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利用植物气生根新风除湿应用研究

作　者: 刘丽
导　师: 付祥钊
学　校: 重庆大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 热湿地区 气生根除湿 新技术
分类号: TU834.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着人们生活水平的提高,人们对人体舒适度的要求越来越高。湿度对人体舒适度有重要影响。在热湿地区,温度高、湿度大,人们日常所用的除湿措施耗能大,因此,在热湿地区,寻找一种绿色节能环保的除湿方式很有必要。本文提出了利用植物气生根对空气除湿的新型除湿方式。这种除湿方式理论上可以利用植物的气生根吸收湿空气中的水分,但是仍有很多问题没有解决。本文主要研究植物气生根除湿的以下几个方面:①植物气生根分成两种,一种为嫩根,一种为成熟气生根。两者的吸湿方式不同。成熟气生根主要通过根被的吸附、吸收作用吸收空气中的水分;嫩根分为两种方式吸收水分,一种为发生形态变化的嫩根主要通过根毛吸收水分,另一种为未发生形态变化的嫩根通过浸润相变或凝结作用吸收空气中的水分。②植物气生根在一定条件下可以吸收湿空气中的水分。本文设计了单因素析因试验和正交试验等,通过实验发现:小叶榕气生根在相对湿度为50%90%、温度19℃25℃、光照强度1501000 umolm-2s-1时,根龄1的嫩气生根具有蒸腾作用,没有吸湿功能。气生根的吸湿功能与周围空气的相对湿度、根龄密切相关:对于根龄1的嫩气生根,在周围空气相对湿度高于98%时有吸湿作用;对于年龄3的成熟气生根,在周围空气相对湿度高于75%时有吸湿作用。③植物气生根表面温度与环境温度是不同的。两者的关系与外界环境温湿度、根龄有关。本文以榕树为研究对象,主要利用数据采集仪分析气生根表面温度与外界环境温度的不同,利用热成像仪拍照,观测气生根不同部位的温度差别。根龄不同时,气生根表面温度与环境温度的差值不同。晴天时,根龄为1、2、3的气生根表面温度与环境温度的差值在一天中不同时刻的平均值分别为2.33℃,1.66℃、0.15℃。根龄1的嫩根温度、空气温度、露点温度三者之间的关系是:露点温度<嫩根温度<空气温度。因此,在自然环境中,嫩气生根表面不能凝结空气中的水分。在接近或达到饱和的空气中,气生根表面温度在一天中不同时刻略低于环境温度,平均低0.28℃。有利于植物气生根凝结空气中的水分。④植物气生根在静止和流动的饱和空气中生长时,吸湿量是不同的。a.在静止的空气中,气生根在静止的饱和空气中静置1天后,气生根形态会发生改变,其表面会长出根毛,主要通过根毛吸收水分,在静止的饱和空气中放置越久,气生根根毛数量越多,长势越好,吸湿量越多。平均每个气生根的生长速率为28.2cm/d,每天的吸湿量为0.0190.061g/d。b.在流动的空气中,气生根满足一定条件时,其形态会发生改变,表面有根毛长出,这几个条件是:晴天、自身状况良好、先在晴天中自然生长若干天、然后在接近或达到饱和状态的流动空气中生长1天,即可长出根毛。在适宜的温度范围内,温度越高,气生根根毛生长越好,数量越多。气生根吸湿量与天气、气生根形态是否发生改变有密切关系。Ⅰ.晴天时,发生形态变化的气生根吸湿量在高温晴天和低温晴天是不同的。在适宜的温度范围内,温度越高,气生根吸湿量越大。高温晴天气生根每个时刻的除湿量平均值为8.23±0.06g/kg·干空气,平均每个气生根的除湿量为0.16g/kg·干空气;低温天气气生根平均每个时刻的除湿量平均值为1.36 g/kg·干空气,平均每个气生根的除湿量为0.027g/kg·干空气。两者每个时刻的平均除湿量相差6倍。在高温晴天,影响气生根吸湿量的显著因素是环境相对湿度和温度,相关系数分别为-0.94和0.93。Ⅱ.晴天时,未发生形态变化的气生根只有当被处理空气的相对湿度大于98%时,气生根有除湿效果。在饱和空气中,气生根吸水量最大,4060个气生根的平均吸湿量为1.04g/kg·干空气。当被处理空气的相对湿度低于98%时,随着被处理空气相对湿度降低,气生根放湿效果越明显。Ⅲ.阴天时,气生根在也可以吸湿,其吸湿量相比晴天较小,平均每个气生根的除湿量为0.036g/kg·干空气。⑤在已有专利《地下岩土与气根植物联合降温除湿的新风采集装置》的基础上,本文对植物气生根与套管式空气-土壤换热器联合除湿进行了应用分析,在与套管式空气-土壤换热器出口空气状态相近的天气条件下,近似模拟植物气生根与土壤-空气换热器结合时气生根除湿情况。气生根除湿量在中午11:0012:00达到最大,最大值可达1.41g/kg·干空气。下午15:1515:45达到最小值,最小值为0.66g/kg·干空气。最大值是最小值的2.1倍。在一天中气生根各个时刻气生根除湿量的平均值为0.99 g/kg·干空气。

全文目录


中文摘要  3-5
英文摘要  5-12
1 绪论  12-20
  1.1 目前主要的新风除湿技术  12-15
    1.1.1 冷却除湿  12
    1.1.2 固体除湿  12-13
    1.1.3 液体除湿  13-14
    1.1.4 膜法除湿  14
    1.1.5 各种除湿方法的性能比较  14-15
  1.2 利用植物气生根新风除湿新技术的提出  15-17
    1.2.1 湿度对生产、生活的影响  15-16
    1.2.2 建筑节能的重要意义  16
    1.2.3 利用植物气生根新风除湿技术的提出  16-17
  1.3 本课题主要研究目的、内容及研究路线  17-18
    1.3.1 研究目的  17
    1.3.2 主要研究内容  17
    1.3.3 研究路线  17-18
  1.4 本课题的创新点及难点  18-20
    1.4.1 创新点  18
    1.4.2 难点  18-20
2 热湿地区气候及新风潜热负荷特点  20-30
  2.1 引言  20-21
  2.2 热湿地区气候特点  21-24
    2.2.1 热湿地区地域范围  21
    2.2.2 温度  21-22
    2.2.3 湿度  22-24
    2.2.4 光照  24
    2.2.5 风  24
  2.3 热湿地区新风潜热负荷特点  24-26
  2.4 热湿地区新风潜热负荷变化规律  26-27
    2.4.1 热湿地区新风潜热负荷月变化规律  26
    2.4.2 热湿地区新风潜热负荷日变化规律  26-27
  2.5 本章小结  27-30
3 植物气生根除湿原理  30-42
  3.1 带气生根的植物简介  30-32
    3.1.1 带气生根植物种类  30-31
    3.1.2 带气生根植物生长特性  31
    3.1.3 带气生根植物分布  31-32
  3.2 植物气生根吸湿机理  32-37
    3.2.1 植物气生根的形成  32
    3.2.2 植物气生根解剖学特征  32-35
    3.2.3 植物气生根的吸湿机理  35-37
  3.3 植物气生根吸湿影响因素分析  37-39
    3.3.1 影响气生根吸水的主要因素  37
    3.3.2 光照对植物根吸水影响  37-38
    3.3.3 相对湿度对植物根吸水影响  38
    3.3.4 温度对植物根吸水影响  38
    3.3.5 风速对植物气生根吸水的影响  38-39
  3.4 植物气生根吸湿模型  39-42
    3.4.1 植物根系吸水模型简介  39
    3.4.2 植物根系吸水的微观模型  39-42
4 植物气生根吸湿条件实验研究  42-50
  4.1 实验目的  42
  4.2 实验方法  42-43
  4.3 正交实验方案确定  43
  4.4 单因素实验设计  43-44
  4.5 实验结果处理及分析  44-50
    4.5.1 正交实验结果及分析  44-46
    4.5.2 单因素实验结果及分析  46-50
5 气生根表面温度与环境温度关系的实验  50-64
  5.1 概述  50
  5.2 气生根表面温度与环境之间关系的实验  50-54
    5.2.1 实验目的  50
    5.2.2 实验设计  50
    5.2.3 实验过程  50-54
  5.3 实验结果及其分析  54-63
    5.3.1 实验数据处理方法  54
    5.3.2 根龄不同时，气生根表面温度与环境温度的关系  54-56
    5.3.3 气生根周围空气接近或达到饱和时，根龄为1 的气生根表面温度与环境温度的关系  56-58
    5.3.4 在环境中，根龄为1 的气生根表面温度与环境温度的关系  58-61
    5.3.5 利用热成像仪时气生根表面温度的变化  61-63
  5.4 小结  63-64
6 利用植物气生根直接处理室外新风实验研究  64-87
  6.1 概述  64
  6.2 实验对象  64-67
    6.2.1 实验对象的选取原则  64
    6.2.2 榕树简介  64-65
    6.2.3 榕树气生根的促发技术  65
    6.2.4 榕树气生根的培养  65-67
  6.3 利用榕树气生根除湿的静态实验  67-72
    6.3.1 实验设计  67
    6.3.2 实验过程  67-68
    6.3.3 实验结果及分析  68-72
  6.4 利用榕树气生根新风除湿动态实验  72-85
    6.4.1 新风除湿装置的设计  72-73
    6.4.2 实验过程  73-76
    6.4.3 实验数据的处理  76
    6.4.4 气生根形态变化  76-77
    6.4.5 晴天气生根形态变化时气生根除湿特点  77-82
    6.4.6 晴天气生根形态不变时气生根除湿特点  82-83
    6.4.7 阴天时气生根除湿特点  83-85
  6.5 本章小结  85-87
7 植物气生根除湿与土壤-空气换热器结合的应用分析  87-97
  7.1 概述  87-88
  7.2 专利介绍  88
  7.3 套管式土壤-空气换热器对新风的预处理实验  88-91
  7.4 植物气生根除湿与土壤-空气换热器结合的应用分析  91-95
    7.4.1 可利用植物种类  91
    7.4.2 植物的生长环境  91-92
    7.4.3 热湿地区植物气生根除湿与土壤-空气换热器结合的应用分析  92-95
  7.5 本章小结  95-97
8 总结与建议  97-101
  8.1 工作总结  97
  8.2 研究结论  97-99
  8.3 对本项目今后工作的建议  99-101
致谢  101-103
参考文献  103-107
附录  107
  A.攻读硕士学位发表的论文目录  107
  B. 攻读硕士学位期间取得的科研成果目录  107

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 通风、除尘、空气净化、除湿 > 除湿及除湿设备
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