【摘要】：日光溫室的主要能量來自于太陽能,白天陽光照射在日光溫室墻體上,墻體儲存熱量并在夜間將蓄積的熱量釋放出來,保證溫室處于適宜的溫度。但由于北方冬季寒冷,日光溫室僅靠墻體蓄積的熱量,不足以抵抗夜間的低溫,導致夜間溫室內(nèi)溫度不足,影響植株生長。為此,本團隊開展了以水為蓄熱介質(zhì)的水循環(huán)蓄放熱裝置的研究,研制出太陽能陽光板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng),并獲得兩項國家專利(ZL 201210293846.X;ZL201310034606.2),但該系統(tǒng)存在造價較高,流水不均勻等問題。針對這些問題,本文開展了以輕便、抗老化且低成本的PE氣泡膜為集/散熱材料的水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)研究,以期為提高日光溫室太陽能利用率,增強日光溫室環(huán)境調(diào)控能力提供理論和技術(shù)指導。主要研究結(jié)果如下:1.研制出日光溫室太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)主要由集/散熱裝置、蓄熱水箱、循環(huán)水泵、定時裝置、流水管道等組成。同時,本系統(tǒng)設計一種新型進水裝置,不僅降低了成本,而且保證了水流的均勻性。2.確定日光溫室太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)集/散熱裝置結(jié)構(gòu)分析了氣泡板的不同顏色、不同氣泡直徑、水流量以及是否覆蓋苯板保溫對水循環(huán)系統(tǒng)蓄熱性能的影響。實驗結(jié)果表明:與透明氣泡板比較,黑色氣泡板的蓄熱性能高11%,但黑色氣泡板會對附近的光照均勻性造成影響。在氣泡直徑方面,1cm氣泡直徑的氣泡板比3cm氣泡直徑的氣泡板蓄熱性能高19%。當水流量在40L/min~60L/min范圍內(nèi),氣泡板的集熱效率最高,可以達到80%左右。當安裝苯板保溫空腔時,與不安裝保溫空腔比較,透明氣泡板蓄熱量提高14.3%,因此,增加苯板保溫空腔可提高氣泡板蓄熱性能。3.明確日光溫室太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)運行效果冬季在日光溫室內(nèi)進行氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)運行效果試驗,并且比較了太陽能氣泡板與太陽能陽光板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)的蓄熱性能。白天,氣泡板系統(tǒng)蓄熱水箱水溫平均提高4.2℃,平均蓄熱量為21.007MJ;夜間,蓄熱水箱水溫降低0.9℃,放熱量為4.517MJ,溫室隔斷內(nèi)氣溫可迅速提高1℃。在與太陽能陽光板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)的運行效果比較試驗中,晴天條件下,太陽能陽光板白天蓄熱量為24.696MJ,太陽能氣泡板白天蓄熱量為32.760MJ,太陽能氣泡板的蓄熱量比太陽能陽光板高32.7%。夜間放熱期間,太陽能陽光板水箱水溫降低0.6℃,放熱量為3.011MJ;太陽能氣泡板水箱水溫降低0.9℃,放熱量為4.517MJ。陰天條件下,太陽能陽光板白天蓄熱量為5.040MJ,太陽能氣泡板白天蓄熱量為6.552MJ,太陽能氣泡板的蓄熱量比太陽能陽光板高30%。夜間放熱期間,太陽能陽光板水箱水溫降低0.3℃,放熱量為1.506MJ;太陽能氣泡板水箱水溫降低0.7℃,放熱量為3.513MJ。所以,太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)性能更佳。而且,太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)的材料成本只有陽光板的62%左右,因此,太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟性。
【圖文】：

3 結(jié)果與分析3.1 日光溫室太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)的研制3.1.1 太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)設計本文采用的太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)主要包括集/散熱裝置（氣泡膜），蓄熱裝置（蓄熱水箱），循環(huán)水泵，控制裝置（自動定時裝置），球閥，，黑色膠皮管，熱熔管等部件。如圖 2，氣泡板水循環(huán)裝置懸掛于日光溫室西側(cè)靠北墻位置，水為蓄熱介質(zhì)，水通過水泵從蓄熱水箱抽入進水管，然后流入氣泡板內(nèi)部，在氣泡空腔內(nèi)循環(huán)流動，從排水管流出并再次流入埋入地下的蓄熱水箱。本團隊原先使用的進水管結(jié)構(gòu)為黑色膠皮管接多根滴灌管，此種結(jié)構(gòu)存在易堵塞、水流不均的缺點。所以，本文對進水管進行了改良，采用外出水管套內(nèi)緩沖管的結(jié)構(gòu)（圖3 為兩種進水管道結(jié)構(gòu)對照），改良后的管道兩端出水較為均勻，且不易堵塞，具有安裝簡便、成本低和出水良好的效果。

此種結(jié)構(gòu)存在易堵塞、水流不均的缺點。所以，本文對進水管進行了改良，采用外出水管套內(nèi)緩沖管的結(jié)構(gòu)（圖3 為兩種進水管道結(jié)構(gòu)對照），改良后的管道兩端出水較為均勻，且不易堵塞，具有安裝簡便、成本低和出水良好的效果。圖 2 太陽能氣泡板水循環(huán)蓄放熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Solar bubble board water circulation storage and release heat system structure diagram
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S625

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本文編號：2645597