不同方式封装的相变材料蓄热效果研究——基于日光温室

相变材料应用于日光温室中可以将温室白天多余的热量转移至夜间,起到调节温度的作用。为此,测试了经过两种不同方式封装后的相变材料在日光温室中的实际应用效果。通过与普通砖墙温室对照分析发现:两种类型相变材料温室均具有一定蓄热保温性能。内渗型相变材料温室比普通日光温室室温晴天夜间平均高0.9℃,阴天夜间平均高0.3℃;外挂型相变材料温室晴天比普通砖墙温室夜间温度平均高0.7℃。通过对两种类型相变材料温室综合应用效果比较发现,内渗型优于外挂型。此结果为相变材料在温室中的应用提供参考。     

适于温室应用磷酸氢二钠储放热特性探究

Na_2HPO_4·12H_2O作为一种常温无机水合盐相变材料,由于成本低,无污染、相变潜热值大,能降低温室中能耗实现温室节能而受到广泛关注。本文考虑温室作物的生长对温度的需求以及温室温度的变化状况,分别在8℃,12℃,16℃温度下,同时设置两种不同的传热介质测试Na_2HPO_4·12H_2O的放热及过冷度规律。结果表明,Na_2HPO_4·12H_2O在20-70℃范围内升降温时,会出现两个较为明显的放热峰,在空气和水中随温度的升高,过冷度均逐渐减小。而在同温度下,水中过冷度比空气中的过冷度要大。测试发现,相变储能材料Na_2HPO_4·12H_2O相变温度为47.26℃与36.2℃,对于温室应用来讲温度偏高,无法直接用于温室生产中,需要降低其熔点,并消除过冷现象。     

三种蓄热设备在组装式日光温室中的应用效果

为研究适用于组装式日光温室的蓄热增温设备,在组装式试验温室中安整水袋式、水幕式和双源热泵主动蓄放热设备,研究其蓄放热量、增温效果、蓄放热成本和节能率等指标,通过试验表明:双源热泵晴天蓄热量和放热量最高,分别为704.99MJ和539.62MJ,晚间温室放热时段平均温度较对照温室高3.51℃,但节能率为29.58%,使用成本较高,双源热泵阴天蓄热量和放热量分别为185.73MJ和222.78MJ,放热时间试验温室平均温度较对照温度高2.08℃;水幕式主动蓄放热设备晴天蓄热量和放热量分别为434.62MJ和337.19MJ,放热时段试验温室平均温度较对照温室高3.13℃,节能率为70.53%;水袋式主动蓄放热设备晴天蓄热量和放热量最低,分别为167.42MJ和157.16MJ,放热时段试验温室平均室温较对照普通温室高1.40℃,节能率为69.18%。通过综合性能分析,采用水幕式主动蓄放热设备具有节能率高、使用成本低的优点,双源热泵蓄放热设备具有蓄放热量大、增温速度快的优点,可根据温室生产需要进行选择安装使用。     

温室储热器隔热层与蓄热工质结构设计与性能分析

为解决因连续雾霾天气或阴雨雪天气而导致温室内温度过低,以及现有日光温室储热器散热量大、跨时蓄热量不足的问题,通过对储热水箱外隔热材料及水箱结构进行优化设计和蓄热工质组合研究,实现了温室储热装置跨时储热、分段缓释放热。实验表明,采用隔热涂料+气凝胶+橡塑保温棉的组合隔热效果较好,其24h散热量比单一隔热材料减少散热0.367MJ;设置水箱隔热材料厚度为80~120mm,采用体积为6~10m3、高径比为1∶1的圆柱体蓄热水箱,既可保证较低的有效散热率,也能控制工程施工成本;采用复合相变材料组合增大了水箱蓄热量,优化了放热过程,并实现了热量分阶段缓释。建立了水箱有效蓄热量与水箱体积、相变填充体积的计算模型,利用该模型可根据不同地区热负荷和水箱储热时间配置适当的储热水箱。     

温室热风式相变蓄热节能陶瓷散热系统研究

对热风式相变蓄热陶瓷远红外散热系统进行研究,将几种高效的蓄热相变材料有机结合在一起,对各成分占比进行优化、对装置材料及封装外形研究,解决温室热能的储存和释放,采用石蜡、石墨烯、水质量占比为6∶1∶1的复合相变材料进行试验,其蓄放热时间可延长为原来的3倍左右,对热能的利用具有重要的意义,拥有广阔的市场前景。     

相变储能技术在温室园艺领域的应用

相变材料能够对能量进行储存和利用,有助于降低温室的成产成本。简单介绍相变储能技术的原理及优点,详细讨论相变储能技术在温室园艺领域的应用条件、现状及研究情况,为促进设施农业的发展提供有益的参考。     

新型复合相变墙日光温室性能实测分析

日光温室墙体在温室蓄热保温方面起着非常重要的作用,对温室热环境有直接的影响。为此,对复合相变墙温室和普通温室进行了温度测试,通过对照分析发现低温条件下相变墙温室保温性优于普通温室,高温条件下相变墙温室室内温度波动幅度明显小于普通温室,相变墙内外表面温差波动幅度较普通温室墙体大幅减少,可以有效减少外界环境通过墙体对室内温度的扰动。试验结果表明:将复合相变材料应用于日光温室墙体中,可起到降低温室能耗,改善温室热环境,节能环保的积极作用。     

电热高温相变储能装置设计与应用

伴随全球环境的不断恶化,能源的不断枯竭,如何充分有效地利用能源以及对新能源的开发已经成为业界关注的热点。相变储能技术是利用相变材料在其物理相变化过程中从环境吸热（冷）量或向环境释放热（冷）量,从而达到能量的储存与释放的目的。设计了一款电热高温相变储能装置,将电能转化为热能并通过储存介质储存起来,用于温室内的加温使用。该装置可以平衡电网峰谷差,提高用电效率,减少环境污染,降低用户运行费用,为温室的管理及植物的生长提供必要的条件,对温室产业的发展具有重要的意义。      

适于温室应用的无机相变材料放热特性

为了研究温室常用CaCl2·6H2O、Na2CO3·10H2O、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O四种无机相变材料在不同环境条件下的放热特性,实验设置冷水和空气两种介质条件,分别在5 ℃、10 ℃和15 ℃温度条件下凝固,测试四种相变材料在不同介质和温度条件下的相变温度和过冷度。实验结果表明,CaCl2·6H2O相变温度为30 ℃左右,15 ℃条件下不能凝结放热。Na2CO3·10H2O相变温度为31 ℃左右,Na2SO4·10H2O放热不稳定,相变潜热小,5 ℃条件下纯在明显的二次放热现象,Na2HPO4·12H2O相变温度为33 ℃左右。比较不同环境条件下的过冷度得出空气环境中相变材料的过冷度均小于冷水环境中。随着温度的升高,CaCl2·6H2O的过冷度逐渐减小,Na2CO3·10H2O的过冷度逐渐增大,Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O的过冷度没有明显变化。过冷度与冷却环境中传热介质的导热性能有关,导热性能越强（水的导热性能强于空气）,相变凝固过程中持续放热时间越短。      

日光温室不同厚度土墙体蓄放热特性研究

为实现土墙日光温室结构优化及温室土墙体轻简化,以泰安市不同厚度土墙日光温室为研究对象,利用在两温室(1号墙体较厚、2号墙体较薄)北墙体的不同高度上布置的温度传感器采集的数据,比较分析了在不同天气状况条件下两温室不同厚度土墙体的蓄放热特性。结果表明,晴好天气时,1号温室土墙体的蓄热量和放热量略高于2号温室,二者差值很小,分别为82.3、45.0 k J。连阴天时墙体全天放热,测试3 d的平均放热量,1号温室明显高于2号温室,厚墙体与薄墙体的放热量有明显差异,其二者差值为615.9 k J,但两温室距离墙体内表面0.1 m处的平均气温相差仅0.6℃。从距墙体内表面0.6 m以外的墙体温度相对稳定部分的温度分析表明,厚墙体温室(1号温室)温度相对稳定层的范围较薄墙体温室的大,蓄积热量也较多,应采取有效的换热设备或材料,将厚墙体内温度相对稳定层蓄积的热量释放到温室内部,用于进一步提高温室气温,以充分发挥厚墙体的节能效果。     

温室太阳能蓄热水池的节能分析

以严寒地区为例,对严寒地区温室太阳能蓄热水池的吸热和放热进行了理论分析。结果表明:布置在温室内的太阳能蓄热水池可用于收集和储存太阳能,白天收集的热量也可以有效地用于温室夜间供暖。采用严寒地区每月的日平均参数进行分析计算,结果表明:温室蓄热水池在严寒地区的3~1 0月节能效果显著。其中,6~8月节能10 0%,4月节能约6 0%,5月节能9 0%以上,9月节能8 0%以上,3月与10月节能30%左右。     

寒冷地区日光温室水平地埋管蓄热效果研究

为研究寒冷地区日光温室应用太阳能土壤增温系统的地温变化情况和土壤蓄热效果,利用ICEM建立了二维水平埋管土壤蓄热物理模型,并基于试验工况运用FLUENT对典型日水平埋管与土壤的非稳态传热进行了数值模拟.结合试验数据和数值模拟进行分析,结果表明:白天土壤蓄积的热量可以保持夜间至次日系统运行前的土壤最低温度在10cm深处为...     

北方后墙体塑料大棚绿色采暖智能控制方案

本文针对北方后墙体塑料大棚冬季绿色采暖，提出一种解决方案。该系统是典型的“互联网+”设施农业智能控制系统，其网络架构由底层传感网络层、中层汇聚层和顶层服务应用层构成，可实现远程监控。该系统白天利用阳光集热器将空气加热并通过管道循环泵将热空气输送到地下，利用热交换原理使得土壤升温蓄能，夜间缓慢释放热能来解决北方后墙体塑料大棚冬季采暖的问题。当发生连续阴天、倒春寒等情况时，可启动电地热辅助装置来维持棚内的温度。该方案与北方现有温室大棚智能系统相比，具有绿色环保，节能降耗等特点。     

日光温室根区热环境相变调控系统设计与性能试验

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,以鞍II型日光温室为原型制作试验温室模型并设计了相配套的日光温室根区热环境相变调控系统,包括相变集热单元、潜热储存与交换单元、根温调节单元、循环泵组和循环管路5部分,并制定出系统热性能测试方案。通过对比试验,研究系统在单路循环模式下运行对日光温室模型室内空气、栽培基质不同深度温度的调节效果,以及对温室模型中紫叶生菜幼苗生长指标的影响。结果表明,冬季运行条件下,系统可以有效蓄积太阳辐射热,实现日光温室的高效能量收集和热环境调控,减少室内空气温度波动,提高基质根区温度。典型晴天天气测试时,试验温室20 cm深度处基质平均温度均高于对照温室。此外,与对照温室相比较,试验温室中生菜幼苗的株高、茎粗、单株叶面积、最大叶宽可分别提高13.4%、11.9%、79.1%、35.3%,表明试验温室内热环境更利于紫叶生菜幼苗的生长。     

网格化低温相变储热单元传热性能预测研究

设计了内流式网格化低温相变储热单元。确定了影响相变储热单元传热系数的关键影响因素,分析了单一因素对相变储热单元传热系数的影响规律。分别在储热及放热工况下,采用改进的多元非线性回归法构建了相变储热单元传热系数的预测模型,并检验了拟合误差。结果表明：相变储热单元传热系数受相变储热材料侧平均温度及换热工质侧定性温度的协同影响,相变储热材料侧平均温度为主要影响因素,换热工质侧定性温度为次要影响因素,两者之间具有显著的交互性。储热或放热工况下,相变储热单元传热系数随单一因素的变化规律基本一致,储热阶段传热系数明显高于放热阶段,相变储热单元传热系数预测模型的平均相对预测误差均小于5.00%。     

温室地下贮热系统设计研究

为了降低温室环境调控能耗。根据育苗不同阶段对气温与土壤温度的要求，设计了温室地下贮热系统，并阐述了系统的组成和贮热原理；同时，分析了各设计参数对系统贮热性能的影响。这样不仅为系统设计与理论分析奠定了基础，对其它类似地下贮热系统的设计、研究也具有参考意义。     

不同通风方式日光温室微环境模拟与作物蒸腾研究

日光温室后墙蓄热降低了通风降温效率,高温会刺激植物水分蒸腾,降低水资源利用率。本文以北京市通州区日光温室为研究对象,在原有的上、下通风口基础上,增设后墙通风口。基于DO辐射模型、组分输运模型和多孔介质模型建立了日光温室的计算流体力学（CFD）模型,探究了不同通风方式下温室微环境状况,并结合作物蒸腾模型分析获得了作物蒸腾特征。结果表明,气温变化会直接影响作物蒸腾强度,两者空间分布特征一致。中午温室高温,开启后墙、下通风口,较原来开启上、下通风口,气流走向相似,因减少部分蓄热墙体,降温效率提高5.7%,蒸腾量下降0.020mm/h,开启后墙、上、下通风口,蒸腾量较原来下降0.005mm/h。开启后墙、上通风口,由于两通风口靠近一侧且距离作物较远,只能形成北侧局部降温,降温效率下降10.3%,除湿效率较原来提高5.7%,蒸腾量升高0.035mm/h。此外,在通风口组合中,将靠下的通风口设置在迎风方向,可减少外界来风能量、动量损失,以提高通风降温效率。研究结果可为日光温室微环境调节提供参考。