天津市集約化育苗增溫技術(shù)及裝備——以天津興有農(nóng)業(yè)科技有限公司應(yīng)用為例.pdf

引用本文格式 馮磊 劉志良 張寶乾 等 天津市集約化育苗增溫技術(shù)及裝備 以天津興有農(nóng)業(yè)科技有限公司應(yīng)用為例 J 農(nóng)業(yè)工程 2024 14 8 54 57 DOI 10 19998 ki 2095 1795 2024 08 009 FENG Lei LIU Zhiliang ZHANG Baoqian et al Warming technology and equipment of intensive seedling cultivation in Tianjin taking application of Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd as an example J Agricultural Engineering 2024 14 8 54 57 天津市集約化育苗增溫技術(shù)及裝備 以天津興有農(nóng)業(yè)科技有限公司應(yīng)用為例 馮 磊1 劉志良1 張寶乾1 張雨辰1 李 妍2 鄭學(xué)偉3 1 天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 天津 300061 2 天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 天津 300380 3 天津興有農(nóng)業(yè)科技有限公司 天津 301705 摘 要 天津市集約化育苗過程中存在技術(shù)水平與設(shè)備不夠成熟完善的問題 其中冬季低溫是培育壯苗最大的阻力因素 過低的溫度會導(dǎo)致僵苗或者死苗情況的發(fā)生 介紹了4種可應(yīng)用于集約化育苗的增溫技術(shù)及裝備 并在天津興有農(nóng)業(yè)科 技有限公司設(shè)施園區(qū)內(nèi)進行試驗 從能耗 溫度 增溫效果 使用成本等方面進行分析對比 結(jié)果表明 智能溫控電采 暖設(shè)備增溫效果最好 地能水空調(diào)設(shè)備使用成本最低 用戶需根據(jù)實際情況因地制宜選擇合適的增溫設(shè)備 關(guān)鍵詞 設(shè)施農(nóng)業(yè) 集約化育苗 增溫裝備 電采暖設(shè)備 熱風(fēng)爐 地能 生物質(zhì) 中圖分類號 S62 文獻標識碼 A 文章編號 2095 1795 2024 08 0054 04 DOI 10 19998 ki 2095 1795 2024 08 009 Warming technology and equipment of intensive seedling cultivation in Tianjin taking application of Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd as an example FENG Lei1 LIU Zhiliang1 ZHANG Baoqian1 ZHANG Yuchen1 LI Yan2 ZHENG Xuewei3 1 Tianjin Agricultural Development Service Center Tianjin 300061 China 2 Tianjin Academy of Agricultural Sciences Tianjin 300380 China 3 Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd Tianjin 301705 China Abstract There are problems with insufficient technical level and equipment in intensive seedling cultivation process in Tianjin Among them low temperature in winter is the biggest resistance factor for cultivating strong seedlings and too low temperature can lead to stiff or dead seedlings Four warming techniques and equipment that could be applied to intensive seedling cultivation were intro duced Conduct experiments were done in facility agriculture park of Tianjin Xingyou Agricultural Technology Co Ltd Energy con sumption temperature heating effect and usage cost were analyzed and compared Results indicated that intelligent temperature con trolled electric heating equipment had the best heating effect and the lowest cost was using geothermal water air conditioning equipment Users need to choose suitable heating equipment according to their actual situation and local conditions Keywords facility agriculture intensive seedling cultivation heating equipment electric heating equipment hot blast stove geothermal energy biomass 0 引言 2022年中央1號文件提出 集中建設(shè)集約化育苗 工廠設(shè)施 2023年中央1號文件進一步明確提出 加快發(fā)展集約化蔬菜育苗中心 可以看出 中央 不僅高度重視設(shè)施農(nóng)業(yè) 而且高度重視蔬菜育苗和開 展種源卡脖子技術(shù)攻關(guān) 目前 天津市蔬菜育苗發(fā)展仍存在技術(shù)水平與設(shè) 備不夠成熟完善的問題 其中冬季低溫是培育壯苗最 大的阻力因素 過低的溫度會導(dǎo)致僵苗或者死苗情況 的發(fā)生 所以 選擇合理 有效的設(shè)施增溫技術(shù)及裝 備 以提升棚內(nèi)溫度 降低冬季育苗生產(chǎn)風(fēng)險 提高 種苗收益是增強天津市集約化育苗產(chǎn)業(yè)中優(yōu)勢種苗競 爭和發(fā)展急需解決的重要問題 1 4 1 溫度對育苗的影響 任何種子的發(fā)芽 生長都需要適合的溫度 即要 在最低溫度和最高溫度之間 當(dāng)設(shè)施內(nèi)的溫度高于生 收稿日期 2024 02 21 修回日期 2024 04 25 作者簡介 馮磊 工程師 主要從事農(nóng)業(yè)機械化研究 E mail 405755810 第 14 卷 第 8 期農(nóng) 業(yè) 工 程Vol 14 No 8 2024 年 8 月AGRICULTURAL ENGINEERING Aug 2024 長最高溫度或低于生長最低溫度時 作物的生長發(fā)育 就會停止 在作物生長的最高溫度和最低溫度范圍內(nèi) 隨著溫度的升高 作物的生長發(fā)育加快 所以冬季溫 室中保持較高的適宜溫度是種苗茁壯成長的關(guān)鍵 5 8 冬季育苗可以延長作物生長周期 來年可以提前進入 大田栽種生產(chǎn) 集約化育苗管理精細 生長環(huán)境好 可以 提高出苗率 有利于培育健壯種苗 使種植戶獲得高產(chǎn) 2 天津市集約化育苗典型園區(qū)介紹 天津興有農(nóng)業(yè)科技有限公司創(chuàng)建于2017年 是一 家集引種育種 蔬菜育苗 新品種新機械新技術(shù)示范 推廣 科技培訓(xùn) 蔬菜回收為一體的綜合性發(fā)展農(nóng)業(yè) 公司 公司有8 000 m2的智能玻璃溫室和41棟育苗溫 室 年培育番茄 西甜瓜 茄子 辣椒和黃瓜等各種 蔬菜的自根苗和嫁接苗3 000萬株以上 3 增溫技術(shù)及裝備 3 1 智能溫控電采暖設(shè)備 智能溫控電采暖設(shè)備 圖1 利用高效電熱轉(zhuǎn)換方 式將電能轉(zhuǎn)換為熱能 這種方式預(yù)熱時間短 進行自 動控制較容易 使用簡便 無須外機 熱能恒定輸出 具有漏電保護 相序保護 缺相保護 熱源部分保護 高溫高壓 低壓保護和阻轉(zhuǎn)保護功能 9 設(shè)備所需電 功率為3檔 分別為14 5 14 5和21 5 kW 根據(jù)所需 供熱面積來選擇不同檔位的輸入功率 3檔全開時可供 1 200 m2溫室在冬季增溫使用 溫度可達17 C以上 智能溫控電采暖設(shè)備技術(shù)參數(shù)如表1所示 圖1 智能溫控電采暖設(shè)備 Fig 1 Intelligent temperature control electric heating equipment 3 2 甲醇燃燒熱風(fēng)爐 甲醇燃燒熱風(fēng)爐 圖2 是集燃燒與換熱為一體高 熱效率的空氣加熱裝置 其以清潔能源甲醇為燃料 將加熱后的空氣輸送到大棚內(nèi)進行循環(huán)換熱 對大棚 起到升溫作用 提供促進植物生長所需的環(huán)境溫度 燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水 對環(huán)境沒有污染 同時 該熱風(fēng)爐還可將一部分二氧化碳返回到溫室中 促進 植物生長所需的光合作用 工作原理為加熱工作時 先將甲醇霧化 霧化后的甲醇在燃燒室 圖3 中燃燒 產(chǎn)生的熱量通過翅式換熱器進行熱交換 將水加熱 10 經(jīng)過換熱后的低溫?zé)煔鈴臒煔馀欧趴谂懦?同時循環(huán) 泵把翅式換熱器中的液體進行循環(huán) 進入翅式散熱片 中 最后利用軸流風(fēng)機工作時形成的負壓 通過回風(fēng) 管道接口進入的低溫回風(fēng)把翅式散熱片上的熱量帶走 再由引風(fēng)風(fēng)機將熱空氣經(jīng)過熱風(fēng)管均勻輸送到大棚內(nèi) 完成整個循環(huán)換熱過程 甲醇燃燒熱風(fēng)爐主要技術(shù)參 數(shù)如表2所示 3 3 地能水空調(diào)設(shè)備 地能水空調(diào)設(shè)備 圖4 是集制冷 制熱為一體的 經(jīng)濟型組合 該設(shè)備在增溫過程中熱量來源于兩個方 面 一是抽取地下水 將常溫地下水中的熱量抽取一 部分 二是加熱室內(nèi)空氣 將兩方面的熱量進行結(jié)合 表 1 智能溫控電采暖設(shè)備技術(shù)參數(shù) Tab 1 Technical parameters of intelligent temperature control electric heating equipment 項目 技術(shù)參數(shù) 型號規(guī)格 KR51D 電功率 kW 3檔 兩 檔 14 5 kW 1檔 21 5 kW 可調(diào) 也可隨意搭配 外形尺寸 長 寬 高 mm 1 300 930 830 制熱量 kW 147 9 有效送風(fēng)距離 m 0 80 可調(diào)節(jié) 輸入額定電壓 V AC380 三相 1 軸流風(fēng)機 2 熱蒸氣排放口 3 排煙口 4 翅式散熱片 5 排風(fēng)口 6 燃燒室 圖2 甲醇燃燒熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu) Fig 2 Structure of methanol combustion hot blast stove 圖3 燃燒室示意 Fig 3 Schematic of combustion chamber 馮磊 等 天津市集約化育苗增溫技術(shù)及裝備 55 然后通過帶有大直徑離心風(fēng)葉的送風(fēng)系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離 送風(fēng) 同時在夏季溫室也可通過該設(shè)備進行制冷降溫 該設(shè)備能耗較低 單機有5和7 kW兩種選擇 因該機不 配備風(fēng)管 建議在實際使用中溫室兩端各放1臺單機 形成對流模式 地能水空調(diào)設(shè)備技術(shù)參數(shù)如表3所示 3 4 生物質(zhì)顆粒燃燒增溫設(shè)備 生物質(zhì)顆粒燃燒增溫設(shè)備是以玉米 小麥 水稻 及木材廢料等為原料 對其進行壓縮后定型成顆粒狀 物質(zhì)的設(shè)備 圖5 該設(shè)備燃燒效率高 燃盡率可 達98 料倉采用隔離送料方式 不會發(fā)生回火和脫 火現(xiàn)象 可設(shè)置自動啟停 低溫分段燃燒模式 生物 質(zhì)顆粒燃燒增溫設(shè)備技術(shù)參數(shù)如表4所示 4 不同增溫設(shè)備能耗及增溫情況對比試驗 通過試驗對不同增溫設(shè)備能耗及增溫情況進行對 比 2024年1月19 25日 天津市夜間最低溫度分 別為 7 1 6 0 12 60 10 80 6 80 5 40和 4 0 C 在天津興有農(nóng)業(yè)科技有限公司溫室內(nèi) 對4 套不同增溫設(shè)備分別從溫度 用電量 原料使用量 實際產(chǎn)生費用等方面進行7 d的跟蹤測試 增溫設(shè)備運 行時間為20 00 次日7 00 試驗結(jié)果如表5所示 表中數(shù)值為7 d平均值 11 13 由表5可知 智能溫控電采暖設(shè)備增溫效果最好 從使用成本分析 甲醇燃燒熱風(fēng)爐產(chǎn)生的使用成本最 高 主要來源于原料甲醇 但甲醇燃燒后會產(chǎn)生CO2 反補到溫室中可以提高植物的光合作用 對提高農(nóng)作 物產(chǎn)量具有一定的作用 地能水空調(diào)設(shè)備產(chǎn)生的使用 成本最低 幾種溫室采暖方式能耗與采暖費用的比較 由于是在相同采暖負荷前提下的比較 其對比結(jié)論對 于普通連棟溫室也是適用的 14 15 用戶在選用時 應(yīng) 根據(jù)栽培作物品種和產(chǎn)量 以及價格 投資回報率 設(shè)備使用壽命 折舊率及殘值 維修和維修費用 操 作難易程度和使用安全性等因素綜合考察 16 表 2 甲醇燃燒熱風(fēng)爐技術(shù)參數(shù) Tab 2 Technical parameters of methanol combustion hot blast stove 項目 技術(shù)參數(shù) 供電電壓 V 系統(tǒng)供電 AC220 引風(fēng)機工作電壓 AC380 掃風(fēng)時間 min 2 前后吹掃 確保燃燒室內(nèi)沒有混合氣 體殘留 整機絕緣電阻 M 1 輸入熱功率 kW 35 12 56萬 kJ熱風(fēng)爐 60 kW 20 93 萬 kJ熱風(fēng)爐 輸出熱風(fēng)溫度 C 85 12 56萬 20 93萬 kJ熱風(fēng)爐 熱效率 85 功率 W 350 不含引風(fēng)機 工作間噪聲 dB A 85 風(fēng)機處噪聲 dB A 90 爐體外表面溫度 C 45 65 熱風(fēng)爐有保溫措施 保溫后的 表面溫度會降至指定溫度以下 并在局部 高溫地方張貼高溫警示標志 使用燃料 99 99 甲醇 圖4 地能水空調(diào)設(shè)備 Fig 4 Ground energy water air conditioning equipment 表 3 地能水空調(diào)設(shè)備技術(shù)參數(shù) Tab 3 Technical parameters of ground energy water air conditioning equipment 項目 技術(shù)參數(shù) 型號規(guī)格 DCDNF26 制冷 制熱功率 kW 4 5 5 3 外形尺寸 長 寬 高 mm 800 430 1 560 質(zhì)量 kg 130 循環(huán)風(fēng)量 m3 h 1 5 000 輸入額定電壓 V AC380 三相 頻率 Hz 50 功率 kW 5 7 表 4 生物質(zhì)顆粒燃燒增溫設(shè)備技術(shù)參數(shù) Tab 4 Technical parameters of biomass pellet combustion heating equipment 項目 技術(shù)參數(shù) 風(fēng)機所需功率 kW 2 2 外形尺寸 長 寬 高 mm 790 530 1 430 制熱量 kW 147 9 有效送風(fēng)距離 m 0 80 可調(diào)節(jié) 輸入額定電壓 V AC220 表 5 不同增溫設(shè)備使用情況對比試驗結(jié)果 Tab 5 Comparison test results of different heating equipment usage 設(shè)備類型 運行時間 h 設(shè)置溫度 C 棚室實際溫度 C 用電量 kW h 原料用量 實際產(chǎn)生費用 元 d 智能溫控電采暖設(shè)備 11 15 5 17 5 22 220 0 135 溫室大棚甲醇燃燒熱風(fēng)爐 11 18 20 20 15 甲醇用 量 75 L 209 地能水空調(diào)設(shè)備 11 20 18 120 0 70 生物質(zhì)顆粒燃燒增溫設(shè)備 11 60 16 30 125 kg 168 56 農(nóng)業(yè)工程種業(yè)科技 5 結(jié)束語 增溫設(shè)備的應(yīng)用可以有效解決冬季溫度過低造成 的僵苗 死苗問題 同時可以提高設(shè)施農(nóng)作物的產(chǎn)量 和品質(zhì) 也可以提高設(shè)施園區(qū)低溫雨雪冰凍災(zāi)害防御 能力 降低冬季育苗生產(chǎn)成本和風(fēng)險 為設(shè)施農(nóng)業(yè)在 冬季高質(zhì)量生產(chǎn)提供裝備保障和技術(shù)支撐 介紹4種 不同的集約化育苗增溫技術(shù)及裝備 并在天津興有農(nóng) 業(yè)科技有限公司設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)進行試驗 分別從溫 度 用電量 原料使用量 實際產(chǎn)生費用等方面進行 7 d的跟蹤測試 結(jié)果表明 智能溫控電采暖設(shè)備增溫 效果最好 地能水空調(diào)設(shè)備產(chǎn)生的使用成本最低 用 戶在選擇時 應(yīng)因地制宜選擇最適合的增溫技術(shù)及裝備 參考文獻 劉貴成 農(nóng)業(yè)設(shè)施中農(nóng)機機械的應(yīng)用分析 J 農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2017 37 18 65 1 李冬梅 論設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展中存在的問題及對策 J 農(nóng)機使 用與維修 2014 10 8 2 郭世榮 孫錦 束勝 等 我國設(shè)施園藝概況及發(fā)展趨勢 J 中國蔬菜 2012 18 1 14 GUO Shirong SUN Jin SHU Sheng et al Analysis of general situ ation characteristics existing problems and development trend of pro tected horticulture in China J China Vegetables 2012 18 1 14 3 馮磊 梁學(xué)強 郭玉林 等 天津市設(shè)施農(nóng)業(yè)及機械裝備發(fā)展特 點 J 農(nóng)業(yè)工程 2019 9 9 6 12 FENG Lei LIANG Xueqiang GUO Yulin et al Development char acteristics of facility agriculture and machinery equipment in Tianjin J Agricultural Engineering 2019 9 9 6 12 4 姬德剛 王洪濤 集約化育苗設(shè)施改造對周年育苗的影響 J 蔬菜 2012 6 65 66 5 柴貴賢 設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培中的保溫增溫技術(shù)分析 J 農(nóng)業(yè)技術(shù)與 6 裝備 2022 4 87 88 90 CHAI Guixian Analysis of thermal insulation and improving temperat ure technology in facility agriculture cultivation J Agricultural Tech nology Equipment 2022 4 87 88 90 謝思萌 張廬陵 我國南北地區(qū)溫室類型和節(jié)能措施的差異研究 J 現(xiàn)代園藝 2022 1 23 27 7 柯行林 楊其長 張義 等 主動蓄放熱加熱基質(zhì)與加熱空氣溫 室增溫效果對比 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2017 33 22 224 232 KE Xinglin YANG Qichang ZHANG Yi et al Warming effect comparison between substrate warming system and air warming system by active heat storage release in Chinese solar greenhouse J Transac tions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2017 33 22 224 232 8 趙麗平 劉春旭 張連萍 等 寒冷地區(qū)現(xiàn)代溫室加溫系統(tǒng) J 農(nóng)機化研究 2011 10 245 248 ZHAO Liping LIU Chunxu ZHANG Lianping et al Heating sys tem of modern greenhouse in cold areas J Journal of Agricultural Mechanization Research 2011 10 245 248 9 石惠嫻 安文婷 徐得天 等 蓄能型地源熱泵式植物工廠供能 系統(tǒng)節(jié)能運行調(diào)控 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2020 36 1 245 251 SHI Huixian AN Wenting XU Detian et al Regulation for energy saving operation of energy supply system in plant factory with energy storage ground source heat pump J Transactions of the Chinese Soci ety of Agricultural Engineering 2020 36 1 245 251 10 朱新宇 秦?zé)?張旭 等 基于CPC型太陽能集熱器在日光溫室 中的供暖應(yīng)用及經(jīng)濟效益分析 J 北方園藝 2020 11 47 53 ZHU Xinyu QIN Ye ZHANG Xu et al Based on the application and economic benefit analysis of CPC solar collector in solar greenhouse J Northern Horticulture 2020 11 47 53 11 馬最良 姚楊 楊自強 等 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 12 柴立龍 馬承偉 張義 等 北京地區(qū)溫室地源熱泵供暖能耗及 經(jīng)濟性分析 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2010 26 3 249 254 CHAI Lilong MA Chengwei ZHANG Yi et al Energy consump tion and economic analysis of ground source heat pump used in green house in Beijing J Transactions of the Chinese Society of Agricultur al Engineering 2010 26 3 249 254 13 王吉慶 張百良 水源熱泵在溫室加溫中的應(yīng)用研究 J 中國 農(nóng)學(xué)通報 2005 21 6 415 419 442 WANG Jiqing ZHANG Bailiang Experiment of water source heat pump in greenhouse heating J Chinese Agricultural Science Bulletin 2005 21 6 415 419 442 14 方慧 楊其長 王柟 等 淺層地?zé)嵩垂?jié)能技術(shù)及其在設(shè)施農(nóng)業(yè) 中的應(yīng)用 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2008 24 10 286 290 FANG Hui YANG Qichang WANG Nan et al Geothermal tech nology and its applications in protected agriculture J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 2008 24 10 286 290 15 劉森 日光溫室越冬增溫設(shè)備的合理選用 J 農(nóng)機科技推廣 2017 10 44 16 圖5 生物質(zhì)顆粒燃燒增溫設(shè)備及生物質(zhì)顆粒 Fig 5 Biomass pellet combustion heating equipment and biomass particles 馮磊 等 天津市集約化育苗增溫技術(shù)及裝備 57