装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价

针对日光温室墙体保温性不理想,基建周期长和建造成本高的问题,设计一种节能、环保的装配式异质复合墙体日光温室,温室由装配式钢骨架构成承重体系,墙体采用国家标准环保建材多层复合装配在钢骨架上。通过在石家庄地区进行试验,以当地常用黏土砖+酚醛板复合墙体日光温室作对照,对热性能进行分析。结果表明:试验温室墙体热阻比对照温室高67.2%,传热系数低40.5%,墙体热惰性指标仅为对照温室的约1/3,北墙温度稳定区明显小于对照温室。与对照温室比,晴天和阴天试验温室北墙体日平均有效蓄热量分别低86.3%和94.7%,日放热效率分别高23.1%和97.7%;连续3 d晴天和连续3 d阴天试验温室室内平均气温分别高4.9和2.0 ℃,夜间室内最低气温分别高0.7和1.2 ℃;连续3 d晴天上午8:30—10:30试验温室平均升温速率高3.1 ℃/h;连续3 d阴天保温被闭合期间试验温室平均降温速率高0.13 ℃/h。与黏土砖墙日光温室比,装配式异质复合墙体日光温室墙体保温性优,冬季室内平均气温和夜间最低气温高,晴天上午升温速率快,可以满足喜温蔬菜的安全越冬生产,为日光温室的更新换代提供技术储备。     

不同墙体结构日光温室性能测试及分析

为提高日光温室冬季保温蓄热的能力,同时推动日光温室的快速建造,设计3种新型墙体结构的日光温室:相变固化土主动蓄热温室(G2)、模块化素土主动蓄热温室(G3)、现浇混凝土被动蓄热日光温室(G4)。测定3种温室室内环境,以传统主动蓄热温室(G1)为对照温室进行对比分析。结果表明:4种温室在典型晴天条件下夜间的平均温度分别为15.7、16.4、17.8、16.6℃;在典型阴天情况下夜间的平均温度分别为12.4、13.8、13.8、13.1℃;在连续雪天情况下最低平均温度分别为7.3、8.3、8.8、7.8℃。G3即模块化素土主动蓄热温室在夜间和连续低温条件下都表现出了较好的保温性能,能够在室外温度较低时给室内作物提供更好的生长环境,且建造方便,在适宜日光温室发展的地区具有一定的推广价值。     

不同墙体材料日光温室的保温性能

为明确秸秆块墙体日光温室和土墙体日光温室的保温性能,本文以秸秆块墙体日光温室和土墙体日光温室为研究对象,分析了两种墙体结构温室中墙体温度、土壤温度、室内空气温度分布以及晴天和阴天时空气温度变化.结果显示,厚度0.6m的秸秆块墙体日光温室与平均墙厚4.0m土墙体日光温室相比,晴天时温室内空气温度和土壤温度差异不显著,清晨和阴天时秸秆块墙体温室内空气温度略低;秸秆块墙体内侧变温层厚度为15 cm,土墙体内侧变温层厚度为45 cm;秸秆块墙体日光温室中40 cm以内土壤层温度[(15.4±1.0)℃]与土墙体日光温室[(16.1±2.0)℃]无显著差异(P＞0.05);夜间秸秆块墙体日光温室空气温度低于土墙体日光温室空气温度(P＜0.05),白天两者差异不显著(P＞0.05);试验期间,两种墙体结构日光温室中空气温度最低为8.2℃,能满足常规蔬菜反季节栽培对设施保温性能的要求.     

日光温室墙体特性及性能优化研究

为了确保蔬菜安全越冬生产以及温室内的温度满足作物生长发育的需要,着重于提高日光温室的节能效果、探索能有效提高温室热环境的墙体材料及组成,研究针对塔城地区温室现状进行资料收集和数据测试,根据热工学原理,结合地域、土壤、经济等因素,对不同结构墙体进行总结和对比,引用结构相同、材料不同的温室环境温度测试结果,选择最优化的蓄热保温材料,提出最优化的温室墙体结构方案.从而改善温室的保温蓄热能力,提高温室围护结构的整体性能,降低投资成本,使得农户获得最大的经济收益.     

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.     

日光温室墙体保温蓄热性能模拟分析

日光温室及墙体的保温蓄热性能采用传统的试验测试方法存在试验周期长、不适用新型材料等缺点,具有一定的局限性.本文采用理论分析与计算机软件相结合的方法,建立理论模型,分析归纳相关数据,对墙体的保温性能予以评价.通过3种墙体(红砖墙体、钢渣混凝土墙体、加气混凝土墙体)的模拟分析得知,红砖的保温蓄热性能最好,其次是钢渣混凝土墙体,加气混凝土墙体最差.     

不同墙体日光温室保温性能研究

为了确定合理的日光温室后墙材料与结构,2012年分别在睢宁、赣榆建造了不同墙体(普通空心砖墙、复合异质墙体、夹芯板墙体)构型的日光温室,并研究了不同墙体日光温室的增温、保温性能。结果表明:普通空心砖墙蓄热能力强,夜间保温效果好,但白天增温慢;夹芯板墙体热阻值大,白天升温较快,利于提高温室的最高温度,但夜间放热能力较弱,不利于夜间保温;复合异质墙体具有较好的热阻和蓄热能力,增温、保温性最佳。为使日光温室冬季获得较好增温保温效果,从节约成本方面考虑,建议选择1 cm内粉+24 cm空心砖+24 cm空心砖+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉为墙体的温室。     

南疆不同墙体材料日光温室保温性能对比分析

本文通过比较2种墙体材料日光温室在南疆3个月的平均温度变化趋势、典型天气影响、低温累计时间,分析不同温室保温性能。结果表明：新型柔性材料（面包墙）日光温室的升温速度较新型土墙日光温室快;新型土墙日光温室夜间保温效果优于新型柔性材料（面包墙）日光温室;晴天对2种材料日光温室温度变化影响不明显,阴天新型柔性材料（面包墙）日光温室升温速度高于新型土墙日光温室,夜间温度二者升温速度基本一致;新型柔性材料（面包墙）日光温室低温时间累计为85.25小时,高于新型土墙日光温室30.00小时。     

不同墙体材料日光温室冬季温光环境分析

对河西走廊地区混凝土墙、法兰墙、石砌墙、全钢架装配型和砖框架等5种不同墙体材料的日光温室进行冬季环境监测,分析了温室内部的温度变化。结果表明,与室外温度相比,5种温室的室内温度明显升高,且混凝土墙和石砌墙温室保温蓄热效果明显好于其他3种温室。从不同时段来看,混凝土和石砌墙温室蓄热冷却速度明显低于其他3种温室,有利于温室内热量的保存。从典型天气来看,混凝土墙和石砌墙温室升温快,降温慢,具有较好的稳定性,比其他3种温室抵御极端天气的能力强。晴天时,5种温室内光强≥10 klx的时长平均7 h左右,≥30 klx的时长平均4 h左右,均可以满足温室内作物正常生长。综合比较,混凝土和石砌墙温室保温性能较好。     

日光温室墙体不同保温材料对其保温性影响

新型保温材料应用是提高日光温室保温性能重要措施之一,文章选取常见保温材料聚苯乙烯泡沫板(EPS),聚苯乙烯挤塑板(XPS),酚醛酯板(酚醛树脂),聚氨酯(聚氨基甲酸酯)作试验材料,在温室其他参数一致前提下,以日光温室典型夹芯墙体为对照,对比墙体相同热阻值下日光温室墙体不同保温材料应用效果。结果表明,聚氨酯外保温复合墙体表现最优,XPS外保温处理效果次之,酚醛酯最差。聚氨酯外挂有效热积累量分别较对照提高1.021 MJ·m~(-2),较其他处理最大提高0.835 MJ·m~(-2),温室晴天、阴天气温比对照分别提高2.3、2.0℃,日平均地温提高1.6℃,晴天、阴天气温较其他处理最高分别提高1.2和1.1℃,日平均地温提高0.8℃。综上,聚氨酯可作为日光温室墙体外保温推荐材料。     

日光温室自然对流蓄热中空墙体蓄放热效果研究

研究新型自然对流循环蓄热中空墙体的蓄放热效果,采用自计式传感器连续测试墙体内的温度分布及室内表面的热流量,对该墙体的蓄放热特性进行研究。结果表明:新型墙体内部的温度分布规律与传统的实心墙体构造不同,从内表面至外表面,并不是持续下降的趋势;在晴天白天,内部中空层两侧墙体表面的温度高于相邻实心构造部分,但比中空层空气温度的19.2℃分别低2.2和3.7℃,表明墙体深处处于蓄热状态;清晨温度较低时刻,中空层两侧表面温度分别比其中空气温度的11.7℃高出1.3和0.8℃,表明墙体内部直至清晨仍处于放热阶段。墙体内各点的温度波动幅度显示,晴天中空层两侧表面和空气温度的波动幅度分别可达4.9、4.0和8.2℃,表明墙体内部表面蓄热放热作用显著;阴雪天气下也表现出一定的蓄热放热效果。研究表明,该新型自然对流循环蓄热中空墙体构造可以有效调动墙体深处材料参与蓄热放热过程,显著增加墙体的总蓄热放热面积。     

日光温室后墙夜间非稳态导热特性研究

【目的】对日光温室后墙夜间的非稳态导热特性进行研究,为发挥后墙保温作用提供理论依据。【方法】在位于山东泰安的试验温室内,分别于温室后墙距地面0.1,1.1,2.1,3.1和4.1m处及地面距离后墙0.1m处设置测点,选取2015年越冬季某一晴天和阴天,在18:00至翌日06:00,每隔1h测定后墙各测点的温度和热流密度,计算各测点温度变化率、热流密度积分值、后墙内部热量流动量,以及后墙与地面之间的热量流动量,研究夜间温室后墙不同高度蓄热量变化与放热量之间的关系、地面温度与后墙温度之间的关系,以及后墙内部和后墙与地面之间的热量流动。【结果】晴天夜间后墙中上部蓄热量变化基本相同且大于后墙下部蓄热量变化,后墙中上部放热量逐渐降低然后趋于平稳,后墙下部放热量逐渐增多,后墙中部放热总量最多;后墙温度24:00之前高于地面温度,24:00之后低于地面温度,后墙与地面之间存在热量流动;后墙内部热量流动数量占后墙放热总量的比值为14.2%。阴天夜间后墙中上部蓄热量变化基本相同且大于后墙下部蓄热量变化,后墙放热量从上到下逐渐增多;后墙温度低于地面温度,地面流入后墙热量占后墙放热总量的比值为3%;后墙内部热量流动数量占后墙放热总量的比值为25.5%。【结论】后墙高度、后墙不同高度蓄热量影响后墙不同高度放热量;后墙高度对放热量的影响贯穿后墙放热过程的始终,后墙蓄热量对放热量的影响主要集中在后墙放热前期;后墙热量存在自上而下的整体迁移流动。     

日光温室夜间后墙不同高度放热量差异的理论分析

针对日光温室夜间后墙不同高度放热量差别较大的现象,运用物理学矢量原理、气体分子动理论,对外界低温通过覆盖面在后墙形成的放热机理进行推导,结合放热机理和后墙不同高度温度差别对后墙不同高度放热量差别的影响进行研究。结果表明:1)外界低温驱动力水平分量大小随后墙高度降低不断增大,外界低温驱动力水平分量密度随后墙高度降低不断减小,后墙放热驱动是外界低温驱动力水平分量大小和密度乘积的函数,随后墙高度降低不断增大。2)后墙放热后温度不断下降,后墙放热量自上而下逐渐增多,下侧放热量是上侧放热量的2～3倍。3)推导出的后墙放热机理能够解释后墙不同高度放热量差异,后墙不同高度放热量差异主要是由于外界低温通过覆盖面在后墙产生的放热驱动不同造成的;后墙放热是外界低温驱动下的被动放热。4)后墙温度较高时,后墙放热量受后墙温度和后墙放热驱动共同作用,此时后墙中部放热量也会较多;后墙温度较低时,后墙放热量主要受后墙放热驱动作用。     

日光温室墙体一维导热的MATLAB模拟与热流分析

为探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递动态规律,采用有限差分法建立墙体一维非稳态导热模型,利用MATLAB编制相应的模拟程序,计算出日光温室墙体各点的温度和热流。结果表明:该模型能够比较准确模拟日光温室土墙的温度。墙体内侧存在有效蓄热层,它对日光温室室内热环境有积极的作用。墙体有效蓄热层的热流白天指向墙体外侧,夜间指向墙体内侧,因此它的厚度直接根据热流的方向确定。有效蓄热层与天气、墙体总厚度以及墙体热特性参数有关。2012-12—2013-01期间有效蓄热层厚度为0.26~0.45m不等,最大值出现在连续雪天。同时从理论上验证了3.0m厚的温室土墙内部存在热流相对稳定的"热稳定层"。     

相变蓄热系统对日光温室热环境及草莓产量和品质的影响

为探究相变材料和太阳能空气集热器相结合应用于日光温室梯形墙体后对室内热环境和草莓产量、品质的影响,对主-被动式蓄热温室（Tr）和普通温室（CK）的梯形墙体的墙表面温度、根系环境温度,室内外温度、草莓的产量及品质指标进行了测试分析。结果表明,无论晴阴多云天,Tr的墙体表面温度、根际温度和室内气温均高于CK,且存在显著性差异;Tr和CK的产量分别为（1 396.60±38.99）kg和（969.32±23.78）kg,与CK相比,Tr增加了44%。主-被动蓄热系统分别提高了草莓果实中的葡萄糖、果糖、蔗糖含量为 33%、28%和57%,同时提高了可溶性糖 17%、糖酸比 75%、维生素C 30%。该研究结果可为改善温室热环境、提升草莓品质及产量提供参考。     

冀中日光温室土墙温度场测试实验与分析

日光温室生产蔬菜是我国北方越冬种植的一种重要途径,研究土墙体内部温度梯度变化规律、确定合理的厚度对提高土地利用率、创造更高的经济价值具有重要意义。本研究通过利用ANSYS软件对温室墙体进行温度场模拟,将温室蔬菜生长要求的最低温度作为指标,研究温室土墙厚度与室内温度的变化规律,并与实测数据进行对比验证,同时考虑墙体的承载力及稳定性要求,得出冀中地区温室梯形截面土墙的合理厚度。     

高效保温材料在日光温室后屋面中的应用研究

【目的】分析高效保温材料的热工性能,并测试其在日光温室后屋面中的应用效果,为日光温室后屋面保温节能材料的优选提供依据。【方法】以聚苯板、挤塑板、玻璃棉及常规材料干草帘作为后屋面保温层材料,分析其热工性能及热经济性能,并应用于日光温室后屋面,通过温室内外温度变化、热量传递及植物生长情况评价其保温性能。【结果】挤塑板的各项热工性能指标较优,其温室热惰性指标为2.59,技术经济特征量为29.26(元.W)/(m4.K),以其作为后屋面保温层的3#日光温室内气温、土温均较高,后屋面外表面夜间放热总量602.92 kJ/m2,低于其他温室,其内西葫芦定植后前期各项生长指标与常规后屋面材料温室间存在显著差异,其产量达38 847kg/hm2。聚苯板技术经济特征量也较低,保温性能次之;玻璃棉由于附加抗压层而导致应用成本提高,常规材料干草帘的保温性最差。【结论】挤塑板具有良好的热工及保温性能,较适合用于日光温室后屋面保温层。