不同墙体材料日光温室的保温性能

为明确秸秆块墙体日光温室和土墙体日光温室的保温性能,本文以秸秆块墙体日光温室和土墙体日光温室为研究对象,分析了两种墙体结构温室中墙体温度、土壤温度、室内空气温度分布以及晴天和阴天时空气温度变化.结果显示,厚度0.6m的秸秆块墙体日光温室与平均墙厚4.0m土墙体日光温室相比,晴天时温室内空气温度和土壤温度差异不显著,清晨和阴天时秸秆块墙体温室内空气温度略低;秸秆块墙体内侧变温层厚度为15 cm,土墙体内侧变温层厚度为45 cm;秸秆块墙体日光温室中40 cm以内土壤层温度[(15.4±1.0)℃]与土墙体日光温室[(16.1±2.0)℃]无显著差异(P＞0.05);夜间秸秆块墙体日光温室空气温度低于土墙体日光温室空气温度(P＜0.05),白天两者差异不显著(P＞0.05);试验期间,两种墙体结构日光温室中空气温度最低为8.2℃,能满足常规蔬菜反季节栽培对设施保温性能的要求.     

不同墙体材料的装配式日光温室的热性能对比分析

针对日光温室后墙保温、蓄热能力不足的问题,选取装配式砾石模块日光温室(A)和装配式土模块日光温室(B)为试验温室,以当地传统的砖混结构温室(C)为对照,测试试验及对照温室的室内温度和试验温室A和B的墙体温度以及墙表面热流密度,分析试验温室和对照温室的环境温度差异以及2座试验温室的墙体传热特性。结果表明:试验温室后墙热工性能方面,B温室的总热阻和墙体总热惰性指标均大于A温室,温度波传至墙内表面的衰减倍数和延迟时间更大;室内温度方面,晴天B温室的夜间平均气温分别比A和C温室高0.6和2.7 ℃,阴天的夜间平均气温分别高0.9和3.3 ℃,雨天的夜间平均气温分别高1.9和4.3 ℃;墙体方面,晴天B温室的墙体蓄热层厚度为600~700 mm,墙体厚度>700 mm为稳定层,阴天蓄热层厚度为300~400 mm,墙体厚度>400 mm为稳定层,典型天气下A温室的墙体蓄热层厚度均>600 mm,蓄热层厚度的差异是A温室墙体的材料孔隙大,密闭性差造成;墙体传热特性方面,晴天整日蓄热量B温室比A温室高168.24 MJ,阴天高14.09 MJ。综上,试验温室A和B热性能优于对照温室C,B温室的保温、蓄热性能最优。     

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。     

复合墙体不同材料厚度对日光温室温度的影响

[目的]研究不同材料复合墙体对日光温室内温度环境的影响.[方法]采用计算流体力学(CFD)技术对17种复合墙体日光温室的温度环境进行模拟.17种墙体方案中,墙体总厚度不变,砖墙及绝热材料的厚度发生变化.模拟所采用的模型为经过校核的模型,模拟区域为日光温室及其下面1 m深土壤.[结果]在晴天条件下,靠近室内侧砖墙越薄(0.12 m)时,不论该层后面的绝热层厚度及墙体组成如何,夜间室内空气温度高于室内侧较厚砖墙(0.24、0.36、0.48 m)的其他墙体方案;夜间较薄墙体内表面温度及近室内侧墙体温度也高于其他墙体.[结论]对日光温室复合墙体的选择及建造具有指导意义.     

日光温室北侧墙体内部冬春季的温度日较差变化分析

[目的]确定日光温室建设中合理的墙体厚度。[方法]在山西晋中市选取3种日光温室,北侧墙体底部分别为6.6m(下凹式日光温室)、2m(粘土墙)、0.5m(砖混结构墙体),温室内部跨度分别为15.00m、10.00m、9.25m,在墙体1.5m高度的地方,从室内往外每隔5cm设定一个测点,分别测定墙体冬春季节的温度变化(每0.5h自动记录一次数据),通过各测点的日较差分布区段将墙体划分为不同的层次,并分析其温度拐点的变化。[结果]结果表明:虽然墙体结构、厚度不同,但热交换规律基本一致。根据日较差的变化大小将墙体划分为热交换层、热缓冲层和热稳定层,分别位于墙体从内向外的0~15cm、15~25cm和25cm以后,相对应的日较差变化范围分别为5℃以上(有时达25℃)、2~5℃和0~2℃;通过线性回归计算求得温室墙体内部热交换层与热稳定层的拐点(即热缓冲层)位于17~22cm之间,且拐点处的日较差差异不大,这与墙体的热交换方式(传导放热)有关;从冬到春,墙体内部的拐点位置并没有显著变化,但日较差在降低,这与太阳高度角的变化及通风有关。[结论]经本文分析认为,山西晋中地区日光温室北侧墙体的适宜厚度为30cm。     

沙漠组装式温室光热环境测试与分析

测试和田沙漠组装式温室的光热环境,尤其是温室的蓄放热量及保温能力,为和田地区日光温室性能做出评价,采用数据记录仪对温室内外环境的光热环境进行测定,结果表明,晴天光照度平均为18058 lx,空气温度可达40℃以上,且土层越深,地温越稳定;地面蓄热时平均热流密度为47.85 W/m2,放热时平均热流密度为16.91 W/m2;土壤表面温度和空气平均值分别为15.47、15.30℃;最大值可达37.90、45.00℃;墙体吸热时平均热流密度为13.91 W/m2,放热时平均热流密度为5.40 W/m2;墙体表面温度和空气温度平均值分别为15.76、14.61℃,最大值可达72.10、55.30℃;地面白天最大蓄热量为2.03 MJ/m2,地面最大放热量为1.35 MJ/m2,墙体白天最大蓄热量为0.76 MJ/m2,墙体最大放热量为0.40 MJ/m2.从温光特性方面来看,沙漠组装式温室各环境因子变化较大,温室内部空气温度、墙体温度、地表温度波动较大,热稳定较差;地面是主要的蓄放热体,温室墙体蓄热量、放热量很小,难以起到稳定温室夜间温度的作用.     

日光温室墙体非稳态导热过程的理论分析

运用非稳态导热"层"的概念,以衰减度为研究对象,对墙体内外两侧表面温度周期性变化引起的墙体非稳态导热过程进行研究。研究表明:墙体蓄热层功能是由墙体内侧的非稳态导热过程来完成,墙体御冷层功能是由墙体外侧的非稳态导热过程来完成;计算了示例墙体衰减度为零时蓄热层、御冷层理论厚度分别为0.6、0.6 m,计算了示例墙体蓄热层30 cm蓄放热量占墙体总蓄放热量的比例为94%。结果表明,墙体非稳态导热过程是由外界温度周期性变化引起的自然过程,其特点由墙体热工参数决定;温室保温作用是通过外侧墙体蓄放热过程抵御外界低温影响、通过内侧墙体蓄放热过程在夜间向温室内部释放热量;示例墙体理论厚度为1.2 m。     

不同复合稻草墙体对组装式温室保温性能的影响

为了研究组装式日光温室墙体材料对温室环境的影响,选取了3种不同稻草墙体组合的组装式日光温室进行试验,以普通土墙日光温室为对照,结果表明:1月份复合稻草墙组装日光温室最低温度较土墙对照温室低2.88～6.31℃,组装温室之间最低温度相差3.43℃,组装温室由于墙体蓄热能力差,表现出升温快、降温也快的特点;晚间复合稻草墙日光温室墙体温度向外逐层降低,均表现为向外持续放热;复合稻草墙温室在墙体厚度基本相同的情况下,墙体热稳定性越好,温室的保温性能越好;在组装温室的设计建造时,应合理进行墙体材料的搭配组合,才能起到良好的保温蓄热效果。     

日光温室土墙厚度的优化——以杨凌地区为例

为减少日光温室土质墙体成本并满足作物生长,对后墙厚度进行优化。以单位造价的节能量为日光温室节能改造的技术经济评价指标,分析日光温室土墙系统在节能工程中的成本构成;通过分析日光温室的状态系数、墙体传热系数和不变成本,着重研究节能量和土墙厚度的关系。研究结果表明:在杨凌地区,当不变成本为43.08元/m2,单位造价节能量取极大值时,增加厚度为1.18m,实际建造厚度为2.30m。引入性价比将墙体技术参数和经济参数有效连系起来,以杨凌地区为例,得到了日光温室土墙增加厚度优化式。     

传统墙体与主被动式太阳能相变蓄热墙体热性能比较研究

日光温室是一个体形系数很大的设施农业建筑,温室的建筑墙体构造方式及其建筑材料热物性等都直接影响墙体保温与蓄热特性乃至温室热环境。该研究基于课题组研发的GH-20相变材料,以传统墙体、被动式太阳能相变蓄热"三重"墙体、主-被动式太阳能相变蓄热"三重"墙体为比较研究对象,结合实测结果,分析比较了墙体构筑方式、材料热物性等因素对日光温室墙体热性能的影响规律。研究结果表明,较传统墙体,被动式太阳能相变蓄热"三重"墙体、主-被动式太阳能相变蓄热"三重"墙体的表面温度夜间明显高于传统墙体,早晨保温被开启时相差最大,为3.0℃;传统墙体中间层温度变化幅度最小,主-被动式墙体中间层的温度变化幅度明显提高,最大为14.4℃、最小为2.2℃、平均为7.5℃,中间墙体层的显热蓄热"热库"作用显现;夜间,被动式太阳能相变蓄热"三重"墙体、主-被动式太阳能相变蓄热"三重"墙体的放热量分别提高了103%和118%,其中51%的放热量在后半夜(2:00～10:00)释放,有效地改善了夜间温室热环境,相变材料的"热量开关"作用显现。     

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。     

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。     

日光温室砖混结构墙体内冬春季温度状况

通过对日光温室砖混结构墙体温度变化状况进行观测分析,结果表明:墙体温度受到温室内和温室外气温的影响,墙体不同深度间存在明显的差异。内侧墙体受直射光及室内气温的影响,温度变幅较大,尤其是距温室内侧墙体表面5 cm、10 cm、15 cm处的温度,在1月份寒冷季节日变幅分别达到20℃、15℃、10℃左右,是吸贮热或放热的主要部位;墙体外侧也受外界气温的影响,但影响范围局限在距外表面15 cm之内,且变幅较小。在墙体内部还存在着一个热稳定层,位置在距墙体内侧表面30~35 cm处。墙体温度的变化也受到季节变化的影响,在低温寒冷时期与外界的温差大,相反春夏之际温差会缩小,反映出冬季墙体对于温室的重要作用。     

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.     

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。     

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。     

Determination and Analysis on Heat of Trapezoidal Soil Wall in Solar Greenhouse

Solar greenhouse with trapezoidal soil wall is widely used due to its good heat retaining property and cost efficiency.In this study, solar irradiance, heat flux and the temperature 0.05 and 0.3 m from the inner surface of the wall at the upper,middle and lower measured positions were determined to study the thermal condition of the trapezoidal soil wall in solar greenhouse. The results showed: first, both the solar irradiance and the temperature increased from the upper to the lower measured position. Second, the heat absorption also increased from the upper to the lower measured position. In clear day, the heat absorption at the three measured positions accounted for 31.4%, 32.6% and 36.0% of the total amount of heat absorption of the whole wall. In cloudy day, the heat absorption at the three measured positions were 0.249, 0.370 and 0.440 MJ/m~2, which accounted for 23.5%, 35.0% and 41.4% of the total amount of heat absorption of the whole wall. When P0.05, the heat fluxes were strikingly different between the upper and lower measured positions. But when P0.01, the heat flux had no big difference among the three measured positions. Third, in clear day, the heat emission was the biggest at the middle measured position and smallest at the upper measured position. The heat emission at the three measured positions accounted for 27.5%, 36.7%and 35.8% of the total amount of heat emission of the whole wall. And the heat emission between the middle and lower measured position was not strikingly different. In cloudy day, the heat emission was the biggest at the lower measured position and smallest at the upper measured position. The average heat emission at the three measured positions accounted for 26.1%,36.4% and 37.4% of the total amount of heat emission of the whole wall. Fourthly, correlativity, the solar irradiance directly influenced the heat absorption and had close relation with heat emission. And heat emission again had close relation with the temperature in the greenhouse. Solar irradiance directly influences the thermal condition of a solar green house. It is hoped that this study can be referred to optimize trapezoidal structure and to improve the thermal conditions of the solar greenhouse.     

日光温室墙体不同保温材料对其保温性影响

新型保温材料应用是提高日光温室保温性能重要措施之一,文章选取常见保温材料聚苯乙烯泡沫板(EPS),聚苯乙烯挤塑板(XPS),酚醛酯板(酚醛树脂),聚氨酯(聚氨基甲酸酯)作试验材料,在温室其他参数一致前提下,以日光温室典型夹芯墙体为对照,对比墙体相同热阻值下日光温室墙体不同保温材料应用效果。结果表明,聚氨酯外保温复合墙体表现最优,XPS外保温处理效果次之,酚醛酯最差。聚氨酯外挂有效热积累量分别较对照提高1.021 MJ·m~(-2),较其他处理最大提高0.835 MJ·m~(-2),温室晴天、阴天气温比对照分别提高2.3、2.0℃,日平均地温提高1.6℃,晴天、阴天气温较其他处理最高分别提高1.2和1.1℃,日平均地温提高0.8℃。综上,聚氨酯可作为日光温室墙体外保温推荐材料。     

冀中日光温室土墙温度场测试实验与分析

日光温室生产蔬菜是我国北方越冬种植的一种重要途径,研究土墙体内部温度梯度变化规律、确定合理的厚度对提高土地利用率、创造更高的经济价值具有重要意义。本研究通过利用ANSYS软件对温室墙体进行温度场模拟,将温室蔬菜生长要求的最低温度作为指标,研究温室土墙厚度与室内温度的变化规律,并与实测数据进行对比验证,同时考虑墙体的承载力及稳定性要求,得出冀中地区温室梯形截面土墙的合理厚度。