Rekuperacija odpadne toplote za kmetijske rastlinjake

1, Osnovni scenariji uporabe za rekuperacijo odpadne toplote iz rastlinjakov
1. Ogrevanje rastlinjaka (osnovna zahteva)
Namen: obnoviti odpadno toploto za zimsko ogrevanje, nočno izolacijo in ogrevanje sadik za rastlinjake, vzdrževati primerne temperature rasti za pridelke (15 stopinj ~30 stopinj) in rešiti problem nizko-temperaturne škode zaradi zmrzovanja v severni zimi.
Primerni pridelki: zelenjava (paradižnik, kumare, solata), rože (vrtnice, lilije), sadike, jagode, užitne glive itd.
Prednosti: Nadomešča tradicionalne kotle-na premog, zmanjša stroške ogrevanja za 50 % do 80 % in nima emisij izpušnih plinov ter izpolnjuje zahteve glede varstva okolja.
2. Razvlaževanje in klimatizacija rastlinjakov
Namen: uporaba odpadne toplote za ogrevanje zraka, zmanjšanje relativne vlažnosti v rastlinjaku (nadzorovana na 60%~80%), zmanjšanje pojavnosti bolezni (kot sta peronospora in siva plesen) ter izboljšanje prezračevanja in učinkovitosti izmenjave zraka.
Rešitev: Ogrevanje svežega zraka z odpadno toploto → pošiljanje v rastlinjak → odvajanje zraka z visoko vlažnostjo, doseganje integracije "ogrevanje+razvlaževanje".
3. Ogrevanje tal in segrevanje hranilne raztopine
Ogrevanje tal: Odpadna toplota se segreva v območju korenin skozi cevi za talno ogrevanje (zakopane v zemljo), s čimer se poveča temperatura tal (18 stopinj ~22 stopinj ) in spodbuja rast korenin pridelka, kar je še posebej primerno za gojenje sadik in sajenje jagod.
Ogrevanje hranilne raztopine: V rastlinjakih za hidroponsko/megleno kulturo se preostala toplota uporablja za ogrevanje hranilne raztopine, vzdrževanje njene temperature (20 stopinj ~25 stopinj) in izboljšanje učinkovitosti absorpcije hranil.
4. Povečanje uporabe CO ₂ (fotosintetska učinkovitost)
Uporaba: Pri pridobivanju odpadne toplote iz dimnih plinov kotla/generatorja sinhrono zbira CO ₂ (prečiščen) v dimnih plinih in ga prenaša v rastlinjak kot plinsko gnojilo za izboljšanje učinkovitosti fotosinteze pridelka in povečanje donosa za 15 % do 30 %.
Prilagoditveni scenarij: Kombinacija s plinskimi kotli, generatorji bioplina in rekuperacijo odpadne toplote iz kotlov na biomaso za doseganje dvojne prednosti "ogrevanje + povečanje uporabe CO ₂".

5. Oskrba s toplo vodo v rastlinjaku
Namen: uporaba odpadne toplote za ogrevanje vode za namakanje v rastlinjakih, vode za čiščenje in tople sanitarne vode za zaposlene, zadovoljevanje dnevnih potreb po topli vodi pri obratovanju v rastlinjaku in zmanjšanje dodatne porabe energije.
2, Glavna tehnologija rekuperacije odpadne toplote in načrt prilagajanja rastlinjakov
1. Rekuperacija industrijske odpadne toplote (najbolj ekonomična in pogosto uporabljena)
Vir toplote:
Elektrarna/termoelektrarna kroženje toplote odpadne vode (40 stopinj ~60 stopinj)
Nizkotemperaturna procesna odpadna voda/odpadni plin iz kemičnih in prehrambenih tovarn (30 stopinj ~80 stopinj)
Odpadna toplota iz suhih hladilnikov/hladilnih stolpov v podatkovnih centrih in industrijskih parkih (35 stopinj ~50 stopinj)
Tehnična rešitev:
Toplotna črpalka vodnega vira: dvignite nizko{0}}stopenjsko industrijsko odpadno toploto (30 stopinj ~50 stopinj) na 45 stopinj ~60 stopinj za talno ogrevanje v rastlinjaku in ogrevanje z ventilatorskimi konvektorji.
Ploščni izmenjevalnik toplote: neposredno izmenjuje industrijsko visoko{0}}temperaturno odpadno toploto (60 stopinj ~90 stopinj) s krožečo vodo iz rastlinjaka za ogrevanje.
Prednosti: Stroški odpadne toplote so izjemno nizki, celo brezplačni, vračilna doba naložbe pa je 1-3 leta.
2. Rekuperacija toplote kmetijskih odpadkov (izraba-zaprte zanke)
Vir toplote:
Odpadna toplota toplogrednih plinov (vroč zrak, odveden med poletnim hlajenjem, in topel zrak, odveden med zimskim prezračevanjem)
Odpadna toplota iz objektov za vzrejo živine in perutnine (topli izpušni plini iz hlevov za piščance in prašiče)
Odpadna toplota iz bioplinskih digestorjev/kotlov na biomaso

Tehnična rešitev:
Popoln toplotni/občutljivi toplotni izmenjevalnik: rekuperira toploto iz izpušnih plinov iz rastlinjaka, predgreje svež zrak, ki vstopa v rastlinjak pozimi, in zmanjša porabo energije za ogrevanje svežega zraka.
Rekuperacija odpadne toplote generatorja bioplina: voda iz jeklenke in odpadna toplota dimnih plinov, ki nastaneta pri proizvodnji električne energije iz bioplina, se uporabljata za ogrevanje rastlinjakov in dodajanje CO ₂.
Prednosti: Doseganje notranjega kroženja energije v kmetijstvu, nič zunanjega pridobivanja energije, primerno za ekološke kmetijske parke.
3. Komplementarnost sončne energije in odpadne toplote (rešitev brez ogljika)
Rešitev: sončni kolektor (vakuumska cev/ravna plošča) zbira sončno energijo in jo združuje z industrijsko/kmetijskim odpadno toploto, da služi kot dvojni vir toplote za ogrevanje rastlinjakov. Sistem odpadne toplote se aktivira v oblačnih/nočnih dneh, sončna energija pa ima prednost v sončnih dneh.
Prednosti: Dodatno zmanjšanje porabe energije, doseganje "ogrevanja brez ogljika" in skladnost s standardi zelenega kmetijstva.
4. Rekuperacija odpadne toplote iz dimnih plinov (ogrevanje+dodajanje CO ₂)
Rešitev: Po zgorevanju v kotlu na plin/biomaso se dimni plin najprej segreje z izmenjevalnikom odpadne toplote, da kroži voda v rastlinjaku, nato pa se prečisti s čistilno napravo, da odstrani prah in sulfide, CO ₂ pa se vnese v rastlinjak.
Prednosti: eno gorivo proizvede dvojno korist »toplota+CO ₂«, kar ima za posledico povečan donos pridelkov in-prihranek energije.

3, osnovne prednosti in koristi
1. Ekonomske koristi
Občutno zmanjšanje stroškov ogrevanja: V primerjavi z ogrevanjem na -premog/plin- lahko rekuperacija odpadne toplote prihrani od 50 % do 90 % stroškov goriva.
Povečanje pridelka in izboljšanje kakovosti: stabilna temperatura in vlažnost + povečana uporaba CO ₂ lahko poveča pridelek za 15 % do 40 %, izboljša kakovost (kot sta boljši okus in barva) in poveča prodajno ceno.
Hitra donosnost naložbe: doba vračila naložbe za velike-rastlinjake (nad 10 hektarjev) je običajno 1-3 leta, z znatnimi dolgoročnimi donosi.
2. Varstvo okolja in družbene koristi
Brez emisij onesnaževanja: zamenjava kotlov-na premog, brez emisij dima, žveplovega dioksida ali dušikovega oksida, v skladu z okoljsko politiko.
Varčevanje z vodo in varčevanje z energijo: Rekuperacija odpadne toplote je večinoma zaprt cikel, brez porabe vodnih virov, hkrati pa se zmanjša uporaba fosilnih goriv in podpira cilj "dvojnega ogljika".
Povečanje odpornosti na tveganja v kmetijstvu: znebiti se odvisnosti od tradicionalne energije, odzvati se na naraščajoče cene energije in zagotoviti stabilno proizvodnjo v rastlinjakih.
3. Tehnična prilagodljivost
Prilagoditev širokemu temperaturnemu razponu: lahko obnovi nizko{0}}temperaturno odpadno toploto od 30 stopinj do 90 stopinj in tako zadovolji različne potrebe po ogrevanju rastlinjakov.
Prilagodljiva namestitev: Opremo je mogoče namestiti na prostem/v zaprtih prostorih, polaganje cevovoda pa je prilagodljivo, primerno za različne vrste rastlinjakov, kot so stekleni rastlinjaki, rastlinjaki s solarnimi paneli in povezani rastlinjaki.
Inteligentni nadzor: v kombinaciji s sistemom interneta stvari samodejno prilagaja temperaturo, vlažnost in koncentracijo CO₂ za doseganje natančnega kmetijskega upravljanja.