富建魯，周長吉，王 柳

連棟玻璃溫室采暖熱負荷計算方法

富建魯，周長吉※，王 柳

（農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院設施農業(yè)研究所，北京 100125）

采暖熱負荷是溫室采暖系統(tǒng)設計中最基本的參數，為了研究隨著內保溫幕等設備的普及應用和溫室密閉性的改善，現行標準體系下計算出的溫室熱負荷是否仍舊適用，該研究比較了中國和美國的共6個標準中的采暖熱負荷計算方法，并以北京地區(qū)連棟玻璃溫室為例進行采暖熱負荷的定量分析。研究表明，基礎墻傳熱熱損失約占圍護結構總熱損失的0.1%，地面熱損失占溫室總熱負荷的1%左右，兩者均不是影響溫室采暖熱負荷的主要因素。計算表明，按照6個標準分別計算出的溫室單位面積采暖熱負荷最小為230.10 W/m2，最大為305.24 W/m2，相互之間差異較大，而且與溫室實際配置散熱器的散熱量139.61 W/m2相比整體存在明顯差距。在考慮內保溫幕保溫作用后溫室的單位面積采暖熱負荷最小為101.56 W/m2，最大為176.69 W/m2，如剔除中國民用與工業(yè)建筑中由于沒有考慮玻璃拼縫造成冷風滲透熱損失偏低的最小值，溫室專用標準的熱負荷計算方法基本符合實際情況。為此，研究提出在溫室采暖熱負荷計算中應充分考慮溫室保溫幕的作用，冷風滲透熱損失應按換氣次數法而非縫隙法計算。研究結果可為中國連棟玻璃溫室采暖熱負荷計算科學化、精準化、標準化提供依據。

模型；溫室；熱負荷；采暖；熱量平衡方程

0 引 言

溫室采暖熱負荷是指在某一室外溫度下，為達到要求的室內溫度，采暖系統(tǒng)在單位時間內向溫室供給的熱量。采暖熱負荷是溫室采暖系統(tǒng)設計中最基本的參數，直接影響采暖系統(tǒng)方案的選擇、采暖設備的選型以及供暖管道管徑的確定，對溫室的使用效果和經濟性具有至關重要的作用。連棟玻璃溫室建筑由于其自身圍護結構傳熱系數大、蓄熱性能差、密封性能相對薄弱等特點，冬季加溫耗能巨大[1]。為降低能源消耗量，20世紀70年代西方種植者開始嘗試在溫室內設置保溫幕以減少室內熱量損失。這種系統(tǒng)從20世紀80年代進入國內，現在已大量應用于現代化溫室，成為不可或缺的配套設備[2]。研究表明，內保溫幕有很好的節(jié)能效果[3-5]，趙淑梅等[6]整理了各種保溫幕材料用作單層保溫附加覆蓋時的熱節(jié)省率在15%～70%，并推算驗證了多層保溫幕熱節(jié)省率，證實了保溫幕的節(jié)能效果。保溫條件的改善必將影響溫室采暖熱負荷的計算。如若熱負荷計算不合理，以此結果配置溫室采暖系統(tǒng)，一是增大了初期投資，二是不利于系統(tǒng)的高效運行。近年來，有關溫室采暖熱負荷計算方法的相關研究較少，薛東巖等[7]通過計算傳熱損失、滲透熱損失以及地面熱損失等計算了通化地區(qū)常見溫室大棚采暖熱負荷；Seeung等[8]通過確定溫室傳熱系數、溫室覆蓋傳熱系數、土壤熱通量和滲透傳熱系數，計算了一種半地下的單棟溫室的采暖熱負荷；Vadiee等[9]則利用計算機建模進行了能量分析，從經濟可行性角度研究了密閉溫室的儲熱狀況；那威等[10]通過對溫室建筑圍護結構熱工性能的分析，提出寒冷地區(qū)溫室建筑采暖熱負荷、熱需求參數建議。中國根據不同用途的建筑分別制定了GB50736-2012[11]、GB50019-2015[12]、JB/T10297-2014[13]，國外也根據各國的條件制定了不同的溫室采暖熱負荷計算標準，如美國農業(yè)與生物工程師學會制定了ANSI/ASAE EP406.4[14]，美國溫室制造業(yè)協會制定了《Greenhouse Heating Load》[15]。但上述研究成果和標準都未引入保溫幕的作用，在計算參數的選擇上也有較大差異，使采暖熱負荷計算結果與實際供熱量之間存在明顯的偏差，給溫室采暖系統(tǒng)設計帶來困難。

本文對比不同國家標準中的熱負荷計算方法，分析實際工況中散熱器散熱量，將二者進行比較，并通過對溫室實測數據進行分析，擬找出適用于現代連棟玻璃溫室的采暖熱負荷計算方法，為中國連棟玻璃溫室采暖熱負荷計算科學化、精準化提供依據。

1 溫室采暖熱負荷計算模型

1.1 模型簡化

目前，采暖熱負荷計算模型大多是基于熱力學和傳熱學的基本原理，建立溫室內部與外部環(huán)境之間的換熱平衡方程式[16-18]。溫室得熱的途徑主要有加熱系統(tǒng)供熱量、設備電機及補光燈發(fā)熱量s、作物及土壤等呼吸放熱量h以及太陽輻射熱f等，失熱的途徑主要有經屋面、地面、外墻、門窗等圍護結構傳熱熱損失1、溫室室內外空氣交換熱損失2、水分蒸發(fā)熱損失3及作物生理生化轉化交換的耗熱量4等[19]。由此，總結溫室建筑采暖期間的熱量平衡方程式為

shf1234（1）

在進行采暖設計時，采暖熱負荷計算的時刻為室外環(huán)境溫度最低的時候，一般出現在冬季后半夜至凌晨[2]，此時的太陽輻射微乎其微，因此太陽輻射熱忽略不計。此外，在式（1）的得失熱量中，作物、土壤等的呼吸放熱量、作物生理生化轉化交換的耗熱量等在夜間也都很?。粶厥覂扔捎谙鄬穸容^高，因此水分蒸發(fā)熱損失也很小，一般忽略不計，設備電機及照明的發(fā)熱量一般也不大，且不穩(wěn)定，設計中通常也不考慮[20]。為使工程設計應用簡便，溫室采暖熱負荷計算模型可簡化為

12（2）

1.2 計算參數

雖然各國標準中溫室采暖熱負荷計算模型類似，但在模型參數取值上存在部分差異。本文收集整理了中國國家標準GB50736-2012[11]、GB50019-2015[12]、中國機械行業(yè)標準JB/T10297-2014[13]和美國農業(yè)與生物工程師學會（American Society of Agricultural and Biological Engineers）標準ANSI/ASAE EP460.4[14]、美國溫室制造業(yè)協會（National Greenhouse Manufacturers Association）溫室設計標準《Greenhouse Heating Load》[15]及美國東北區(qū)域農業(yè)工程服務機構（Northeast Regional Agricultural Engineering Service Cooperative Extension）《Greenhouse Engineering》[21]6個設計標準中對于計算模型參數的取值進行分析研究。

1.2.1 圍護結構傳熱熱損失1

在圍護結構傳熱熱損失計算方面，各國標準總體差別不大，都是依據公式（3）進行計算：

1=∑·(i?o) （3）

式中為地面或地面以上不同圍護結構傳熱系數，W/(m2·℃)；為地面或圍護結構面積，m2；i為采暖室內設計溫度，℃；o為采暖室外計算溫度，℃。

但不同標準對圍護結構有不同取舍，例如文獻[13]保留了玻璃、基礎墻和地面全部的圍護結構，而文獻[14]則只考慮了玻璃等主要覆蓋材料。將圍護結構傳熱熱損失1分為地面以上圍護結構（玻璃、基礎墻）傳熱熱損失en和地面?zhèn)鳠釤釗p失g2部分。

1）地面以上溫室圍護結構傳熱熱損失en

在溫室專用的[13-15,21]4個標準中，文獻[14]和[15]都只保留了玻璃覆蓋部分作為圍護結構計算對象，但文獻[15]認為骨架形式對傳熱的影響不可忽略，因而提出了使用結構因子用于調整由于結構形式不同引起的圍護結構總傳熱系數的差異。文獻[13]和文獻[21]將不同傳熱系數的圍護結構分開計算，即對于地面以上圍護結構傳熱熱損失的計算均保留了玻璃和基礎墻2部分。不同標準中玻璃溫室主要覆蓋材料的近似綜合傳熱系數取值對比見表1。從表中可以看出，幾個標準給出的綜合傳熱系數對于材料本身的描述都比較模糊，比如單層玻璃，文獻[14]和文獻[21]給出的單層玻璃傳熱系數為6.2 W/(m2·℃)，文獻[13]和文獻[15]給出的單層玻璃傳熱系數為6.4 W/(m2·℃)。分析單層玻璃傳熱系數存在差異的原因，是由于不同標準的傳熱系數取自于不同厚度的單層玻璃，經計算，文獻[14]和[21]的取值接近于5 mm厚單層玻璃的傳熱系數，文獻[13]和[15]的取值則更接近于4 mm厚單層玻璃的傳熱系數，而這2種厚度的玻璃都在實際工程大量應用，因此傳熱系數對于供熱設備選型會產生一定的影響，實際設計中應按玻璃厚度選取。

表1 不同標準中玻璃溫室主要覆蓋材料近似綜合傳熱系數

2）溫室地面?zhèn)鳠釤釗p失g

關于溫室地面?zhèn)鳠嵊嬎惴椒?，文獻[11]、[12]及[13]均采用地帶法計算地面整體散熱量；文獻[14]和[15]均認為地面?zhèn)鳠釗p失很小，可以忽略不計；文獻[21]采用周長法計算溫室周邊地面耗熱量。

文獻[21]對地面?zhèn)鳠釤釗p失的計算公式為

g=p(i?o)（4）

式中P為溫室周邊地面?zhèn)鳠嵯禂?，周邊基礎不保溫時取0.96 W/m，保溫時取0.48 W/m（相當于厚度為50 mm的泡沫聚苯乙烯，向地下延伸610 mm）；為溫室外圍護墻周長，m。

文獻[11]和文獻[12]規(guī)定在計算地面?zhèn)鳠釤釗p失時，靠近外墻地面?zhèn)鳠崧烦梯^短，熱阻較?。贿h離外墻地面?zhèn)鳠崧烦梯^長，熱阻增大，因此室內地面的傳熱系數隨離外墻的距離而變化。地面?zhèn)鳠嵯禂档墓こ倘≈捣椒ㄊ前训孛嫜赝鈮ζ叫蟹较蚍殖?個計算地帶[22]，靠近外墻6 m范圍內每2 m為一個地帶，中部為一個獨立地帶。從外向內，每個地帶的傳熱系數分別為0.47、0.23、0.12、0.07 W/(m2·℃)。

文獻[13]中溫室地面?zhèn)鳠釤釗p失也采用與文獻[11-12]中類似的地帶劃分法，但地帶劃分為3個地帶，從外墻開始的20 m范圍內，每10 m為一個地帶，中部為獨立地帶。從外向內，每個地帶的傳熱系數分別為0.24、0.12、0.06 W/(m2·℃)。

1.2.2 溫室室內外空氣交換熱損失2

溫室室內外空氣交換熱損失通常稱為冷風滲透熱損失。文獻[13-15,21]對于冷風滲透量的計算均一致采用換氣次數法；文獻[11]和[12]這2個民用和工業(yè)建筑設計規(guī)范采用縫隙法。各標準對于算式中系數的取值也各有不同。此外，除文獻[14]考慮了冷風潛熱損失外，其他標準均只考慮了冷風顯熱損失。

對于冷風滲透熱損失，即空氣交換熱損失2采用文獻[14]中的計算方法，

2=ρ··[c(T?T)+h(W?W)] （5）

式中ρ為溫室室內空氣密度，kg/m3；為每秒換氣次數；為溫室容積，m3；c為溫室室內空氣定壓比熱容，J/(kg·℃)；h為T溫度下水的汽化潛熱，J/kg；W為室內空氣含濕量，kg/kg；W為室外空氣含濕量，kg/kg（空氣含濕量均以每kg干空氣計）。

當室外空氣溫度低于?20 ℃且室內空氣相對濕度低于40%時，可簡化為[14]

21 800·(T?T) （6）

文獻[13,15,21]3個標準中計算公式類似，本文總結為2=·(T?T)的形式。式中為系數，為單位時間冷風滲透量，m3/h。當一定時，它們的差異僅在于系數的不同。文獻[13,15,21]對于系數的取值分別是0.5、0.28和0.35。按照傳熱傳質理論[23-24]，本文計算得0.36，與0.35更為接近。

文獻[11-12]均考慮了空氣密度、比熱容的影響，公式為

20.28c·ρ·(T?T) （7）

式中c為空氣的定壓比熱容，c=1.01 kJ/kg·K[11]；ρ為采暖室外計算溫度下的空氣密度，kg/m3。在標準中，推薦使用縫隙法進行滲透空氣量的確定[11]。

2 實例熱負荷分析

為對比不同標準計算結果，按北京某實際溫室?guī)缀纬叽鐦嫿厥夷Ｐ瓦M行詳細計算分析。

2.1 溫室物理模型

溫室跨度9.6 m，共25跨，開間5 m，共41個開間，溫室檐高6.3 m，屋面采用連續(xù)開窗，溫室四周基礎墻為高0.3 m、厚0.37 m的磚墻，基礎無保溫層，溫室覆蓋材料為4 mm厚單層玻璃（圖1）。

2.2 計算參數

以北京為例，表2為計算中公用的參數值。表中參數主要來源于文獻[11-12]，其中溫室冬季采暖室外計算溫度因溫室本身熱惰性低不能按民用建筑和工業(yè)建筑的方法取值，學者認為應按年平均最低溫度和極端最低溫度加權求得[25-26]，但如何確定權重多年來尚無標準給出，本文按中國現行機械行業(yè)標準JB/T10297-2014《溫室加熱系統(tǒng)設計規(guī)范》[13]中的取值方法，即20 a最冷日溫度的平均值?12 ℃進行計算。

圖1 溫室物理模型

表2 模型溫室熱負荷計算參數

注：空氣含濕量均以與每千克干空氣同時并存的水蒸氣量計。

Note: Humidity ratios of air is measured by the amount of water vapor coexisting with each kilogram of dry air.

2.3 計算熱負荷

溫室模型按不同標準計算方法的計算結果見表3。結果表明文獻[13-15]和[21]這4個溫室專用標準中采暖總熱負荷中圍護結構熱損失占比為70.2%～81.38%，冷風滲透熱損失占比為18.62%～29.8%。在民用建筑和工業(yè)建筑標準文獻[11-12]中，圍護結構熱損失占總負荷的93%，冷風滲透熱損失明顯比其它溫室專用標準小，僅占總熱負荷的7%。出現這種結果的主要原因在于冷風滲透量的計算方法不同（見本文1.2.2）：民用建筑和工業(yè)建筑標準文獻[11-12]中冷風滲漏量的計算方法采用縫隙法，僅計算外門、窗縫隙滲入室內的冷空氣，溫室專用標準均采用換氣次數法，考慮了玻璃拼裝縫隙的冷風滲透，更符合溫室實際條件。由此推斷，縫隙法對溫室熱負荷設計偏于不安全。在圍護結構熱損失中，基礎墻傳熱損失約占圍護結構總熱損失的0.1%，比例非常低，可以忽略。地帶法地面?zhèn)鳠釗p失占圍護結構熱損失的1.2%和1.3%，占溫室總熱負荷的1%左右。文獻[21]周長法計算出的結果占溫室總熱負荷的0.33%。總體看，地面?zhèn)鳠釗p失占溫室總熱負荷比重不大，不是影響溫室熱負荷的主要因素。比較地帶法和周長法，從設計安全的角度考慮，應按地帶法計算地面熱損失。

表3 不同標準體系模型溫室計算熱負荷

2.4 溫室散熱器布置及散熱量分析

在溫室采暖中，熱負荷的計算與室外溫度有關，散熱器散熱量與室外溫度沒有直接關系，只與供回水溫度與室內溫度有關系。當散熱量與熱負荷相等時，室內溫度保持恒定。下面以溫室中常見散熱器布置的最大散熱量（設計工況散熱量）來對比表3中的計算熱負荷值。

2.4.1 溫室散熱器布置

近些年，以荷蘭溫室為代表的大型連棟溫室在國內迅速發(fā)展，主要的散熱器布局均為栽培架之間地面敷設51 mm×3 mm的無縫鋼管作為采收車軌道兼做散熱器；植株間布置38 mm×2 mm的無縫鋼管；溫室四周布置6排51 mm×3 mm的無縫鋼管；空中吊掛51 mm×3 mm散熱管。以3.1節(jié)提出的長240 m，寬205 m，檐高6.3 m的溫室模型布置散熱器，每跨布置6列栽培架，間距1.6 m，如圖2所示。

2.4.2 溫室散熱器散熱量計算與分析

溫室采暖系統(tǒng)各組成部分計算參數及在設計工況下的計算結果如表4。從計算結果可知，溫室中散熱器的散熱量遠小于溫室計算熱負荷（表3），僅為現行各標準推薦公式計算設計單位面積熱負荷的50.6%～56.5%?，F行標準體系下的溫室熱負荷計算值比實際情況偏大，應考慮保溫幕的作用予以修訂。

圖2 溫室剖面散熱器布置示意圖

表4 設計工況下采暖系統(tǒng)各組成部分計算參數及散熱量

2.5 考慮保溫幕后計算結果與溫室實測結果對比

2.5.1 考慮保溫幕后計算結果

溫室中設置了2層保溫幕布，由保溫幕參數可知，上層幕布節(jié)能率47%，下層幕布節(jié)能率50%，冬季夜間2層幕布同時使用。則考慮配置保溫幕布后溫室屋面的綜合傳熱系數為[27]：

=(1?c) （13）

式中為屋面使用保溫幕后的綜合傳熱系數，W/(m2·℃)；為屋面主要材料傳熱系數，本模型溫室為6.4 W/(m2·℃)；α為保溫幕關閉時的節(jié)能率；α1為上層幕布節(jié)能率，取值為0.47；α2為下層幕布節(jié)能率，取值為0.50。根據公式（13）和（14）計算結果為2.24 W/(m2·℃)?？紤]保溫幕后溫室熱負荷計算采用的參數，除屋面圍護結構傳熱系數由增加保溫幕后的綜合傳熱系數替代單層玻璃傳熱系數外，其它參數均與表2一致，計算結果見表5。比較表4散熱器散熱量和表5計算熱負荷，可以看出，在考慮保溫幕的保溫作用后兩者結果基本接近，尤其與文獻[14]和[21]之間的誤差都在5%以內。由此，在實際設計中應充分考慮保溫幕的保溫作用。

表5 保溫幕關閉時計算熱負荷值

2.5.2 溫室實測結果及分析

溫室采暖系統(tǒng)在供回水出入口處安裝溫度傳感器、三通調節(jié)閥（圖3），系統(tǒng)根據室內外溫度由計算機自動控制閥門開啟度調節(jié)水溫，并采集數據。

圖3 采暖系統(tǒng)水溫傳感器及調節(jié)閥

溫室采暖系統(tǒng)運行情況如圖4實測溫度曲線所示。2020年1月14日早7時50分左右，在溫室保溫幕關閉的情況下，室外溫度?12 ℃時，散熱器內平均水溫57 ℃，室內溫度16 ℃，基本接近設計工況，此時溫室內散熱器的實際散熱量見表6。由表可見，考慮保溫幕設計工況下的計算采暖熱負荷與實際運行工況的散熱量相比，偏差在4.5%以內，并偏于安全，設計滿足實際要求。

從圖4還可以看出，從上午08:00至10:00左右，室內溫度和室外溫度同步上升，室內外溫差基本保持在25 ℃左右不變但散熱器內水溫卻出現了明顯的上升和波動，水溫在設計供/回水溫度75 ℃/50 ℃的平均溫度62.5 ℃左右波動，最高水溫達到71 ℃。水溫上升是因為室內外溫差不變的條件下溫室散熱量保持不變，而室內溫度升高后要保持散熱器相同的散熱量就必須提高管道內水溫。散熱器內水溫出現波動是因為這一階段太陽升起，溫室保溫幕打開后溫室的保溫能力下降與室外太陽輻射補充熱量二者的動態(tài)平衡變化的緣故。溫室供暖系統(tǒng)的實況運行也表明，采暖系統(tǒng)的水溫也達到了設計工況，而且在這種工況下也保證了溫室室內外設計溫差，說明工程設計是符合實際運行要求的。

實測結果的分析表明，溫室最大熱負荷出現的時刻并不是室外溫度最低的凌晨，而是保溫幕開啟后1～2 h。此時室外溫度已開始升高。在實際工程運行中，保溫幕的開啟時刻會視天氣情況開啟時刻不定，此時的室外溫度數據在工程設計中難以取值應用，且這一時刻比較短暫，溫室負荷會很快隨太陽輻射熱的進入而降低，不會對溫室內作物造成影響。因此，在溫室采暖熱負荷計算時仍推薦按考慮保溫幕的工況進行計算。

圖4 溫室實測溫度曲線圖（2019-01-14～2019-01-15）

表6 溫室實測時刻對應溫度下散熱器的散熱量

3 結 論

1）以縫隙法進行冷風滲透熱負荷計算由于僅考慮門窗縫隙，會因溫室本身的不嚴密性而造成計算值偏小。因此，仍推薦使用換氣次數法進行冷風滲透熱負荷計算。

2）根據計算分析與實測驗證發(fā)現，溫室保溫幕的使用極大地減小了溫室實際需熱量。測試溫室中考慮保溫幕的熱負荷比按現行標準進行的設計負荷減小了約42.1%～55.9%，以考慮保溫幕的綜合傳熱系數法計算出熱負荷與溫室實際運行情況相符?，F行標準體系下的溫室采暖熱負荷計算值比實際情況偏大，應予以修訂。在計算圍護結構傳熱量時應按保溫幕設置情況計算出綜合傳熱系數后用于溫室熱負荷計算。

[1] 宋兵偉，曹新偉，馬皓誠，等. 不同覆蓋材料對Venlo型連棟溫室熱負荷的影響[J]. 中國農機化學報，2016，37(11)：53-57，80.

Song Bingwei, Cao Xinwei, Ma Haocheng, et al.Effects of different covering materials on venlo type multi-span greenhouse heat load[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2016, 37(11): 53-57, 80. (in Chinese with English abstract)

[2] 周長吉. 溫室工程設計手冊[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，2007：147.

[3] 蔡龍俊，楊琳. 連棟溫室內保溫幕節(jié)能效果的研究分析[J].農業(yè)工程學報，2002，18(6)：98-102.

Cai Longjun, Yang Lin. Effects of inside thermal screen of multi-span greenhouse on energy conservation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2002, 18(6): 98-102. (in Chinese with English abstract)

[4] 崔慶法，王靜. 連棟溫室可移動式雙層內保溫幕保溫節(jié)能效果初探[J]. 農業(yè)工程學報，2002，18(6)：111-114. Cui Qingfa, Wang Jing. Temperature and energy-saving effects of applying the mobile double layers thermal screen in a greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2002, 18(6): 111-114. (in Chinese with English abstract)

[5] 王紀章，趙青松，李萍萍. 溫室多層覆蓋的冬季保溫效果研究[J]. 中國蔬菜，2012(18)：106-110. Wang Jizhang, Zhao Qingsong, Li Pingping. Effect of heat preservation by applying multi-layer covers in greenhouse[J]. China Vegetables, 2012(18): 106-110. (in Chinese with English abstract)

[6] 趙淑梅，馬承偉，劉晨霞，等. 溫室多層覆蓋傳熱系數與熱節(jié)省率的工程算法[J]. 農業(yè)工程學報，2011，27(7)：264-269.

Zhao Shumei, Ma Chengwei, Liu Chenxia, et al. Computing method for thermal transmittance and saving ratio of heat loss in multi-layer covering of greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(7): 264-269. (in Chinese with English abstract)

[7] 薛東巖，黃光潔，陳啟永，等. 溫室大棚采暖熱負荷計算[J]. 吉林農業(yè)，2016，23：58

[8] Seoung Hee Kim, Jin Kyeong Kwon, Youn Ku Kang,et al. Thermal-load analysis of semi-basement-type single-span greenhouse[J]. Journal Biosystems Engineering 2019 44(3): 146-151

[9] Vadiee A, Martin Viktoria. Thermal energy storage strategies for effective closed greenhouse design[J]. Applied Energy, 2013, 109: 337-343.

[10] 那威，張宇璇，吳景山. 我國寒冷地區(qū)村鎮(zhèn)溫室建筑適用供暖熱負荷分析[J]. 區(qū)域供熱，2019，3：38-44.

Na Wei, Zhang Yuxuan, Wu Jingshan. Heating load for village greenhouse buildings in cold regions of north China[J]. District Heating, 2019, 3: 38-44. (in Chinese with English abstract)

[11] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB50736-2012[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[12] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB50019-2015[S]. 北京：中國計劃出版社，2012.

[13] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部. 溫室加熱系統(tǒng)設計規(guī)范JB/T10297-2014[S]. 北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[14] ANSI/ASAE EP406.4 JAN2003 (R2008). Heating, Ventilation and Cooling Greenhouses[S]. St. Joseph, Michigan, USA: American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2008: 2.

[15] 周長吉，程勤陽譯. 美國溫室制造業(yè)協會溫室設計標準[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，1998.

[16] 蔡龍俊，魯雅萍. 農業(yè)溫室供熱系統(tǒng)的研究與設計[J]. 建筑熱能通風空調，2001，2：23-25. Cai Longjun, Lu Yaping. Research and design on heating systems of agricultural greenhouses[J]. Building Energy & Environment, 2001, 2: 23-25. (in Chinese with English abstract)

[17] 劉荔. 溫室建筑空調負荷研究[J]. 制冷，2016，4：65-69. Liu Li. An study on air conditioning load of greenhouses[J]. Refrigeration, 2016, 4: 65-69. (in Chinese with English abstract)

[18] 牛曉科，羅景輝，劉歡，等. 基于溫室供熱設計的溫室熱量得失研究[J]. 北方園藝，2020，17：61-65. Niu Xiaoke, Luo Jinghui, Liu Huan, et al. Research on greenhouse heat gains and losses based on greenhouse heating design[J]. Northern Horticulture, 2020, 17: 61-65. (in Chinese with English abstract)

[19] 汪鄭邦. 現代溫室供熱系統(tǒng)的設計及運行模擬研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2006：11-32. Wang Zhengbang. Design of Heating System of Modern Greenhouse and Study of Functioning Simulation[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2006: 11-32. (in Chinese with English abstract)

[20] 馬承偉，苗香雯. 農業(yè)生物環(huán)境工程[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，2005.

[21] Aldrich R A, Bartok J W. Greenhouse Engineering[M]. Now York: Northeast Regional Agricultural Engineering Service, 1994.

[22] 賀平，孫剛，王飛，等. 供熱工程（第四版）[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[23] 嚴家馬錄.. 工程熱力學[M]. 北京：高等教育出版社，2002.

[24] 薛殿華. 空氣調節(jié)[M]. 北京：清華大學出版社，2006.

[25] 周長吉. 溫室設計安全標準的制訂及其要則探討[J]. 農業(yè)工程學報，2002，18(9)：16-19.

Zhou Changji. Design standards on greenhouse safety and their essential items[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2002, 18(9): 16-19. (in Chinese with English abstract)

[26] 周長吉，丁小明. 溫室采暖設計室外計算溫度取值方法探討[J]. 農業(yè)工程學報，2008，24(10)：161-165.

Zhou Changji, Ding Xiaoming. Outside temperature for heating load in greenhouse design[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2008, 24(10): 161-165. (in Chinese with English abstract)

[27] 溫室節(jié)能技術通則：GB/T 29148-2012[S]. 北京：中國標準出版社，2013.

Methods for calculation of heating load in gutter-connected glasshouse

Fu Jianlu, Zhou Changji※, Wang Liu

(,,100125,)

Heating load is the most basic parameter in the design of greenhouse heating system. The calculated heating load directly affects the equipment configuration of the heating system. If it is too small, it can not meet the design requirements. If it is too large, it will increase the initial investment and is not conducive to the efficient operation of the system. Climate screens have been widely used in China since the 20th century, and have become the standard configuration of greenhouse. In order to study whether the greenhouse heating load calculated under the current standard system is still applicable with the popularization and application of equipment such as internal climate screens and the improvement of greenhouse air tightness, this study compares the calculation methods of heating heat load in six standards of China and the United States, and takes a multi span glass greenhouse in Beijing as an example quantitative analysis of heating load. It is found that the heat loss of the sill wall accounts for 0.1% of the total heat loss of the enclosure structure, and the ground heat loss accounts for about 1% of the total heat load of the greenhouse, neither of them is the main factor affecting heating load. The results show that the minimum heating load per unit area of greenhouse is 230.10 W/m2and the maximum is 305.24 W/m2, which is quite different from each other. Moreover, compared with the actual heat capacity of radiator 139.61 W/m2, there is a significant difference between them. Analyze the reasons, the former is due to the fact that the heat loss of cold air infiltration calculated by gap method in civil and industrial buildings in China does not consider the glass splicing gap, which makes the calculation value of heating heat load of greenhouse obviously low; the latter is due to the fact that all the calculation standards of heat load do not consider the influence of climate screens on greenhouse insulation. The minimum heating load per unit area of the greenhouse is 101.56 W/m2and the maximum is 176.69 W/m2after considering the effect of internal climate screens. If we get rid of the minimum value of low heat loss of cold air infiltration caused by glass joint in Chinese civil and industrial buildings, the calculation method of heating load in greenhouse special standards basically conform to the actual situation. Therefore, it is suggested that the effect of internal climate screens should be fully considered in the calculation of heating load of greenhouse, and the heat loss of cold air infiltration should be calculated according to the method of ventilation rate rather than the gap method. The results provide a scientific, accurate and standardized basis for heating load calculation of multi span glass greenhouse in China.

models; greenhouse; heating load; heating; heat balance equation

富建魯，周長吉，王柳. 連棟玻璃溫室采暖熱負荷計算方法[J]. 農業(yè)工程學報，2020，36(21)：235-242.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.028 http://www.tcsae.org

Fu Jianlu, Zhou Changji, Wang Liu. Methods for calculation of heating load in gutter-connected glasshouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(21): 235-242. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.028 http://www.tcsae.org

2020-06-12

2020-09-08

農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院自主研發(fā)項目（ZZYFXKFZ201902）

富建魯，主要從事農業(yè)建筑及設施環(huán)境調節(jié)系統(tǒng)與節(jié)能技術的設計及研究工作。Email：fujianlu@aape.org.cn

周長吉，博士，研究員，主要從事溫室工程技術的研究、設計和標準化工作。Email：zhoucj@facaae.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.028

S626.5

A

1002-6819(2020)-21-0235-08