不同墙体结构日光温室蓄热保温性能及应用效果研究

发布时间：2020-09-08 14:32

　　 为了研究日光温室冬季保温蓄热的能力,本试验选用了4种不同墙体结构日光温室,即1号传统主动蓄热温室(1#)、2号相变固化土主动蓄热温室(2#)、3号现浇混凝土被动蓄热日光温室(3#)、4号模块化素土主动蓄热温室(4#),对试验温室冬季的室内温湿度、光照、墙体热流等进行监测分析,比较新型温室后墙的保温蓄热性能,并根据温室内作物的生长情况结合建造成本等评价其在杨凌地区的应用效果。主要结果如下:(1)典型晴天情况下,1#、2#、3#、4#与室外的夜间空气平均温度分别为15.7、16.4、16.6、17.8、-3.9℃,4#比1#、2#、3#分别高2.1、1.4、1.2℃;典型阴天情况下,1#、2#、3#、4#与室外的夜间空气平均温度分别为12.4、13.8、13.1、13.8、-7.3℃,4#比1#、2#、3#分别高1.4、0、0.7℃;连续雪天情况下,1~4#和室外的平均空气温度分别为7.9、8.9、8.7、9.5、-2.9℃,4#比1#、2#、3#分别高1.6、0.6、0.8℃;4#的室内空气温度最高。(2)1~4#与室外的平均相对湿度在典型晴天情况下分别为73.6%、78.1%、77.4%、81.1%和64.7%,在典型阴天下分别为74.3%、88.4%、89.4%、91.8%和45.3%,在连续雪天下分别为93.8%、86.3%、98.8%、99.1%和90.1%,在低温时室内空气相对湿度均较高。(3)1~4#和室外的土壤平均温度在典型晴天情况下分别为16.79、16.04、16.10、14.70、0.56℃,土壤最高温和最低温之差分别为3.95、1.42、2.00、2.54、3.65℃;1~4#和室外的土壤平均温度在典型阴天情况下分别为13.96、14.25、13.50、12.29、0.15℃,土壤温差分别为2.28、1.67、1.75、1.85、0.99℃;1~4#和室外的土壤平均温度在连续雪天情况下分别为12.53、12.79、12.83、11.67、0.98℃,土壤温差分别为3.33、2.44、2.39、2.48、0.51℃;1#地温波动较大,其他3座比较稳定,4座试验温室都能在气温较低情况下保证较高的土壤温度,利于作物生长。(4)无论是典型晴天、典型阴天和连续雪天,在0-300 mm深度范围内,3#墙体由于墙体厚度较薄所以受太阳辐射影响较大,墙体温度波动较大,其他3座温室相对来说温度更稳定,相较于2#和4#,1#墙体温度更低;在400-1 000 mm深度范围内,1#墙体温度最低,2#墙体温度最高,4#墙体温度分布最均匀。(5)从热流情况来看,4#室内热环境最好。在监测期间1~4#的有效积温分别为168.0、186.5、187.4、195.7℃·d,1~4#的单位面积产量分别为11.178、12.852、13.176、13.554 kg/m~2,2#、3#、4#较1#内的单位面积产量分别提高了14.98%、17.87%、21.26%,差异均显著(P0.05)。(6)1~4#的建造成本分别是461.1、389.9、470.4、299.0元/m~2,4#比1#、2#、3#分别低了162.1、90.9、171.4元/m~2。本研究通过对4种试验温室内环境的监测与分析,认为4#即模块化素土主动蓄热日光温室室内热环境表现良好、室内植株产量高、施工方便、单位造价低,可以进行一定范围内的推广应用。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S625.1
【部分图文】：

c. 3# d. 4#图 3-10 典型晴天条件下后墙 0-300 mm 深度范围内温度变化Fig.3-10 Change of temperature at 0-300 mm in back walls under typical sunny day3.5.2.2 典型晴天情况下墙体 0-1 000 mm 深度范围内温度晴天情况下 1#、2#、4#墙体内侧表面至 1 000 mm 深度范围内，1#的温度跨度非常大，墙体表面和墙体内里的温度差值最高，并且墙体内里的温度最低；2#和 4#的墙体表面到温室内里的温度跨度值相似，但是2#墙体内里各深度处的温度明显高于4#，是因为 2#墙体添加相变材料，相变材料在低温情况下的相变放热使 2#墙体保持了较高的温度。由表 3-1 和表 3-2 可以看出，1#、2#、4#墙体在 0-300 mm 深度范围内，墙体温度变化基本与太阳辐射强度变化一致，随一天中时间变化而先升高再降低，各深度最低温度值均出现在 9:30 左右，随着 9:00 之后保温被掀起来，室内太阳辐射增强，墙体开始吸收热量温度升高，墙体表面温度在13:30-14:00即太阳辐射最强时达到最高，然后墙体内里不同深度由于墙体材料的传导，每隔一段时间由浅及深依次达到温度峰值。在 300-1 000 mm 深度范围内，内里墙体温度会有一个随时间变化先升高再降低

第三章 试验结果厚度可能更深。各温室在低温峰值处的温度越高说明储热越多，波幅越小说明放热越稳定。1#和3#在低温峰值处的温度都较低，3#波幅更大；但值得注意的是阴天情况下 3#墙体内里温度随时间下降得较快，甚至低于墙体表面温度，这可能说明了 3#墙体热量主要集中在墙体表面，在低温情况下的蓄热能力较差；2#和 4#相对来说可以为温室内部提供较好的热环境。

c. 3# d. 4#图 3-12 连续雪天下后墙 0-300 mm 深度范围内温度变化Fig.3-12 Change of temperature at 0-300 mm in back walls under continuous snow days3.5.4.2 连续雪天情况下墙体 0-1 000 mm 深度范围内温度连续雪天情况下 1#、2#、4#墙体内侧表面至 1 000 mm 深度处的温度变化如图 3-13所示，试验温室在连续雪天里基本受不到太阳辐射的影响，墙体各深度随时间推移（从左向右）均无大幅波动，不同深度处的温度差异明显。1#墙体各深度温度差异最大，2#墙体温度最高，4#墙体温度分布最均匀。连续雪天情况下墙体的温度几乎不受太阳辐射影响，呈现一直下降的趋势，墙体最高温度均出现在连续雪天的首日即 2018-01-03 的 9:30 10:30 之间，墙体最低温度均出现在连续雪天的最后一日即 2018-01-05 的 9:00 9:30 之间。2018-01-03 白天，虽然室内几乎接收不到太阳辐射，但是外界环境的温度还是比夜间有所升高，外界环境温度升高以后会减少温室内部向外散热，墙体表面温度有一个稍微回升的阶段（2018-01-03 10:00 左右），之后一直下降；2018-01-04 和 2018-01-05 白天，保温被有一段 1h 左右的半掀开状态，由于保温被的打开，室内温度迅速下降引起墙体表面温

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本文编号：2814291