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温室后墙对于维持室内夜间较高温度具有重要的作用,其白天储存热量,夜间向室内释放热量,是日光温室必不可少的组成部分。当前日光温室后墙结构多采用夯实土墙和粘土砖墙,夯实土墙墙体厚度为5-8m,土地利用率低;粘土砖在取土和烧制过程会破坏粘土资源,且二氧化碳排放量高。同时,中国是一个农业大国,每年秸秆产量在8亿吨左右。秸秆材料导热系数低,吸湿能力强,可用作建筑物的墙体材料。但由于缺乏利用秸秆材料的有效途径,农村地区经常发生田间焚烧秸秆的情况,造成秸秆资源浪费、大气污染和破坏土壤理化性质。 为此,本研究结合日光温室后墙蓄热保温性能和秸秆材料保温吸湿特性,以秸秆材料为主体材料,研制了两种新型秸秆砌块材料(Ⅰ型秸秆砌块和Ⅱ型秸秆砌块)。以新型秸秆砌块材料为后墙墙体主要材料,Ⅰ型秸秆砌块作为后墙蓄热层材料,Ⅱ型秸秆砌块材料为后墙保温层材料,设计了新型秸秆砌块后墙日光温室。论文以多孔粘土砌块后墙日光温室为对照,通过对比研究两种温室的后墙热性能、墙体传热特点、室内热环境以及生产应用效果,研究新型秸秆砌块后墙日光温室(新型温室)的使用效果。 论文研究结果如下: 1.秸秆纤维、水泥和黄沙质量比m(秸秆纤维)∶m(水泥)∶m(沙)=1∶9∶24为Ⅰ型秸秆砌块的最优配比,秸秆纤维与水泥质量比m(秸秆纤维)∶m(水泥)=1∶1.5为Ⅱ型秸秆砌块最优配比。在相同温度条件下,Ⅰ型秸秆砌块放热总量比粘土砌块高41%。 2.Ⅰ型秸秆砌块和Ⅱ型秸秆砌块吸湿量分别比多孔粘土砌块高83.1%和189.4%。Ⅰ型秸秆砌块持水孔隙(36.9%)高于Ⅱ型秸秆砌块(29.6%)和粘土砌块(28.4%)。与粘土砌块相比,Ⅰ型秸秆砌块具有更小更均匀的孔隙度。Ⅰ型秸秆砌块和Ⅱ型秸秆砌块浸提液pH分别为11.5和13,新型秸秆砌块纤维难以被霉菌分解。 3.分别以新型秸秆砌块和多孔粘土砌块作为新型秸秆砌块后墙(新型后墙)和多孔粘土砌块后墙(传统后墙)材料,设计建造长50m、跨度9.5m、脊高4.0m、后墙高2.8m,后墙厚0.5m的日光温室。在新型温室中,Ⅰ型秸秆砌块和Ⅱ型秸秆砌块分别作为后墙的蓄热层(0.24m)和保温层(0.16m)材料。 4.新型后墙蓄热层蓄热系数、蓄热层热惰性指标、保温层热阻、保温层热惰性指标、墙体总热阻和墙体总热惰性指标分别比传统后墙高38.5%、15.1%、168.8%、19.3%、13.9%和25.4%。蓄热层中,传统后墙和新型后墙温度范围分别为0.6-23.9℃和2.6-24.9℃,新型后墙蓄热层温度高,且温度波动幅度小。传统后墙和新型后墙340mm至420mm深度的温度范围为0.1-7.8℃和0.8-3.8℃,新型温室保温层温度低,蓄热层向保温层传递热量低于传统后墙。新型后墙内表面吸热量和放热量分别比传统后墙高248MJ和331MJ,结果表明新型后墙具有较大的蓄热和放热容量,在夜间可以向室内释放更多热量。新型后墙外表面流失的热量比传统后墙少279MJ,表明新型后墙热阻大,热量难以扩散至室外环境,能较好地截留热量。 5.新型温室在典型阴天和晴天室内最低气温均高于多孔粘土砌块后墙日光温室(传统温室),新型温室室内空气能量高于传统温室。新型温室室内白天和夜间空气平均相对湿度比传统温室分别低4.3%和5.3%,新型温室有利于降低作物病害发生率。 6.新型温室冬季室内生菜的叶片数和单株产量分别比传统温室提高11.2%和17.7%。新型温室冬季保温效果较好,较适宜作物生长,能用于替代传统温室进行蔬菜生产。新型后墙建造成本、能量消耗和CO2排放分别比传统后墙低26.2%、81.7%和29.4%。