“地热能+”多种能源结合助力乌兰察布园区农业大棚温室供热制冷

平博·PINNACLE中国热能地热能+多能互补新闻网讯：现阶段，我国农业不仅面临着人均占有资源量少以及生态环境差等问题，同时也面临着从传统产业结构到现代化农业调整的挑战。随着“菜蓝子”工程的实施，温室和蔬菜大棚得到广泛应用。 但是，在北方的部分地区，冬春两季气温低，在室内无强制供暖的情况下，蔬菜、植物生长无法得到保障，极大影响了农民的经济效益。因此，温室大棚供暖是保障设施农业生产健康发展的必要措施。

在内蒙古自治区乌兰察布园区内，采用“地热能+”（水源热泵）、工业余热、燃气锅炉等多种能源结合的形式为温室供暖，取得了很好的成效，使其在乌兰察布冬季平均气温在-18℃～-4℃的情况下仍能实现供暖成本低于50元/m²。

现代温室注重采光结构的设计和透光材料的研究开发，室内平均透光率可达70%。但温室白天由于强烈的太阳辐射，温室内温度往往会超过作物生长适宜的温度，对作物的营养吸收和果实品质造成不利影响。而夜间又会因为热量散失，室温降于作物生育适温以下，影响作物生长发育。

在中国北方地区，冬季严寒，温室围护结构及温室内作物的蓄热能力低，温室白天积蓄的热量难以维持夜间作物生长所需的温度环境。因此，温室必须配备与温室热负荷相匹配的供暖设备和散热器。

地热温室冷热联供系统能源中心采用4台14 MW燃气锅炉，可以满足极寒天气的供暖和夏季炎热制冷需求。

余热经水源热泵系统与燃气锅炉系统相串联，互为备用，不同工况时分别启动。水源热泵系统由板式换热器和水源热泵机组系统组成。当过渡季节负荷需求较低时，可利用余热水通过板式换热器转换后，进入采暖末端系统的分集水器。当室外温度低于一定温度时，供热负荷需求进一步提高，则关闭板换直供系统，开启水源热泵系统。当温室需求供水温度高于70℃时，水源热泵系统通过设置在锅炉房的电动阀切换，进入燃气锅炉系统进行补充加热至80℃，再进入分集水器。

通过余热、水源热泵和锅炉串联的形式可以有效降低燃气的使用量。实际生产中试验表明，在外界气温相同的情况下，余热温度35℃配合良好的温室保温效果，可以有效延迟锅炉的开启时间，降低锅炉运行功率，从而达到燃气使用量节能51%。

温室内供热系统主要有两种形式，即热风供热系统和热水供热系统。热水系统与热风系统相比，室内温度场更均匀，不容易造成植物叶面结露，所以热水系统适用范围更广。园区采用三维立体式热水散热系统。温室底部每8 m跨度用10个φ51×2.3 mm加热管来加热，组成轨道加热系统。柱间采暖采用每8 m跨度用10个DN38的株间散热器加热，组成植株间加热系统。所有天沟布置两根融雪加温管，两侧各一根φ51×2.3 mm加温管道，组成顶部融雪加热系统。但是，热水系统为保持系统中流动的水不结冰，在极寒地区的冬季生产中即使不下雪也需要为天沟融雪段供给额外的热量，产生能源的浪费。

由于北方地区冬季气温较低，温室大部分时间是密闭的，只有在晴朗的中午会少许开窗。在这样密闭的条件下，温室内的CO₂气体如果得不到补充，作物的光合作用必然受到影响。可以通过配备储热罐的形式，将白天燃烧燃气产生的热量以热水的形式储存于储热罐中，同时将产生的CO₂气体排放入温室中，作为温室的气肥补充，有效节省CO₂成本。

乌兰察布园区通过综合运用以上技术手段，有效减少了北方大型连栋玻璃温室冬季加温所产生的能源费用。乌兰察布园区燃气消耗量为2.03m³/m²，与北京园区相比降低了37.11%；能源费用为5.23元/m²，与北京园区相比降低了43.52%，之所以能源费用较燃气消耗量降低幅度更大，是因为乌兰察布的燃气价格和电价相对较低。

在碳达峰、碳中和目标提出后，国家和各省市结合“十四五”规划，出台文件明确要求控制化石能源用量，实施可再生能源替代行动，因地制宜大力发展清洁可再生能源冷热联供。

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