新疆戈壁日光温室太阳能主-被动式蓄热墙体及保温被热性能评价方法研究

The rapid development of Gobi facilities agriculture promotes the rapid development of Gobi greenhouse industry in Xinjiang. However, the complicated natural conditions, agricultural building design and construction idea backwardness, weakness in basic research, and lack of greenhouse wall materials and construction methods, materials and structure types of greenhouse heat preservation quilt, greenhouse crop cultivation environment, greenhouse structural system of modern horticultural facilities agriculture building environment design theory and methods, resulting in winter Gobi sunlight greenhouse environment of low temperature and high humidity, low efficiency of crop production. Therefore, the research object of the project is Xinjiang Gobi greenhouse.The main line of the project is theory building model of new solar active-passive thermal storage wall and quilt properties.The breakthrough point of the project is study constuction style of the active-passive storage wall. Based on the natura conditions of Xinjiang Gobi area , systemic study for coupled heat transfer characteristics of active- passive storage wall " two centers ", and the greenhouse special CPC evacuated tubular solar air collector and wall coupled flow and heat transfer mechanism, and " dynamic " characteristic of the Heat preservation quilt.put forward a set of Xinjiang Gobi greenhouse theory of building thermal environment modeling, solving method and evaluation method. For the efficient use of solar energy, and scientific building of Xinjiang Gobi greenhouse, and modern gardening facility agriculture development, and provide theoretical and technical support.

新疆戈壁设施农业的快速推进，带动了新疆戈壁日光温室产业的迅速发展。然而，复杂的自然条件，落后的农业建筑设计与建造理念，薄弱的基础研究，以及温室墙体材料及其构筑方式、温室保温被材料及其结构型式、温室作物栽培环境条件、以及温室建筑结构体系等系统的现代园艺设施农业建筑环境设计理论和方法的缺乏，致使冬季戈壁日光温室环境低温高湿、作物生产效益低。 为此，本项目以新疆戈壁日光温室为研究对象，以新型太阳能主-被动式蓄热墙体及保温被热性能理论建模为主线，以主-被动式蓄热墙体构筑方式研究为切入点，基于新疆戈壁地区自然条件，系统研究主-被动式蓄热墙体"两个热中心"耦合传热特性、温室专用CPC真空管空气集热器与墙体耦合流动与传热机理、保温被材料"动态"特性，提出一套关于新疆戈壁日光温室建筑热环境理论建模、求解方法及评价方法，为新疆戈壁日光温室科学建造与太阳能高效利用、现代园艺设施农业发展，提供理论和技术支撑。

本项目以新疆地区的戈壁日光温室为研究对象，基于所提出的戈壁日光温室太阳能主-被动式蓄热墙体构筑体系、以及所研制的温室专用双集热管多曲面槽式空气集热器，以戈壁日光温室太阳能主-被动式蓄热墙体构筑方式研究为切入点，系统的研究了主-被动式蓄热墙体“两个热中心”耦合传热机理，研究了所研制的温室专用空气集热器传热性能及其与墙体的耦合传热机理，研究了保温被材料及其热工性能的适应条件，建立了太阳能主-被动式蓄热墙体与温室专用双集热管多曲面槽式空气集热器的传热与流动耦合模型，建立了温室保温被传热模型及其性能评价方法，基于温室蔬菜作物栽培可适应环境条件，提出了一套关于新疆戈壁日光温室建筑热环境设计理论及热性能评价方法，为新疆戈壁日光温室的科学建造与管理、太阳能热利用技术的科学应用、戈壁温室蔬菜栽培的丰产高效以及现代园艺设施农业的发展，提供理论和技术方法支撑。. 经过四年的潜心研究，关于太阳能主-被动式相变技术应用于日光温室，以改善日光温室热环境、提高日光温室作物产量和品质为目的理论与试验成果，达到、部分超过了预期的任务书研究目标要求。研究表明墙体温度场温度的二维非稳态传热计算模型具有较好的网格独立性和准确性；新型双集热管多曲面槽式空气集热系统提高了日光温室建筑太阳能主动利用效率30%；新型太阳能主-被动式蓄热墙体体系可以改善室内作物的生长形态，提高作物株高、茎粗和果实的产量。株高平均提高26.07%，茎粗最大提高44.21%，净光合速率提高28.14%，产量提高28.0%。研究成果得到了设施园艺行业广大理论研究与技术推广工作者的高度认同，普遍认为所提出的方法和理论，为设施农业的现代化提供了重要参考，并在北京、山西、山东、宁夏、新疆等地区开展了技术推广和应用研究。