中国日光温室结构的改良与创新(二)——基于主动储放热理论的墙体改良与创新

日光温室主动储放热理论是我国日光温室发展中一项重要的理论创新。在此理论的指导下,中国日光温室建设彻底摆脱了厚重墙体结构,开始走向构件工厂化生产、现场组装式安装的工业化发展道路。一方面大大提高了温室建设的工业化、标准化水平,使温室建设的规范性和建设速度大大提升.     

中国日光温室结构的改良与创新(四)——温室骨架形式的改良与创新

正从20世纪80年代中国开始研究和大力发展日光温室以来,温室的骨架形式在不断创新和发展,目前主要包括琴弦结构、桁架结构、单管结构和柱梁结构。本文以温室结构承力体系为主线,系统梳理和总结了日光温室的各种骨架形式及其特性。骨架是温室的承力结构,是温室安全生产的第一保证。自从20世纪80年代我国开始研究和大力发展日光温室以来,温室的骨架形式也随着保温被材料和卷帘机的发展和改进、温室高度和跨度的不断加大、温室墙体储放热理论的完善及墙体功能和材     

复合相变蓄热墙体材料对日光温室热环境及番茄生长发育的影响

为改善日光温室作物的生长环境,将北京工业大学建筑工程学院相变畜热技术研究团队研制的复合相变蓄热墙体材料应用于种植番茄的日光温室北墙内表面。对比试验结果表明,在种植条件完全相同的情况下,采用了复合相变蓄热墙体材料温室内的番茄,在整个生长过程中的形态指标始终好于未采用复合相变蓄热墙体材料的温室,而且前者的果实大,产量大幅提升。从温室北墙内表面温度、耕作层土壤温度、有效积温以及复合相变墙体蓄放热能力等方面,定量地评价了复合相变蓄热墙体对改善日光温室作物生长热环境的影响。     

本期导读

正周长吉研究员以日光温室结构的创新和变迁为主线,分3期回顾和总结30多年来中国日光温室的发展之路,本期重点介绍在被动储放热理论指导下日光温室墙体结构的改良和创新。2017年我国马铃薯市场具有春薯价格同比下跌幅度大、总体价格水平低、走势波动异常等3个显著特点,2018年马铃薯市场价格走势如何?周向阳等进行了预测。     

科技文摘

日光温室墙体与地面吸放热量测定分析 为研究日光温室土质后墙与地面对室内的放热情况，测定了晴、阴天气条件下土质后墙和地面的表面温度及热通量。结果表明，单位面积墙体与地面各自的放热量与室内太阳辐射密切相关 .     

宁夏非耕地沙漠新建日光温室性能分析

为促进宁夏非耕地日光温室发展,建造了以混凝土空心砌块与沙子为主要建材的复合墙体构造温室,并于2012年冬季分析测定了日光温室各方面性能。结果表明:新建试验温室性能在光照强度、空气最低温度变化、墙体吸放热总量、不同深度土壤日平均温度方面优于对照温室,在空气湿度、积温方面差异不大。     

日光温室土质梯形截面墙体温度与热流量的测定分析

为研究日光温室土质梯形截面墙体热量环境,测定了温室墙体内表面上、中、下3点太阳辐射照度、热通量及3点距墙内表面0.05m和0.30m处2个层次测点的温度。结果表明:墙体表面上、中、下3点太阳辐射和墙内温度由上向下均逐步升高,3点日均太阳辐射总量分别为2.21、2.30、3.08MJ·m~(-2);0.05m处上、中、下3点平均温度分别为2.37、13.83、14.13℃,0.30m处分别为11.13、12.62、13.34℃;3点吸热量也是由上向下依次升高,试验期间3点分别累计吸热85.60、85.80、92.89MJ·m~(-2);墙体上部平均放热量最小,下部次之,中部最大,上、中、下3点放热量分别为76.47、96.88、93.70MJ·m~(-2);墙体吸热和太阳辐射直接相关,也和墙体放热显著相关,墙体放热又与墙内温度相关,因此太阳辐射直接影响到墙体热量环境。试验证实日光温室土质梯形截面墙体不同高度太阳辐射与热环境存在差异。     

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。     

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。     

日光温室土质墙体温度与吸放热量测试分析

以青海西宁地区典型日光温室为研究对象,冬季最冷时段测试和分析了该类型温室梯形土质墙体温度分布及内外表面热通量,研究了日光温室墙体温度变化规律及墙体吸放热特征,以期为合理分析评价墙体保温蓄热性能及构建墙体传热模型提供理论依据。结果表明:墙体在垂直方向温度变化差异不大;厚度方向上墙体内表面测点温度波动较大,晴天日变化幅度达到26.07℃,阴天为8.6~11.6℃。墙体在晴天吸收的总热量为687.84 W/m2,阴1d、阴2d以释放热量为主,向室内释放的总热量分别为640.59W/m2和1 106.99W/m2;墙体外表面在典型天气条件下均向室外释放热量,分别为984.70、1 785.13、1 866.55W/m2。     

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。     

山西省日光温室结构问题的调查研究

为了了解山西省日光温室的主要类型及其存在的问题,对全省日光温室类型与现状进行了调
查,并对日光温室的采光屋面、墙体与下挖深度等3 个重要结构的设计合理性进行了分析。调查结果显示,
山西省日光温室类型多样,依据采光屋面结构可以分为立坡式和拱圆形两种;从墙体结构上可以分为机筑
土墙型和复合砖墙型。山西省已建日光温室在建设上缺少必要的分析与规范,存在前屋面拱架遮光较多、
下挖深度过大、墙体厚度过厚等共性问题,应制定依据山西省区域气候特征的日光温室规范化建设方案,
用于指导日光温室的建设和现有日光温室的优化改造。     

墙体材料及其组合方式对日光温室保温性能的影响

日光温室墙体主要具有蓄热、隔热、支撑的作用,对日光温室的性能起着重要的作用。本文分别从墙体结构、蓄热结构、隔热结构3方面进行了分析,并通过对等比缩小模型的测试,比较了同种结构不同种复合异质墙体材料和同种复合异质墙体材料不同结构的墙体对保温性能的影响。结果表明,相同厚度隔热材料在砖墙厚度较薄时保温效果优于较厚的砖墙;红砖、粘土、水体材料中,水体材料的保温性能最好,其次是粘土,最后是红砖;复合异质材料优于单一墙体材料。该研究为今后日光温室有效的应用提供一定参考。     

不同墙体结构和保温方式对日光温室的保温性能测试

以处于同一地点的5个不同墙体结构或保温方式(w1为厚墙体单膜双保温;w2为厚墙体双膜内保温;w3为厚墙体单膜内保温;w4为37 cm墙体单膜双保温;w5为机建墙体单膜内保温)的不加温的主流日光温室为研究对象,测定和分析了温室内气温和后墙体内的温度变化情况。结果表明:具有双层保温被的厚墙体w1保温效果最好,与w2、w3及w4的差异达到了显著;而与w1具有相同覆盖物但墙体为37墙体的w4保温效果最差。后墙合理厚度在0.8～1.0 m,后墙内侧0～0.4 m区域为主要储放热层,应选用比热容较大的材料,0.4～1.0 m区域主要起隔热保温作用。因此,日光温室后墙厚度应在0.8～1.0 m并且内部填充比热容较大的材料,并且前屋面具有外保温覆盖物的可以有效提高温室的保温效果,在包头及周边地区冬季可以不加温进行果类菜安全越冬生产。     

甘肃西北型日光温室环境因子观测与结构优化分析

以甘肃省西北XB-GⅡ日光温室为研究对象,对其微气候环境因子,如室内外温度、墙体和地面不同深度温度、墙体和地面热流量、室内外光照强度等进行了测定和分析。结果表明:这种西北型日光温室冬季室内外最低温度差可达32℃,晴天温室内温度保持在20℃以上时间达到6h以上,冬季30cm深地温和墙体内侧30cm处基本达到日夜恒定,从热通量变化分析,土壤是温室最主要的放热体,墙体次之。温室管理白天需注重通风降温,而晚间则需加强保温覆盖。     

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。     

中国日光温室结构的改良与创新(三)——温室屋面结构的改良与创新

正从日光温室前屋面和后屋面几何尺寸的变迁中分析我国日光温室屋面结构的改良与创新过程,在此基础上就日光温室前屋面和后屋面的一些革新技术,包括直立南墙结构日光温室、可变屋面倾角日光温室、活动保温采光后屋面日光温室等的特点进行了总结。典型日光温室的屋面分为前屋面(采光面)和后屋面两个屋面。前者面南,表面覆盖活动保温被,白天打开保温被温室采光,夜间覆盖保温被温室保     

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。     

寿光日光温室的发展历程及创新点

寿光日光温室从1989 年建造的第一代日光温室,至今已更新换代到第七代,每一代的改进使日光温室的保温性、操作性、生产能力逐步提高,主要表现在温室的长度、跨度、温室内高度,墙体厚度,覆盖材料,机械化设备的应用等方面。随着建设新材料的不断涌现、智能化设备的普遍应用,将会带动日光温室在提高土地利用率、温室内环境控制性、温室整体操作性、提高劳动效率和减轻劳动强度等方面做出更大的改进。     

不同材料墙体对温室温效应的影响

以-40℃的户外温度为设计标准，以红砖材料墙体作对照，研究不同材料墙体对温室温效应
的影响。结果表明：采用240 mm 20 孔圆孔多孔砖作为温室内墙、外挂120 mm XPS 板、最外层为25 mm
水泥砂浆的温室墙体结构（处理D-X）具有较高的吸热和放热能力，可以有效提高温室内地温和气温。