调查 地源热泵为西安灵山寺村设施农业供暖提供新思路

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实地参访

11月29日,西安国际地热学术研讨会暨第十四期全国地热、浅层地温能勘查开发高级研修班参会人员参观了灵山寺村温室浅层地热能供暖示范工程项目。

进入大棚区,清一色的长度60米跨度10米的大棚依次排开,其中9个盖着黑色棉被的大棚紧挨着地源热泵机房分布,这就是我们的重点考察对象。在热泵机房墙体上12个红色大字格外引人注目——开发浅层地热,助力高效农业。

为解决农业大棚(葡萄)作物冬季越冬及采摘期间生长需求,在充分考虑了大棚自身增温特性、农作物生长温度需求特点和浅层地热供暖低成本,清洁无污染,资源可再生优势的基础上,该工程创新性提出了以浅层地热能作为主要热源的方案。

据悉,该项目服务于9个种植葡萄的农业大棚,供暖面积5400平方米,总投资73万元。工程设计热负荷181千瓦(约33.5瓦/平方米),由1台地源热泵机组,40个120米深单U地埋管换热孔提供热源。大棚内由36台FP-85WM风机盘管输出热量。同期建设了1个换热区地温监测孔、1个背景值地温监测孔、1个气温监测点、2个棚内温度监测点的监测系统。

走进大棚,我们看到大棚内共安装4台FP-85WM风机盘管,间隔20余米,两两为一组对吹在棚内形成对流循环系统,以保证棚内各处温度均衡。据介绍,在大棚里距离地面1.8米高度和距离地面0.2米高度还各设温度监测点一个,实时监测棚内不同位置温度。

陕西省西安市鄠邑区被誉为“中国户太葡萄之乡”,是中国十大优质葡萄基地。本次供暖的大棚作物为含香美人娇葡萄,该“含香美人娇”葡萄品种吃起来有一股浓郁的玫瑰味,口感香甜独特,是西安市科技局经过调研对村子土壤水质气候分析后,从日本引进的品种,比一般葡萄上市早。目前西安仅有三处种植地共三十多个棚。

由于大棚为单弓单层塑料膜钢骨架结构,自然条件下保温能力不足,仅具有夜间增温6℃的保温能力。在当地1~2月份夜间气温-3℃时,棚内温度只能达到2~3℃,不能满足含香美人娇葡萄夜间>10℃的生长需求。而含香美人娇葡萄在气温低于-6℃时就面临着冻害绝收的风险,为此必须采取人工辅助增温措施,来保证冬季大棚葡萄生产的顺利进行。

据监测,自2019年1月30日地源热泵系统运行以来,以室外夜间气温-6℃为例,实测棚内温度16.0~16.4℃;预测可满足-12℃极冷天气,大棚室内温度大于10℃的供暖需求。工程运行地温由18.73℃初始值,稳定于12.36℃,供暖期结束7天后,地温就能恢复到18.48℃,低温恢复率95%以上。

据介绍,在2019年供暖期地源热泵系统总供暖148小时,消耗电量10972千瓦时,产生运行费5886元。在产生相同热量的情况下,采用地源热泵系统供暖比电加热系统节省运行费约3997元,比天然气锅炉供暖节省运行费约11727元。

2019年含香美人娇葡萄成熟时间提早45天,实际平均每斤售价35元,比45天后上市的同类产品每斤售价提高16元,此外,葡萄成熟期,大棚采摘单价为40元,地源热泵发挥制冷供能,在为前来采摘的游客缓解夏日的酷热,同时可以将葡萄的采摘期延长至一个半月以上。据悉,该地源热泵系统当年产生直接经济效益43.2万元,静态投资回收期1.7年,节能和经济效益显著。

关中地区目前还有冬季种植花卉、冬枣、樱桃等高附加值设施农业都需要冬季供暖。本工程的成功经验为设施农业供暖提供了新思路,新模式,打破了田间地头无集中供暖与天然气管配套网等基础设施限制,又不能燃煤燃薪的困境。系统运行零排放、高效益,又为社会治污减霾攻坚战,实现乡村振兴目标起到了积极的引领示范作用。

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