组装式日光温室热环境及主动蓄热系统耦合传热机理研究

At present the common problems for the greenhouses exist in poorer environmental control, lower land utilization, lagging means of construction and production, and crops can be easily damaged by cold weather and most of the crops are growing in sub-healthy conditions, which cause the inefficient productions of the crops in the greenhouses. So, it is urgent to have more technical innovations for the greenhouses in construction and control methods. The problems can be settled by the research on the performances of assembly solar greenhouses, together with the application of solar heat-release system..In this paper, the research is focused on the assembly greenhouses and the active solar hear-release system. The research is conducted by analyzing theories, doing experiments and tests, and analyzing statistics, which contains the following pars: ① study of environmental features of greenhouses; ② study of the solar heat-release system in greenhouses; ③ study of assembly greenhouses applied with active solar heat-release system and means of evaluation on thermotechnical performances. Through the studies of assembly greenhouses, and of performances of active solar hear-release system and Coupling heat transfer mechanism, we will provide more theoretical and technical supports in the future constructions and more strategies on thermal environment of greenhouses.

目前日光温室普遍存在环境调控能力差、土地利用率很低，建筑和生产手段落后等问题，易受冷冻危害，冬季温室内作物大多处于亚健康生长状态，严重影响了温室作物的高效生产。因此，迫切需要进行日光温室建造和调控方式的创新，进行组装式日光温室结构性能研究，并且与高性能太阳能蓄放热系统协同配套应用的方法解决上述问题。. 本项目以组装式日光温室和太阳能主动蓄放热系统为研究对象，采用理论分析、实验测试与数值分析相结合的方法开展以下研究：①组装式日光温室热环境特性研究，②温室太阳能主动蓄放热系统性能研究，③组装式日光温室与主动蓄热系统协同配套研究和热工性能评价方法。通过对组装式日光温室热环境、太阳能主动蓄放热系统的性能及耦合传热机理的研究，获得温室和主动蓄放热系统热工性能评价方法，对今后组装式日光温室优化设计建造、温室增温补热环境调控策略，提供理论和技术支撑。

针对普通日光温室普遍存在土地利用率很低、环境调控能力弱和建造标准化程度差等问题。开展了组装式日光温室热环境和结构化化、主动蓄放热系统性能和传热机理研究，以此提高日光温室土地利用率和环境调控能力，项目形成的主要研究结果如下：.1）实验组装日光温室晴天保温能力在25.05～29.58℃之间，阴天保温能力在18.73～22.40℃之间，组装温室墙体主要起保温作用，土壤是组装式日光温室最主要的供热体。提出组装式温室墙体的合理结构，提高温室的保温性能。.2） 组装式日光温室随跨度增加保温性能和光照强度随之下降，冬季采用双层膜覆盖较单层膜覆盖提高最低温度4.2℃。提出通过增加组装式前屋面覆盖层数，提高组装式温室保温性能，增加后墙高度，提高组装温室的采光能力。.3）搭建了岩棉墙体组装式日光温室和配套主动蓄热系统实验平台，测得土壤晴天蓄热量为1272.47 MJ，放热量为465.53 MJ。水幕蓄热设备晴天蓄热量779.85 MJ，是岩棉墙体蓄热量的12.09倍，晚间放热量227.03 MJ，是墙体蓄热量的10.17倍，主动蓄放热设备的蓄放热量远大于墙体的蓄放热量，可以借助主动蓄放热设备改善组装温室的温度条件。水蓄蓄放热系统运行和墙体、地表放热量呈负相关，和前屋面放热呈正相关。.4）对水幕蓄放热系统放热时段从4:00～8:00调整为4:00～9:00，更有利于室内温度的稳定。晚间启动水幕放热后可提高室内温度2.04～2.13℃以上，最大升温4.75℃。水幕蓄放热对墙体表面和地表温度影响较大，对深层墙体和土壤温度影响较小。.5）晴天水幕蓄放热系统的集热效率最高，集热效率为59%，多云天气，集热效率29%～47%。晴天能量利用率为43.66%。通过对水幕蓄放热系统性能研究，提出采用集热效率、节能率和热能利用率进行评价外，对不同蓄放热设备还需引入蓄放热成本进行评价，对生产实施提供技术支撑。.6）将水幕蓄放热系统应用于2座不同跨度的普遍日光温室，1月份平均最低温度较对照温室分别高2.7℃～3.5℃，两座实验温室＞10℃有效积温较对照温室增加了10.69%～32.48%。