第 31 卷   第 15 期                        農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào)                              Vol.31  No.15 2015 年    8 月          Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering          Aug. 2015     177   日光溫室金屬膜集放熱裝置增溫效果的性能測(cè)試方  慧，張  義，楊其長(zhǎng)，盧  威，周  波，周  升  （1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081； 2. 農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081） 摘   要： 日光溫室冬季夜間溫度較低，為滿足作物能正常生長(zhǎng)往往需要加溫裝置，為此，該課題組設(shè)計(jì)了一種雙黑膜主動(dòng)集放熱裝置，該裝置白天以熱輻射和熱對(duì)流的模式吸收太陽輻射熱和溫室內(nèi)空氣中的熱量，夜間通過熱對(duì)流的模式將熱量釋放到溫室中，以增加溫室夜間溫度。通過冬季加溫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該裝置對(duì)太陽輻射的吸收率偏低，為進(jìn)一步提升該裝置的集放熱性能，該文對(duì)原有雙黑膜集放熱裝置進(jìn)行了改進(jìn)，用金屬膜替換原有雙黑膜吸熱面，試驗(yàn)結(jié)果表明：運(yùn)行金屬膜集放熱裝置能將溫室夜間最低溫度提高 2.4，裝置的集熱效率為 83%，熱量的有效利用率為 68%；與電加熱加溫方式相比節(jié)能量為 110 MJ，節(jié)能 72.6%，節(jié)能效果顯著；金屬膜集放熱裝置對(duì)太陽輻射的吸收系數(shù)為 0.81，比雙黑膜集放熱裝置提高了 0.22；白天溫室自然通風(fēng)條件下，裝置與空氣間的對(duì)流換熱系數(shù)為 14.6W/(m2)，比雙黑膜蓄放熱裝置高6.3 W/(m2)。  關(guān)鍵詞：溫室；加熱設(shè)備；蓄熱；節(jié)能；放熱；日光溫室 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.15.024 中圖分類號(hào)：S625.4           文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A           文章編號(hào)：1002-6819(2015) -15-0177-06 方  慧，張  義，楊其長(zhǎng)，盧  威，周  波，周  升. 日光溫室金屬膜集放熱裝置增溫效果的性能測(cè)試J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(15)：177182.    doi ：10.11975/j.issn.1002 -6819.2015.15.024    http:/www.tcsae.org Fang Hui, Zhang Yi, Yang Qichang, Lu Wei, Zhou Bo, Zhou Sheng. Performance testing on warming effect of heat storage-release metal film in Chinese solar greenhouseJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(15): 177 182. (in Chinese with English abstract)    doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.15.024    http:/www.tcsae.org 0  引  言日光溫室是中國一種特有的溫室結(jié)構(gòu)形式，溫室三面為實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，單面為透光覆蓋材料，由于其高直射光透光率與高保溫性能在中國北方地區(qū)得到了大面積的推廣應(yīng)用1-3。日光溫室的主要特點(diǎn)是具有北墻，作為重要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)北墻在發(fā)揮承重作用的同時(shí)更是維持溫室內(nèi)適宜溫度環(huán)境的良好保溫蓄熱體。白天，墻體表面通過接收透過前屋面照射進(jìn)來的太陽輻射進(jìn)行熱量蓄積，夜晚，墻體蓄積的熱量因墻體表面與室內(nèi)空氣的溫度差而不斷向室內(nèi)釋放。筆者開展的山東、北京地區(qū)日光溫室墻體集放熱量的試驗(yàn)測(cè)試表明：墻體在夜間向室內(nèi)釋放的熱量是有限的，熱量釋放值在前半夜較大，后半夜較小，與此同時(shí)，室內(nèi)空氣在后半夜進(jìn)入低溫階段，作物冷害多發(fā)生在此時(shí)段4。為提高凌晨時(shí)段室內(nèi)的溫度，各地農(nóng)戶多采用增加墻體厚度以提高墻體在夜間的收稿日期：2015-02-12    修訂日期：2015-07-08 基金項(xiàng)目： 863 計(jì)劃（ 2013AA102407） ；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201203002） 作者簡(jiǎn)介：方  慧，女，助研，主要從事設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程方面的研究。北京  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，100081。 Email：fanghuicaas.cn 通信作者：張  義，女，博士，助研，主要從事設(shè)施園藝環(huán)境工程研究。北京  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，100081。 Email：zhangyi03caas.cn 放熱量4-8，但是效果不十分理想，并且存在土地資源浪費(fèi)的問題。目前已有學(xué)者開始研究適用于日光溫室的加溫方式，如地中換熱9、太陽能板集熱10-12、相變蓄熱13-17，毛細(xì)管換熱18，但由于溫室增溫效果有限且投資成本較大，在實(shí)際推廣應(yīng)用中受到限制。 為此，本課題組提出了一種以流體為介質(zhì)的主動(dòng)集放熱方法，白天利用循環(huán)的流體介質(zhì)將到達(dá)墻體表面的太陽輻射能吸收并蓄積起來，夜晚再通過流體的循環(huán)流動(dòng)釋放熱量，將日光溫室墻體能量被動(dòng)蓄積方式轉(zhuǎn)為主動(dòng)。白天盡可能多的蓄積太陽輻射熱量并將這部分熱量轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存起來，夜間當(dāng)溫室內(nèi)溫度較低時(shí)再將這部分熱量釋放出來，以提高溫室夜間環(huán)境溫度?；诖朔椒?，課題組前期設(shè)計(jì)了 2 種集放熱裝置，透光水幕簾集放熱裝置19和雙黑膜水幕簾集放熱裝置20， 2 種集放熱裝置的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，增溫效果顯著。但這 2 種集放熱裝置也存在弊端，如透光膜與黑膜為軟質(zhì)材料，在溫室生產(chǎn)中易破損，且 2種軟質(zhì)材料對(duì)光的吸收率偏低21。針對(duì)此問題，本文設(shè)計(jì)了一種以金屬膜為吸熱材料的集放熱裝置，并通過冬季試驗(yàn)測(cè)試了該裝置的加溫效果及裝置的性能參數(shù)。  1  材料與方法 1.1  試驗(yàn)系統(tǒng)及工作原理 金屬膜主動(dòng)集放熱裝置由金屬膜集放熱器、蓄熱水池、水泵和循環(huán)管路組成。金屬膜集放熱器的吸熱層為0.1 cm 厚的鋁箔，保溫層為 2 cm 厚的橡塑板，鋁箔與橡農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org ）                           2015 年   178 塑板間距 0.2 cm，為提高集放熱器對(duì)太陽輻射的吸收率，鋁箔表面噴涂成亞黑色。溫室共安裝 19 個(gè)集放熱單元，每塊集放熱單元的高度是 1.5 m，寬度是 1.24 m，總有效集放熱面積為 35.34 m2。蓄熱水池的體積為 4 m3。水泵額定流量 8 m3/h，功率 750 W。 金屬膜集放熱器安裝于日光溫室后墻內(nèi)表面，后墻覆蓋率為 37.2%，布置見圖 1。白天揭開保溫被的同時(shí)開啟集放熱裝置（見表 1 中蓄熱時(shí)間段），金屬膜集放熱器的吸熱層開始吸收太陽輻射熱，鋁箔溫度升高，同時(shí)吸熱層與保溫層之間的吸熱介質(zhì)水通過循環(huán)吸收鋁箔的熱量，并將熱量?jī)?chǔ)存于水池中；夜間當(dāng)溫室內(nèi)空氣溫度較低時(shí)，開啟循環(huán)水泵（見表 1 中加熱時(shí)間段），通過金屬膜集放熱器將蓄熱水池中的熱量釋放到溫室中。集放熱裝置原理圖參考文獻(xiàn)20。 圖 1  試驗(yàn)溫室測(cè)點(diǎn)布置圖 Fig.1  Schematic diagram of measurement points in experimental greenhouse 1.2  試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.2.1  試驗(yàn)溫室及測(cè)點(diǎn)布置 試驗(yàn)日光溫室位于北京市昌平區(qū)小湯山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園西區(qū)（3954 N， 11624E），溫室為東西走向，長(zhǎng) 38 m，跨度 8 m，后墻高 2.5 m，脊高 3.7 m，后坡長(zhǎng)1.5 m，采用鋼骨架結(jié)構(gòu)，前坡覆蓋材料為單層 0.08 mm PVC 塑料薄膜，溫室外覆蓋 3 cm 厚自防水保溫被，后墻內(nèi)側(cè)為 12 cm 厚紅磚墻，外側(cè)為 24 cm 厚紅磚墻，中間為 10 cm 厚聚苯板，后坡內(nèi)側(cè)為 10 cm 厚預(yù)制板，外側(cè)為 10 cm 厚聚苯板。對(duì)照溫室結(jié)構(gòu)、材料和建造時(shí)間均與試驗(yàn)溫室相同。兩溫室南北方向間距 28 m。試驗(yàn)溫室主要用于番茄育苗，對(duì)照溫室種植草莓，溫室結(jié)構(gòu)及測(cè)點(diǎn)布置如圖 1。 空氣溫度測(cè)點(diǎn)布置：在試驗(yàn)溫室與對(duì)照溫室跨中距北墻 2、 4、 6 m 處分別設(shè)置 3 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)均距地面 1.5 m。金屬膜集放熱器溫度測(cè)點(diǎn)布置：在集放熱板的外表面和中間水流層各設(shè)置 1 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在試驗(yàn)溫室集放熱板外表面平行于后墻設(shè)置 1 個(gè)太陽輻射測(cè)點(diǎn)， 3 個(gè)測(cè)點(diǎn)均距東墻 19 m，距地面 1.5 m。蓄水池水溫測(cè)點(diǎn)設(shè)置：在水池的進(jìn)水口、出水口和水池幾何中心設(shè)置 3 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。  1.2.2  試驗(yàn)儀器 太陽輻射測(cè)試選用美國坎貝爾公司生產(chǎn)的 CMP3 型太陽輻射傳感器，精確度為 0.5%， 測(cè)量范圍為 0 2 000 W/m2。溫度測(cè)試選用中國計(jì)量院生產(chǎn)的銅- 康銅熱電偶，測(cè)量精度為 0.2。數(shù)據(jù)采集儀選用美國坎貝爾公司生產(chǎn)的CR1000，用于自動(dòng)記錄熱電偶采集的溫度值和輻射傳感器采集的太陽輻射值，所測(cè)數(shù)據(jù)采集間隔 10 min。 1.2.3  試驗(yàn)設(shè)置 試驗(yàn)時(shí)間為 2012 年 12 月 1 日2012 年 12 月 30 日。日光溫室金屬膜集放熱裝置運(yùn)行控制模式：集蓄熱階段，日光溫室保溫被開啟即開始集熱，保溫被覆蓋時(shí)關(guān)閉；放熱階段，當(dāng)溫室內(nèi)氣溫低于 10時(shí)，系統(tǒng)開啟。試驗(yàn)期間蓄水池實(shí)測(cè)蓄水量為 3.1 m3。選取 2012 年 12 月 22日25 日的典型室外氣象條件下的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測(cè)試期間，溫室蓄/ 放熱時(shí)間段和天氣狀況如表 1。 表 1  系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) Table 1  Operation parameter 時(shí)間 Time 蓄熱時(shí)間段 Heat storage period（tc,starttc,end） 加熱時(shí)間段 Heating period(tr,starttr,end)天氣 Weather2012-12-22 09:002012-12-23 09:00 09:00 15:50 00:00 08:20 晴 2012-12-23 09:002012-12-24 09:00 09:00 16:10 00:20 08:30 晴 2012-12-24 09:002012-12-25 09:00 09:30 15:50 00:00 08:30 陰 1.3  試驗(yàn)方法 1.3.1  金屬膜集放熱裝置性能測(cè)試 金屬膜集放熱裝置白天蓄積的熱量和夜間釋放的熱量可通過下式計(jì)算： ,()cwwwoiQvCTT =          （ 1） ,end,start,cctcctEQ= （2 ） ,()rwwwioQvCTT =        （ 3）  ,end,start,rrtrrtEQ= （ 4） 第 15 期                       方  慧等：日光溫室金屬膜集放熱裝置增溫效果的性能測(cè)試 179 式中： Qc,、 Qr,分別為在時(shí)間 內(nèi)集放熱裝置平均蓄積和釋放的熱量， kW ； Ec、 Er分別為集放熱裝置總的蓄積與釋放的熱量， kJ ；,iT、,oT分別為在時(shí)間 內(nèi)裝置進(jìn)水、回水的溫度平均值，； tc,start、 tc,end分別為集熱階段起、止時(shí)刻； tr,start、 tr,end分別為放熱階段起、止時(shí)刻； w為水的密度， kg/m3，取值 1.0 103；vw為集熱裝置循環(huán)水的體積流量， m3/s； Cw為水的比熱容，kJ/(kg ) ，取值 4.2； 為測(cè)試期間記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔取 10 min。 集放熱裝置的瞬時(shí)集熱效率 c可通過介質(zhì)水獲得的熱量與照射到集放熱裝置上的太陽輻射量的比值求得：  ,()cwwwoiccc ccQvCTTAI AI =      （5 ） 式中： Ac為集熱面積，2m ； Ic,為在時(shí)間 內(nèi)后墻內(nèi)表面太陽輻射強(qiáng)度的平均值， W/m2。 集放熱裝置的集熱效率 c，也可通過裝置對(duì)太陽輻射的吸收量與裝置和空氣對(duì)流換熱損失量的差值比上照射到裝置上的總的太陽輻射量求得： ,plate, plate,()()cc c g gccc caA I kAT T kT TaAI I =（ 6）  式中： a 為金屬膜集放熱板對(duì)太陽輻射的平均吸收系數(shù)，無量綱；k 為裝置表面與空氣間的對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2) ；plate,T為時(shí)間 內(nèi)集放熱板表面平均溫度， ；,gT為時(shí)間 內(nèi)試驗(yàn)溫室平均空氣溫度，。結(jié)合式（5 ）與（ 6），即可求出金屬膜集放熱板對(duì)太陽輻射的平均吸收系數(shù) a 和裝置表面與空氣間的對(duì)流換熱系數(shù) k。 集放熱裝置運(yùn)行一個(gè)蓄熱周期后， 總的蓄熱效率 c,tot可通過下式計(jì)算： ,end,start,tot,ccccc tscctEEEAI= （ 7） 式中：Es為照射到集放熱裝置上總的太陽輻射量， kJ。  1.3.2  節(jié)能效果分析 根據(jù)集放熱裝置的運(yùn)行時(shí)間與水泵的運(yùn)行功率即可得出消耗的電量 Ewp，根據(jù)式（ 3）和式（ 4）可推算出有效的放熱量 Er，若 Er為電加熱產(chǎn)生的熱量，則可推算出節(jié)能率： 2360wp wpEWh=              （8 ） rwprEERE=                  （9 ） 式中： R 為溫室采用金屬膜集放熱裝置加熱后的節(jié)能率；Wwp為水泵的功率， kW； h 為水泵運(yùn)行時(shí)間， h；Ewp為水泵消耗的電能，kJ 。   2  結(jié)果與分析 2.1  增溫效果分析 2012 年 12 月 22 日 25 日期間室外水平面太陽輻射和室外溫度如圖 2 所示。金屬膜集放熱裝置是白天蓄積熱量，夜間再將蓄積的熱量釋放到溫室中，完成一個(gè)蓄、放熱周期，所以定義從早上 08:30 到次日 08:30 為 1 d。12 月 22 日和 12 月 23 日為晴天， 12 月 24 日為陰天， 3d中室外太陽輻射強(qiáng)度最大值分別為 485 、 513 和387 W/m2，室外溫度最高值分別為 1、 6 和 5，室外溫度最低值分別為14 、 18 和 12。  注：2012-12-22至2012-12-25 。下同。  Note: From Dec.22 to Dec.25, 2012. The same as below. 圖 2  室外太陽輻射強(qiáng)度與溫度隨時(shí)間變化曲線 Fig.2  Time courses of outdoor solar radiation intensity and outdoor air temperature 試驗(yàn)溫室與對(duì)照溫室室內(nèi)空氣溫度和后墻內(nèi)表面太陽輻射強(qiáng)度如圖 3 所示。 3 d 溫室后墻內(nèi)表面太陽輻射強(qiáng)度最高分別達(dá)到了 434、 508、 383 W/m2，溫室內(nèi)溫度較高，種植人員開啟頂通風(fēng)口（11:00 14:00）導(dǎo)致溫室內(nèi)溫度波動(dòng)較大，兩溫室內(nèi)的溫差較大，試驗(yàn)溫室內(nèi)溫度明顯高于對(duì)照溫室，蓄熱時(shí)間段平均溫差分別達(dá)到了 3.0、5.5、 2.1，但在蓋上保溫被后時(shí)刻，兩溫室溫差較小，在開啟集放熱裝置前 2 溫室溫差分別為 1.0、 1.2、 0.3，開啟金屬膜集放熱裝置后，試驗(yàn)溫室內(nèi)的氣溫瞬間升高并緩慢下降，溫度一直高于對(duì)照溫室，而對(duì)照溫室內(nèi)的氣溫持續(xù)下降，在蓄熱階段對(duì)照溫室的平均溫度分別為4.2、 3.6、 4.2， 而試驗(yàn)溫室的平均溫度為 7.3、 7.3、 7.0，試驗(yàn)溫室比對(duì)照溫室平均分別高出 3.1、3.7 、2.8 ，消除由于白天通風(fēng)和其他不可控因素帶來的影響，凈增溫分別為 2.1、 2.5 和 2.5，增溫效果顯著。 圖 3  試驗(yàn)溫室后墻內(nèi)表面太陽輻射、空氣溫度和對(duì)照溫室空氣溫度隨時(shí)間變化曲線 Fig.3  Time courses of solar radiation at vertical back wall, air temperature in experimental and normal greenhouses 2.2  集放熱性能與節(jié)能效果分析 白天蓄熱階段，蓄熱水池 3 d 溫度變化分別為 12.830.2、15 35 和 1630 ，夜間放熱階段，蓄熱水池 3 d 溫度變化分別為 26.0 15.0、 30.0 16.0和26.016.0 之間變化。將試驗(yàn)期間裝置蓄積的熱量、釋放的熱量和裝置表面太陽總輻射統(tǒng)計(jì)如表 2 所示。金屬農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)（http:/www.tcsae.org ）                           2015 年   180 膜集放熱裝置的性能可通過蓄積的熱量和釋放的熱量來評(píng)價(jià)，裝置白天蓄積的熱量 Ec可由式（ 1）和（2 ）計(jì)算得出，夜間釋放的熱量可由式（3 ）和（ 4）計(jì)算得出，太陽照射到金屬膜集放熱裝置的總熱量為 Es。 表 2  不同試驗(yàn)時(shí)間段太陽總輻射及裝置蓄積、釋放的熱量 Table 2  Overview of total solar radiation quantities, collected and released energy at different stages and dates 日期 Date 裝置表面太陽總輻射 Radiation sum at heat storage-release system Es/MJ 裝置收集的熱量 Total collected heat capacity Ec/MJ 裝置集熱效率 Heat collecting efficiency Ec/Es/% 裝置釋放的熱量 Total released heat capacity Er/MJ 能量利用效率 Er/EcUtilization ratio of collected heat/% 2012-12-222012-12-23 256 221 86 143 64 2012-12-232012-12-24 318 260 82 182 70 2012-12-242012-12-25 221 182 82 130 71 金屬膜集放熱裝置對(duì)能量的有效利用率可通過 Er/Ec求得，如表 2 所示，能量有效利用率平均值為 68%，說明蓄熱水池保溫效果不理想，通過蓄熱水池維護(hù)結(jié)構(gòu)損失的熱量較大。裝置集熱效率由 Ec/Es計(jì)算， 試驗(yàn)期間裝置集熱效率達(dá)到了 82%，明顯優(yōu)于雙黑膜主動(dòng)集放熱裝置23。  2.2.1  裝置集熱性能 通過式（ 5）計(jì)算求得裝置的集熱效率（圖 4），試驗(yàn)期間有效數(shù)據(jù)為 110 組，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得出方程，見圖 4，擬合直線 R2為 0.82，說明擬合度高，結(jié)合公式（5 ）和（6 ）可知方程的斜率即為集放熱板與空氣間的對(duì)流換熱系數(shù) k，值為 14.6 W/(m2) ，比雙黑膜蓄放熱裝置高 6.3 W/(m2) 。線性方程在 y 軸上的截距表示集放熱板溫度plate,T與溫室內(nèi)空氣溫度,gT相等，對(duì)流換熱量為 0，此時(shí)集放熱裝置的集熱效率為 0.81，裝置獲得的熱量完全來源于太陽輻射熱，即金屬膜對(duì)太陽輻射的吸收系數(shù) a 為 0.81，比雙黑膜集放熱裝置提高了 0.22。 注： Tplate,、 Tg,、 Ic,表示在時(shí)間 內(nèi)集放熱板的平均溫度、試驗(yàn)溫室的平均溫度及后墻內(nèi)表面平均太陽輻射強(qiáng)度。 Note: Tplate, Tg, Ic, are average plate temperature, greenhouse air temperature and solar radiation intensity on surface of greenhouse north wall during time . 圖 4  金屬膜集熱裝置集熱效率與(Tplate, Tg, )/Ic, 的關(guān)系 Fig.4  Relationship between heat collection efficiency of heat storage-release metal film system and (Tplate, Tg, )/Ic, 2.2.2  裝置放熱性能 分析金屬膜集放熱裝置單位面積放熱功率與室內(nèi)和金屬膜表面溫差的關(guān)系（圖 5）， 3 個(gè)夜間的有效數(shù)據(jù)為150 組，通過對(duì) 150 組數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，并保證直線方程經(jīng)過（0,0 ）點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)室內(nèi)空氣溫度與膜表面溫度相等時(shí)即plate, ,0gTT= ，裝置不對(duì)外放熱，放熱功率為 0，此時(shí)擬合直線 R2為 0.9，擬合度較高，擬合直線的斜率即為裝置放熱時(shí)與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)，值為11.8 W/(m2 )，金屬膜集放熱裝置的有效集放熱面積為35.34 m2，則總放熱功率范圍為 2.57.2 kW ，總供熱量為 3.75.1 MJ/m2。按溫室栽培面積計(jì)算，則金屬膜集放熱裝置對(duì)溫室供熱功率為 8.2 23.7 W/m2。 注：Tplate,、Tg,表示在時(shí)間 內(nèi)集放熱板的平均溫度和試驗(yàn)溫室的平均溫度。  Note: Tplate, Tg,are average plate temperature and average greenhouse air temperature during time .  圖 5  金屬膜集放熱裝置單位面積放熱功率受金屬膜表面和室內(nèi)溫差的影響 Fig.5  Average heat release rate per m2plates of heat storage-release metal film system as affected by temperature difference between plates and greenhouse air 金屬膜集放熱裝置的節(jié)能率通過式（ 8）和（9 ）計(jì)算，因?yàn)樵囼?yàn)裝置是白天蓄熱夜間放熱，所以定義白天的蓄熱階段和緊接著的夜間的放熱階段為一個(gè)試驗(yàn)周期。 3 個(gè)試驗(yàn)周期裝置消耗的電功率分別為 41.0、 41.4 和40.1 MJ，裝置釋放到溫室中的熱量分別為 143、 182 和130 MJ，若釋放到溫室中的熱量為電加熱提供，則金屬膜集放熱裝置與電加熱相比裝置節(jié)能率分別為 71.3%、77.3%和 69.2%，平均節(jié)能量為 110 MJ，平均節(jié)能率為72.6%，節(jié)能效果明顯。 3  結(jié)論與討論 金屬膜集放熱裝置白天以熱輻射和熱對(duì)流的模式收集太陽輻射和室內(nèi)空氣中的熱量，夜間再通過熱對(duì)流的模式將熱量釋放到溫室中，以增加溫室夜間溫度，通過本試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論： 1）運(yùn)行金屬膜集放熱裝置后溫室內(nèi)夜間溫度提高了2.8 3.7，增溫效果顯著。金屬膜集放熱裝置白天蓄熱階段對(duì)流換熱系數(shù)為 14.6 W/(m2) ，夜間放熱階段對(duì)流換熱系數(shù)為 11.8 W/(m2) ，白天換熱系數(shù)大于夜間，主第 15 期                       方  慧等：日光溫室金屬膜集放熱裝置增溫效果的性能測(cè)試 181 要原因是白天開窗進(jìn)行通風(fēng)，增加了溫室內(nèi)氣體流動(dòng)，進(jìn)而增加了氣體與裝置的對(duì)流換熱。 2）試驗(yàn)期間裝置集熱效率達(dá)到了 83%，對(duì)太陽輻射的吸收率為 0.81，明顯優(yōu)于雙黑膜主動(dòng)集放熱裝置。 3）與電加熱相比金屬膜集放熱裝置的平均節(jié)能量為110 MJ，平均節(jié)能率為 72.6%，節(jié)能效果明顯。 此外，試驗(yàn)裝置的供熱量為 3.75.1 MJ/m2，而北京地區(qū)常規(guī)栽培日光溫室后墻熱量釋放量為 0.35 2.5 MJ/m2，因此金屬膜集放熱裝置能有效改善日光溫室后墻的集放熱功能。但當(dāng)溫室內(nèi)空氣溫度低于裝置表面溫度時(shí)，相應(yīng)的集熱效率也低，因此可將熱泵技術(shù)與金屬膜主動(dòng)集放熱裝置結(jié)合，通過熱泵將金屬膜集放熱裝置蓄積的熱量轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存起來，降低循環(huán)液體溫度，即降低金屬膜表面溫度，增加集放熱裝置的集熱效率。 參  考  文  獻(xiàn) 1 李天來 . 我國日光溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景J. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，3(2)：123129. 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