拆装型黄麻纤维后墙温室墙体传热特性研究

[目的]为实现日光温室的全年型生产,设计了拆装式黄麻纤维后墙温室,以探讨黄麻纤维材料作为温室拆装墙体的可行性。[方法]以拆装式黄麻纤维后墙温室为试验温室,以当地传统黏土砖后墙日光温室为对照,对温室墙体的热工性能、传热特性以及室内热环境进行了试验研究。[结果]冬季温室内部气温保持在4℃以上,黄麻墙结构保温效果良好;夏季黄麻墙拆除后,室内最高气温在40℃以下。温室墙体内、外表面温度受太阳辐射及室内、外气温的共同影响,呈现与气温相同的日变化规律。室内气温、墙面温度影响墙内各深度层次的温度分布,温度的总体变化趋势是由内表面向外表面沿厚度方向递减。与砖墙相比,黄麻墙蓄热性能较低,但保温隔热效果较好,能量利用率较高。[结论]黄麻纤维材料保温隔热性能较好,质量轻便于安装与拆卸且建造与维护成本较低,因此可作为一种新型温室墙体材料。     

温度差动式日光温室通风系统的研制

为实现日光温室、智能温室无人管理下的智能通风控温,设计1种温度差动式日光温室通风系统。该系统采用闭环智能控制,首先用户根据不同季节、不同作物设定不同的上下限温度值;其次系统采集用户设定值、室内作物生长环境温度和室外环境温度,最后通过3个指标之间的差动运算控制日光温室通风口的大小。调试结果表明,温度差动式日光温室通风系统可以将温度准确地控制在设定值范围,上下浮动误差不超过1℃,夜间温度提高2~5℃。研究表明系统能较好地控制日光温室内温度,减少温度因通风口开合而引起的骤升骤降,而且能改善恶劣天气突袭的影响,精准控制温室温度,同时优化日落时风口的关闭,有利于夜间温室内部的保温,保证作物早熟、增产。     

日光温室墙体上强制通风对室内温度和湿度的影响

为了增强日光温室的环境调控能力,在日光温室后墙墙体上(1.5 m高度)设置风机(550 W)进行强制通风,测定不同通风方式(顶部通风、底部通风、顶部通风+底部通风、全封闭状态)下温度和湿度的变化。结果表明,春夏季后墙设置风机强制通风,能有效降低室内温度,改善相对湿度和CO_2供给,与自然通风(温室顶部+底部通风)相配合,可以使温室内温度降低7~8℃,且不同部位效果不同,即前部和后部的温度从40℃降低到31℃,中部位置的温度从40℃降到35℃,相对湿度从29%提高到36%;在全封闭状态下,强制通风使温室内前部、中部温度降低4~5℃,相对湿度从80%降低到70%;秋季在底部通风状态下,强制通风能使温室内的温度降低3℃左右,相对湿度变化较小;在顶部通风状态下,强制通风不仅没有降低室内温度,反而使温室内温度略有升高,前部位置温度从31℃提高到37℃,中部和后部位置温度从31℃分别提高到35,32℃,相对湿度从44%提高到51%,这是由于顶部通风面积偏小,难以将热量散出。     

新型柔性墙体日光温室冬季温度场分布规律研究

随着日光温室结构形式的演化,新型柔性墙体结构形式的日光温室逐渐兴起,其具有建设周期短,施工简易且不破坏土地耕层等优点。本文通过CFD技术,模拟日光温室内冬季有无后墙采暖装置下的温度场的分布情况,同时开展的温室内温度实时监测,探究柔性墙体日光温室冬季温度场分布规律。结果表明,柔性日光温室内温度分布存在一定梯度,白天前屋面往后墙方向温度逐渐降低,但受放风口气流的影响,温度存在一定波动性；夜晚保温被展开,温室内保温性好,热量交换少,温差相差不大；使用柔性保温墙体增加后墙集热系统,能够使日光温室冬季最冷月维持10℃以上的温度,不影响冬季作物生产。从而验证柔性日光温室的保温性能,为日光温室结构形式发展方向提供理论指导。     

新型装配式节能日光温室冬季温控效果研究

在黑龙江地区,由于冬季日光温室夜间温度过低,难以满足作物生长的需求。大庆引进的新型装配式节能日光温室,设有水循环蓄放热系统和空气—地中热交换蓄放热系统。以大庆普通温室为对照,检测了冬季最冷时期新型温室与对照温室室温在东西、南北方向上的变化及分布,不同土层土温的变化及南北方向上土温的变化分布情况。结果表明,新型温室可保持夜间室内气温在12℃以上,温度分布均匀,比对照温室室内气温提高2~3℃。试验温室土层深度在60 cm以上的区域温度一直高于对照温室,10、30、60 cm处夜间平均温差分别为5.7、4.0、2.7℃。此新型温室的设计不仅提高了温室内的气温,而且也提高了作物根部的土壤温度。     

高原非耕地地区日光温室热环境的研究

为研究高原非耕地地区日光温室热环境的变化规律,对2014年12月至2015年3月内蒙古阿拉善盟典型日光温室的室外温度、室内温度、地表下10cm的土层温度、前屋面及后屋面的热流量变化情况进行测定,分析不同天气条件下,日光温室气温、地温、热量情况。结果表明:该地区典型温室日均温度为5~30℃,室内晴天最低温度为2~6℃,阴天2~8℃,室内最高温度20~30℃,室内外温差15~25℃,室内地温为7~13℃,变化较室外晚1.5h;热传递方面,晴天热流量峰值出现在14:00,阴天出现在盖帘后的2~3h。确定晴天14:00及阴天13:00为温室合理灌溉及通风换气的时间,不仅为进一步探究高原非耕地地区日光温室热环境特性提供了依据,还为温室不同时间不同类型作物的管理方式、温室结构的改良提供了思路。     

宁夏后墙主动蓄热第三代日光 温室环境性能测试研究

为探索合理的日光温室后墙材料及结构,以普通结构温室为对照,宁夏后墙主动蓄热第三代日光温室为研究对象,测定温度、湿度、光照强度、土温和后墙热通量。结果表明,采用墙体主动蓄热技术的新型日光温室较普通结构日光温室平均提高温室内空气温度1.98℃;平均提高地温2.45℃,保温效果显著;有效增加光照强度2.28 klx;但对湿度影响不明显。该新型结构日光温室在保温性、透光性等方面均优于普通日光温室,且具有骨架结实、使用寿命长等优点。     

不同通风形式日光温室湿热特性的数值模拟

研究日光温室不同通风形式对室内湿热特性的影响。采用计算流体动力学数值模拟方法，构建日光温室作物-环境湿热系统的数值模拟模型。将模拟结果与试验测量结果进行对比，温度和相对湿度的模拟值与实测值的最大相对误差分别为4.7%和4.1%,验证了所构建模型的准确性。应用该模型模拟不同通风形式下温室内的气流和温湿度分布情况，比较分析不同的通风形式对室内湿热特性的影响。结果表明：不同的通风形式会影响室内气流的运动轨迹和速度，从而影响室内温度和相对湿度的分布变化。仅开启上通风口通风时，室内的平均温度和相对湿度较高，气候分布均匀，整体变化较小，适宜冬春季节或清晨傍晚室内温湿度较低时的通风要求；仅开启下通风口通风时室内温湿度分布模式均匀性最差，进风口处的温湿度明显低于北墙，且进口存在涡流，不利于作物生长发育；上、下通风口均只开一半通风时，作物区平均温度和相对湿度分别为39.3℃和25%,上、下通风口均全开时作物区平均温度和相对湿度为36.8℃和23.7%,较于前者室内温度和相对湿度分别降低了2.5℃和1.3%,适宜于炎热天气下日光温室内的降温除湿要求。     

日光温室后屋面内设反光幕环境效应分析

为研究日光温室后屋面内设反光幕对室内环境和植株的影响,在秋冬季节测定了反光幕对日光温室室内光强、温度、湿度和植株株高、茎粗的影响。结果表明:后屋面张挂反光幕有补光效果,室内光照强度平均增加7%~14%,可缓解温室内南北方向光分布不均,室内温度增加1.8~7.2℃;同时温室内植株茎粗平均提高1mm,且改善了室内植株南北高度不均的问题。因此,冬季在温室后屋面张挂反光幕,既可以补光又不影响后墙正常蓄热保证室内温度。     

覆土种植屋顶隔热的保温性能

基于2016—2019年浙江省种植屋顶的温度数据,对比覆土蓄水种植和建材隔热2种屋顶,从夏季隔热与冬季保温2方面论证覆土种植屋顶的生态节能效果。结果表明,盛夏时,建材隔热屋顶的板顶温度变化剧烈,平均温度比气温高8.7 ℃,昼夜温差介于10.0~39.1 ℃,平均达25.0 ℃,日变化趋势与气温一致。板底(室内)的昼夜温差在1.2~6.5 ℃,平均为3.7 ℃。而覆土种植屋顶的板顶、板底温度呈平稳趋势,平均昼夜温差分别为0.6、0.9 ℃,在0.2~2.6 ℃小幅变化。经比较,夏季高温时,覆土屋顶的室内温度比建材隔热屋顶低2.5~3.0 ℃,具有更佳的隔热性能。冬季低温时,覆土蓄水屋顶温度平稳且整体高于建材隔热屋顶,室内温度比后者平均高4.52 ℃。屋顶覆土蓄水增加了室内温度的舒适性,真正实现了“冬暖夏凉”的生态节能效果。     

黑龙江省温室小气候变化特征及预报模型的初步研究

为了解黑龙江省日光温室内各气象要素变化,分析了黑龙江省双城市公正乡日光温室2012年9月~2013年8月的室内外气温、地温及土壤湿度,并建立室内外气温关系模型。结果表明:秋季、冬季和春季室内外温差较大,室内气温明显高于室外,而夏季较小,室内气温偏高不明显。在寒冷季节不供暖情况下,室内气温基本在10℃以下,难以满足蔬菜生长发育的需要,各层次地温和土壤湿度变化基本规率基本一致。以棚外温度为自变量,以棚内温度为因变量,建立相关模型,大部时段绝对误差为0~2.8℃。     

河西走廊GN-N10B型石墙钢架日光温室温光环境分析

【目的】研究GN-N10B日光温室内的温度、光照环境特征,为设施生产中温室环境的调控及改良提供理论依据.【方法】采用TP700数据采集器和TNHY-7型农业气象监测仪,对10m跨新型日光温室结构(GN-N10B型石墙钢架日光温室)的室内气温、后墙内表面温度和光照强度进行多点连续监测.【结果】晴天条件下,温室内气温和后墙内表面温度在揭帘后(9∶30)开始升高,至14∶00和15∶00达到最高,分别为35.0℃、39.5℃,气温每小时升高4.4℃,温室内外平均温差为21.6℃;阴天条件下,温室内气温和后墙内表面温度在10∶30开始缓慢升高,至13∶30和14∶30达到最高,分别为21.0℃和19.5℃,气温每小时升高1.4℃,温室内外平均温差为16.9℃.整个越冬期(2014-12-12至2015-03-06)温室内平均最低温度为12.3℃.晴天,白天温室气温在升温阶段(9∶00~14∶00)南北方向分布较均匀,在降温阶段(14∶00~16∶00)分布不均匀,南、北两端低,中间高,相差2.2℃;夜间温室气温在水平方向分布均较均匀;在垂直方向,温室气温随高度的增加呈下降趋势,近地面处气温高,中部和顶端气温低,相差1.0℃.晴天温室内光强≥10klx的时长达到7.5h,≥30klx的时长达到4.5h,可以满足温室内作物正常生长.温室平均透光率为68.95%.【结论】GN-N10B型石墙钢架日光温室可满足茄果类等喜温性蔬菜越冬生产的需要,适宜在甘肃河西走廊及其气候相似区域推广应用.     

基于土壤蓄热的日光温室逆温现象分析

为探究日光温室土壤温度偏低的原因,以传热学对流换热理论为基础,以土壤蓄热温差占温室垂直方向上最大空气温度与地面温度之差的比例(温差比例)为研究对象,针对日光温室垂直方向上的温度分布开展研究。在位于山东泰安的日光温室内,选取温室中部后墙南5.4m,距离地面0,0.1,1.1,2.1,3.1,4.27,4.37m高度处为测点,分别设置温度传感器T1～T7,地面设置热流板H1;选取试验期间土壤蓄热量高、中等、低3天试验数据,对不同高度各测点温度之间的关系进行研究;计算垂直高度上的最高空气温度,计算不同太阳辐射情况下的温差比例。试验数据验证了温室空气温度自下而上逐渐升高,然后逐渐降低;温室空气存在逆温层和对流层,存在逆温现象;逆温层上部空气密度小于下部空气密度,上部高温空气不能流动到地面,逆温层两端温差较大。计算结果表明:不同太阳辐射情况下垂直方向上最大空气温度积分与地面温度积分之差分别为890℃、770℃、175℃,土壤蓄热温差积分分别为310℃、200℃、68℃,温室散热温差积分分别为120℃、20℃、27℃,土壤蓄热时间分别为6h 55min、4h 50min、2h 20min;后墙南5.4m处逆温层、对流层高度分别为0～3.1m、3.1～4.37m;试验期间不同太阳辐射情况下温差比例分别为34.8%、26%、38.9%。结果表明:太阳辐射强度高时土壤蓄热温差和蓄热时间多于太阳辐射强度低时的土壤蓄热温差和蓄热时间;对流层空气产生自然对流,温室热量向温室外部大量散失;逆温现象造成的温差比例偏小是造成土壤总体蓄热量少、土壤温度偏低的主要原因。     

青海型主动蓄热日光温室应用性能分析

针对日光温室后墙蓄热效率较低的问题,研究一种后墙主动蓄热的青海型日光温室。对青海型日光温室与普通日光温室室内温度、光照、地温及不同深度墙体温度进行测定,比较2种类型温室室内温度、湿度、作物生长指标及产量的差异。结果表明:青海型日光温室较普通日光温室,晴天夜间温度平均高2.1℃,阴天平均高0.9℃;湿度方面,青海型日光温室晴天白天平均低4.7%,夜间平均低2.6%,阴天白天平均低2.7%,夜间平均低2.2%;地温晴天平均高1.69℃,阴天平均高0.59℃;青海型日光温室墙体的蓄热层深度为320~520mm;青海型日光温室中番茄株高、茎粗等生长指标略优于普通日光温室,番茄采收期产量提高17.8%。     

三连栋日光温室的温度性能分析

三连栋日光温室结合了日光温室和连栋温室的结构特点,实现了日光温室的连栋化和连栋温室的节能化。作者以日光温室和连栋温室为对照,对三连栋日光温室不同时段的温度性能进行了分析。结果表明:三连栋日光温室冬季和早春的温度介于连栋温室与日光温室之间,果菜较连栋温室冬季延迟采收20~30 d、早春提早定植15~20 d;夏季温度低于日光温室和连栋温室,果菜能够正常越夏栽培。     

双层膜日光温室设计及其热性能测试分析

为了提高日光温室的保温性能,设计建造了一种适用于北方冬季生产的现代双层膜日光温室,其特点是有内外两层支撑骨架和覆盖系统,测试了该温室在冬季无保温被覆盖、通风口关闭条件下室内温度变化情况,并与普通单层膜日光温室进行了对比分析。试验结果表明,双层膜日光温室内空气平均温度、土壤平均温度、最低气温和最低土壤温度的最低值较单层膜日光温室分别提高了2.1℃、1.7℃、3.7℃和1.8℃,较室外分别提高了12.4℃、0.9℃、18.5℃和0.9℃。在雪天、晴天、阴天和雾霾天等典型天气,双层膜日光温室较单层膜日光温室白天和夜间平均气温分别提高了0.4℃和1.4℃,较室外白天和夜间平均气温提高了3.0℃和9.7℃。研究表明,与单层膜日光温室相比,双层膜日光温室的空气温度、土壤温度有明显提高,室内温度较稳定。该研究为双层膜日光温室建造提供了参考。     

大庆市双膜日光温室保温性能研究

日光温室蔬菜种植生产中温室的保温性能是冬季重要限制因子,采用双膜覆盖是温室增加保温性能的有效方法。对双膜日光温室和单膜日光温室内部气温、土温进行监测、分析。结果表明,在冬季最冷时间段(12月21日—次年1月9日),双膜日光温室的气温较单膜日光温室在08:30—15:30,最高气温温差为3.7℃,最低气温温差为0℃;在15:30—次日08:30,最高气温温差达13.5℃,最低气温温差为3.9℃,尤其在温室的东西两端2个温室的夜间温差更加明显,达到8.5℃。双膜日光温室的土温较单膜日光温室在8:30—15:30,最高温差为3.5℃,最低温差为0℃;在15:30—次日08:30,最高温差达到5.5℃,最低温差为2.3℃。并且在夜晚时段双膜日光温室的气温、土温降温速度低于单膜日光温室,各点的温度差相对较小。双膜日光温室良好的保温能力,为大庆市冬季日光温室正常生产提供了保障。     

一种新型装配式节能日光温室的设计和建造

针对现在日光温室建造成本高、破坏耕层结构、土地利用率低和不便拆装等诸多问题,课题组设计建造了一种新型装配式节能日光温室。该温室整体椭圆钢拱架结构采用柱脚固定,后墙和山墙覆盖保温被,并配备电动卷帘和自动防风设备,建造成本100~120元/m2。该温室建造方便,极大降低了对耕层结构的破坏,提高土地利用率且便于拆装。现已在河北省中南部地区推广应用,经测试,该温室在冬季室外-10℃的低温条件下,室内可以保持5℃以上,可越冬生产草莓、生菜和甘蓝等喜冷凉的果菜,经济效益显著。     

日光温室正压式湿帘风机系统设计及其降温效果

针对传统湿帘风机系统存在温湿度不均匀,无法调控冷空气温度;对温室密闭性要求较高,不适用于节能型日光温室等问题,借鉴国外半封闭温室降温方式,对日光温室正压式湿帘风机降温系统结构参数优化与应用效果进行研究。结果表明:最优的湿帘风机系统结构参数为,湿帘厚度150 mm,单位面积水流速4 L/(min·m~2),直径50 cm、均匀打孔、孔距20 cm、孔径1 cm、反光膜材料的通风筒;与对照温室相对,此系统最高可降温10℃,室内温度基本全天均低于室外,在距地面1.5 m水平面上各处的温差在2℃以内,湿度差在7%以内,垂直方向上距地面3 m以下的温差在3℃以内。此降温系统能够有效的降低夏季日光温室的温度,且温室各处的温湿度比较均匀,可以为我国节能型日光温室提供有效的夏季降温措施。     

滇中地区塑料温室光温环境的测试分析

 针对滇中地区广泛使用的塑料温室类型的温度、湿度、光照强度进行了全年的观测研究,其中以温度为测试重点,并对测试所得的大量数据进行了统计分析。结果表明:滇中地区冬季夜晚普通单栋塑料大棚内最低温度低于5 ℃的天数超过2／3,1,2月份则达到94.9%;冬季单栋塑料大棚白天升温作用明显,处于封闭状态时室内气温可超过40 ℃,而夜间保温效果不明显,最低气温等于或低于室外气温;冬季太阳辐射强,有利于大棚蓄热升温。夏季室外最高气温基本低于30 ℃,因此大棚的最便捷的散热方式就是利用室外较低温度的空气进行通风散热。