第 35卷 第 3期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) V ol.35 N o.3 2019年 2月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering F eb. 2019 189 不同結(jié)構(gòu)主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室傳熱特性鮑恩財(cái) 1,2 ，曹晏飛 1 ，鄒志榮 1 ，張 勇 1（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌 712100； 2. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210014） 摘 要：主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室具有良好的蓄能效果，對(duì)改善日光溫室內(nèi)的熱環(huán)境起到了重要作用。但是對(duì)其如何有效 地提高了溫室的儲(chǔ)能效率的特性和機(jī)理研究還有待進(jìn)一步探索，以及如何進(jìn)一步優(yōu)化其性能，明確設(shè)計(jì)指標(biāo)需要深入研 究。該文在深入研究日光溫室熱量散失規(guī)律的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了傳統(tǒng)主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室（G1） 、回填裝配式主動(dòng)蓄熱墻 體日光溫室（G2） ，并試驗(yàn)測(cè)試了 G1 和 G2 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出口溫濕度、墻體表面熱流密度、室內(nèi)氣溫等參數(shù)， 詳細(xì)分析其傳熱規(guī)律和特性。結(jié)果表明：典型晴天（2017 年 12 月 31 日）蓄熱時(shí)段 G1、G2 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)、出 口平均溫差分別為 10.2、11.6 ，平均蓄熱熱流密度分別為 90.21、141.94 W/m 2 ；典型陰天（2018年 1月 14日）放熱時(shí) 段 G1、G2的進(jìn)、出口平均溫差分別為 1.8、2.3 ，平均放熱熱流密度分別為 7.48、5.66 W/m 2 。對(duì)墻體內(nèi)主動(dòng)蓄熱循環(huán) 系統(tǒng)的傳熱特性進(jìn)行分析，G2 的主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的蓄、放熱量均較 G1 多。對(duì)后墻除主動(dòng)蓄熱系統(tǒng)以外的墻體外壁面 被動(dòng)傳熱特性進(jìn)行分析，典型晴天蓄熱階段 G1、G2整日的蓄熱量分別比放熱量多 142.01、281.55 MJ；典型陰天放熱階 段 G1、G2的蓄熱量分別比放熱量少 51.36、29.05 MJ，G2白天蓄熱量較多、夜間放熱量較少，表明 G2墻體的長(zhǎng)期儲(chǔ)熱 能力較 G1更高，更有利于溫室在長(zhǎng)時(shí)間低溫寡照天氣條件保持更穩(wěn)定的室內(nèi)溫濕度環(huán)境。該文可為主動(dòng)蓄熱日光溫室結(jié) 構(gòu)優(yōu)化及熱負(fù)荷設(shè)計(jì)提供理論和實(shí)踐參考，并為主動(dòng)蓄熱日光溫室的進(jìn)一步發(fā)展奠定研究基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：墻體；溫室；溫度；主動(dòng)蓄熱；主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)；傳熱 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.03.024 中圖分類號(hào)：S625.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-6819(2019)-03-0189-09 鮑恩財(cái)，曹晏飛，鄒志榮，張 勇. 不同結(jié)構(gòu)主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室傳熱特性J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(3)：189 197. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.03.024 http :/www.tcsae.org Bao Encai, Cao Yanfei, Zou Zhirong, Zhang Yong. Characteristic of heat transfer for active heat storage wall with different structures in Chinese solar greenhouseJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(3): 1891 9 7 . ( i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t ) d o i： 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.03.024 http:/www.tcsae.org 0 引 言 傳統(tǒng)的日光溫室主要依靠被動(dòng)的方式利用太陽(yáng)能蓄 熱，對(duì)被動(dòng)蓄熱日光溫室的傳熱特性已有較多的研究， 如佟國(guó)紅等 1 用頻率響應(yīng)法對(duì)不同厚度磚墻和聚苯板組 成的共 600 mm厚墻體的傳熱特性進(jìn)行了理論分析； 李小 芳等 2 利用熱反應(yīng)系數(shù)法和日光溫室熱環(huán)境的數(shù)學(xué)模型 模擬分析了日光溫室墻體蓄熱量、墻體溫度以及室內(nèi)氣 溫；籍秀紅 3 以 1 d 中夜間溫室北墻內(nèi)表面對(duì)內(nèi)的累積放 熱量作為墻體整體結(jié)構(gòu)綜合熱性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)和選擇建 造依據(jù)；李建設(shè)等 4 測(cè)試了晴、陰天氣條件下土質(zhì)后墻和 地面的表面溫度及熱通量，結(jié)果表明，地面的熱緩沖能收稿日期：2018-05-14 修訂日期：2019-01-01 基金項(xiàng)目：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018TSCXL-NY-05-05） ；寧夏回族自 治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重大項(xiàng)目（2016BZ0901） ；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程項(xiàng)目 （2016KTCL02-02） ；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金（CX(16)1002） 作者簡(jiǎn)介：鮑恩財(cái)，助理研究員，博士，主要從事設(shè)施園藝工程方面的研究。 Email：baoencai1990163.com 中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員：鮑恩財(cái)（E041200295S） 通信作者：張 勇，副教授，博士，主要從事溫室建筑結(jié)構(gòu)及光熱環(huán)境和 建筑園藝研究。Email：Landscapenwsuaf.edu.cn 中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員：張勇（E041200715S） 力總是大于墻體； 管勇等 5 提出了日光溫室三重結(jié)構(gòu)相變 蓄熱墻體構(gòu)筑方法，分析認(rèn)為相變蓄熱墻體比對(duì)照溫室 北墻體的有效蓄熱量提高了 26.6%、 夜間放熱量累積供熱 量提高了 16.2%， 另外通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)透過前坡屋面照射在 溫室北墻內(nèi)表面太陽(yáng)能影響墻體溫度變化的深度有限， 約占三重結(jié)構(gòu)相變蓄熱墻體總厚度（900 mm）的 1/3； Ayyappan 等 6 通過試驗(yàn)分析認(rèn)為溫室內(nèi)使用顯熱材料進(jìn) 行蓄熱是最簡(jiǎn)單、最廉價(jià)蓄熱方式；史宇亮等 7 分析了日 光溫室土墻體溫度變化規(guī)律，計(jì)算了墻體的蓄、放熱量， 得出表面土墻白天蓄積熱量的 43%用于改善夜間溫室內(nèi) 熱環(huán)境； 李明等 8 采用一維差分法對(duì)日光溫室墻體及土壤 表面溫度進(jìn)行模擬，結(jié)果表明土墻在陰天夜間的放熱量 較晴天夜間下降了 60%； 何向麗等 9 設(shè)計(jì)了拆裝式黃麻纖 維后墻溫室，通過蓄熱系數(shù)、熱阻、熱惰性指標(biāo)評(píng)價(jià)溫 室后墻材料熱工性能。 日光溫室主動(dòng)蓄熱技術(shù)研究方面，張義等 10-14 設(shè)計(jì) 了一種以水為介質(zhì)的水幕簾蓄放熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在 日光溫室后墻表面，白天利用水幕簾中的水循環(huán)流動(dòng)吸 收太陽(yáng)能并匯入水池中，夜間利用水循環(huán)釋放熱量，與 對(duì)照溫室相比， 安裝有該系統(tǒng)的溫室夜間溫度提高 5.4 以上、作物根際溫度提高 1.6 以上；凌浩恕等 15-17 將雙 農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org） 2019年 190 集熱管多曲面槽式空氣集熱器結(jié)合相變材料應(yīng)用于帶豎 向風(fēng)道的日光溫室后墻，研究結(jié)果表明，當(dāng)集熱器長(zhǎng)度 為 16 m、管內(nèi)空氣流速為 2.0 m/s時(shí)，晴天條件下該系統(tǒng) 可為室內(nèi)提供 5065 MJ 的熱量。 本課題組設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室 18 ，展 開了一系列測(cè)試分析 19-23 ，具有較好的蓄熱效果，對(duì)改 善室內(nèi)夜間熱環(huán)境起到了重要作用，在多地進(jìn)行推廣應(yīng) 用。本文在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，深入分析主動(dòng)蓄 熱墻體日光溫室的傳熱原理，進(jìn)一步在前文研究 23 的基 礎(chǔ)上選擇典型晴天和典型陰天的測(cè)試參數(shù)對(duì)主動(dòng)蓄熱墻 體日光溫室的傳熱特性進(jìn)行分析，包括主動(dòng)蓄熱循環(huán)系 統(tǒng)和后墻被動(dòng)蓄熱的傳熱特性，以期為主動(dòng)蓄熱日光溫 室結(jié)構(gòu)優(yōu)化及熱負(fù)荷設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，并為這類溫室的進(jìn) 一步發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。 1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)材料 1.1.1 試驗(yàn)溫室 試驗(yàn)采用了 2 座新建溫室作為試驗(yàn)的對(duì)象，該試驗(yàn) 溫室位于陜西省楊凌示范區(qū)旭榮農(nóng)業(yè)與陜西省設(shè)施農(nóng)業(yè) 工程技術(shù)研究中心的共建基地內(nèi)（34 16N，10806E） ， 試驗(yàn)溫室建于 2017 年 8 月，試驗(yàn)進(jìn)行過程中，2 座試驗(yàn) 溫室內(nèi)均種植了作物番茄（試驗(yàn)作物定植于 2017 年 11 月 5 日） ，種植的栽培方式采用基質(zhì)袋培，灌溉方式為滴 灌。試驗(yàn)溫室采用保溫被覆蓋進(jìn)行夜間的保溫，保溫被 開啟時(shí)間為早晨 09:00，關(guān)閉時(shí)間為 17:00。全文中的保 溫被覆蓋時(shí)段為夜間（17:00次日 09:00） ，保溫被開啟 時(shí)段為白天（09:0017:00） 。試驗(yàn)過程中晴天正午時(shí)段 打開溫室頂通風(fēng)口，通風(fēng)口開啟的時(shí)間為 12:00，關(guān)閉的 時(shí)間為當(dāng)日下午 14:00。 供試驗(yàn)用的測(cè)試溫室基本結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。其中 G1 代表傳統(tǒng)主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室 24-27 ，該日光溫室的 結(jié)構(gòu)跨度為 10 m，溫室長(zhǎng)度為 32 m，溫室的朝向方位為 南偏東 5 ，屋脊高度 5.0 m，溫室后墻高度為 3.6 m，該 溫室結(jié)構(gòu)采光屋面為直線型屋面。試驗(yàn)溫室后墻的構(gòu)造 結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外，溫室最內(nèi)為 120 mm 黏土磚墻，然后是 960 mm相變固化土，再是 120 mm黏土磚墻，最外邊為 100 mm聚苯板保溫絕熱層，溫室后墻總厚度為 1.3 m。 溫室內(nèi)部的相變固化土的配方為當(dāng)?shù)攸S土添加 8%摻量 （質(zhì)量比）的相變固化劑攪拌均勻，并逐層夯實(shí)而成， 相變固化劑配方見文獻(xiàn)28。試驗(yàn)溫室采用復(fù)合式承重骨 架作為采光面支撐骨架，骨架間距為 1 m，溫室后坡采用 100 mm 聚苯板+SBS 防水層構(gòu)造，溫室前采光屋面采用 PO 高透光薄膜；另外一個(gè)試驗(yàn)溫室 G2，結(jié)構(gòu)上采用回 填裝配式主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室 24,29-31 ，后墻總厚度為 1.3 m，結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)為 100 mm 聚苯板+10 mm 鋼筋網(wǎng) +1 170 mm相變固化土+10 mm 鋼筋網(wǎng)+10 mm混凝土噴 漿涂層，溫室結(jié)構(gòu)的其他構(gòu)造參數(shù)與 G1 一致，進(jìn)而突出 溫室的墻體對(duì)比試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。 圖 1 試驗(yàn)溫室結(jié)構(gòu)圖 Fig.1 Schematic diagram of experimental solar greenhouses 1.1.2 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng) 試驗(yàn)溫室 G1 和 G2 的蓄熱系統(tǒng)類似，溫室內(nèi)部用于 儲(chǔ)能的氣流運(yùn)動(dòng)方式相同，主動(dòng)儲(chǔ)能風(fēng)機(jī)的數(shù)量及功率 一致。以 G1 試驗(yàn)溫室為例進(jìn)行說明，G1 的主動(dòng)蓄熱循 環(huán)系統(tǒng)見圖 2。在結(jié)構(gòu)上，G1 試驗(yàn)溫室的橫向儲(chǔ)能風(fēng)道 材料上采用了建筑工程中常用的預(yù)制混凝土空心板為基 礎(chǔ)材料，均勻布置在溫室后墻的內(nèi)部，上下共布置 4 層， 每層預(yù)制混凝土空心板的構(gòu)件規(guī)格為 555 mm×120 mm， 長(zhǎng)度 5 m，每個(gè)預(yù)制混凝土空心板具有儲(chǔ)能孔 5 個(gè)，每個(gè) 儲(chǔ)能孔的直徑為 80 mm；主動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的豎向儲(chǔ)能風(fēng)道 為黏土磚砌筑的孔道，該孔道進(jìn)口截面尺寸為 960 mm× 200 mm，出口部分截面尺寸為 960 mm×400 mm；主動(dòng)儲(chǔ) 能風(fēng)機(jī)采用軸流風(fēng)機(jī)（上海展鳴風(fēng)機(jī)電器有限公司生 產(chǎn)） ，并采用負(fù)壓通風(fēng)的方式進(jìn)行儲(chǔ)能；儲(chǔ)能風(fēng)機(jī)共布置 2 臺(tái)，位置布置在溫室后墻中部的出風(fēng)口上方，每臺(tái)儲(chǔ)能 風(fēng)機(jī)的額定功率為 0.12 kW，出風(fēng)量為 2 100 m 3 /h，風(fēng)機(jī) 的額定轉(zhuǎn)速 2 800 r/min。試驗(yàn)溫室 G2 除其他結(jié)構(gòu)與 G1 相同外，其橫向風(fēng)道的材料采用了直徑為 200 mm 的 PVC-U半管均勻排布的方式， 布置采用了單層集束布置， 即每層并排布置 3 根 PVC-U 半管、間距 100 mm，然后 再在豎直方向上布置 4 層，該儲(chǔ)能系統(tǒng)的垂直風(fēng)道為直 徑 200 mm的 PVC圓管（進(jìn)、出風(fēng)口尺寸一致） 。 風(fēng)機(jī)的啟閉采用自動(dòng)控制模式，番茄在白天適宜空 氣溫度范圍為 1825 、夜間為 813 ，夜間的最 低耐受氣溫為 5 32 。因此，設(shè)置白天（09:0017:00） 的室內(nèi)氣溫高于 25 開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行蓄熱，低于 20 停 止；夜間（17:00次日 09:00）的室內(nèi)氣溫低于 13 開 啟進(jìn)行放熱，低于 8 時(shí)停止并發(fā)出警報(bào)，提醒進(jìn)行人第 3期 鮑恩財(cái)?shù)龋翰煌Y(jié)構(gòu)主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室傳熱特性 191 工加溫。 圖 2 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖 Fig.2 Schematic diagram of active heat storage cycle system 1.2 測(cè)點(diǎn)布置 試驗(yàn)中的溫濕度測(cè)點(diǎn)布置在每座溫室的 2 個(gè)進(jìn)風(fēng)口 和 1 個(gè)出風(fēng)口的位置，數(shù)量為各布置 1 個(gè)；溫濕度測(cè)點(diǎn) 每座溫室內(nèi)部各布置 2 個(gè)，溫室度探頭分別布置在溫室 長(zhǎng)度方向上的 3 個(gè)等分截面處，溫室跨度方向的中部位 置，高度為距離地面以上 1.5 m高度處；試驗(yàn)溫室后墻長(zhǎng) 度方向上，居中位置布置 1 個(gè)熱流傳感器，傳感器距離 地面 1.5 m 高。溫室內(nèi)的氣溫和相對(duì)濕度采用 HOBO UX100-011 型溫濕度記錄儀進(jìn)行記錄（該儀器的參數(shù)為： 美國(guó) Onset 公司，精度：溫度±0.2 、相對(duì)濕度±2.5%） ； 熱流密度采用 HFP01SC熱流傳感器進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄 （該儀器的參數(shù)為： 荷蘭 Hukseflux公司生產(chǎn)， 精度： ±3%） 測(cè)量；測(cè)量方法為，將熱流傳感器連接到 34970A 數(shù)據(jù)自 動(dòng)采集儀上進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)的記錄（美國(guó) Agilent 公司生 產(chǎn)） 。試驗(yàn)過程中，數(shù)據(jù)采集的時(shí)間段為 2017 年 11 月 1 日2018 年 1 月 31 日，所有的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔均為 30 min。試驗(yàn)中主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)、出風(fēng)口風(fēng)速測(cè)量采 用 testo 425 熱敏風(fēng)速儀進(jìn)行測(cè)試和記錄（該儀器的參數(shù) 為：德國(guó) Testo 公司生產(chǎn)，精度：風(fēng)速±(0.03 m/s+5%測(cè)量 值)，分辨率 0.01 m/s） 。 1.3 指標(biāo)計(jì)算 1.3.1 蓄、放熱量 根據(jù)主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)、出口空氣溫濕度值結(jié)合 空氣風(fēng)速和管徑等參數(shù)，計(jì)算得到系統(tǒng)運(yùn)行過程中的換 熱量及冷凝水量，按下式計(jì)算： act out in out in 11 1000 Qv AH t v AH t VV （1）out in out in 11 1000 c mv Adt v Ad t VV （2） 式中 Q act 為主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的換熱量，MJ； v 為 時(shí) 段風(fēng)道內(nèi)空氣流速，m/s；A 為風(fēng)道截面面積，G1、G2 的當(dāng)量截面面積分別為 0.152、 0.235 m 2 ； V in 、 V out 分別為 時(shí)段進(jìn)、出口空氣的比容， m 3 /kg； H in 、 H out 分別為 時(shí) 段進(jìn)、出口空氣的焓值，kJ/kg； t 為測(cè)試期間記錄數(shù)據(jù) 的時(shí)間間隔，即 1 800 s；m c 為冷凝水質(zhì)量，kg；d in 、d out 分別為 時(shí)段進(jìn)、出口空氣的含濕量，g/kg。本文 H in 、 H out 、d in 、d out 、V in 、V out 由文獻(xiàn)33計(jì)算得來。 1.3.2 能效比 參照能效比的一般定義，本文確定主動(dòng)蓄熱循環(huán)系 統(tǒng)的能效比 K為 1 d中蓄熱階段或放熱階段的總換熱量與 風(fēng)機(jī)耗電量的比值，按下式計(jì)算： act · /1000 p Q K Pt （3）式中 P p 為風(fēng)機(jī)的額定功率，kW；t 為主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng) 蓄熱階段或放熱階段的運(yùn)行時(shí)間，s。 1.3.3 被動(dòng)蓄、放熱量 主動(dòng)蓄熱墻體在主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)為主動(dòng)和 被動(dòng)聯(lián)合蓄/放熱，其余時(shí)間均為單一被動(dòng)蓄/放熱。按下 式計(jì)算： 6 pas /10 Qq S t （4）式中 Q pas 為后墻被動(dòng)換熱量，MJ； q 為 時(shí)段墻體表面 熱流密度，W/m 2 ；S 為主動(dòng)蓄熱后墻表面積，即后墻長(zhǎng) 度與高度之積，取值 115.2 m 2 ；t 為測(cè)試期間記錄數(shù)據(jù)的 時(shí)間間隔，即 1 800 s。 1.3.4 傳熱貢獻(xiàn)率 墻體傳熱量是通過主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的主動(dòng)式蓄放 熱和后墻被動(dòng)式蓄放熱共同作用的結(jié)果，為了評(píng)價(jià)蓄熱 方式對(duì)墻體傳熱特性的影響，本文提出傳熱貢獻(xiàn)率，表 示蓄熱或放熱階段主動(dòng)傳熱量和被動(dòng)傳熱量與總傳熱量 之比。 act act 100% W Q Q （5）pas pas 100% W Q Q （6）式中 act 為主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的傳熱貢獻(xiàn)率， %； pas 為后 墻被動(dòng)傳熱貢獻(xiàn)率， %； Q W 為總傳熱量， MJ， Q W =Q act +Q pas 。 1.4 數(shù)據(jù)處理 本文試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及圖表 的制作。 2 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)傳熱原理 主動(dòng)蓄熱墻體日光溫室的熱量傳遞過程包括熱傳 導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射 3 種基本方式。日光溫室后墻被動(dòng) 傳熱過程已被諸多學(xué)者研究透徹，而關(guān)于主動(dòng)蓄熱循環(huán) 系統(tǒng)的傳熱機(jī)理研究較少，本節(jié)重點(diǎn)分析主動(dòng)蓄熱循環(huán) 系統(tǒng)傳熱的原理。 日光溫室主動(dòng)蓄熱墻體與被動(dòng)蓄熱墻體的區(qū)別在 于，前者后墻內(nèi)安裝有主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要 包括傳熱風(fēng)道、軸流風(fēng)機(jī)及控制系統(tǒng)。傳熱風(fēng)道出口位 置安裝有軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)以日光溫室室內(nèi)溫度（溫 度隨室外的環(huán)境變化而變化）為啟動(dòng)信號(hào)，以達(dá)到最大 限度地提高日光溫室墻體蓄熱量的目的。白天，由于太 陽(yáng)輻射使得溫室內(nèi)空氣溫度升高，有時(shí)氣溫可能超過作 物生長(zhǎng)的適宜溫度，而后墻被動(dòng)蓄熱的有效厚度有限、 深層溫度依然較低，啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)，使溫室內(nèi)的熱空氣 流經(jīng)傳熱風(fēng)道，進(jìn)入傳熱風(fēng)道的熱空氣在風(fēng)道內(nèi)與管道農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org） 2019年 192 壁面進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流換熱，空氣中的熱能向后墻深層蓄熱 體轉(zhuǎn)移，后墻深層的溫度升高，從而將空氣中的富余的 熱能貯存到后墻深層中，在此過程中，也降低了室內(nèi)空 氣中的溫度。夜間，當(dāng)溫室內(nèi)氣溫低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng) 軸流式風(fēng)機(jī)，使空氣流經(jīng)傳熱風(fēng)道而被加熱，對(duì)流換熱 后將后墻深層貯存的熱量隨氣流釋放到溫室內(nèi)，從而維 持溫室內(nèi)空氣相對(duì)較高的溫度，主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的傳 熱過程見圖 3。 圖 3 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)傳熱原理圖 Fig.3 Mechanism diagram of active heat storage circulation system 3 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)傳熱特性分析 3.1 進(jìn)出口風(fēng)速 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出口風(fēng)速如表 1 所示，差異主 要受墻體氣密性、管道形式影響，G1 的出風(fēng)口風(fēng)速為 2.82 m/s，顯著高于 G2，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速卻較 G2 小，這是因 為混凝土預(yù)制板的對(duì)接處凹凸不平、粗糙度大導(dǎo)致管道 密閉性較差，且管道孔數(shù)多、直徑小造成氣流運(yùn)動(dòng)分散。 表 1 主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)速 Table 1 Wind speed of active heat storage circulation system air inlet and outlet 風(fēng)速 Wind speed/(m·s 1 ) 溫室 Greenhouse 東進(jìn)口 East inlet 西進(jìn)口 West inlet 出口 Outlet G1 0.86±0.02d 0.89±0.03d 2.82±0.22a G2 1.86±0.15c 1.80±0.14c 2.31±0.19b 注：不同字母表示處理間差異顯著（PG1。 2）對(duì)主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的傳熱特性進(jìn)行分析，典型 晴天蓄熱階段 G2 的蓄熱量為 215.27 MJ、能效比 49.83， 分別是 G1 的 1.8 倍和 3.2 倍，典型晴天與典型陰天放熱 階段，2 座溫室的主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的放熱量均表現(xiàn)為 G2 較多，故 G2 的主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)的蓄、放熱量較大， 節(jié)能效果較好。 3）對(duì)后墻被動(dòng)傳熱特性進(jìn)行分析，典型晴天蓄熱階 段 G1、G2 整日的蓄熱量分別比放熱量多 142.01、 281.55 MJ；典型陰天放熱階段 G1、G2 的蓄熱量分別比 放熱量少 51.36、29.05 MJ，故 G2 白天蓄熱量較多、夜 間放熱量較少，說明墻體的整體保溫能力較好。 綜上，無論晴、陰天，主動(dòng)蓄熱循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí) 段內(nèi)，G2 的的蓄熱量、放熱量均較大；后墻被動(dòng)傳熱過 程中， G2 的蓄熱量較多、放熱量較少。因此， G2 墻體的 長(zhǎng)期儲(chǔ)熱能力較 G1 更高， 更有利于溫室在長(zhǎng)時(shí)間低溫寡 照天氣條件保持更穩(wěn)定的室內(nèi)溫濕度環(huán)境。 參 考 文 獻(xiàn) 1 佟國(guó)紅，王鐵良，白義奎，等.日光溫室墻體傳熱特性的研 究J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19(3)：186189. 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