节能日光温室保温结构优化研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhangbin
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自20世纪80年代初,中国日光温室(CSG)作为一种高效节能设施,因其在冬季寒冷的高纬度地区不需要主动加热就可以实现作物的越冬生长,已经在我国北方大面积推广应用。保温作为日光温室三要素之一对温室作物生产至关重要。目前保温多是针对某种围护结构进行独立研究,彼此研究针对的温室对象不一致,不系统。目前尚无针对特定结构的温室,将所有围护结构的保温情况考虑在内,对温室整体保温性能最优化的理论研究方法。为了系统地研究节能日光温室保温结构(墙体保温厚度;地基保温深度、厚度;内保温结构)对热环境的作用规律,明确节能日光温室理想保温结构。本文通过CFD仿真模拟和试验测定相结合的研究方法,系统性的对日光温室保温层的结构形式以及特征参数进行优化分析。首先通过日光温室环境监测试验对试验温室进行试验数据采集,其次通过CFD仿真建模软件进行三维的温室模型构建,将试验测定的结构和环境参数导入模型并计算,试验值和模拟值拟合情况良好,验证了模型的可行性和准确性。基于验证后的建模计算方法对不同类型的保温模型进行计算并分析其规律。以沈阳地区日光温室为例,日光温室墙体围护结构外保温可有效提高室内空气温度。外保温层对温室热环境的影响程度为:侧墙>北墙>北屋面。在高维度寒冷地区,以60 m长、8 m跨、4 m高的第二代节能日光温室结构为基准,具体的南屋面外保温材料采用PE编织布+强力针刺毡+再生棉+强力针刺毡、墙体采用粉煤灰砖墙,北屋面采用木板结构。研究得到的墙体围护结构外保温层的最低厚度标准分别为北墙80 mm、侧墙80 mm、北屋面100 mm。前底角地基保温层的最佳深度和厚度参数分别为60 cm和60 mm;地基四周保温的最优结构参数为60 cm下埋深度,80 mm的模块厚度。地基四周保温相比前底角保温可使空气温度提升1.02℃,土壤温度提升0.38℃,夜间放热量多39.47 MJ。选用珍珠棉作为内保温材料最佳,两段式结构相比一段式结构能够使内部温度提升0.7℃左右。1-c(一段弧式)的室内外温差达到最高的38.05℃,两段式次之。综上研究,以夜间24:00温度为例,与墙体围护结构、地基以及温室内部均无保温措施的温室相比,增加墙体围护结构保温可最大提升室温4℃。进一步的增加地基保温结构能够增温1.77℃。在此基础,进一步增加内保温结构能够增温1.76℃。基于同样的建模方法对不同维度的哈尔滨和北京地区日光温室也进行了保温参数优化,得到了不同地区基础保温结构参数表。
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