日光温室是我国西北地区冬季蔬菜种植的主要场所,冬季蔬菜供应的主要来源,但传统的日光温室多采用被动利用太阳能的形式,这使日光温室内部热量不能满足植物生长需要,因此主动利用太阳能资源为日光温室供热是非常有必要的,而我国西北地区太阳能资源丰富,年辐射量大,日照时间长,主动利用太阳能资源为日光温室供热非常有潜力,是一种越来越普遍的趋势。为了充分利用西北地区丰富的太阳能资源,改善日光温室室内热环境,本课题将槽式聚光集热器与日光温室相结合,主动利用太阳能为日光温室提供热量。课题组前期研究了日光温室主被动蓄热墙体,这种墙体可以有效储存热量,同时墙体本身具有一定宽度和承重能力,基于日光温室的这种结构特征,本课题研究了一种用于日光温室的多曲面槽式聚光集热器,课题将从槽式聚光集热器的设计和试验研究展开论述,主要内容如下:(1)介绍两种槽式聚光集热器的结构特征和集热原理,利用TracePro光学模拟软件模拟研究这两种槽式聚光集热器,通过分析不同尺寸集热器的几何光学效率,选定单曲面槽式聚光集热器和多曲面槽式聚光集热器的结构尺寸。(2)通过分析集热器的热性能影响因素和评价指标,设置了两种槽式聚光集热器性能对比试验研究方案,在兰州地区搭建两种槽式聚光集热器性能测试对比试验台,试验研究了长2m的两种槽式聚光集热器的集热性能。(3)分析了集热器集热性能的不同影响因素,研究集热管中空气流速、室外环境温度、太阳辐照度、有盖板和无盖板以及集热器长度对集热器集热性能的影响。(4)将集热性能较好的多曲面槽式聚光集热器应用于兰州地区日光温室,分析研究实际工程应用中集热器的集热效果。通过试验研究表明:(1)多曲面槽式聚光集热器的几何光学效率高于单曲面槽式聚光集热器的几何光学效率,平均高出8.1%;(2)集热管中空气流速为4.4m/s时,两种集热器的瞬时集热量和瞬时集热效率均最高;集热器的瞬时集热量和瞬时集热效率随太阳辐照度的增大而增大;室外环境温度越高,集热器的集热性能越好;有盖板的多曲面槽式聚光集热器的平均瞬时集热效率高于无盖板的,平均高出3.1%;多曲面槽式聚光集热器的瞬时集热量和瞬时集热效率始终高于单曲面槽式聚光集热器的;(3)实际应用中,多曲面槽式聚光集热器的瞬时集热效率最高可以达到54%,平均集热效率为41.2%,典型晴天集热器日累计集热量为48MJ~56MJ,多云天气为30 MJ~40MJ。课题研究结果对我国西北地区日光温室用多曲面槽式聚光集热器的设计和试验研究提供了参考,为集热器与日光温室一体化提供了新思路。充分利用了西北地区丰富的太阳能资源,解决了日光温室室内温度低,集热器集热效率低等问题,为提高冬季日光温室农作物的产值做出了重大贡献。