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日光温室土质墙体温度特性研究

作　者: 易东海
导　师: 孙治强
学　校: 河南农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 日光温室土质墙体蓄热放热研究
分类号: S625
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以土质墙体为维护结构的日光温室是我国一种具有原创性结构型式的温室,该型温室造价低且储热性能较好,建造简单,室内没有辅助加温设备,仅靠自身结构保证作物生长所需温度,避免了能源的消耗,同时也减少了由于温室加温造成的环境污染。符合我国的节能要求适合我国国情,因而得到广泛的应用,并产生了很好的经济及社会效益。目前对日光温室墙体的研究大多集中于异质复合墙体,其保温效果虽然较好但其成本较高,不利于在广大农村地区进行大面积推广应用。相反对于我国应用普遍的土质墙体却研究较少,导致墙体或因厚度较小保温蓄热效果不好,结构不稳定,或者厚度较大,造成投资成本较高并且浪费大量耕地。目前在研究方法上,大多采用实验的方法测试土质墙体的热工性能并根据试验结果改进墙体结构,缺乏较为完成的系统理论研究,对温室土质墙体内部温度的变化情况,不同季节的温度变化趋势,以及不加温情况下的土质墙体日光温室的墙体适宜厚度的研究尚不够系统和全面。本试验对土质墙体日光温室室内温度进行系统全面的研究,并通过大量的试验数据确定土质墙体日光温室的墙体适宜厚度。通过对温室北墙的墙体温度进行测定和分析,探索日光温室土质墙体内部温度变化规律和对土质墙体内部恒温层的界定、墙体适宜厚度的确定,从而为探讨日光温室土质墙体保温蓄热性能和室内温度环境研究奠定基础,进而为提高土地利用率和土质墙体日光温室的建造结构优化提供科学依据。本文以郑州荥阳地区的土质墙体日光温室为例,采用试验研究与理论分析相结合的方法,对该型温室进行了研究,具体结果如下:1、试验研究的重点是土质墙体日光温室墙体内部温度,是在假设墙体的建造设计厚度已经能够满足当地作物正常生长所需温度,达到合理标准,内部存在一个恒温区的前提下展开的,通过大量数据的研究,在墙体内找到了变温层与恒温层的界限。变温层与恒温层的界限在不同季节是不同的:观测初期,墙体内侧界点距内墙表面1.4m,外侧界点距外墙表面1.1m,这表明土质墙体恒温层已经存在。在1月份,内外两侧界点距离50cm,说明在冬季最冷的时候,土质墙体恒温层存在并且达到一定厚度,表明墙体的建造厚度达到保温蓄热的要求。在冬季,土质墙体变温层与恒温层的界限没有发生明显变化。春季,随着外界气温的逐渐升高,变温层与恒温层的界限也发生着变化。3月下旬,墙体内侧界点距内墙表面1.5m,外侧界点距外墙表面1.1m,内外两侧界点距离40cm。外界气温的不断升高,内外两侧墙体都吸收热量,从而导致内部恒温层的整体温度也发生变化,同时界点也发生变化,4月中旬,墙体内侧界点距内墙表面1.6m,外侧界点距外墙表面0.9m,内外两侧界点距离50cm。通过试验我们发现,春季的恒温层的概念与冬季的恒温层的描述是有一定区分的,冬季的恒温层两侧不发生热量的交换,而春季的恒温层是因为内外两侧墙体都吸收储蓄热量,导致恒温层整体温度升高,从而界点发生变化。2、通过合理的试验方案,实地测试了土质墙体日光温室室内及墙体的温度环境,测试结果表明该型温室的保温蓄热性能良好,在冬季无供暖条件下能够满足室内作物的正常生长。通过长期观测,对土质墙体内部温度的变化情况、不同季节的温度变化趋势有了更为详尽的研究与了解。在冬季,土质墙体内侧墙体温度随着墙体深度的增加,墙体的温度逐渐降低。在1.4m-1.9m之间墙体不同时刻温度接近,清晰地表明在整个冬季,土质墙体内部恒温层的存在。内侧墙体从室内向恒温层方向,中午前后较其它时刻温度较高,白天揭苫以后,室内温度逐渐上升,内侧墙体接受阳光辐射,开始吸热状态,墙体温度随之上升;随着冬季最冷时间过去,外界气温逐步升高,内侧墙体吸热时间逐步延长,2月下旬的时候,在晴天的天气条件下,温室内侧墙体基本整个下午都处于吸热状态;0.4m深度向墙体内部,除中午前后时间段外,各深度不同时刻温度变化趋势基本保持一致,随着墙体深度的增加,缓慢降低直至到达恒温层出现平缓状态。恒温层向外的外侧墙体温度逐渐降低,不同深度各时刻的温度变化趋势基本保持一致,变化幅度很小。在春季,随着外界气温的不断升高,墙体整体的温度都处于明显的上升状态,表明墙体已经处于一个相对的吸热蓄热状态。各深度的平均温度变化趋势大体一致,中午前后内侧墙体因为吸热,温度内侧墙体靠近室内的几个深度处温度变化幅度明显。外界气温的逐步升高,墙体能够更多地的吸收并储蓄热量,早春时期前半夜向室内释放热量维持室内温度,春末时期只是凌晨以后才向室内释放部分热量来维持室内温度短暂性的下降。外界气温的升高也促使墙体内外两侧墙体温度的变化,从而使所谓相对恒定的恒温层温度也整体上升,从恒温层开始向室外方向,墙体温度变化曲线十分平缓,相距1.7m的深度温差只有3℃。3、通过试验,对土质墙体吸热层、蓄热层、恒温层等有了更为详细的划分与研究。结果表明,在冬季测试温室土质墙体的吸热层厚度为0.3m,蓄热层厚度为1.1m,恒温层厚度为50cm。我国中原地区土质墙体日光温室墙体厚度以2.6m为宜,如果在此基础上增加墙体的厚度,对室内保温效果的提高并不明显。?

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致谢 4-7摘要 7-91 文献综述 9-16 1.1 日光温室的发展 9-10 1.1.1 我国日光温室的发展历程 9 1.1.2 我国日光温室的发展现状及前景展望 9-10 1.2 日光温室国内外研究现状 10-15 1.2.1 国内研究现状 10-14 1.2.1.1 日光温室保温性研究 10-12 1.2.1.2 日光温室室内环境调控研究 12-13 1.2.1.3 日光温室室内环境模型的建立 13-14 1.2.2 国外研究现状 14-15 1.3 日光温室温光因子的研究 15-16 1.3.1 日光温室内的温度环境 15-16 1.3.2 日光温室内的光照环境 162 引言 16-173 材料与方法 17-19 3.1 试验材料与试验条件 17 3.1.1 试验材料 17 3.1.2 试验条件 17 3.2 试验测定项目与方法 17-18 3.2.1 测试点分布 17-18 3.2.2 测试时间及仪器 18 3.2.3 测定项目与方法 18 3.3 数据处理方法 18-194 结果与分析 19-31 4.1 土质墙体日光温室墙体温度变化趋势 19-22 4.1.1 土质墙体日光温室墙体内部温度冬季变化 19-21 4.1.1.1 土质墙体日光温室墙体内部温度冬季日变化 19 4.1.1.2 土质墙体日光温室墙体内部温度冬季旬变化 19-20 4.1.1.3 土质墙体日光温室墙体内部温度冬季整体变化 20-21 4.1.2 土质墙体日光温室墙体内部温度春季变化 21-22 4.1.2.1 土质墙体日光温室墙体内部温度春季日变化 21 4.1.2.2 土质墙体日光温室墙体内部温度春季旬变化 21-22 4.1.2.3 土质墙体日光温室墙体内部温度春季整体变化 22 4.2 土质墙体日光温室墙体内部恒温层的界定 22-27 4.2.1 土质墙体日光温室内侧墙体内部变温层与恒温层界限的确定 22-25 4.2.2 土质墙体日光温室外侧墙体内部变温层与恒温层界限的确定 25-27 4.3 土质墙体日光温室墙体内部恒温层的季节变化 27-30 4.3.1 土质墙体日光温室墙体内部恒温层的冬季变化 27-28 4.3.2 土质墙体日光温室墙体内部恒温层的春季变化 28-30 4.4 土质墙体日光温室墙体内侧不同层次温度变化 30-315 结论与讨论 31-35 5.1 结论 31-33 5.1.1 土质墙体日光温室墙体内部恒温层的界定及季节变化 31-32 5.1.2 土质墙体日光温室墙体内部温度变化规律 32-33 5.1.2.1 日光温室土质墙体内部温度日变化 32 5.1.2.2 日光温室土质墙体内部温度季节变化 32-33 5.1.3 土质墙体日光温室墙体内部不同层次温度变化 33 5.2 讨论 33-35 5.2.1 如何进行合理的温室土质墙体设计与建造，提高土地利用率 33 5.2.2 数据处理方法是否合理 33-34 5.2.3 日光温室土质墙体变温层与恒温层的界定还有待商榷 34 5.2.4 室内植物对土质墙体蓄热放热的影响 34 5.2.5 室内湿度对室内温度环境和墙体传热性能的影响 34-35参考文献 35-40ABSTRACT 40-42

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