<p>第 卷 第 期農 業(yè) 工 程 學 報 年 固化沙蓄熱后墻日光溫室熱工性能試驗鮑恩財朱 超 ， 曹晏飛 孫亞琛 何 斌，米 欣張 勇 鄒志榮（ 西北農林科技大學園藝學院， 農業(yè)部西北設施園藝工程重點實驗室， 楊凌 ； 西北農林科技大學機械與電子工程學院 ， 楊凌 ； 西北農林科技大學水利與建筑工程學院 ， 楊凌 ）摘 要 ： 結合西北非耕地地區(qū)多沙的特點， 在因地制宜、 就地取材的基礎上， 該課題組設計了 種以多孔磚和固化沙為后墻結構主要材料的新型復合墻體日光溫室。 該日光溫室有被動蓄熱后墻和主動蓄熱后墻 種類型 ， 被動蓄熱后墻以固化沙為主要蓄熱體， 主動蓄熱后墻在被動蓄熱墻體的基礎上增設了蓄熱循環(huán)系統(tǒng)。通過在內蒙古烏海地區(qū)進行試驗， 分析其熱工性能， 并與當地普通磚墻日光溫室性能進行比較分析。 試驗結果表明 ， 晴天條件下 ，固化沙被動蓄熱后墻溫室、固化沙主動蓄熱后墻溫室、 普通磚墻溫室的夜間平均氣溫分別為 、 、 ° 。 陰天條件下， 座溫室的夜間平均氣溫分別為 、 、 ° 。 固化沙被動蓄熱后墻溫室墻體內部恒定溫度區(qū)域處于 ？之間， 蓄熱體厚度近， 其中固化沙蓄熱體厚度近 。 固化沙主動蓄熱后墻溫室的墻體內部恒定溫度區(qū)域處于 ？之間， 蓄熱體厚度超過， 其中固化沙蓄熱厚度超過。 綜上， 固化沙主動蓄熱后墻日光溫室的熱工性能明顯優(yōu)于固化沙被動蓄熱后墻日光溫室及當地普通磚墻日光溫室 ，可滿足喜溫作物的越冬生產 ， 在西北多沙地區(qū)具有一定的實用推廣價值。關鍵詞 ： 溫室；溫度；墻體； 固化沙；日 光溫室； 蓄熱體； 厚度 ： 中圖分類號： 文獻標志碼 ： 文章編號： （ ） 鮑恩財， 朱 超， 曹晏飛 ， 孫亞琛， 何 斌， 米 欣， 張 勇， 鄒志榮 固化沙蓄熱后墻日光溫室熱工性能試驗 農業(yè)工程學報， ， （）： ： ： ， ， ， ， （ ）， ，（） ： （） ： ： ，高 °左右。 白義奎等 研究發(fā)現(xiàn)多層異質復合墻體具有熱阻大、 蓄熱、 隔熱、 保溫性能好的優(yōu)點， 并以聚日光溫室是具有典型中 國特色的設施類型 ， 總體面苯板夾芯墻體為對照，對綴鋁箔聚苯板空心墻體保溫性積規(guī)模大，一直是中國溫室園藝裝備升級的重點 。 墻能進行了測試， 結果表明綴鋁箔聚苯板空心墻體的熱工體作為日光溫室的最重要的圍護結構之一， 對溫室內的性能更好， 受環(huán)境因素的影響較小。 柴立龍等介紹了熱環(huán)境有直接的影響， 具有不可替代的作用 。 因此， 關北京地區(qū)日光溫室墻體的調查和分析結果， 歸納出 種于墻體材料和復合墻體結構的研究倍受重視。不同墻體材料構造的使用情況，對幾種墻體的傳熱系數、陳端生等觀測了北京土墻和鞍山復合墻溫室的氣總熱阻、 熱惰性指標等熱性能參數以及經濟性進行了計溫和墻體溫度， 研究了 日光溫室墻體不同層次的溫度變算與評價。 亢樹華等 對鞍山 、 盤錦的 種不同隔熱材化， 發(fā)現(xiàn)土墻全天為吸熱體， 有空心夾層的磚墻， 在溫料的墻體， 種不同外墻材料和 種厚度的土墻各層溫度室升溫階段是吸熱體， 在溫室降溫階段是放熱體。佟國和室內外溫度進行了觀測 ， 結果表明 厚磚墻內部紅等 針對目前常見的單一材料墻體及異質復合墻體，隔熱材料以珍珠巖最好， 其次是煤渣， 第 是鋸末， 最在厚度相同的情況下進行了傳熱分析， 結果顯示異質復差的是空氣； 外墻材料以加氣混凝土磚較為理想 ； 土墻合墻體溫室內的夜間溫度比單一材料墻體溫室夜間溫度厚度以 較適宜。 陳超等 研究了將相變材料應用于日光溫室后墻的室內熱環(huán)境， 并進一步結合主動與被收稿日期： 修訂日期： 動的蓄熱方式提出了一種帶豎向空氣通道的太陽能相變基金項目 ： 適合西北非耕地園藝作物栽培的溫室結構與建造技術研宄與產業(yè)。（ ）；（ ）近年來， 西北地區(qū) 日光溫室規(guī)模迅速擴大。該地區(qū)研宄。楊凌 西：飲林科技大學園藝學院， ？ ： 光 ， 、貴源豐 ， 擁有浩潮的戈 吳等非耕地 源。通信作者 ： 部志榮， 男 ， 陜西延安人， 教 博士， 博士生導師，主要從因地制宜地對日光溫室結構進行優(yōu)化升級， 有益于當地事設施園藝方面的研宄。 楊凌 西北農林科技大學園藝學院，。設施園藝產業(yè)的發(fā)展 。 因此， 在課題組前期研究基 ： 農業(yè)工程學報 （： ）年礎上 本文擬結合當地資源特點設計了 種以固試驗溫室結構如圖 所讀化沙被動蓄熱后墻日化沙為主要蓄熱體的新型復合墻體日光溫室， 通過測試光溫室 （ ） ， 南北跨度為 ， 東西長， 方位南其熱工性能， 并智地普通磚墻溫室性能進行對比， 分偏東 。， 脊高 ， 后墻高 后墻結抅為 析了該新纖溫露觀北地匡：的適用性多孔磚墻 固化沙 多孔磚墻 從外詢內 ） ， 固化沙由當地沙土通過添加 摻量 （質暈比）的粉狀固化剤攪拌均勻制成 ，溫室采甩卡槽骨架， 試驗材料間距 ， 后屋面采用 彩鋼夾芯板。 試驗溫室結構 周化沙主；動蓄熱后墻 ；光溫皇（ ） ， 后墻結構為 座供試溫倉均：優(yōu)于內蒙古自 鳥津市秦讀奧 聚苯板 多孔磚：墻 固化沙峰農業(yè)基地 （ 。別， 。汜） ， 測試期間座溫室 多孔磚墻（從外向內 ） ， 相比， 墻體中內種楦作物為番茄， 灌溉方式為滴灌。 夜間采用保溫被間設蓄熱預制通風管道， 安裝蓄熱循環(huán)系統(tǒng)， 通鳳管覆蓋，上午 ： 開啟 下平： 關閉，若為其他時間道采用市場現(xiàn)有的預制混凝土 心板， 空心板的截面尺另：作說明 試襲纖間靖：天的 ：？ ：打開通鳳口 寸為，其中通風孔有 個 ， 真徑為± ，：風機的額定功率為 ，篇量為： 其他參數與 。 譽通磚墻日光溫霞（ ） 為當：地有：溫崖墻結 構為 聚苯板多孔磚 （從外向內） 。 眞他 丁眶紐射。腿艦、參數與 保持一致：卜同化沙 蓄熱循環(huán)系統(tǒng) ，？ 在張勇等研究的基礎上， 為提高了蓄熱體的蓄！細熱效果和蓄熱量 改進了原有的蓄熱循環(huán)系統(tǒng)， 將進風 和出風口之的距離縮短至。進風口設置在溫室 后墻中部， 出風口設置在后墻東西兩端。 盡量減少風機 周姻被翁蓄翁肩墻曰光儀（ 直吹對丨乍物£ 長的 向 ， 風機安裝在 于后 嗇兩端白勺出（） 風口外表面。 組風機 （每組臺） 啟動時， 墻內形成負 （壓， 溫室內部的空氣攜帶熱量從進風口進入后墻通風管道，經過熱交換， 綠量蓄積入固化沙蓄熱體中？、。丨 ， 丨 。°誦聚苯板 本試驗設定在晴天和多云天氣的 ：？ ： 啟動后墻蓄熱循環(huán)系統(tǒng)， 以使白天日光溫室內的熱慧盡可能 多扎碼。§ 剛七沙 涵 多地進入蓄熱體中 。 陰及雪天關閉風機， 溫室依靠后墻異。廣！多孔磚門、勢扯，亦茲 蓄熱預，彳通風管埤？、風道自然循環(huán)。 卿細 測試儀益室內空氣環(huán)境數據由 環(huán)境數據記儀 （哈爾廠 。、 濱物格電子技術有限公司） 采集， 溫度測量范圍 ： ？ ° ， 準確度士 ， 分辨率 ° ；度測量猶麗：金，義度±， 分辨率 ；光照度賴范圍； ？± ， 準確度±墻體內溫度數據由溫度數據記錄儀（哈爾濱物格電子技術有限公司 ）采集，溫度測量范厘？（ ，、準確度± °， 分辨率室外環(huán)境數摒由使攜式小證自動，象姑畫 賛吾 讓柳（ 國 ） 筆寒溫擇領丨藤蘭 ？° ， 準義、 ， 分仏 涵虞酒義：圈； 叫，蕾 ± 準癒度± 分酵 ； 太陽總輻射傳感器范圏圍？ ￥ ， 準確慶±評 ， 分辨：率 ￥ ， 試驗方法 ：）： 座供試海盧內部各布覺 個溢藤虜酬慮 個光照 （） 測點， 個地溫測 分別布置在溫室長度方向等分截圖 測試溫室結構圖面處， 跨度方向中部 其中溫濕度測點和光照測點位子 地面以離意處， 地溫測點，俄寧地下 處察 期鮑恩財等： 固化參，墻日光溫室愈工性能試驗： 座供試溫室墻體溫度測點均為粗， 組測點均位 結果與分析于距離室內地面以上 高度處， 分別布置在溫室長度七， 丄養(yǎng)甘？ 士 ？丨士 溫至至內太陽輯射照度對比分析方向等分虜面處 其中士回體 度測點布置如圖 ， ； ？廿 人 蟲 曰光溫塞盡內太陽輻射照直接影響到溫室白天共 個？！點，沿墻體厚度萬向分別距墻體內表面 ， ，） 從士，曰 命細丨 左？（：？，： ， 下同） 的得熱， 尤其是后墻和土壤的畜， ， 和處。 墻體溫度痛點布：囂？ 廿 丨丨 占 盒：由士 尸夢抽 熱？ 并進一步響磨墻和：壤的夜圍（ ： ？逸曰 ： ，如圖 ，共 個測點， 藺度方向僧于中層蓄熱風填中部 、 ？ ，（ 即距離室內地面以上 高度處） ，沿墻體厚度方）伊皿室陽福射仙度進訂分別距墻體內麵 ， ， ， ， ， ：和分析 腿處。墻內高度方向測點分別距通風管道中部 ， 溫室鱟內的太陽輻射照度曲線變化趨勢與室外隹本一致。 、 白天平均太陽福觀度分別為 、， ， 和處。 ， ， ， 、 ， 、 、 ？上？冰吶加 、 ：室外為 座供試溫室：的蒙外環(huán)境數據測點虐麗靡距 東方處的開闊場地， 溫濕度測點和光照測點的水平高度均與溫室測點 一致 。 試驗數據采集時 間為 至座溫魅內溫度環(huán)麵差異不是由太麵麵度 ， 記錄數據的時間間隔均為 。 幸±：；室外 ： ？ ： ： ： ： ：， 時刻圖 不同溫室室內外太陽輻射照度的變化 ：， 典型天氣溫室內外氣溫比較 。寒與空氣溫度是反央溫室保溫性能的一個重要指標， 特 別是夜間的室內氣溫 直接反映了溫室夜 ？保溫能力 言 響對作物的生長狀況有重要的影響 。 選取典型晴陰天， 分： 析烏海地匡 處曰光溫室的全天氣溫變化狀況。一！、 顯示了典型腈夫 （ ：？貌日 ：）處內氣媼數據變化。 由面可知， 座親童在晴天的室內氣溫變化趨勢基本一致。 夜間 座溫纖稱內氣溫緩慢降低 ， 保溫被揭開前達到最低。 保溫被揭開盾痤溫室敢的室內氣溫迅速開 午 ： 的蓄 熱循環(huán)系統(tǒng)打開，其室內氣溫的上升速率變緩？下午： 左右 和 的室： 溫達到高 之后開始低， 則麵熱循環(huán)系統(tǒng)榮閉（ ： ）后的 ： 達到最靈，夜間 的氣海駔顯高于另外 座溫 計算分析可知 ， 重一鞭， 典型薄天 （ ： ？次日：） 條件下 ， 麗外纖 的平均氣盤翁 ° ， 、 、 整日的￥均，濕襲 別為 、 、 的：平均氣綴比 、 分別高 、 °。 座溫室的夜間平均氣溫分別為 、脅 、 。 。 由分析可知 的夜間保溫働議麵 平均氣溫比 、 分別窩 、 ： ）、圖 后墻琍點分布圖圖 示了典型陰天 （ ：？日 ：） 的室內氣溫數據變化。 在夜間氣溫明；§爵于參業(yè)工釋學報 （： ）：夸其他 處讓藤 保溫被掲開時 （ 姐） ；座濕￥敏纛熱風機未啟動 故未采集到憲整數據， 所以選擇室的室內氣溫分別為 、 、 ° 。 說明 的固化共 數據進行分析） 具體數據見表沙蓄熱后墻蓄雜量大于磚墻， 但 的最高氣溫高于 ，表 測試期 座溫室的室內氣溫分析說明聚本板可有效絕白天熱里的散失， 下午 ： 保溫 被關閉后， 減少了熱量散失， 座溫室的氣溫都有所上升，后墻蓄積的熱量也散發(fā)到溫室中 。 座溫室的夜間平均氣 參數 議 溫分別為 、 、 ° ， 保溫蓄熱性能最好，平均最彳氏，溫 比 、 分別高 、 。則 日平溫， ， ° 白天 （： ？： ） 平均氣溫 室外（ ：？： ）°一一 一 司 ！；（ ：？： ）° 最低氣溫°的天數 ；姻 °氣 鑛懇 的關°， 白平均擎如 ： ： ： ： °時刻 白天平均氣溫彡°的天數狂 產天 ° 的測試期內 ， 的夜間的平猶氣溫和最低氣溫均最高， 且 最低氣溫筆（的天數為 ，可滿足作物 ， 的生長需求， 雖然 的墻體臟太于 ， 但 夜間 丨平齒氣 ：）（ ） 相：卿太， 說喪 聚苯板在夜間具有較好的阻止熱賃散失的作用 ， 軟厚 的嘗熱體也起到了相應的保溢作：用、 溫室后墻溫度對比分析 溫室墻體不同深度的平均溫度變化 ： ： ： ： ：圖分別選取了 晴天（ ） 和 陰 天（ ） 的墻體溫度數據。， ）晴天墻體溫度對比分析， ，由圖 可知， 在晴天條件下 墻體溫度最圖 不同皿罜罜內外氣皿變化古 曰、曰關士， ，同為 ， 最低為 ， 取大溫差為 ， 而、 ，？米度處最大溫差分別為、 。 隨著？米度的°， 驗溫度的波動幅度變小 。 但深度處的溫 測試期間溫室室內氣溫對比寒達到了°， 說明 墻體內部恒定瘟度區(qū)域處于為了更好地了解 座溫室長期的室肉氣溫變化， 選？之間， 接近 根據李明等 提出的??； 望 逢續(xù) 的食；內氣綺數搪溫法蓄熱體確定方法， 的篝雜體厚度近 ，進行了總結分析 因為 試驗園固停電導致其中固化沙蓄熱體厚處近 。 § § 益。 ： ？ ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： 時刻 時刻 晴天 （ ） 陰天 （ ） （ ） （ ）注： 橫坐標平分為 部分， 每部分均為當天 ： 至： 。 數據為每小時的平均值。 “”表示測點距墻體內表面 ， 下同。： ： ：“”，圖 后墻內不同深度的平均溫度變化 察 期鮑恩財等： 固化參，墻日光溫室愈工性能試驗：墻體 、 、 、 、 深禊處的圈可觀 天條件下 通風管道：內部， 即 處的最大溫義分別為 、 、 、 、 。 處：溫度波動幅度為 ° ， 向、上 、 、 處的溫測點位于主動通風蓄熱系統(tǒng)的通風譽道內，故與 相比度波動幅度分別為 、 、 而向下 、 、有較大、的溫度波動。 墻體內部的溫度恒定區(qū)域處于處的溫度波動幅度分別為 、 、 基本？ 之丨旬， 奮熱體厚虞超過， 眞中呈時稱分布 而由知， 深度處的度化沙蓄熱體厚虔超過了。 與相比 ， 的蓄波動幅度為 ，不屬于蓄熱體 但對于 來說，熱體厚瘈明顯增大 墻體相同潔度處的：溫雜動頓慶也深慶處， 通風詹道內部 慮擇 ） 冓臂道外明顯增大。 這說明蓄熱循環(huán)系統(tǒng)能使熱夤更加有效地部上下各的高度截風內的墻體均厲亍蓄熱體， 說明積到通風管道周邊的蓄熱體中主動蓄熱系統(tǒng)增大了墻體的蓄熱體積。 由？于溫度的向上傳墻體 、 、雜瘈處的讀大海義分別為遞現(xiàn)象， 墻體不筒雛處的和散 ， 也導、 、 ：墻體內部的溫虔恒定：區(qū)域處于 ？致了：粗同：海盧不墻體高盡在兩一時刻墻體溫度脫養(yǎng)異，之間。 蓄熱體厚度和蓄熱體溫度波動幅度均較小 圖可知 ， 陰天條件下， 通風管道內部， 即 處的 ） 財天墻體溫廣對比分析溫度狹動帳度為 ° ， ：向上 、 、 處的溫圖反祕了陰天 靡室的墻體溫度情況， 總化度 動幅摩分別為 、 、 ° ， 而向下 、 、趨勢與靖天相近 與深度處 自天的溫處的溫度滅動帳慶；分別為、 、 ， 仍議度朋鑛 而在 雛處， 由子蓄熱循本呈對稱分布 與晴矢相比 ， 于墻體得麵減少 ， 酎環(huán)系統(tǒng)未啟動導致墻體內蓄積的熱暈未釋放出， 全天條件下的墻體整體溫度較低， 同時通風管道上下形成天墻體的溫度高于 。 墻體處的溫農 的蓄熱體積明顯減小持恒定， 與天相比恒定的區(qū)域向墻體內側偏移， 說明陰， 、天室內操量的減少使得蓄熱體厚度隨之減小 墻體處的全天溫度處于°以下，役有聚苯板的有效隔熱，圖 反映出晴天墻體中的溫度辰著低于 墻墻體外側的溫度受到童外低溫的影響較大， 也導致了良內體中的愈度， 但圖 的結果表明 比 的氣溫略墻體與溫室內部熱量嚴重流失。這是因為固化沙墻體的熱工性能較磚墻穩(wěn)定， 其熱容太、 墻體內部 腿處不同 高度溫度變化墻體溫度皴動幅度低， 而磚墻受蕰度的彰響較太，升、圖 分別選取了 晴天（） 和 陰天： 降溫論 比氣；溫略綠也說明國化沙潘體的保（ ）的墻體內部 處不同高度溫度的溫蓄熱能力較強， 麵氣溫表現(xiàn)較穩(wěn)定 后墻聚苯板變化數據，？奪在有：效減少了親倉魏羹貨散失， 故 的氣溫與藤 腳接近， 但本文南具體研究嵐化沙的熱工參數， 包括密度、 一 價 比熱與傳熱系數等， 下一步將進一步研究并闡述固化沙一？ 與 對比時、， 由于；外未安裝聚苯板，不能充分說明 蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)越性， 后斯在 后墻外安裝同等規(guī)格的聚苯板后繼續(xù)試驗， 進一步分析交鱗氣稱蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的蓄熱效果。， ）與在、 、 和深度處的溫 度差較大， 由裏 可知胃熱循環(huán)系統(tǒng)的通道 位：于墻內 ？之間 晴天蓄熱循環(huán)系統(tǒng)將白天室內的熱空氣通入蓄熱體中 ， 通風管道的存在増加了導熱面積從而提高垴體的蓄熱能力 。但蓄熱循環(huán)系統(tǒng) 有較大的改進空間 ， 系統(tǒng)應根據溫室內氣溫的情況進 行主動的開啟與關閉，而非：定時控制。 同時 ， 蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的啟動需：要電力控制， 供試溫室的電力依靠市 電， 也受限午市電的供應， 苽考處結合菌北地申當 （）的光照和風能資源發(fā)展光伏或風力發(fā)電來完養(yǎng)動蕾勝：“ 代襄觀點 墻腿深度姓通管遒中釀“ 力代表熱循蔣系統(tǒng) 通滅罾道的布意；案、 罾道重：徑與：材質、“ ” 代表測點距測點向下 余興。數風機通風量和蓄熱體材料都會對蓄熱：量產生影響， 需 ：“” 要步試驗驗證，“”“”，“ ”， 、八 斗 口匕利用西北非地區(qū)多沙這刪特征， 本文提出 了 種新型固化沙畜熱后墻日光溫室。 對 種溫室的熱 農業(yè)工程學報 （： ） 年工性能進行了測試， 并與當地已有的普通磚墻溫室進行， （） ：對比分析， 得出 以下結論。 （ ） ） 典型晴天 （ ： ？次日 ： ） 條件， 下， 固化沙主動蓄熱后墻日光溫室 （ ） 室內 日平均氣 、 ， 、 ， ， 、 、 ， ， 一 ， ，一，丄？ ， 、丄， ，丄？ 溫較固化沙被動蓄熱后墻日光溫室 （ ） 和普通磚墻， ， （ ）： 光溫室 （ ） 分別尚 、 ， 典型陰天 （ 佟國紅 ， 王鐵良 ， 白義奎， 等 日光溫室墻體傳熱及節(jié)能分：？巧日：） 的夜間氣溫 比 、 分別高 析 農業(yè)系統(tǒng)科學與綜合研宄， ， （） ： 、 。 ， ， ， ） 連續(xù) 的測試結果表明 的室內氣溫狀況取 好， 的平均氣溫比 、 分別尚 、 ° ， ，其中 白天 （： ？ ： ） 平均氣溫比 、 分別高， ， （） ： （ 、 ° ， 夜間 （ ： ？次日： ）平均氣溫比</p>