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日光温室后屋面优化研究

作　者: 王云冰
导　师: 邹志荣
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 日光温室后屋面保温材料仰角厚度
分类号: S625.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

温室在现代中国得到迅速发展,然而中国北方高纬地区冬季的温室生产多依赖于加温,从而导致了生产成本的提高和能源的浪费,提高温室的保温性能以充分利用太阳辐射的能量可以很好的解决这个问题,温室结构和材料优化是提高保温性能的关键。本试验通过对日光温室后屋面不同仰角、保温材料类型及厚度的研究,为保温材料的优选和温室结构优化奠定基础,以便更好保温节能。试验观测分析了不同保温材料聚苯板、挤塑板、玻璃棉及常规材料干草帘等的热工性能、不同保温材料后屋面的热量散失规律差异,采用生命周期耗费法计算了不同材料后屋面的最优厚度,并通过环境参数和作物生长情况评价了不同仰角及不同材料后屋面温室应用保温性能,试验主要结果如下:(1)保温材料热性能挤塑板尺寸稳定性好,传热系数值低,吸水率低,压缩强度高。以挤塑板为保温层的后屋面热惰性指标D为2.59,比同类其他保温材料较高,技术经济特征量A最低,仅为29.26元·W·m-4·K-1,聚苯板比其大0.35元·W·m-4·K-1,玻璃棉由于附加抗压层应用成本提高。(2)后屋面不同保温材料应用性能以挤塑板作为后屋面保温层的日光温室内气温、土温均较高,后屋面内外温差达19.3℃,为最大,外表面夜间放热总量602.92 kJ·m-2,比其他温室要少,其温室内西葫芦定植后前期各生长指标与常规后屋面材料温室都存在显著差异,其产量达38847kg·ha -1。聚苯板保温性能次之,常规材料温室保温性最差。(3)保温层最优厚度建立了后屋面采暖总耗费的数学模型,得出最优保温层厚度计算公式。当燃料为煤时,关中地区几种保温材料的保温层最优厚度取值分别应为干草帘114mm,聚苯板为52mm,挤塑板为40mm,玻璃棉为70mm。其符合国标中关于后屋面低限热阻下的厚度要求。(4)不同后屋仰角下的环境性能关中地区不同仰角温室的保温性能顺序为45°> 40°> 35°> 50°,45°温室1月中下旬的最低气温平均为9.3℃,平均气温为11.3℃,气温日较差平均为11.4℃;45°温室土温及后屋内表面温度也高于同期其它温室。方差分析表明,45°温室气温日较差与35°、50°温室差异显著。50°温室日最低气温最低,并与外界最低气温间极显著正相关(r=0.708>r0.01),且作物绝收。综上所述,新型高效保温材料挤塑板因其良好的热工及保温性能,较适合用于日光温室后屋面保温层,有替代聚苯板的潜力;通过生命周期耗费法计算出的最优保温层厚度,符合国标中对后屋面最低厚度要求;在关中地区最优的后屋面仰角应该为45°。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-26
  1.1 引言  11
  1.2 温室的发展现状  11-12
    1.2.1 国内温室发展现状  11-12
    1.2.2 国外温室发展现状  12
  1.3 日光温室热平衡理论及保温材料热性能参数  12-17
    1.3.1 日光温室热平衡理论  12-14
    1.3.2 常用高效保温材料  14-15
    1.3.3 热工性能参数  15-17
  1.4 国内外研究进展  17-23
    1.4.1 墙体及后屋面保温性研究  17-19
    1.4.2 日光温室微环境研究  19-21
    1.4.3 日光温室后屋面结构优化研究  21-23
  1.5 课题研究背景、内容及创新点  23-26
    1.5.1 课题研究目的及意义  23-24
    1.5.2 课题研究的内容  24-25
    1.5.3 课题研究的思路及创新点  25-26
第二章日光温室后屋面保温材料热性能及热经济性能分析  26-32
  2.1 热性能参数测试与计算  26-27
    2.1.1 试验仪器及材料  26-27
    2.1.2 热工参数测定  27
  2.2 结果与分析  27-31
    2.2.1 热工参数计算方法与取值  27-28
    2.2.2 日光温室后屋面保温材料的热性能及其热经济性分析  28-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章日光温室后屋面保温材料应用研究  32-39
  3.1 材料与方法  32-35
    3.1.1 试验仪器及材料  32
    3.1.2 温室及其测点布置概况  32-33
    3.1.3 温室性能观测方法  33-35
  3.2 结果与分析  35-38
    3.2.1 温室室内气温及土温  35-36
    3.2.2 温室后屋面温度及热流  36-37
    3.2.3 温室西葫芦生长情况  37-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章日光温室后屋面保温层厚度优化研究  39-44
  4.1 后屋面热损失的计算  39-40
    4.1.1 单位面积后屋面的热损失  39-40
    4.1.2 温室采暖度日数HDD 的确定  40
  4.2 最优保温层厚度模型的建立与计算  40-43
    4.2.1 模型建立的假设条件  40
    4.2.2 生命周期内年采暖费用模型建立  40-41
    4.2.3 最优保温层厚度公式  41
    4.2.4 最优保温层厚度实例计算  41-43
  4.3 本章小结  43-44
第五章日光温室后屋面仰角试验研究  44-49
  5.1 材料与方法  44-46
    5.1.1 供试温室概况  44
    5.1.2 试验仪器  44
    5.1.3 试验方法  44-46
  5.2 结果与分析  46-48
    5.2.1 温室气温及后屋内表面温度日变化  46
    5.2.2 温室土壤温度变化  46-47
    5.2.3 温室最冷月气温变化  47-48
    5.2.4 温室最冷月气温日较差分析及作物生长情况  48
  5.3 本章小结  48-49
第六章讨论与结论  49-52
  6.1 讨论  49-50
  6.2 结论  50-52
参考文献  52-58
缩略词  58-59
致谢  59-60
作者简介  60

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