新疆砌块复合墙体和砖墙日光温室的传热数值模拟分析

【目的】 研究建立新的二维传热模型来模拟和优化日光温室,为日光温室墙体的设计、建设和维护提供科学合理的方法和依据。【方法】 采用ansys软件进行温度场和流场模拟,使用UG软件对日光温室造型,将顶部保温被等结构适当简化,计算域分为内部与外部空气两部分。运用DO辐射模型和湍流模型模拟,采用CFX-Post计算处理,得到温度云图 。【结果】 日光温室墙体为内外扰均为周期性非线性条件的二维非稳态热传导,白天14:00时2种墙体温室内超过12.0℃,各墙面间温差较小,对流传热不明显。夜间03:00时,砌块复合墙体日光温室地面上部有高度2.2 m、温度11.2℃的高温区。与北墙体表面距离相同的情况下,砌块复合墙体日光温室的温度值高于砖墙温度值,距离墙体表面越远,两日光温室温差逐渐降低,但砌块复合墙体日光温室温度始终高于砖墙日光温室。且随着时间的推移,两日光温室温差逐渐增加,到夜间06:00时,砖墙温度低于室内,没有散热;砌块复合墙体温度仍高于室内,继续散热。后屋面、脊高处是热量散失较多的部位。【结论】 砌块复合墙体日光温室的热性能明显好于砖墙日光温室,与实际栽培试验结果相同。     

相变蓄热系统对日光温室热环境及草莓产量和品质的影响

为探究相变材料和太阳能空气集热器相结合应用于日光温室梯形墙体后对室内热环境和草莓产量、品质的影响，对主-被动式蓄热温室（Tr）和普通温室（CK）的梯形墙体的墙表面温度、根系环境温度，室内外温度、草莓的产量及品质指标进行了测试分析。结果表明，无论晴阴多云天，Tr的墙体表面温度、根际温度和室内气温均高于CK，且存在显著性差异；Tr和CK的产量分别为（1 396.60±38.99）kg和（969.32±23.78）kg，与CK相比，Tr增加了44%。主-被动蓄热系统分别提高了草莓果实中的葡萄糖、果糖、蔗糖含量为 33%、28%和57%，同时提高了可溶性糖 17%、糖酸比 75%、维生素C 30%。该研究结果可为改善温室热环境、提升草莓品质及产量提供参考。     

蔬菜大棚内辐照度时空变化研究

[目的]为蔬菜大棚的高产栽培提供理论指导。[方法]利用TBQ—DL太阳辐射电流表对蔬菜大棚的辐照度时间和空间变化进行测定和研究。[结果]蔬菜大棚内阴天和晴天辐熙度均呈单峰型曲线,阴天辐照度比晴天弱,阴天辐照度在14：00达到最大值,晴天在12：00达到最大值。阴天和晴天辐照度均随高度的升高呈递增趋势。阴天和晴天大棚不同部位辐照度规律均是：上午东侧〉中侧〉西侧,下午西侧〉中侧〉东侧。[结论]在生产中,尤其是阴天较多的地区,应该更充分利用蔬菜大棚高层的光照资源。     

日光温室墙体一维导热的MATLAB模拟与热流分析

为探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递动态规律,采用有限差分法建立墙体一维非稳态导热模型,利用MATLAB编制相应的模拟程序,计算出日光温室墙体各点的温度和热流。结果表明:该模型能够比较准确模拟日光温室土墙的温度。墙体内侧存在有效蓄热层,它对日光温室室内热环境有积极的作用。墙体有效蓄热层的热流白天指向墙体外侧,夜间指向墙体内侧,因此它的厚度直接根据热流的方向确定。有效蓄热层与天气、墙体总厚度以及墙体热特性参数有关。2012-12—2013-01期间有效蓄热层厚度为0.26~0.45m不等,最大值出现在连续雪天。同时从理论上验证了3.0m厚的温室土墙内部存在热流相对稳定的"热稳定层"。     

磷酸氢二钠相变墙板在温室中的应用效果

为改善日光温室热环境,以十二水磷酸氢二钠为相变材料,依据普通温室墙体夜间累计放热量计算出相变材料的用量为16.7kg/m2,在此基础上制备了十二水磷酸氢二钠相变蓄热墙板。建造后墙结构为"80mm相变蓄热板+40mm×60mm×2.5mm方钢+80mm菱镁聚苯保温板"日光温室,与"240mm红砖+100mm聚苯板+240mm红砖"后墙温室比较。结果表明:典型晴天时,相变蓄热板温室的气温波动幅度比对照小4.2℃,最低气温高1.5℃,最高气温低2.7℃,平均气温高1.2℃,相对湿度增加3%,墙体夜间累计放热量略大于对照;典型阴天时,相变蓄热板温室的平均气温比对照高1.6℃,相对湿度提高2.6%,墙体夜间累计放热量增加0.16MJ/m2。与此同时相变蓄热板墙体造价比对照低22元/m2,土地利用率提高4.2%~12.2%。综合保温蓄热性能和建造成本,相变蓄热墙板是一种有推广价值的温室墙体类型。     

基于有限元分析的日光温室土质墙体温度场模拟与验证

研究日光温室墙体中温度梯度及其变化规律对于日光温室墙体的蓄热保温性能分析评价、设计与建造有着重要的意义。2012年12月至2013年2月,采用自制多点温度测试仪,对山东泰安地区日光温室土质墙体的温度进行采集,并与ANSYS有限元模拟结果进行比较,发现温度场实测结果与模拟结果相吻合。进一步模拟结果表明,墙体蓄热/放热层一天中呈周期性变化,保温隔热层随外界温度变化较小,墙体下部温度较高,且在水平方向上温度梯度变化较小,在10~14℃持续时间长且稳定;距墙体内表面0.2 m处温度最高,并沿墙体厚度方向逐渐平缓降低,墙体外表面温度最低。基于模拟结果,对山东省泰安地区日光温室土质墙体进行结构优化,其最小厚度应为2.2 m,蓄热/放热层为0~0.5 m,保温隔热层为1.3~1.7 m。     

日光温室黄瓜不同叶位叶片光合作用研究

 日光温室黄瓜叶片的Pn和CE以中、上位较高 ,尤其是第 4位叶最高 ,顶部叶和中下位叶次之 ,下位叶最低 ,光合作用饱和光强也以中位叶最高 ,但光补偿点多随叶位的下降而降低 ,基部弱光和CE降低是导致下位叶Pn降低的主要原因。在黄瓜生长期内 ,各叶位叶片的Pn随PFD的升高而增大。不同叶位叶片Pn的日变化规律基本相同 ,均呈单峰曲线型 ,高峰出现在 12时左右。随着种植密度的增加 ,植株各层次叶片的光量子通量密度逐渐降低 ,尤其是中下部叶片降低幅度较大。种植密度对上位叶的Pn影响不大 ,但对光补偿点影响较大 ;下位叶的Pn及其饱和光强多随种植密度的增加而降低 ,但不同密度处理的光补偿点差异不显著。黄瓜叶片对光强有一定的适应和调节能力 ,表现为光照越弱 ,AQY越高 ,对光的利用能力越强。     

温室地下蓄集太阳热能的效果研究

对西宁市一座蔬菜温室地下蓄集太阳热能系统的功效进行了测试、分析和研究.结果表明:9处18个测温点的室内年均温分别升至17.9、20.2、19.1、18.7、18.5、18.7、18.7、18.9、18.3℃;与室外年均温相比,室内年均温分别升高了12.2、9.2、10.8、10.7、10.7、11.1、11.0、11.2、10.3℃;温室地下增蓄的热量动态平衡值高达5.68GJ.当室内地温和气温升高以后,实现了多种蔬菜的周年生长和四季长青,并且产生了一定的经济效益.     

不同墙体日光温室保温性能研究

为了确定合理的日光温室后墙材料与结构,2012年分别在睢宁、赣榆建造了不同墙体(普通空心砖墙、复合异质墙体、夹芯板墙体)构型的日光温室,并研究了不同墙体日光温室的增温、保温性能。结果表明:普通空心砖墙蓄热能力强,夜间保温效果好,但白天增温慢;夹芯板墙体热阻值大,白天升温较快,利于提高温室的最高温度,但夜间放热能力较弱,不利于夜间保温;复合异质墙体具有较好的热阻和蓄热能力,增温、保温性最佳。为使日光温室冬季获得较好增温保温效果,从节约成本方面考虑,建议选择1 cm内粉+24 cm空心砖+24 cm空心砖+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉为墙体的温室。     

杨凌地区日光温室土质墙体失效机制分析研究

为了研究杨凌地区日光温室土质墙体发生失效的原因,将其失效形式总结为墙体表面不均匀脱落、墙体发生开裂变形与墙体失稳发生滑移三种类型,对杨凌地区发生失效的日光温室土质墙体取样,对土样进行含水率试验、直剪试验与无侧限抗压试验,并通过设计杨凌地区代表性日光温室进行受力分析并进行验算。经试验测定含水率低于5%时墙体表面较易发生不均匀脱落现象,后墙土坡下部含水率相较于中部与上部高2%左右。验算结果表明在含水率为15%、20%时后墙土坡摩尔-库伦曲线与土样抗剪强度曲线均为相离,当含水率为15%时,后墙土坡中部也有发生剪切破坏的危险;含水率在18%以上时,墙体容易在荷载下发生破坏。土质墙体日光温室发生较多的失效形式为表面不均匀脱落与剪切破坏,通过控制墙体的含水率来防止墙体失效是一种有效的方法,本研究对杨凌地区日光温室土质墙体的建造和使用与对温室内作物生长环境的保护具有一定的指导意义。     

日光温室墙体夜间放热量计算与保温蓄热性评价方法的研究

本文提出了以墙体夜间放热量作为评价指标的日光温室墙体保温蓄热性能评价的方法.在以付立叶级数形式表达的室内外气温等墙体工作条件下.根据一维非稳态传热的理论,采用有限差分算法,建立了日光温室墙体传热过程模拟与墙体放热量的计算方法,并开发了相应的计算机程序RGWSQCR.根据对几种墙体的夜间传热量计算结果进行非线性回归分析,建立了墙体夜问放热量简化计算的经验公式.     

低能耗日光温室建筑空间形态特征参数的取值原则

【目的】建造低能耗日光温室,提高日光温室冬季反季节蔬菜作物生产太阳能被动利用率、降低温室供热需求。【方法】基于建筑热工设计理论和建筑能耗模拟,研究日光温室建筑空间形态特征参数对温室光热环境营造的影响规律,并结合日光温室建筑构造特点,以及反季节蔬菜作物生产过程的光热环境需求特点,给出低能耗日光温室建筑空间形态特征参数的设计条件。【结果】同一地区日光温室高跨比不受跨度变化的影响,只与当地室外空气温度以及太阳辐射强度的变化相关;大暑日至翌年小满日期间,后屋面水平投影长度不应影响日光温室后排蔬菜作物接收太阳光照;确保冬至日至大寒日期间北墙可接收太阳光照射,对冬季反季节蔬菜作物生产期及日光温室高效利用太阳能具有重要的影响。【结论】基于该取值原则优化设计的温室,较北京地区现行常见温室需要提供的累积补充供热量减少15.7%,节能效果明显,为低能耗日光温室优化设计提供重要设计依据和方法参考。     

日光温室土质墙体内温度与室内气温的测定分析

为研究日光温室土质墙体的保温性及室内温度环境特征,对日光温室的后墙、地面、空气进行了不同层次的温度监测和理论分析.结果表明:日光温室后墙在传热过程中,由内向外随墙体厚度的增大传入热量逐渐减少.在后墙垂直方向内表层0.2 m处,墙体中下部温度最高,顶部和基部温度较低;3月份一日内墙体表面温度平均比地表面温度高3.3℃;夜间放热时间比地面长约3 h,且单位面积墙体比单位面积地面放热多.白天,在温室南北方向由北向南气温逐渐增高;垂直方向气温由下到上逐渐升高;夜间,在南北方向由北向南气温逐渐降低,垂直方向气温没有明显变化.无论白天夜间,日光温室内南北方向气温差异比垂直方向气温差异大.     

基于内表面对流和辐射换热的温室夜间热平衡分析及验证

为分析日光温室内部的热环境,运用传热学理论,对夜间温室内存在的对流传热和辐射传热过程进行了研究,并建立温室内部热平衡方程.采用热平衡模型确定冬季温室所需补热量,并评估供暖系统在温室中的实际应用效果.结果表明:室内空气温度的理论值与实测值差别不大,模型比较切合实际.计算结果还揭示了温室内部热流的走向与分布情况,以及围护结构对温室保温所起到的作用.     

南方日光温室的结构、环境特点及应用效果

南方日光温室是一种冬季保温效果优良的设施类型,其长度50 m,跨度8 m,南面肩高1.7 m,北面顶高3.85 m。东、西、北三面由支柱、聚氨基泡沫板、多功能薄膜为主要材料构成可以拆卸的保温墙,南面由钢管弯曲而成的屋架、支柱及覆盖在屋架上的多功能薄膜、保温被和卷帘机组成。为了加强通风降温性能,在南、北屋面和北保温墙上都设计安装了通风窗。南方日光温室光照强度、温度的日变化呈现出早晨和傍晚较低、中午高的趋势,湿度则呈相反的趋势。与普通大棚相比,南方日光温室的总进光量较大。由于南方日光温室夜间有外保温被覆盖,与露地温差可达4.7～12.7℃,可使室内气温维持在5℃以上。南方日光温室的气温晴天上升较快,中午可达到40℃以上,需开窗通风降温。由于南方日光温室密封性较好、温度高、相对湿度高,需适当通风降湿。番茄种植的结果表明,南方日光温室可明显改善一月、二月和三月份番茄生长的环境条件,生长期和采收期可延长一个月,产量增加20%～50%。     

下挖式日光温室夜间土壤非稳态导热过程

针对日光温室土壤温度不均衡的问题,运用传热学非稳态导热理论,测定分析跨度方向上不同测点地面温度变化率和土壤放热量之间的关系,对下挖式日光温室土壤夜间的非稳态导热过程进行研究。结果表明:1)日光温室地面放热量受地面温度和跨度位置综合作用,地面温度越高、跨度位置越大,土壤放热量越多;2)不同测点地面温度变化率和土壤放热量不成比例,土壤存在水平方向上的热量流动;3)土壤边际效是受到后墙下土壤、温室外土壤缓冲作用引起的;4)本试验中,受后墙下土壤缓冲,土壤放热增加量占土壤放热量比例为6.06%～7.34%;受温室外土壤缓冲,土壤放热减少量占土壤放热量比例为31.8%～50.28%;边际效应对土壤温度环境具有不利影响。     

节能日光温室温度分布及其变化

在冬季选择典型晴天和阴天 ,定时对节能日光温室内温度进行多点测定 ,结果表明 ,在水平方向上温度呈现南低北高的分布趋势 ,在靠近前屋面薄膜处温度较低 ,前底角处最低 ;顶部放风对栽培畦面温度影响较小 ;土壤温度在栽培畦表层变化较大 ,日较差达 7℃ ,2 0 cm土层日较差只有 1 .6℃ ,而且 2 0 cm土温始终比上层低 ;在连阴天时 ,温室采取补温措施 ,可以维持较高温度 ,补温用散热片安放位置以靠近南端为好 ,这样可使温室内温度分布更加均匀     

日光节能温室节水灌溉对西葫芦生长和土壤环境的影响

研究了不同灌水量对日光节能温室西葫芦生长、产量和土壤环境的影响。结果表明,与农民习惯灌溉量比较,灌溉量降低30%对西葫芦植株生长及产量没有显著影响;灌溉量降低50%影响植株前期生长和产量,对后期没有显著影响。降低灌溉量影响叶片和茎的干物质累积和单位面积的养分吸收,却提高了单位产量的养分吸收量。目前对于日光节能温室,农民习惯灌溉量的70%即可满足西葫芦生长需求。     

砖墙日光温室结构传热特征的监测研究

砖墙日光温室是重要的温室类型,但建设成本高、越冬性能不佳。为明确砖墙日光温室结构蓄放热特点,为日光温室标准化设计提供指导,本研究监测分析了砖墙日光温室热环境及结构的蓄放热特征。通过不同时段的监测分析得到以下几个结果：(1)砖墙日光温室0~20cm深度的土壤为蓄热层;0~25cm的墙体为蓄热层;(2)栽培面和墙体在白天蓄热,在夜间室内气温降低后,逐渐向室内散热,但小于通过前后屋面散失的热量,测试期间散热比放热高0.64MJ.m^-1;(3)日光温室外表面一直处于散热状态。在不考虑其他散热损失的条件下,前屋面、后屋面、后墙、侧墙在夜间(18:00~次日8:00)的散热分别占总散热量的76.1%、10.7%、11.5%、1.7%。通过以上结果分析,改善日光温室热环境应采用综合的工程方法,以控制整体建设成本,即实现合理的蓄热保温。本研究对促进日光温室标准化的实现有重要指导作用,进而可以促进设施建设的向现代化、标准化方向发展。     

日光温室墙体保温蓄热性能模拟分析

日光温室及墙体的保温蓄热性能采用传统的试验测试方法存在试验周期长、不适用新型材料等缺点,具有一定的局限性.本文采用理论分析与计算机软件相结合的方法,建立理论模型,分析归纳相关数据,对墙体的保温性能予以评价.通过3种墙体(红砖墙体、钢渣混凝土墙体、加气混凝土墙体)的模拟分析得知,红砖的保温蓄热性能最好,其次是钢渣混凝土墙体,加气混凝土墙体最差.