基于相变储热材料的温室栽培架设计及性能研究

【目的】设计一种基于相变储热材料的温室栽培架,为解决温室作物冬季面临的低温冷害等问题提供参考。【方法】利用相变蓄放热系统、辅助加热系统、热风循环系统等组成栽培架,通过试验测试了典型晴天和典型阴天条件下栽培架种植区和相变蓄放热系统内的温度,对种植区与温室内的温度进行比较,并用FLIR红外成像仪采集线椒、番茄叶片部分的热红外图像,验证栽培架的放热保温效果。【结果】在典型晴天且不开启辅助加热条件下,种植区夜间平均温度较温室内高1.2～2.5 ℃;在典型阴天条件下,夜间开启辅助加热系统时,种植区夜间平均温度较温室内高3.3～6.8 ℃。在典型晴天和阴天两种天气条件下,栽培架内种植作物的叶片温度均高于同时段温室内种植的作物。栽培架的平均能量利用率在典型晴天和典型阴天条件下分别为65.1%和56.6%,栽培架的平均性能系数（COP）在典型晴天条件和典型阴天条件下分别为9.3和2.2。【结论】所设计的基于相变储热材料的温室栽培架冬季种植区增温明显,可有效改善作物生长的热环境,且节能效果明显。     

节能可移动日光温室结构设计和建造技术

为了促进日光温室在苏南地区的应用,设计建造了新型节能可移动日光温室。介绍了节能可移动日光温室的设计和建造技术,节能可移动日光温室采用绝热保温性能较好的聚苯板作为温室墙体材料,拆卸安装方便,在墙体内侧安装相变储热材料,并在温室外部安装太阳能集热装置。     

相变材料及相变装置在农业设施中的应用

<正>相变材料具有储能密度大、储能能力强、相变过程中温度恒定等特点,它在相变过程中能够吸收(释放)大量热量,非常适用于作为能量储存的材料。本文阐述了国内外应用相变材料及相变装置的发展现状,对不同相变储热方式进行了比较,指出固-液相变储热具有广泛的开发应用前景。本文重点介绍了常用于太阳能热泵系统低温相变材料的特点、相变储热装置及太阳能热泵系统的运行模式。相变材料及相     

以Cu颗粒强化导热的木质基复合相变储热材料性能研究

  目的  高导热的填料虽然能够提升木质基复合相变储热材料的储放热速率,但存在的易团聚现象无法使其均匀分散于材料内部。本研究旨在利用溶液还原法,由内而外地在轻木基体内原位生成单分散的金属铜颗粒,为提高木质基复合相变储热材料的储放热性能探索绿色、经济的道路。  方法  首先利用酸性亚氯酸钠溶液对轻木进行脱木素处理以提高其对相变材料的封装效率。然后利用CuSO₄溶液与抗坏血酸溶液在脱木素轻木内利用溶液还原法多次循环制备单分散金属Cu颗粒,并将反应完全后的轻木利用真空浸渍法与石蜡（PW）制备具有Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料。采用场发射电子显微镜（SEM）、红外光谱分析（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、差式扫描量热仪（DSC）、导热系数测试仪和温度巡检仪对材料的微观、结晶、化学结构及储放热性能进行评价。  结果  轻木经脱木素处理后其对石蜡的封装效率从64.9%提升至了82.6%。经过抗坏血酸对Cu2+的还原作用,在轻木基体内原位制造出了Cu。然而循环次数过少,Cu不能均匀地分布在木材基体内,而过多的循环次数则会过量地影响轻木对相变材料的封装效果;其中3次的循环次数最为合适,以此所制备的复合相变储热材料导热系数提升了1.76倍,熔融与凝固潜热分别高达143.7、142.9 J/g,同时储热与放热时间分别缩短了23.7%与32.6%,展现出了更好的温度调节潜力。  结论  利用溶液还原法能够有效地在轻木基体内均匀制备金属Cu颗粒,并且以3次循环制备的Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料储放热性能较好。      

相变蓄热墙体对日光温室热环境及乳瓜生长发育的影响

为了研究复合相变墙体对日光温室热环境及乳瓜生长发育的影响,以北墙为土捣墙的日光温室为对照,对温室内环境参数(热通量、北墙内表面温度、气温、土壤温度)及乳瓜生长参数(叶片、茎、果实的生长状况)进行比较.结果表明:温室北墙涂抹40 mm相变材料可提升墙体吸放热的性能,且白天蓄热和夜间放热通量均高于对照温室.墙体内表面温度呈现出相变涂层温室好于对照温室,最高增加0.4℃.试验期间,相变涂层温室的旬平均气温总是高于对照温室,最高增加0.3℃,且温室内最高温度呈现出相变涂层温室小于对照温室,所以相变材料放热使得室内温度略高于对照温室,室内温度波动幅度大大减少.相变涂层温室的日均土壤温度高于对照温室,最高增加5.7℃.2个温室乳瓜的株高均与日均气温、日均土壤温度呈极显著正相关,且相变涂层温室处理的相关系数大于对照处理.在整个生育期,相变涂层温室内的乳瓜株高较对照温室增加12.7％,茎粗增加1.5％,叶面积增加2.9％.与对照温室相比,相变涂层温室内乳瓜维生素C含量、总糖含量、横宽分别增加41.9％、27.9％、9.8％.该试验结果对宁夏日光温室后墙墙体材料和相变温室种植作物选择提供理论依据.     

硬脂酸/膨胀石墨储热材料的储/放热性能

为提高太阳能干燥系统的能源利用效率,制备了适宜木材太阳能干燥用的硬脂酸/膨胀石墨复合相变储热材料。利用差示扫描量热分析仪(DSC)和温度巡检仪对复合相变储热材料的热性能进行了研究,并在相同加热时间的条件下,探究了储热单元对储热水箱温度变化的影响。实验结果表明:含10%膨胀石墨的复合材料具有良好的封装效果;其融化潜热为169.90 J/g,凝固潜热为166.10 J/g;膨胀石墨的添加有效地提高了复合材料的储/放热效率;储热单元的添加对储热水箱水温的变化影响显著,在潜热放热阶段能够提供大量热量,减缓水温下降速率。     

环境调控

正设施园艺生产中,作物与温室各环境因子间互相影响,应用温室环境预测模型与环境调控工程技术,可有效控制温室内的环境,提高能源、水肥利用率。但实际操作中,温室内多目标优化控制难度较大。本期主要介绍了温室环境预测模型发展现状、温室环境测试分析以及环境调控技术等方面的研究。     

太阳能相变蓄热系统在温室加温中的应用

为充分利用太阳能资源提高冬季温室的夜间气温,设计一种太阳能相变蓄热系统。白天利用太阳能集热板吸收太阳辐射并将其转化成热能储存到相变材料内;夜间以空气为热媒将相变材料内的热能输送到温室内,为温室加温。试验结果表明:晴天应用该系统,温室夜间平均气温可提高2.0℃,夜间最低气温提高3.1℃;在不同天气状况的综合条件下应用该系统,温室夜间最低气温平均提高2.5℃,20cm处地温平均提高1.5℃;经计算,晴天条件下,该系统的平均集热效率为59.2%,夜间单位面积放热量为4.05MJ/m2,平均加温热流密度为83.4 W/m2;应用该系统温室增温效果明显。     

相变储能材料在温室大棚保温中的应用

温室大棚生产在冬季的生产效益最显著,但是由于冬季气温较低,对温室大棚内的作物造成不利的影响,因此有效的增温、保温成为保证温室大棚在冬季优质高效生产的重要技术。基于此,探讨了相变储能材料在温室大棚温度控制中应用的可行性,并介绍了一款新型相变储能换热器的设计,以期为相变储能材料在温室大棚保温中的应用提供借鉴。     

无机水合盐相变储能材料在温室大棚中的应用方式研究进展

相变储能技术应用于温室大棚,在温室节能和优化作物生长环境等方面可发挥重要的作用。本文综述了相变材料在温室大棚中的应用方式,重点对基于无机水合盐相变储能材料的相变墙体和相变蓄热装置2种应用方式进行了评述。指出未来的研究重点是优化相变蓄热装置效率以及开发更高效的应用形式。     

新鲜事

正青海大学保温相变材料研究取得重大突破一种低温相变储能材料能像电池储电一样将太阳热能储藏在其中,并按人们意愿释放热能。这是日前记者在青海大学青海省先进材料与应用技术重点实验室看到的一种新型温室大棚保温相变材料,其三项核心技术获国家专利授权。青海大学的模拟效果实验显示,芒硝基相变复合储能材料的相变潜热达到179.6 J/g,相变温度能从32℃降到25℃,可使温室大棚夜间温度整体提升4~5℃,这项技术的应用可扩大温室大棚的应用区域,提高土地利用率,具有显著的社会效益和经济效益。     

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。     

日光温室冬季新型增温技术在叶菜生产中应用对比研究

试验利用相变材料和石墨烯电加热技术进行日光温室增温对比试验,探索绿色高效的冬季日光温室增温技术。研究结果表明:1.加装相变材料、石墨烯电加热设备温室的平均温度分别比对照温室高0.7℃、3.2℃。与对照温室相比,加装石墨烯设备的温室一天内温度变化最小,其次是加装相变材料温室。同时,石墨烯设备在室外相对低温时耗电量较大,相对高温时耗电量较小。2.连续晴天时,石墨烯电加热设备的温室和相变材料温室分别比对照温室高2.3℃,1.1℃,石墨烯电加热设备在温室温度较高时不进行加热,相变材料温室的保温性较好。连续极端寒冷天气时,石墨烯电加热设备比相变材料增温效果明显,夜间石墨烯电加热设备可提高温室温度6.2℃,保证叶类蔬菜正常生长。3.石墨烯电加热设备温室最低气温能保持在0℃以上,避免发生冻害,满足叶菜生长需要;相变材料可提高温室温度,有效减少叶菜冻害的发生。     

荷兰温室环境调控技术进展

环境调控技术是温室工程的核心,是温室周年生产的基础保障和获取高产稳产的重要手段。20世纪60年代初,随着荷兰温室技术的快速发展,环境调控技术陆续得到应用与推广。首先是采暖系统率先引入温室的冬季增温,使用的燃料由最初的煤炭逐渐升级到油和天然气;随后,CO2施肥技术开始在温室生产中推广使用;60年代中期,第一个温室模拟气候控制系统问世,虽然当时仅能控制加热和通风机构,但为后来的计算机控制系统奠定了基础;此后,温室补光、通风开窗机构、天沟保温等光温调节技术相继得到开发应用;80年代初,可移动式保温幕开始推广应用,为温室冬季夜…     

物联网在设施农业中的应用

从物联网在温室环境监测、温室作物生长环境调控、作物病虫害诊断和设施农业数字化管理等上的应用,总结了物联网技术在设施农业中的应用,并对物联网技术在设施农业的利用研究方面提出了展望.     

高温相变蓄热电采暖器蓄放热特性的实验研究

本文对自研得高温相变蓄热电采暖器的蓄放热性能进行了实验研究,表明该电采暖器蓄热密度高,蓄放热性能稳定;针对放热末期散热进行了空气通道强化散热实验研究,结果表明其内部结构合理,蓄热时隔热性能好,放热时放热速率可满足普通取暖要求。     

基于模型的温室环境调控技术研究

提出了基于模型的温室环境调控技术,给出了温室环境调控中温度的适宜值、夜平均温度和24h平均温度的确定方法,并建立了基于模型的温室环境调控系统。系统能够根据当前温室内环境参数给出温室的环境调控方案,并能与温室环境控制器连接进行温室环境调控,取得了良好的结果。     

改性石蜡的储热性能检测

为了解决太阳能间歇性,最大程度的提高太阳能利用率,选择石墨、硫酸铝铵分别与石蜡做成复合储热材料,按照不同的质量配比混合制备试样.利用差示扫描量热仪( DSC)和数据采集系统(M400)对几种石蜡类复合相变储热材料的热性能进行实验分析.结果表明:石蜡中加入40％的硫酸铝铵,使复合相变储热材料的潜热增加、热导率显著提高,储...     

宁夏两种结构日光温室墙体与地面传热特性分析

针对宁夏二代日光温室和引进的山东五代日光温室进行传热特性分析,得出无论从晴、阴天还是从长季节观测分析,山东五代日光温室的墙体放热量均极显著大于宁夏二代温室的墙体放热量;山东五代日光温室的地面放热量显著小于宁夏二代温室的地面放热量;通过计算整个冬季的墙、地放热总量可知,山东五代日光温室的墙、地放热总量比宁夏二代日光温室的墙、地放热总量高9.9%。并且以整个长季节观测数据为基础,计算得到了两种类型日光温室的墙体与地面对温室热量的贡献率,在整个冬季,宁夏二代温室的墙体放热量低于地面放热量2%,山东五代温室的墙体放热量高于地面放热量34%。     

周博士考察拾零(四十一) 一种用聚苯乙烯泡沫空心砖做围护墙体的日光温室结构

<正>随着人们对日光温室墙体储放热机理认识的不断深化,传统的墙体储放热理论已经在日光温室建设中受到越来越多的挑战。新的日光温室设计和建设理念采用了主动式储放热思想,采用主动式储放热装备和设施,可人为地控制储放热的时间和储放热的多少,从而摆脱了传统的单一依靠墙体的被动式储放热来维持温室内温度的限制。这一理论上的突破,使传统的日光温室墙体既做温室围护结构,又