复合相变蓄热墙体材料应用于日光温室的效果研究

日光温室墙体作为集蓄热保温隔热于一体的墙体围护结构,对温室热环境的影响至关重要。现将课题组曾研制的复合相变蓄热墙体材料涂抹于日光温室后墙内表面,利用相变材料能够在较小的温度区间下蓄存和释放大量相变潜热的特点,研究日光温室相变蓄热墙体的蓄热能力。结果表明:涂抹相变蓄热材料后,在不用加大砖墙厚度的情况下可获得较大的蓄热能力。     

日光温室瓶胆式相变墙体热性能研究

墙体作为日光温室中保温蓄热的集合体,对温室的热环境至关重要。现通过对瓶胆式相变墙体热工参数的计算,研究了该新型墙体的保温蓄热性能,并将其与复合砖墙、土墙的热性能进行了对比。结果表明:该瓶胆式相变墙体的保温蓄热性能和技术经济水平总体上优于复合砖墙和土墙,适合在日光温室中使用。     

水管蓄热对日光温室热环境的影响

以内保温日光温室为研究对象,在日光温室后墙(37墙)加装间距0.4m的水管(直径0.1m、长3.0m)共28根,蓄热水管总体积0.66m3。分析了加装蓄热水管对日光温室热环境的影响,以期提高太阳能热利用效率和改善日光温室热环境,降低日光温室墙体的建造成本。结果表明:加装的蓄热水管单位体积有效蓄热量为73.8 MJ·m-3,后墙单位体积蓄热量增加了69.6 MJ·m-3;加装蓄热水管的后墙体距内表面0、10、20cm处的昼夜温差较对照温室分别降低了3.8、1.9、1.0℃;日光温室加装蓄热水管后,日最低气温平均提高0.7~2.4℃,日平均地温提高0.2~2.0℃,夜间平均地温提高0.4~2.3℃。可见,加装的蓄热水管明显地改善了温室内的热环境,提高了日光温室的太阳能热利用率。     

兰州地区日光温室北墙体长度变化对温室热环境的影响

以兰州地区日光温室为研究对象,建立了日光温室模型,并对该模型进行了试验验证,以北墙体阴影率和温室日放/蓄热量比值以及累积日有效积温等为评价指标,分析了不同天气条件下温室长度变化对温室内热环境的影响,以期探究日光温室北墙体长度的变化对温室热环境的影响。结果表明:日光温室东墙和西墙在北墙会造成阴影,以13:00时为中心呈对称的关系,保温被开启与关闭时刻的阴影率最大,随着温室墙体长度的增加,其阴影率逐渐减小。在改变温室北墙体长度,而温室其它结构参数保持不变的条件下,兰州地区日光温室的日放/蓄热量比值与太阳辐射强度及北墙体长度呈非线性关系;当日放热量等于日蓄热量时,确定温室北墙体适宜长度为89.4~102.5 m;累积日有效积温与北墙体长度呈幂函数关系,北墙体长度越大,其累积日有效积温越低。     

北墙体结构对日光温室保温性能的影响

优化墙体结构并最大限度地发挥墙体的蓄热保温性能,对提升日光温室作物的生产水平具有重要意义。现以3种不同北墙体结构(24cm砖墙+50cm黄土+24cm砖墙即砖土结构、24cm砖墙+50cm灰煤渣+24cm砖墙即砖煤结构、37cm砖墙+10cm苯板即砖苯结构)日光温室为研究对象,通过分析典型天气下气温、北墙传热量、北墙内表面温度等指标的变化规律以及不同结构北墙的温度时空分布特点,初步评价了不同北墙体结构日光温室的保温性能差异。结果表明:砖苯结构北墙体的瞬时吸热散热能力较强,但其蓄放热持久性较差,而砖土结构复合北墙体的瞬时吸热、连续蓄热保温性较好。整体而言,砖土北墙结构日光温室在晋中地区具有较好的推广价值。     

蓄热水管对日光温室温度环境的影响

以内保温日光温室为研究对象,在日光温室后墙(37墙)加装间距0.4 m的水管(直径0.1 m、长3 m)共28根,蓄热水管总体积0.66 m~3,研究蓄热水管对日光温室热环境的影响。结果表明:日光温室加装蓄热水管后,晴天时温室内最低气温可提高2.3℃,阴天时提高0.6℃,后墙距墙体内表面0、10、20 cm处最低温度均高于对照,墙体的保温性能明显增强。1月试验区最高气温、最低气温及平均气温分别提高了5.22、0.71、1.36℃。连续不良天气(3 d)条件下,加装蓄热水管能将日光温室土壤(20 cm)日最低温提高2.6~3.1℃;连续晴天(3 d)条件下能提高2.0~3.7℃。可见,加装蓄热水管明显地改善了温室内的热环境,提高了日光温室的太阳能热利用率。     

日光温室水循环增温蓄热系统应用效果研究

为了提高北方地区冬季日光温室内的温度,满足作物生长需求,同时减少温室加温能耗,设计了一种水循环增温蓄热系统。该系统以日光温室墙体结构为依托,以水为介质进行热量的蓄积与释放,利用冬季晴天时北墙部位的太阳辐射热量使水增温,并把水储存在蓄热水箱内;夜间温室内温度降到一定程度时,利用所贮蓄的热量给温室加温。结果表明,应用该系统可使温室每天平均气温提高3.65℃以上,地温提高2.00℃左右;夜间气温至少提高3.00℃,地温提高1.00℃以上;既能有效地提高温室温度满足作物生长需求,还能替代化石燃料的使用而减少CO、CO2、SO2、NOx等有害气体的排放量;冬季3个月产生环境效益2.8万元。     

固化沙主动蓄热后墙日光温室的性能分析

我国西北地区地域广阔,沙土资源丰富,该试验设计了一种新型日光温室后墙结构,以固化沙为温室的主要墙体材料,墙体中分层安装有带通道的混凝土预制板,白天通过风机将温室内热空气主动蓄积到墙体内,夜晚将墙体内热空气主动释放到温室内,从而增强温室的保温性能,并对其温光性能进行了试验分析。选取冬季典型晴天(2016-01-24、2016-02-10)、阴天(2016-01-16、2016-02-20)和雪天(2015-12-11)的试验数据,分析了固化沙主动蓄热后墙日光温室与普通苯板砖墙日光温室室内光照度、温度及墙体内部温度的差别。结果表明:固化沙主动蓄热后墙日光温室与普通苯板砖墙日光温室相比,光照度没有明显差异;室内平均温度在典型晴天提高了1.7℃,典型阴天提高了2.5℃,典型雪天提高了2.4℃。固化沙主动蓄热后墙日光温室墙体内部温度恒定区域处于740~1 000mm、蓄热层厚度超过740mm,其中固化沙蓄热厚度超过了620mm、蓄热层厚度和蓄热能力均大于普通苯板砖墙,表明该温室具有良好的保温效果,适合进一步在西北多沙土地区推广。     

高寒地区冬季不同类型日光温室内环境的比较

以单层膜红砖、双层膜棉被、双层膜复合墙体的温室为试验温室，采用内环境测定比较分析方法，研究了不同类型日光温室对其内部环境的影响，以期对寒地日光温室使用和建造提供参考依据。结果表明：单层膜温室保温性能不如双层膜温室，但单层膜红砖温室的蓄热能力强于双层膜棉被温室，复合墙体比棉被墙体、红砖墙体保温性能强。冬季4号双层膜温室较27号单层膜温室(CK)最低温度高12.85℃,降温速度较单层膜温室高0.47℃·h^-1。4号、2号双层膜复合墙体的相对湿度小于27号单层膜红砖温室(CK),9号双层膜棉被温室的相对湿度高于27号单层膜红砖温室(CK);双层膜温室透光率均比单层膜高。综上，前屋面采用双层薄膜覆盖、后墙体使用复合材料均可提高温室保温性能。     

新型砾石蓄热墙体日光温室性能初探

研究了一种新型结构的蓄热墙体日光温室,该温室墙体以砾石为主要材料,由铅丝网笼固定,砾石之间的缝隙可以加强热空气的流动,从而增强墙体的蓄热性能,分析研究了新型砾石墙体结构日光温室与普通砖墙日光温室室内光照强度、温度及墙体内部温度的差别。结果表明:新型砾石墙体结构日光温室与普通砖墙日光温室相比,光照强度没有明显差异;室内平均温度在典型晴天提高了4.0℃,典型阴天提高了5.0℃,典型雪天提高了3.2℃;墙体内部温度均有提高,其中距离内表面40cm处最为明显,在晴、阴、雪天分别平均提高9.8、6.4、4.8℃。试验表明砾石适宜作为日光温室墙体蓄热材料,保温效果良好。     

乌鲁木齐日光温室早春光温环境空间变化研究

为了加强对温室内部光温环境的控制，促进乌鲁木齐日光温室春季蔬菜合理生产，对春季乌鲁木齐典型天气下温室内部、土壤与温室前部、中部、后部不同高度的空气温度、光照日动态变化、墙体温度以及热流密度动态变化进行测试。结果显示乌鲁木齐早春日光温室内部光照条件较好，晴朗天气下12：00～16：00 光照强度最高可达55 554 lx，温度最高可达48 ℃。温室内部光照分布不均，晴天前部光照强度较后部高8 000～12 000 lx，温室距地面150 cm 高度的光照强度平均比50 cm 处高10 000～16 000 lx，呈现距离温室薄膜越近光照越强的特点。从温室跨度方向来看，晴天温室后部温度略高于中部和前部。温室后墙具有保温蓄热的能力，单位面积墙体蓄热量分别为1.97 MJ · m^-2，放热量为0.79 MJ · m^-2，放热量为蓄热量的40.10%；土壤温度变化有明显的滞后性，且随着土壤深度增加滞后时间也增加。     

PO膜对日光温室温光环境和黄瓜产量的影响

为探究PO(polyolefin,聚烯烃)膜在设施黄瓜生产中的应用效果,以覆盖EVA(ethylene-vinylacetate,醋酸乙烯)膜的日光温室为对照,研究了覆盖PO膜对日光温室温光环境和黄瓜产量的影响。结果表明:与对照相比,PO膜覆盖能使日光温室内的光照强度提高20~280μmol·m~(-2)·s~(-1),使温室气温和地温分别升高0.2~2.0℃和0.3~1.5℃;对黄瓜瓜把长和瓜直径没有显著影响,但显著增加了黄瓜瓜长,且使黄瓜商品瓜率提高10个百分点;使每667m~2黄瓜前期、中期、后期产量和总产量均明显增加,分别比对照提高52.0%、27.2%、58.6%和43.4%,每667m~2收入提高39.9%,投入产出比提高129%。综上,PO膜在我国北方冬春季节设施黄瓜生产中具有良好的应用前景。     

不同授粉方式对日光温室番茄产量、品质及效益的影响

人工辅助授粉是日光温室番茄栽培的重要环节,本试验比较、分析了生产中常用的熊蜂授粉、振动器授粉和激素蘸花等3种授粉方式对日光温室番茄产量、品质及效益的影响。结果表明:熊蜂授粉处理的番茄坐果率、单果质量、单株产量、可溶性固形物含量、可溶性总糖含量均显著高于振动授粉和激素蘸花处理,而畸形果率显著低于振动授粉和激素蘸花处理,且减少人工投入,是日光温室番茄最佳的授粉方式。     

日光温室基质袋培番茄东西垄向栽培模式研究

在滑盖式现代节能日光温室采用基质袋培方式开展了番茄东西垄向栽培模式研究,通过分析番茄不同垄向栽培的冠层小环境、植株长势、产量、品质指标,探讨日光温室番茄东西垄向栽培模式产量形成影响因素。结果表明:当栽培密度相同时,与南北垄向相比,东西垄向番茄冠层辐射量和冠层空气温度较高。东西垄向EW-4处理(2.9株· m~(-2))、南北垄向SN-1处理(2.9株· m~(-2))和SN-3处理(2.9株· m~(-2))的茎粗、叶面积、叶面积指数及地下部干质量无显著差异。EW-4处理株高比SN-3处理显著提高13.07%;地上部干质量为473.10 g,分别比SN-1和SN-3处理显著降低19.26%和6.86%;平均单果质量和单位面积产量均显著高于SN-1和SN-3处理;果实可溶性固形物含量高于SN-1和SN-3处理。东西垄向不同栽培密度处理中,EW-1处理(2.2株· m~(-2))植株冠层辐射量较高,EW-4处理冠层空气温度较高。EW-5处理(3.3株· m~(-2))的株高和叶面积指数明显高于其他处理;EW-4处理叶面积及地上部干质量较大;EW-1处理地下部干质量显著高于其他处理。产量方面,EW-3处理(2.6株· m~(-2))的平均单株产量和单位面积产量分别为3.68 kg ·株~(-1)和9.57 kg · m~(-2),明显高于其他处理。各处理番茄果实可溶性糖、有机酸、VC含量和糖酸比均无显著差异。通径分析结果表明平均单果质量和平均单株产量对不同垄向袋培番茄单位面积产量有直接影响。综上,在滑盖式日光温室内,基质袋培番茄采用东西垄向栽培时产量高于南北垄向,以东西垄向栽培密度为2.6株· m~(-2)进行生产可得到较高产量。     

苏北日光温室构型及其结构参数

笔者调查了江苏苏北地区现有日光温室的基本构型和结构参数,调查项目包括日光温室的“五度”、“四比”和“三材”等结构和材料参数,并按前屋面形状、后墙材料、前室立柱以及前屋面拱架材料对日光温室进行分类。结果显示,苏北日光温室可分为三大类19种不同的构型,各构型净跨度、脊高、后墙高度、后墙厚度、前屋面角、后屋面角变化范围分别是7.5～14.0 m、2.2～5.8 m、2.0～5.0 m、40～600 cm、14.0°～28.4°、23.4°～48.0°|墙体材料多为空心砌块和机打夯土,部分为秸秆或无后墙|前屋面拱架材料多为镀锌钢管或竹竿,部分为钢筋混凝土和泡沫混凝土|除SR-14型日光温室保温比大于1之外,其他构型日光温室保温比均小于1。在此基础上分析了苏北日光温室的结构安全性能、采光性能和保温性能,并结合苏北地区地理位置和气候特征,提出了结构安全性能强、采光效果好、保温性能强、室内操作空间大、土地利用率高,分别适用于现代农业园区和农户使用的两种日光温室构型：SRY-1型和SRY-2型。     

吐鲁番市日光温室蔬菜不同种植模式水分利用效率调查

为明确吐鲁番市设施蔬菜水分高效利用的合理灌溉方式，调查了沟灌和滴灌对吐鲁番市日光温室早春茬哈密瓜、黄瓜、辣椒和番茄产量、效益和水分利用效率的影响。结果表明：在吐鲁番市，滴灌哈密瓜每667 m² 产量比沟灌高100 kg，每667 m²纯收入多1 017.6 元；滴灌黄瓜、辣椒和番茄每667 m²产量和经济效益均稍低于沟灌；但滴灌哈密瓜、黄瓜、辣椒和番茄的水分利用效率和水分经济利用效率比沟灌高1～3 倍。综合考虑，滴灌是吐鲁番市日光温室蔬菜生产中应重点推广的灌溉方式。     

沙漠区域不同墙体日光温室光温性能分析

以新疆和田沙漠温室为研究对象,测试、分析了组装式与砖墙两种沙漠温室内部的光照强度、温度、湿度、土壤温度在晴天、阴天条件下的动态变化。结果表明:沙漠区域具有优越的光照条件,组装式温室的保温效果较好,室温、土壤温度、相对湿度均高于砖墙温室。综合来看,组装式温室较砖墙温室在新疆和田地区具有较强优势,可广泛应用于南疆非耕地区域。     

日光温室热环境模拟预测软件研究开发

运用工程热物理和温室环境工程等理论,构建了日光温室热环境的动态模型,并采用有限差分等数值算法,编制成日光温室热环境模拟预测的软件。结果表明:该软件可以对给定的地理位置、室外气象条件下,采用一定的建筑材料、建筑和构造方案的日光温室,模拟其室内热环境全天的变化情况,同时可对日光温室热环境性能进行预测和评价,比较和确定优化的设计方案。