日光溫室作為我國設施農業(yè)的重要組成部分,是北方冬季反季節(jié)蔬菜作物生產的重要設施,對保證城鄉(xiāng)居民蔬菜長期、安全、穩(wěn)定供應起到了積極作用,為我國冬季蔬菜的持續(xù)供應做出了巨大貢獻。甘肅蘭州地區(qū)冬季寒冷,日光溫室內外溫差大,而溫室墻體的蓄放熱性能對室內熱環(huán)境有著很大影響,但是當?shù)貍鹘y(tǒng)的日光溫室墻體大都采用被動蓄放熱方式,蓄放熱量有限,不能從根本上滿足溫室內作物生長的室內熱環(huán)境。為了改善溫室內熱環(huán)境,提高墻體的蓄放熱性能,充分利用太陽能,本文重點從主被動相變蓄熱墻體的構筑方式、墻體熱性能評價方法、墻體主動蓄放熱系統(tǒng)的蓄放熱性能等方面進行以下研究:首先,針對我國現(xiàn)有典型土墻、磚墻、相變材料復合墻體構筑的3種日光溫室,通過采用室內空氣溫度、墻體溫度場溫度和墻體蓄放熱量等評價指標分析了其存在的主要問題。結果表明,現(xiàn)有典型墻體采用被動式蓄放熱,墻體存在溫度穩(wěn)定區(qū),蓄放熱能力有限;雖然通過增加墻體厚度可以提高墻體蓄熱量,但土地利用率減少,另外受外界環(huán)境的影響,夜間不能滿足溫室內作物生長熱環(huán)境�；诖瞬蛔�,本文提出了一種日光溫室主被動相變蓄熱墻體,以主動和被動相結合的方式改善溫室內熱環(huán)境。其次,在蘭州地區(qū)搭建主被動溫室和普通溫室試驗臺,以日光溫室室內空氣溫度、墻體內表面溫度、室內土壤溫度、墻體內部溫度等評價方法并結合測試數(shù)據(jù),分析了不同天氣條件下,主被動溫室相對于普通溫室的溫度改善效果,并對主被動溫室墻體內裝有相變材料的箱體和蓄熱盤管進出口溫度進行了測試分析。第三,通過測試分析得出,晴天天氣條件下,保溫被開啟和關閉期間,主被動溫室室內空氣溫度比普通溫室室內空氣溫度平均分別提高了4.5°C、2.4°C,內表面溫度平均分別提高了4.6°C、2.5°C,地溫平均分別提高了1.9°C、1.6°C,20cm深度土壤溫度平均分別提高了1.8°C、1.5°C;整個晴天,日有效積溫提高了42.1%,作物適宜生長時間增加了6h,距墻體內表面120mm處溫度平均提高了4.0°C,墻體320mm厚度處高度方向溫度平均提高了2.4°C。陰天天氣條件下,保溫被開啟和關閉期間,主被動溫室室內空氣溫度比普通溫室室內空氣溫度平均分別提高了2.2°C、1.2°C,墻體內表面溫度平均分別提高了2.1°C、1.3°C,地溫平均分別提高了1.1°C、0.9°C,20cm土壤溫度平均分別提高了1.0°C、0.8°C;整個陰天,日有效積溫提高了28.7%,作物適宜生長時間增加了4h,距墻體內表面120mm處溫度平均提高了2.6°C。第四,從保溫被開啟到主動供熱開始期間,箱體E內部平均溫度比箱體B高0.5°C,蓄熱盤管的進口平均溫度比出口溫度高8.1°C,從主動供熱開始到次日保溫被開啟期間,箱體B內部平均溫度比箱體E高0.6°C,蓄熱盤管的出口平均溫度比進口溫度高3.3°C,體現(xiàn)了箱體內部相變材料具有很強的蓄放熱能力。本文提出的主被動相變蓄熱墻體日光溫室能夠充分利用太陽能,提高了墻體內部溫度,大大改善了溫室內熱環(huán)境,保障了溫室內作物適宜的生長溫度,同時也為蘭州地區(qū)日光溫室的現(xiàn)代化發(fā)展提供了參考。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU83;S625
【部分圖文】：

體傳熱能力與墻體材料自身蓄熱能力的制約，白天照射到日光溫室墻體內表面影響墻體的深度大約為 300mm[13,14]，儲存的太陽能有限，僅依靠目前的墻體被熱方式，難以滿足冬天夜間溫室作物生長對熱環(huán)境的需求，另外作物和東西墻側產生遮擋進一步削弱了北墻的蓄熱能力[15]；二是由于受到墻體材料熱慣性作僅依靠墻體被動放熱的形式無法及時把白天儲存的熱量釋放到溫室內部，導致溫室內溫度偏低，造成溫室作物發(fā)生凍害現(xiàn)象，從而降低了作物產量和品質；加溫措施提高溫室內溫度需要消耗大量的不可再生能源，污染了環(huán)境并且運行；四是蘭州地區(qū)的土質墻體厚度多達數(shù)米（見圖 1-1），造成土地利用率低，另砌松散，加上是內外環(huán)境的侵蝕，導致墻體的承重能力較差，無法滿足保溫被荷要求（見圖 1-2），而且墻體不密實，蘭州地區(qū)夜間溫度又較低，無法滿足墻溫的基本要求。另外，我國對日光溫室熱環(huán)境的基礎研究比較薄弱，缺乏系統(tǒng)性性能墻體蓄熱材料、新型墻體結構的研發(fā)以及適用于日光溫室提高太陽能轉化技術研究都相當匱乏。因此，提高溫室墻體內部的蓄放熱能力、改善日光溫室提高溫室作物的產量和品質已成為日光溫室發(fā)展的關鍵。

a） 溫室北墻內側 b） 溫室北墻外側圖 1.2 蘭州地區(qū)日光溫室室內外墻體照片因此，從溫室作物適宜生長熱環(huán)境出發(fā)，通過新材料、新設備并結合建筑傳熱學理論、建筑材料學、相變儲能理論等相關理論的指導下，基于日光溫室墻體傳熱過程和溫室內外環(huán)境特征，充分利用太陽能，科學的構建日光溫室結構，進而提高墻體的蓄放熱能力，改善日光溫室熱環(huán)境。1.2 國內外研究現(xiàn)狀日光溫室的快速發(fā)展為國內外反季節(jié)作物的供應做出了巨大貢獻。日光溫室主要是白天利用太陽能，依靠最大限度的采光，使溫室墻體盡可能蓄積多的熱量，夜間依靠土壤和墻體內表面與溫室室內空氣形成的溫度差而向室內釋放熱量，從而維持或提高溫室內空氣溫度，以達到夜間溫室作物的適宜生長溫度。日光溫室各圍護結構的蓄熱和保溫性能的優(yōu)劣直接影響溫室內作物生長熱環(huán)境的好壞，進而影響作物的產量和品質。墻體是日光溫室圍護結構的重要蓄放熱體，具有承重、集熱、蓄熱和保溫等多重作用，其白天蓄集太陽能的能力越強，夜晚提供給溫室內的熱量也越多[18]。因此，墻體的蓄放熱性

b) 夜間圖 2.1 日光溫室墻體傳熱過程示意圖上述日光溫室墻體傳熱過程分析，墻體要蓄積太陽能必須要具備較好的集，通過墻體表面的集熱作用，熱量要較好的儲存起來，墻體必須具有較好功能；與此同時，墻體還要承受前坡屋面、后坡屋面、保溫被以及室外風載的作用，所以，日光溫室墻體承載著承重、集熱、蓄熱和保溫等重要功光溫室墻體構筑方式及熱工性能評價指標有日光溫室墻體構筑方式日光溫室始建于 20 世紀初期，在 20 世紀 80 年代以后得到了快速的發(fā)展墻體的構筑方式隨著溫室結構也產生了不同的變化，尤其是隨著墻體材料建筑熱工性能理論知識的加深，得到了革命性的改變。較早的遼寧瓦房店溫室，其溫室墻體采用 0.8m～1.0m 的土質墻體，但是墻體蓄熱量不足，土墻體進行加厚到數(shù)米。到 20 世紀 90 年代以后，又出現(xiàn)了磚與保溫材料
【參考文獻】

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本文編號：2848968