某企业对农作物土壤加热系统概述

碳纤维电地暖土壤加热系统是利用铺设在土壤中的发热电缆设备保持土壤温度的智能加热保温系统。该套系统在大棚供暖中的应用，彻底消除了困扰农民朋友的大棚温度问题。一经安装，农民朋友即可不再担心大棚温度过高或温度过低。

碳纤维发热电缆供热系统具有成本低、安装简单、安全洁净、供热效果稳定、后期维护简单以及运行费用低的特点。安装时，只需要将土地掀开，按设计铺设好发热电缆，再将土填埋回原处即可。系统配备温度感应装置，可做到24小时监测土地温度。一旦温度低于系统设定温度，系统便会立即开启，并根据需要提高土壤温度。

在寒冷的冬季，农民朋友们不用再为大棚温度问题整日操心。由于系统的发热设备埋于地下，基本不会受到外界影响，长期使用，基本不需要任何维修和维护。在费用方面，系统只根据需要散热，无需人工操控，最大限度的节省了用电量，同时电与煤相比价格也更占优势。

除此之外，传统煤炉在使用过程中常常会出现一氧化碳中毒的情况，电能的清洁也很好的解决了这一问题，避免了中毒危险。

1.碳纤维发热电缆土壤升温的优点：

1.1碳纤维发热系统操作方便，可自动调节加热温度及开关时间。

1.2碳纤维发热系统安全性高，长时间在潮湿的环境下不会漏电及损坏。

1.3碳纤维发热系统维护性能好，基本不需进行地面以下的维护。

1.4碳纤维发热系统运营成本低，效果明显，铺设线路不会对草坪环境产生影响。

2确认气象资料：

2.1地表温度：

2.2日平均气温≤5℃的天数；

2.3极端最低温度；

2.4极端温度平均值；

2.5累计年最冷月平均温度值；

2.6最大冻土深度；

3.功率设计：蔬菜大棚根据所种植的蔬菜品种不同，所需的温度范围及温度区域也不尽一样，分别设计。

设计所需参数：种植植物根系深度；种植面积；种植方式（是垄沟种植还是片式种植）；植物所需土壤温度；当地气象条件；

3.1电地暖热负荷计算：

植物根部增温的热负荷计算比较复杂，需要思考种植植物的生长机能以及土壤的传热介质的物理特性、土壤传热性能的热导率、土壤的热容量、土壤的热扩散率等因素，同时也要思考到太阳光的热量补充，已达到节能的目的。

3.1.1土壤的导热率：

土壤吸收热量后，一部分用于它本身的升温，一部分传送给临近的土壤层。土壤具有吸收、辐射、传导热量到临近土层的功能称为热导性。热导性的大小用热导率来表明，计算公式为:

Λ=t1-t2/dQ/AT或Λ=AT（t1-t2）/dQ

式中：λ―单位土壤厚度（1cm）、温差为1℃时，每秒经单位断层（1cm）

通过的热量，j/cm²·S·℃； t1―土壤温度，℃；

t2―相邻温度，℃；d―土壤厚度，mm；

Q―在必定时间内（T）流动的热量；

为方便土壤热导率的计算，现将土壤不同组合成分的导热率列表归类，见表1。

表1 土壤不同成分的导热率（j/cm²·S·℃）

（表1）

注：单位体积土壤的组成比例为土壤矿物质40%～60%，水和空气的比例为20～30%。

3.1.2土壤的热容量：土壤的热容量很小，计算公式：

Cv=1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw

式中：Cv—是指单位质量（重量）或容积每升高（或降低）1℃所需（或

放出）的热量，一般℃用来代表质量（重量）热容量，j/g•℃。

为便于土壤的热容量计算，现将土壤不同组成成分的热容量列表，见表2

（表2）

3.1.3土壤的热扩散率：是指在标准状态下，在上层垂直方向上每厘米距离内，1℃的温度梯度下，每秒流入1cm²土壤断面的热量，使单位体积（cm³）土壤所发生的温度变化，其计算公式：D=λ/CV

式中：D—土壤的热扩散率；λ—土壤导热率； CV—土壤容积热容量；

3.1.4阳光补充热量公式：Q=D•CV•ATD(t1-t2)

式中：Q—单位面积（cm²）梯度为1℃通过的热量，KW；

D—土壤的热扩散率；tCV—土壤容积热容量；

t1-t2/d—土壤及其它物质两端的温度梯度；

Q/AT—必定时间内单位面积上流过的温度梯度；

3.1.5通过以上对影响土壤热负荷的因素的分析，得出公式：

K=1/αN+∑δ/bλ+RK+1/αN

4.电气设计

4.1电气设计应符合国家现行规范的有关规定。

4.2碳纤维发热系统供暖供电回路的供电电压应采用220V电压，确保发热系统正常工作时的电压为220V。

4.3碳纤维发热系统的供电线路应单独一路（与民用照明用电区分），对于所配线路应根据负载的设计功率进行配装，必须保证正常工作时的电流输入。对于大面积的铺装提议进户主线采用三相四线或三相五线的方式，对于屋内要按功率分区域布置主线，以保证客户的正常使用。

4.4碳纤维发热系统供暖供电回路应设有短路、过载、漏电保护功能的保护电器。

4.5碳纤维发热系统供暖供电回路应分区加装温度控制器，温度控制器至地面预留穿线管。

5.施工工艺

5.1对于根部增温的作物，（种植方式垄沟）

5.1.1对需要栽种的部位进行垄沟的挖设，至于垄沟的深度及宽度应根据客户种植作物的具体情况来具体设置。

5.1.2对垄沟的底部及四周进行水泥的浇筑（对于经济条件有限的客户可以只做底部的水泥浇筑）并在底部铺设隔热层（用防水塑料布将挤塑板包好做防水处理）。

5.1.3在做好的隔热层上铺设一层沙层（厚度在4mm）；在沙层铺设金属网并将碳纤维发热电缆固定在金属网上；在确保所铺设的碳纤维发热电缆均正常工作后，在发热线上再铺设一层沙层将发热线覆盖。

5.1.4将种植用土壤回填垄沟，在回填过程中将地温探头埋放在土壤中,测试电缆的对地绝缘电阻，要求对地电阻不小于500MΩ。在做好回填后将温控器安装在固定位置。

5.2对于根部增温的作物，（片状种植模式）

5.2.1对于种植区域进行铺设发热电缆层的挖掘，挖掘区域根据种植区域而定，深度需思考种植作物的生理特性，在生长根部以下位置预留发热电缆的铺设位置。

5.2.2用发泡水泥将种植区域的底部进行隔热层的铺设，将挤塑板做好防水处理（用防水塑料将挤塑板包好做防水处理）以条状铺设整个种植区域的地面及四壁。

5.2.3在做好的隔热层上铺设一层沙层（厚度在4mm）；在沙层铺设金属网并将碳纤维发热电缆固定在金属网上；在确保所铺设的碳纤维发热电缆均正常工作后在发热线上再铺设一层沙层将发热线覆盖。

5.2.4将种植用土壤回填垄沟，在回填过程中将地温探头埋放在土壤中,测试电缆的对地绝缘电阻，要求对地电阻不小于500MΩ。在做好回填后将温控器安装在固定位置。

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