蔬菜高产增效的日光温室绿色建筑设计新理念

<正>引言日光温室是一种以太阳能为主要热源、可在非种植季为蔬菜作物生长提供适宜环境的农业设施。白天,太阳能辐射到温室内部,在改善室内环境的同时,提高墙体和土壤的蓄热量;夜晚,室内环境温度降低,墙体和土壤中蓄集的热量又不断的向室内环境释放,其中尤以墙体放热量最为重要。晴天夜间,墙体单位面积放热量是土壤的1.4倍。     

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。     

太阳能—毛细管蓄放热系统的性能研究

[目的]研究解决日光温室冬季夜间温度过低,难以满足作物正常生长需求的问题。[方法]在前人研究成果的基础上,设计并建造了一种以毛细管为热交换器的太阳能-毛细管蓄放热系统,该系统以水为蓄热介质,通过水循环将白昼温室过余的太阳能存储在水中;夜间再通过水循环将热量释放回温室中,起到增温效果。[结果]在晴朗天气下,白昼水温升温明显,可提高4.9℃以上水温,蓄热量在207.8MJ以上,单位蓄热量可达5.0MJ·m~(-2);在放热阶段,放热量在110~140MJ之间,夜间可提高室内气温2.7℃以上。[结论]增温效果显著,表明系统可以有效地实现热量在空间、时间上的转移、利用,达到削峰填谷的作用。     

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。     

日光温室后墙温度和热流密度曲线解析

以非稳态导热理论为基础,对示例墙体温度变化和蓄放热特点进行解析。通过解析表明,后墙蓄热、温度升高过程是由于太阳辐射引起的被动过程,后墙蓄热量多少、温度升高特点由太阳辐射强度及其变化决定;后墙放热、温度降低过程是由于外界低温引起的被动过程,后墙放热量多少、温度降低特点由外界温度决定;后墙温度变化、蓄放热变化过程是受太阳辐射周期性变化引起的被动过程。分析结果表明,后墙蓄热保温原理是利用太阳辐射和温室效应来提高后墙非稳态蓄热温度,进而提高后墙放热温度;利用保温被阻挡来减少后墙放热量,延缓后墙温度下降速率,间接提高后墙非稳态放热温度;从而使得后墙非稳态蓄放热过程在较高温度水平上进行,实现后墙蓄热保温作用。针对后墙蓄热保温局限性提出了改善日光温室保温性能的方法:一是提高后墙放热温度;二是降低后墙放热量。     

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。     

异质复合墙体温室墙体传热模型的建立

随着土墙日光温室后墙材料使用时的弊端日益凸显,寻找保温蓄热性能良好的新型墙体材料是目前我国日光温室发展的紧要任务。本研究针对以酚醛保温板为保温材料的日光温室墙体,在考虑作物对后墙遮光的情况下,应用有限差分法建立异质复合墙体的非稳态传热模型,并对模型进行验证,研究复合材料墙体传热规律,分析新型建筑材料在蓄热放热方面的规律。结果表明,传热模型模拟值与实测值平均相差1.0～1.5℃,最大误差2.6℃,平均相对误差分别为4.9%～9.3%,可以较为准确地估计异质复合墙体温室墙体在不同气候条件下的蓄热放热量。     

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.     

日光温室墙体研究进展

[目的]墙体是日光温室维持室内气温、保证作物安全过冬的关键构件.分析影响墙体保温蓄热性能的相关因素,对日光温室墙体的发展趋势进行展望.[方法]对日光温室墙体研究所取得的成果进行梳理,从墙体材料、构造、墙面做法、墙体传热、设计和评价方法等角度对日光温室墙体的相关研究进行总结和分析.[结果]日光温室墙体建造还存在着建造材料不够环保、施工效率和质量较低、设计方法尚不完善等问题.[结论]使用可现场装配材料建造的外保温复合墙和使用轻质保温材料,建造的单一保温功能墙体有助于改善墙体施工效率和质量,提高土地利用效率,是墙体未来发展的重要趋势.     

优型日光温室结构参数

<正>按照日光温室合理采光、保温和蓄热的理论与方法,可确定不同地理纬度地区优型日光温室的跨度、脊高、后墙高、后坡长、后墙和后坡保温厚度、后墙的蓄热厚度等参数指标。其中,按照冬至日采光区段合理透光率设计日光温室合理屋面角度,形成了第二代节能型日光温室;按照冬至日合理太阳能截获设计日光温室合理