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（长春市农业机械研究院,吉林 长春130062）
摘 要：温室加热装置给温室加热的同时产生了二氧化碳气体,该气体被冷却、储存及再利用,保证了植物在温室正常生长所需要的温度和进行光合作用所需要的二氧化碳气体.此装置包括一个利用天然气或沼气做燃料的加热器,加热器工作时温室内的气体被间接加热,燃烧产生的二氧化碳气体通过冷却器进行冷却和储存,需要时由分流装置进行分流,按照预先确定的时间和流量给温室供应二氧化碳气体,保证温室内作物在进行光合作用时二氧化碳气体的供应.
关键词：温室加热装置；二氧化碳气体；冷却器；储存装置；光合作用
中图分类号： S626 文献标识码： A DOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2015.04.024
温室技术的发展已成为提高设施果蔬产量和质量的重要手段,在温室内相对封闭的环境下,由于植物进行光合作用需要消耗大量的二氧化碳气体,所以就需要保证温室内二氧化碳气体浓度的相对平衡,否则,植物不能进行光合作用,就不能正常生长.传统的方式是通过通风来获得所需二氧化碳气体,但温室通风势必会造成温室内环境温度的降低,尤其是在寒冷的北方冬季温室通风带来的热量损失是巨大的,如果不通风或少通风将导致温室内二氧化碳气体浓度的逐渐降低,从而影响作物的正常生长,造成果蔬减产等损失.本文所研究的温室加热装置,完全解决了上述矛盾,使温室内的植物能够处于最佳的生长环境.此套装置通过加热器燃烧天然气或清洁的沼气所产生的热量为温室取暖,其主要燃烧产物为二氧化碳气体,它可以为温室内作物提供二氧化碳气体进行光合作用.但是,由于温室在白天阳光充足的情况下,通过透明的屋顶可以直接接收太阳光辐射,所以温室内白天的温度在通常情况下是可以满足植物生长需要的,温室加热装置通常用于提高夜间温室内的温度,防止温室内植物在冬季低温时受到冻害.如果白天仅为了植物进行光合作用而对加热装置进行加热释放二氧化碳气体,那么无疑还会提高温室内的环境温度.在过高的环境温度下,将对植物的生长产生不利影响,会导致植物水份的大量蒸发,从而带来果蔬减产和能源的浪费.本文所研究的温室加热装置实现了在温室不需要加热时,供热系统可以低负荷或只在冬季夜间温室内温度低时工作,加热的同时把二氧化碳储存起来,通过可控分流装置,在白天植物进行光合作用时把二氧化碳气体释放出来,保证植物进行正常的光合作用,达到增产增收的目的.
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1.工作原理和主要设备构成
1.1工作原理
首先,在夜间当温室内温度降低需要加热升温时,启动加热器,通过空气管道对温室进行间接加热,加热器工作时所产生的二氧化碳气体,通过压缩机储存在存储装置中备用,当白天温室内作物需要二氧化碳气体进行光合作用时,通过可控分流装置,把存储装置中的二氧化碳气体按作物需要释放出来,为温室内的植物提供充足的二氧化碳气体进行光合作用,从而达到果蔬增产的目的.
其次,当温室内环境温度达到植物正常生长且不需要加热升温时,为避免室温过热,可以通过冷却装置对加热器燃烧过程中产生的二氧化碳气体进行冷却,冷却后的二氧化碳气体通过分流控制装置,按照植物需要从存储装置中向温室内输送,保证温室内植物的正常光合作用,促进植物生长.
另外,在我国北方寒冷地带的冬季大部分时间里,白天也需要对温室进行加温加热,此时,可以关闭气体冷却装置,加热器燃烧所产生的高温二氧化碳气体可以通过分流控制装置直接排放到温室中,这样,既达到了为温室内作物供应二氧化碳的目的,又充分利用了加热器燃烧所产生的热量,提高了温室的温度.
1.2设备构成
注：1.装置；2.温室屋顶；3.分配管道；4.蒸发池；5.循环泵；6水冷回路；7.冷却装置；8.压缩机；9.控制阀门；10.储存装置；11.热交换器；12.加热器；13.空气加热管道；14.温室地面；15.植物；16.温室.
如图所示,图中包括温室加热器12和同时供应二氧化碳气体的装置.二氧化碳气体按要求,被收集在存储装置10中,储存装置10是由丁基橡胶材料制作的空心圆环,压缩机8被安置到存储装置10的进口管道上,强制把二氧化碳气体排入到存储装置10中.
如果存储装置10被放置于温室内时,可使二氧化碳气体更加均匀分布；当收集二氧化碳过程中温室内温度降低时,还可作为温室的内部加热源对温室进行加热.
在装置1中包含了冷却装置7,它用于冷却由加热器12在工作中产生的二氧化碳气体,二氧化碳气体进入储存装置10前经过热交换器11冷却,气体要存储于较小的存储空间中,就需要约0.1~0.5MPa存储压力,通过压缩机8收集加热器12产生的二氧化碳气体,储存在存储装置10,分配管道3连接储存装置10和温室16,分配管道3上设有控制阀门9,按所需要量控制二氧化碳气体的供应量,热交换器11设有水冷回路6,其中还包括蒸发池4和循环泵5.
2.设备的特点
通过加热器给温室加温和供应二氧化碳气体,加热器使用天然气或沼气加热,可按需要间接加热温室内空气；当温室环境温度达到植物正常生长所需温度时,可以通过冷却装置对加热器燃烧过程中产生的二氧化碳气体进行冷却,冷却后的二氧化碳气体通过压缩机压缩存储在存储装置中,按照温室内植物对二氧化碳气体的需要,通过分流控制装置把二氧化碳气体从存储装置中向温室输送,分流控制装置是按照预先确定的时间和流量来控制二氧化碳气体供应量大小的.
该装置不仅给温室提供了供应二氧化碳气体装置,而且还进一步通过温室中排列的管道,在需要的时候,随时给温室加热.当温室内的作物需要二氧化碳气体时,被冷却的二氧化碳气体也会及时地从储存装置中被输入到温室内.
该装置可以给正常通风的温室加热和供应二氧化碳气体,也就是说加热器可在不影响温室正常通风的条件下,供应给温室足够的相当于户外的二氧化碳水平.众所周知,通风会造成温室内二氧化碳气体的损失,所以说要保证温室内植物正常光合作用,就需要比较高的二氧化碳水平.比如,一个封闭的面积在500平方米左右的温室,植物正常光合作用每天需要最少30~50公斤二氧化碳气体,此装置可以在每晚通过燃烧150公斤燃料提供450公斤二氧化碳气体.所以,尽管有通风的因素存在影响了一部分二氧化碳气体散失,但燃烧产生二氧化碳气体供应量三倍于植物正常进行光合作用所需要的需求量,也就是说该加热装置产生二氧化碳供应量是十分充足的.
该装置实现了在温暖的气候下或不需要加热时,加热装置可以低负荷工作或只在冬季夜间的部分时间工作.同时,把二氧化碳气体储存起来,白天释放二氧化碳气体至温室内来保证植物进行正常的光合作用,这样就可以避免只是为了获得二氧化碳气体而使加热装置工作,然后再排放掉产生的热量,浪费了能源.同时,该设备还能够同步实现冷却二氧化碳的作用,这样还可以避免只为获得冷却的二氧化碳气体,不得不再使用一套冷却装置来对加热器产生的二氧化碳气体的进行降温处理.
3.结论
目前温室加热装置使用的燃料大部分都是燃煤和秸秆等普通燃料,这些燃料的使用,所产生的燃烧废气基本上是直接排放到大气中,对环境造成一定的污染.本研究所采用的加热器燃烧材料为天然气或清洁的沼气,既避免了温室在加热取暖过程中燃烧物排放造成的环境污染,又能够在温室需要加热升温时为温室加热取暖,同时当温室内植物进行光合作用需要二氧化碳供给时,随时为植物提供充足的二氧化碳气体供给,大大降低了果蔬生产成本,提高了种植户的生产收益,达到了保护环境和节本增效的目的.
作者简介：李建军,农业工程硕士,长春市农业机械研究院,工程师,研究方向：农业机械领域科研、推广.
总结：本论文可用于温室气体论文范文参考下载，温室气体相关论文写作参考研究。
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