Recupero del calore di scarto per serre agricole

1, Scenari applicativi principali per il recupero del calore di scarto a effetto serra
1. Riscaldamento della serra (requisito fondamentale)
Scopo: recuperare il calore di scarto per fornire riscaldamento invernale, isolamento notturno e riscaldamento delle piantine per le serre, mantenere temperature di crescita adeguate per le colture (15 ~ 30 gradi) e risolvere il problema dei danni da congelamento a bassa-temperatura nell'inverno settentrionale.
Colture adatte: ortaggi (pomodori, cetrioli, lattuga), fiori (rose, gigli), piantine, fragole, funghi commestibili, ecc.
Vantaggi: sostituisce le tradizionali caldaie a carbone-, riduce i costi di riscaldamento dal 50% all'80% e non produce emissioni di gas di scarico, soddisfacendo i requisiti di protezione ambientale.
2. Deumidificazione e condizionamento dell'aria della serra
Scopo: utilizzare il calore di scarto per riscaldare l'aria, ridurre l'umidità relativa della serra (controllata al 60%~80%), ridurre l'insorgenza di malattie (come peronospora e muffa grigia) e migliorare l'efficienza della ventilazione e dello scambio d'aria.
Soluzione: riscaldare l'aria fresca con il calore di scarto → inviarla nella serra → scaricare l'aria ad alta umidità, ottenendo l'integrazione di "riscaldamento+deumidificazione".
3. Riscaldamento del suolo e riscaldamento della soluzione nutritiva
Riscaldamento del suolo: il calore di scarto viene riscaldato nella zona delle radici attraverso tubi di riscaldamento a pavimento (sepolti nel terreno), aumentando la temperatura del suolo (18 gradi ~ 22 gradi) e promuovendo la crescita delle radici delle colture, particolarmente adatte per la coltivazione di piantine e la piantagione di fragole.
Riscaldamento della soluzione nutritiva: nelle serre con coltura idroponica/nebulizzazione, il calore residuo viene utilizzato per riscaldare la soluzione nutritiva, mantenerne la temperatura (20 gradi ~25 gradi) e migliorare l'efficienza di assorbimento dei nutrienti.
4. Aumentare l'applicazione di CO₂ (efficienza fotosintetica)
Utilizzo: Quando si recupera il calore di scarto dai gas di scarico della caldaia/generatore, si raccoglie in modo sincrono la CO₂ (purificata) nei gas di scarico e la si trasmette alla serra come fertilizzante gassoso per migliorare l'efficienza della fotosintesi delle colture e aumentare la resa dal 15% al ​​30%.
Scenario di adattamento: combinazione con caldaie a gas, generatori di biogas e recupero del calore di scarto della caldaia a biomassa per ottenere il duplice vantaggio di "riscaldamento+aumento di CO₂ nell'applicazione".

5. Fornitura di acqua calda in serra
Scopo: Utilizzare il calore di scarto per riscaldare l'acqua per l'irrigazione delle serre, l'acqua per la pulizia e l'acqua calda domestica dei dipendenti, soddisfacendo il fabbisogno giornaliero di acqua calda delle operazioni in serra e riducendo il consumo energetico aggiuntivo.
2, tecnologia tradizionale di recupero del calore di scarto e piano di adattamento alla serra
1. Recupero del calore di scarto industriale (il più economico e comunemente utilizzato)
Fonte di calore:
Calore di scarto dell'acqua di circolazione della centrale elettrica/centrale termica (40 gradi ~ 60 gradi)
Acque reflue/gas di scarico di processo a bassa temperatura provenienti da fabbriche chimiche e alimentari (30 gradi ~80 gradi)
Calore di scarto da raffreddatori a secco/torri di raffreddamento in data center e parchi industriali (35 gradi ~ 50 gradi)
Soluzione tecnica:
Pompa di calore ad acqua: aumenta il calore di scarto industriale di bassa-grado (30 gradi ~50 gradi) a 45 gradi ~60 gradi per il riscaldamento a pavimento della serra e il riscaldamento a fan coil.
Scambiatore di calore a piastre: scambia direttamente il calore di scarto industriale ad alta-temperatura (60 gradi ~ 90 gradi) con l'acqua circolante della serra per il riscaldamento.
Vantaggi: il costo del calore di scarto è estremamente basso, addirittura gratuito, e il periodo di ritorno dell'investimento è di 1-3 anni.
2. Recupero del calore di scarto agricolo (utilizzo-a circuito chiuso)
Fonte di calore:
Calore di scarto di scarico della serra (aria calda scaricata durante il raffreddamento estivo e aria calda scaricata durante la ventilazione invernale)
Calore di scarto proveniente da allevamenti di bestiame e pollame (gas di scarico caldi emessi da allevamenti di polli e suini)
Calore di scarto da digestori di biogas/caldaie a biomassa

Soluzione tecnica:
Scambiatore di calore totale/sensibile: recupera il calore dagli scarichi della serra, preriscalda l'aria fresca che entra nella serra in inverno e riduce il consumo di energia per il riscaldamento dell'aria fresca.
Recupero del calore di scarto del generatore di biogas: il calore di scarto dell'acqua della camicia del cilindro e dei gas di scarico generati dalla produzione di energia da biogas viene utilizzato per il riscaldamento della serra e per l'aggiunta di CO ₂.
Vantaggi: raggiungimento della circolazione energetica interna in agricoltura, zero approvvigionamento energetico esterno, adatto per parchi agricoli ecologici.
3. Complementarietà energia solare+calore di scarto (soluzione a zero emissioni di carbonio)
Soluzione: un collettore solare (del tipo a tubi sottovuoto/piastra piatta) raccoglie l'energia solare e la combina con il calore di scarto industriale/agricolo per fungere da doppia fonte di calore per il riscaldamento delle serre. Il sistema di recupero del calore viene attivato nelle giornate nuvolose/notturne e l'energia solare ha la priorità nelle giornate soleggiate.
Vantaggi: ridurre ulteriormente il consumo energetico, ottenere un "riscaldamento a zero emissioni di carbonio" e rispettare gli standard dell'agricoltura verde.
4. Recupero del calore di scarto dai fumi (riscaldamento+aggiunta di CO ₂)
Soluzione: dopo la combustione in una caldaia a gas/biomassa, i gas di combustione vengono prima riscaldati da uno scambiatore di calore di scarto per far circolare l'acqua nella serra, quindi purificati da un dispositivo di purificazione per rimuovere polvere e solfuri e la CO₂ viene introdotta nella serra.
Vantaggi: un combustibile produce il duplice vantaggio di "calore+CO ₂", con conseguente aumento dei raccolti e vantaggi in termini di risparmio energetico-.

3, vantaggi e benefici principali
1. Benefici economici
Riduzione significativa dei costi di riscaldamento: rispetto al riscaldamento a carbone-/gas-, il recupero del calore di scarto può far risparmiare dal 50% al 90% sui costi del carburante.
Aumento della resa del raccolto e miglioramento della qualità: temperatura e umidità stabili insieme a una maggiore applicazione di CO₂ possono aumentare la resa del raccolto dal 15% al ​​40%, migliorare la qualità (come gusto e colore migliori) e aumentare il prezzo di vendita.
Ritorno rapido dell'investimento: il periodo di recupero dell'investimento per le serre su larga-scala (oltre 10 acri) è solitamente di 1-3 anni, con rendimenti significativi a lungo termine.
2. Protezione ambientale e benefici sociali
Zero emissioni inquinanti: sostituzione delle caldaie a carbone-senza emissioni di fumo, anidride solforosa e ossido di azoto, nel rispetto delle politiche ambientali.
Conservazione dell'acqua e risparmio energetico: il recupero del calore di scarto è per lo più un ciclo chiuso, senza consumo di risorse idriche, riducendo al contempo l'uso di combustibili fossili e sostenendo l'obiettivo del "doppio carbonio".
Migliorare la resistenza al rischio agricolo: eliminare la dipendenza dall’energia tradizionale, rispondere all’aumento dei prezzi dell’energia e garantire una produzione serra stabile.
3. Adattabilità tecnica
Adattamento ad un ampio intervallo di temperature: può recuperare il calore di scarto a bassa-temperatura da 30 gradi a 90 gradi, soddisfacendo le diverse esigenze di riscaldamento delle serre.
Installazione flessibile: l'apparecchiatura può essere installata all'esterno/interno e la posa della tubazione è flessibile, adatta a vari tipi di serre come serre in vetro, serre con pannelli solari e serre collegate.
Controllo intelligente: combinato con il sistema Internet of Things, regola automaticamente la temperatura, l'umidità e la concentrazione di CO₂ per ottenere una gestione agricola di precisione.