱锌钢板组成,厚度约为1-2mm,其外侧的选择性涂层能够有效吸收太阳辐射,涂层颜色以深棕色或黑色为主。根据建筑物的功能,计算出板材上空洞大小、数量等,并结合地区所在维度、太阳能资源等具体情况。其具有以下优点,运行效率高达75%,能够将新鲜空气输送至指定房间,并能控制流量与温度,保证室内的舒适性。太阳墙能够转换光热,又可维护建筑物,几乎不需要维护,能够与建筑有效结合。太阳能全年均可利用,具有供暖与隔热的双重功效,且使用期限较长,可节约能源,降低费用。
2.多孔太阳墙的热性能分析
2.1分析冬季集热特性
由图1可知,冬季太阳墙系统上下风口温差为29°,天气晴朗的白天,空腔内空气质量流量可达到每秒0.011kg,而循环对流热量高达435W。由图2可知,在8点与17点时,循环对流热量极低,降至为负值。表明太阳墙不能集热反而出现散热,因而在实际操作中应根据具体避开这两个时间点,或者是清晨、傍晚时候。
2.2分析夏季隔热特性夏季太阳墙可采用太阳能烟囱模式,将涂有白漆的板材转至外侧,封闭室内上风口与下风口,在室外开启外循环模式。由图3可知,在模拟结果中,内、外层玻璃的太阳吸收率分别为0.131、0.072,太阳能在双层玻璃的透过率为0.543。烟囱模式下,室内、室外平均温度为27.8°C,太阳辐射为459W/m2。外循环模式下同烟囱模式结果基本一致。烟囱模式下,通道内温度为321.23K,排出热量为472.56W,空气流量为每秒0.01926kg。外循环模式下外侧涂有白漆和选择性涂层,其温度差异较大。选择性涂层可通过诱导产生空气流量,但涂有白漆的板材隔热效果好,其表面温度较选择性涂层低约1°。
2.3分析预热特性
选取冬季12点室外气象参数进行模拟,且上风口与下风口相对压力为OPa,其余参数详见图4。由速度场可知,通道内空气流动较为复杂,由于热压作用下风口的空气被均匀吸入,与聚苯板撞击后沿通道向上运动,可形成局部漩涡区。上部空间对对流发展具有阻碍作用,因而在通道顶部易出现漩涡区,即常见的“热垫层”区域。在通道下方,聚苯板界面温度较低,而室内侧墙体温度相对较高,因而室内热量传向夹层。在通道上部,室内侧墙体温度低于聚苯板界面温度,夹层中热量传向室内。模拟研究结果显示,太阳墙预热后,室内空气流量为每秒0.02014m3,出口处温度约为29℃,温度差值约为30℃,能够最大限度满足冬季取暖需求。
3.影响多孔太阳墙热性能的因素
胡安仁
跳跃运动是一种良好的健身方法。中年人经常进行跳跃性锻炼,能使体内得到保健性振荡按摩,从而增进身体健康,增强体质,提高运动素质水平。反复地持续练习跳跃动作,可使人体承担一定的运动负荷,有利于提高身体机能水平、平衡能力、发展协调用力和灵敏素质。跳跃练习方法如下。
原地徒手跳跃:不用任何器械进行原地向上连续重复跳的动作。如直腿跳――从深蹲开始摆臂蹬地向上跳起,下落缓冲还原到深蹲;如此反复练习,5~10次一组,每周练习2~3次。收腹跳――从半蹲开始摆臂跳起收腿收腹,下落还原后,再连续重复练习;每周2次,每次练习3组,每组10~20个,对腹部减肥有效。原地跳起旋转练习――从半蹲开始摆臂跳起旋转90~360度,下落还原后再重复练习;每周2次,每次5~10个,这对提高人体平衡协调能力有效。还有原地单脚跳、交替腿跳、抱膝跳、拍手跳等练习方法。练习应在较松软的地上进行,如沙地、草地。练习后要注意放松,按摩小腿部位,防止颈膜发炎,影响健康。
行进间跳跃:有双腿连跳又叫蛙跳,单腿向前连跳,交替腿向前跨跳等练习。都是在行进中练习的跳跃。这种练习一般固定练习距离,10~30米,重复练习,每周1~2次,每次2~3组。可以收到健身效果。
立定跳远:原地两脚蹬地,同时摆臂向前猛力一跳。这种方法可以重复数次练习,一般重复3-10次。可以用来评价自己的弹跳能力、腿部力量、协调能力。也是一种较好的锻炼方法。
负重跳跃:在身体上附加一定重量的物质如沙袋。进行原地的或行进问的连续跳跃练习。这种练习增加了运动的难度和负荷,对锻炼身体有良好作用,但要根据自身条件,灵活掌握练习的次数和时间。
跳绳:有单人跳、双人跳、多人跳、单脚跳、双脚跳、交叉跳等多种方法。对锻炼身体、提高身体机能、协调能力有良好作用。练习安排应根据自身条件,每次练习10-20分钟,灵活掌握运动量,使之感到疲劳为度。
急进跳远、跳高、支撑越障碍等:也是一种常用的健身方法。这种方法都是跑跳的结合。有助跑、有跳跃,增加了运动量,对提高身体素质、加强协调能力、增进机能水平都有良好的作用。练习中应做好准备活动。尤其是腰膝踝关节的准备活动,可连续重复3~10次,练习完后应充分放松。
跳跃锻炼方法有许多形式,中年人只要选择1―2种,每周坚持练习1~2次,就能取得较好的锻炼效果。练习中应循序渐进,掌握好适度的运动量,注重练习前做好关节准备活动,练习后做好放松整理活动,留意自己的主观感觉,并加强医务监督。
冬季,请给居室“变温”
霍雨佳
时值冬季,许多人家喜欢紧闭门窗,唯恐室内热量流失到外面。其实。长时间处于一种只有温暖而没有温度变化的居室中,对人体健康是不利的。因为和无边无际的自然气候相比,居室气候只能算是一种“微气候”。人的许多活动还必须在自然气候下进行。而室内外温差过大时,出入居室。就类似于出入不同的“气候带”。人的身体常常不能完全适应这样的“气候变化”,于是就出现了各种各样的居宣病症,“空调病”、“暖气病”就是例子。
怎样才能提高人们对环境变化的适应能力从而避免现代居室病症呢?医疗气象学家通过试验,得出一个比较有效的办法,那就是在居室内保持一种“气象变化”。以“多变”应“突变”,从而锻炼人的抗“变”能力。在诸多种类的“气象变化”中,以温度变化对人体健康影响最大。通过不断调节居室温度,可以使人的生理体温调节机制不断地处于“紧张状态”。生理调节能力可以逐渐适应温度的急剧变化,从而提高了人体的自我保护能力,不致于经常感冒或患其他居室病症。
依据上述原理,冬季室内取暖时,就要注意使室内温度保持变化。如果是使用普通空调设备,可以手工调控室内温度,空调除霜时的停机,也可视为自动调控。而使用电取暖器或其他热源取暖时,则可采取调节功率和热源大小的方法,使室内温度保持一种变化。冬季取暖,也要注意室内保持一定的湿度,可同时使用加湿器,或使用水源蒸发的办法(如晾湿毛巾),提高室内湿度。水分由液态变气态,也需要热量,所以“水源蒸发”也是一种降低室内气温的好方法。
当然,刚开始进行这种温度调节时,整个居室的温度变化幅度应控制在5℃以内,半个月后,幅度可逐渐提高到6℃~10℃。温度变化也不要太突然,而是要平稳地提高或降低,以保持人体的舒适。
[关键字]温室气体减排节能中水太阳能
[中图分类号]TE08[文献码]B[文章编号]1000-405X(2013)-1-174-2
目前,全球气候变化已经成为当今世界最重要的议题之一。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2002年的第三次评估报告中声明:"有令人信服的新证据表明,过去50年间所观察到的气候变暖现象,绝大部分是由人类使用化石燃料如煤、石油、天然气而排放大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的"。IPCC预测,21世纪全球平均气温升高的范围可能在1.4℃~5.8℃之间。2009年11月25日,总理主持召开国务院常务会议,会议决定到2022年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%,作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,并制定了相应的国内统计、监测、考核评价办法。集团公司、油田公司也开始着手落实国家在温室气体排放相关政策、法规,逐步开展编制温室气体排放清单、建立减排目标等工作任务,把温室气体减排工作纳入到日常工作中来。矿区系统作为长庆油田持续发展的"后勤部"和"大本营",控制温室气体排放应"立足现在,着眼未来",通过采取积极的应对措施,为企业和国家的温室气体排放控制工作作出贡献。
1矿区温室气体排放目前形势
1.1矿区目前主要存在的温室气体排放源
根据GB/T24064-1温室气体第一部分,以事业部正常生产或事故等非正常状态下温室气体直接排放和能源间接排放涉及的所有生产业务和作业环节为重点,按照矿区生产特点,确定事业部2009年温室气体排放统计分析边界包括兴隆园物业服务处等19个二级单位。
根据确定的矿区温室气体统计分析边界,按照2010年集团公司《温室气体清单编制技术规范(试行)》,矿区系统目前主要存在的温室气体排放源主要分为直接排放源和间接排放源。其中直接排放源包括:①燃料燃烧排放源,主要为供热过程中煤和天然气的燃烧排放,以及交通运输过程油料消耗;②废弃物处置与处理排放源,主要为生活垃圾、建筑垃圾、废水、废气等处理过程排放;③逸散排放源,主要为空调制冷剂在使用过程中存在的一定程度的逸散排放。间接排放源主要为消耗外购的电力、新鲜水、热力等产生的间接排放,以及企业自身产生的固体废弃物而由市政或其它企业进行处置产生的间接排放。
1.2矿区温室气体排放现状
根据事业部2009年用能统计数据,直接排放中,燃烧原煤145142吨,排放二氧化碳当量390443吨;燃烧天然气7253万立方米,排放二氧化碳当量152872吨;燃烧液化气725吨,排放二氧化碳当量2265吨;逸散空调制冷氟化物6.5吨,排放二氧化碳当量52000吨。间接排放中,消耗外购电力15313万千瓦时,间接排放二氧化碳当量2265吨;消耗外购新鲜水1275万方,间接排放二氧化碳当量8360吨;由市政处置生活固体废弃物约111045吨,间接排放二氧化碳当量41725吨。
1.3矿区温室气体排放的主要特点
(1)矿区温室气体排放源较多,排放过程覆盖了生产生活过程的很多方面。
首先,在排放源类型上,既有直接排放又有间接排放,直接排放有锅炉房的点源排放也有小区居民炉灶的面源排放;某些生产过程又同时包含了直接排放和间接排放,如燃煤供热过程中,煤炭燃烧产生二氧化碳等温室气体属于直接排放过程,锅炉及附属设备运转消耗了电力则是间接排放。其次,在排放源种类上,除了表2排放清单列出的主要的排放源以外,还有一些其它排放量相对较小的排放源,如生产、交通、运输过程中车辆的油料燃烧造成的直接排放,员工所配发的劳保用品以及生产过程消耗原材料等的间接排放。
(2)供热燃料燃烧直接排放是温室气体排放最重要组成部分。
2009年矿区供热消耗原煤14.51万吨,天然气7253万方,这两类能源在消耗过程中共排放二氧化碳543314吨,占总排放量的67.53%。
2矿区系统温室气体减排对策分析与探讨
由于矿区系统温室气体存在排放点多,覆盖面广,排放总量大,供热燃料燃烧排放所占比重大等一系列特点,通过有针对性地采取措施,在立足矿区稳定和谐发展基础上,充分把握好矿区发展与低碳减排、现实需要与长远利益的关系,努力打造气候友好、低碳环保的矿区生产生活环境,形成低碳绿色的生活方式和消费氛围。下面就矿区温室气体减排对策进行进一步分析与探讨:
2.1要理清"节能"与"减排温室气体"之间的关系,使之有机结合起来
首先,在一定程度上,温室气体的排放量直接取决于能源消耗量,只有最大程度地减少能源消耗,才能从根本上减少温室气体的排放。其次,"节能"不是一般意义上的用能总量的减少,而是单位用能单元能源消耗的降低。用能近年来,随着长庆油田的发展,矿区服务范围不断增大,能源需求量呈现逐年增加的趋势,温室气体排放总量也将增大。只有通过千方百计地降低用能单耗,能够从根本上降低温室气体排放量。正如中国环境科学学会秘书长任官平面对《生命时报》采访时所说,"节能就是最大的减碳"。
2.2优化能源需求结构,减少煤炭使用量,逐步建立以天然气或其他新能源消耗为主导的能源需求结构。
目前矿区温室气体排放还是以供热过程燃烧排放为主,燃烧排放中又以燃煤排放为主。根据矿区用能统计,2009年~2010年供暖期矿区燃煤供热平均单耗为50.15千克原煤/平方米供热面积,燃烧天然气供热单耗为12.97方/平方米供热面积。根据温室气体排放量核算方法,在一个采暖季中,燃烧煤和燃烧天然气供热每平方米供热面积排放二氧化碳(当量)分别为135.58×10-3吨、27.26×10-3吨。不难得出,矿区每平方米供热面积,燃煤排放的二氧化碳(当量)是燃烧天然气排放的接近5倍。优化能源需求结构,通过逐步淘汰低能效的燃煤锅炉房,适当规划建设天然气锅炉房,能够很大程度地减少温室气体排放量。
2.3合理引入利用太阳能节能技术,能直接降低电能需求量。
太阳能是目前居民日常应用较为广泛的一类清洁能源,它具有资源丰富、安全、环保等优点。目前矿区应用最多的就是居民自行安装使用的太阳能热水器,存在着使用范围小,总体利用率低,无法实行统一管理等不足,在充分利用太阳能减少电能需求上,还有很大的开发空间。可以主要从以下两个方面进行挖掘潜力:一是逐步推进节能型建筑的规划与建设,在充分利用节能复合材料,保温技术的基础上,引入太阳能节能技术,对已建成的有条件实施的住房,统一安装太阳能热水器,最大程度上减少建筑自身及使用过程中的用能。二是开展对道路、景观等非节能型照明灯具的进行改造更换,更换成太阳能灯具,实行光控或时控制,合理制定照明时间。矿区2009年共消耗电力15313万千瓦时,间接温室气体排放量占总排放量的19.5%,引进太阳能节能技术,减少矿区对电能需求,能够较好地促进温室气体减排。
2.4合理引入利用中水,努力减少新鲜水用量
中水,也称再生水,它的水质介于污水和自来水之间,是城市污水、废水经净化处理后达到国家标准,能在一定范围内使用的非饮用水,可用于生活的许多方面,如绿化灌溉、工业锅炉循环水、人工湖泊注水、消防、冲洗厕所、喷洒道路等。中水和新鲜水相比,有很大优势,首先城市污水数量巨大、稳定、不受气候条件和其它自然条件的限制,并且可以再生利用。中水作为再生利用水,与污水的产生基本上是同步发生,有可靠的来源。既可以从当地城污水处理站引入,也可以在各个居民小区、公共建筑内建设小型再生水厂或一体化处理设备,规模可大可小,十分灵活。合理引入利用中水,能够较大地减少利用新鲜水,不仅具有环境效益,还能给企业带来经济效和社会效益。世界上有很多国家开发和利用中水成功的实例,新加坡将其用于供应给工业、商业服务业,以及环境美化,同时有很小部分注入蓄水池,与天然水混合后送往自来水厂,经进一步处理后达到饮用水标准,间接作为饮用水供应,目前中水供应量已达总供水量的15%以上,经过进一步的开发和建设,利用将达到30%。在国内,很多城市都已经加大了对中水投资利用,如北京、昆明、西安等,中水引入利用条件也日趋成熟。
2.5在社区居民中间积极开展倡导"低碳生活"活动,逐步创建"低碳"和谐社区。
"低碳生活"是就是把生活作息时间所耗用的能量要尽量减少,从而减低二氧化碳的排放量。"低碳生活"要求人们改变许久以来形成的生产消费理念,特别是那种消费至上的消费文化。现代社会流行的主流经济理论基本建立在消费至上、消费者至上、竞争优先的基础上,它提高了社会生产的效率,却也导致了生产与消费领域不受控制的高碳排放。虽然消费至上看起来是美好的目标,但以"低碳生活"理念看来,它却是牺牲人类长远利益和整体利益的短视行为。"低碳生活"提出了一些前所未有的问题,没有现成的经验、理论与选择模式,但是它是生活模式的创新,是温室气体减排,保护气候,创建环境、气候友好的正确的长远的选择。倡导居民"低碳生活",对于矿区系统来说,不仅对企业的温室气体减排有着重要的现实意义,还充分体现了企业对社会的责任。
2.6加大生产管理力度,减少材料浪费,注重废物回收
一是加强物资需求与采购管理,从"厉行节约"的基本原则出发,物资采购要有计划、有审批、层层把关、分级负责,严格按照物资采购流程进行采购。财务与物资采购部门要与基层单位制定成本与材料需求指标,严格考核兑现。材料采购要注重发放标准与实际需求之间的关系,杜绝因超标准、超需求发放而造成用料浪费。二是加大车辆用油管理,严格履行"一车一油卡"制度,通过适当减少出车次数,将车辆用油单耗定期公示,制定单车油耗指标,定期按节超情况进行考核等办法,提高车辆驾驶员的油料节约意识,最大程度上减少车辆用油。三是注重修旧利废,变废为宝。通过在企业内部开展倡导修旧利废活动,并设立专项奖金,鼓励更多的人参与到其中来,如定期对生产过程中更换下来的故障电机等各类设备进行修理,使之达到完好状态,将供热产生煤渣做成建筑填充用砖材、用于修路等。修旧利废不仅对于保护环境,减少排放有着重要的现实意义,还为企业创造了经济价值。
控制温室气体排放、留给子孙蓝天绿水是我们当代人责无旁贷的义务,作为物业综合服务单位,温室气体减排更是创建优美居住环境的有效手段,我们有责任优化矿区能源结构、降低消耗、探索新能源利用途径,扎扎实实做好低碳减排工作,为长庆油田和我国节能减排工作做出应有的贡献。
参考文献
[1]《中国石油天然气集团公司环境统计管理规定》,2010年9月.
关键词:温室;降温系统;氯化钙;除湿;液体除湿剂
中图分类号:S625文献标识码:A文章编号:1674-9944(2012)12-0245-04
1引言
在中国南方高温高湿地区,夏季温室的降温问题一直是困扰现代大型温室在该地区发展与应用的技术难题,许多大型温室在7~9月的高温季节处于“停产”状态,严重影响了温室的利用效率。虽然利用湿垫-风机降温系统在中国北方高温低湿地区有较好的降温效果,然而该系统在中国南方的高温高湿地区的应用效果并不理想。为提高现行湿垫-风机降温系统对湿热气候条件的适应性,解决湿热地区夏季温室降温问题,本课题组提出了温室液体除湿降温系统,并针对建于武汉地区的塑料温室设计了一套除湿降温系统[1~11]。参考国内外文献和本课题组实测结果[12~20],在湿热气候条件下湿垫-风机系统的最大降温幅度为4~5℃,液体除湿降温系统最大降温幅度为7~8℃,相对湿垫-风机系统降温幅度提高了3℃左右,能够满足湿热地区夏季温室作物生长的要求。由于中国目前针对高温高湿地区夏季温室除湿降温系统的研究相对较少,因此研究液体除湿降温系统中各主要因素对温室降温效果的影响,对优化系统结构参数和工作参数有理论意义和现实意义。
2试验装置
除湿降温系统主要由湿垫、轴流风机、除湿室(喷淋室)、除湿剂再生子系统等组成。如图1所示。
3正交试验
系统降温效果与空气经喷淋除湿后(亦即进入湿垫前)的相对湿度密切相关,从喷淋室出来的空气相对湿度越低,湿垫-风机系统的降温幅度则越大,为此,选定喷淋室出口空气的相对湿度为试验指标来考察各主要因素对降温效果的影响。据张继元[1]的分析,影响CaCl2溶液喷淋除湿效果的主要因素有进口空气的流量、溶液的流量、溶液的浓度和温度、进口空气的温度和湿度等6个因素。在进行了单因素试验后,选取了多因素试验的参数取值范围。利用正交表L16(215)安排试验,试验结果见表1(标中的“空列”是根据现有正交表L16(215)的表头设计产生),方差分析见表2。
在表1、表2中,A表示进口空气流量,B表示进口空气温度,C表示进口空气相对湿度,D表示溶液温度,E表示溶液质量浓度,F表示溶液流量,F×A,B×C,B×E,D×C,D×E表示因素的交互作用。
4.2模型的验证
为检验数学模型的有效性,课题组做了1组试验。检验试验的条件是溶液流量为3.478×10-4m3/s,进口空气的流量为1.764m3/s。检验结果表明:出口空气相对湿度的实测值与用数学模型的计算值之间差别甚小,最大误差小于5%,表明所建立的模型比较理想。
5结论与讨论
(1)本温室除湿降温系统对出口空气相对湿度影响显著的因子依次是进口空气的相对湿度、进口空气的温度、溶液的温度和溶液的浓度。为取得理想的除湿降温效果,降低运行费用,减少雾沫夹带,溶液的流量应较大,而进口空气的流量应较小,最佳的气液流量比应为5058∶1。
(2)建立了当溶液的流量为3.478×10-4m3/s,进口空气的流量为1.764m3/s时,本除湿降温系统中进口空气的温度、进口空气的相对湿度、溶液的温度和溶液的浓度等4因子与出口空气相对湿度之间关系的模型。经试验验证,该模型的最大相对误差
本文提出的温室液体除湿降温系统是对现有温室湿垫-风机降温系统的改进,即在湿垫-风机降温系统的基础上增加了除湿室和除湿剂再生子系统。除湿室的构建与湿垫相结合,除湿剂选用价格较低的工业氯化钙水溶液,并可利用太阳能对其进行再生。该系统具有一次性投入少、运行费用低、降温幅度大,可满足中国南方高温高湿地区的温室夏季降温的要求,具有较好的经济性和较广泛的应用前景。
参考文献:
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关键词:沼气池;立体施肥;温室蔬菜
当前在蔬菜生产中,由于长期超量施用化肥和高毒高残留农药,致使蔬菜产量虽不断上升,但农残含量超标、品质不断下降,严重影响了人民的生活质量和健康水平。为有效解决蔬菜生产中的这一难题,探索生产无公害绿色食品蔬菜的理想肥料,五莲县农业局在日光温室等棚室蔬菜生产中,结合沼气资源进行了立体施肥的应用效果试验。
1材料和方法
1.1实验温室情况
实验设在许孟镇科技示范园,安排在有多年种植番茄、黄瓜经验的2个种植户中进行,每户2个温室,其中1个应用沼气池,另1个作对照。其种植、管理方式一致,每个温室面积492m2(8.2m×60m)。
1.2沼气池的应用
1.2.1沼气的施用方法
沿温室北侧每50m2安装1盏沼气灯,日出30min后开始点火燃烧1~1.5h,施放速度以每小时0.5m2为宜。或者是每施放燃烧10~15min,间歇20min再施放燃烧。
1.2.2沼渣的施用方法
在整地前每667m2施入沼渣3000kg,均匀撒施地表,旋耕30cm后,按不同栽种方式打垄做畦。
1.2.3沼液的施用方法
从番茄、黄瓜坐住果后,开始追施沼液,随水进行,每次每667m2追施300~350kg,连续3次。
1.3应用效果调查
1.3.1温室CO2调查
沼气池应用期间,分次对应用沼气温室及对照温室内CO2浓度进行测定。测定仪器为便携式二氧化碳检测仪(河南驰诚电气有限公司生产)。
1.3.2沼渣作基肥对土壤物理性状的影响
按照常规农化方法对土壤孔隙度、土壤容重进行测量分析。
1.3.3沼液作追肥对作物生长及产量的影响
在作物生长前、中期,对应用沼气池大棚和对照大棚,对角线取5点,每点固定5株,分别调查株高,叶面积系数,单穗坐果数及单穗果质量。记录第1次采收时间、拔秧时间以及每次采收数量和销售价格,处理棚同对照棚分别记录。
2结果与分析
2.1对温室内CO2,浓度及蔬菜产量的影响
据测试,一般燃烧1m3沼气可产生0.975m3CO2,应用沼气池的温室,CO2浓度明显高于对照温室,最高增幅为88%,随着温室内气温的升高,应用温室内的CO2浓度逐步增加,而对照温室内CO2浓度与外界CO2浓度基本一致,见表1。
沼气燃烧后产生CO2,能够在密闭条件下为蔬菜提供必需的光合原料,满足蔬菜生长的需要,提高了产量,见表2。
从表2看出,棚室蔬菜进行CO2施肥后,使黄瓜增产22.89%,番茄增产20.32%,增产效果十分明显。
2.2沼渣作基肥对土壤理化性状的影响
试验结果见表3,表3表明,施用沼渣后,能降低土壤容重、增加土壤孔隙度,而且施用沼渣作基肥的年限越长,土壤孔隙度增加的比例越大,土壤耕层的容重越低,从而改善土壤团粒结构,增强土壤保肥、保水能力。反观施用化学肥料的土壤,各种物理性状不但得不到改善,反而会继续恶化,土壤板结,有机质含量下降。
2.3沼液作追肥对作物生长及产量的影响
试验表明,利用沼液作为追肥,对番茄的长势、成熟期、品质、抗病性以及产量等方面都产生十分明显的影响和效果。追沼液的处理植株长势健壮,成熟期提早15d以上,病株率大大下降,特别是晚疫病和灰霉病得到有效防治,果实的口味纯正、口感好,并且增产幅度达到23.6%,见表4。
3结论与讨论
试验结果表明,在日光温室等棚室蔬菜生产中,结合沼气资源进行立体施肥,即空中进行CO2施肥,地面进行沼液追肥,地下应用沼渣作基肥,可提高棚室CO2浓度68%~88%,改善土壤的孔隙度、容重等物理性状,提高蔬菜的长势、抗病性等,提高蔬菜产量23.6%,降低蔬菜中的各种残留,从而达到生产绿色食品的目的,而且无污染、无残留、营养全面,是生产无公害绿色食品蔬菜的理想肥料。在试验过程中,我们发现沼气资源的立体施肥技术应注意如下问题:
3.1利用沼气提供CO2,增加温度时,应确保棚室严密,阴天减少施放浓度,雨雪天停止施放。
3.2沼液作追肥时,应在正常产气1个月以上的沼气池,从出料口提取浮渣层下面的第2层清液。
②怎样才能提高人们对环境变化的适应能力,从而避免现代居室病症呢?医疗气象学家通过试验,得出一个比较有效的办法,就是在居室内保持一种气象变化,以多变应突变,从而锻炼人的抗变能力。事实上,生活或工作在气象条件不断变化的环境中的人(例如,经常出入高温车间或冷库的工人),患感冒的概率要比在正常环境下工作的人小得多。常在空调居室和供暖气的房间久居的人,患感冒的概率则大得多。俄罗斯的医疗专家就曾采取改变“微气候”的方法,用了三年的时间,将莫斯科第十九住宿学校某一班学生的感冒率降为零。事实上,在我国广大农村,耕作的农民之所以很少出现因天气原因而导致的感冒等病症,一个重要的原因,就是他们一年四季与土地和自然气候亲密接触,对风霜雨雪、酷暑严寒等气候和气象变化已经非常适应了。
③在诸多种类的气象变化中,以温度变化对人体健康影响最大。通过不断调节居室温度,可以使人的生理体温调节机制不断地处于紧张状态,生理调节能力可以逐渐适应温度的急剧变化,从而提高人体的自我保护能力,不致经常感冒或患其他居室病症。
④调节室温的方法主要有两种(这两种方法也可同时或交替使用):一是(A)。常用的调节工具有空调、管道暖气、取暖器、加湿器等。在夏季,用空调改变室内气温,可谓简便易行。空调开启后,不要使室内一直保持恒温或准恒温,而要经常通过遥控器,升高和降低室内的温度,使室温一直处在一种变化状态。当然,刚开始进行这种调节时,整个居室的温度变化幅度应控制在3℃~5℃,半个月后,幅度可逐渐提高到6℃~10℃。温度变化也不要太突然,而是要平稳地提高或降低(每次调节以1℃~2℃为宜)。二是(B)。要关注天气预报和天气实况,通过开闭门窗(包括控制门窗的开闭程度),让室内外空气进行程度不同的交流,从而调节室内气温。例如,夏季天气晴朗时,白天室内气温比室外要低很多,开启门窗,室内气温会立刻升高。冬季,室内气温比室外气温要高,开启门窗可以起到降低室温的作用。
⑤当然,气象因素是互相联系的,温度的变化常常也伴随着其他要素(如湿度)的变化,但只要是变化,对人体健康都是有益处的。
(选自《百科知识》2015年第18期,有改动)
【思考练习】
1.第①段画线句子中的“常常”可以去掉吗?为什么?
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2.文中有几处“括号说明”,比如“如空调、加湿器等”,其作用是什么?
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3.调节室温的方法有哪两种?请概括一下。
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