相变材料在装配式复合墙体日光温室中的应用研究

为进一步提高日光温室墙体的蓄热能力,改善室内热环境,对石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料(paraffin-expanded perlite composite phase change material, PCM-PE)在温室中的应用进行研究。利用TRNSYS(transient system simulation program)建立装配式复合墙体日光温室的模型,用晴天和阴天的实测数据验证模型准确性,利用该模型分析温室的北屋顶、侧墙、北墙等结构内表面分别添加PCM-PE后室内温度的变化和单位成本,及温室北屋顶、侧墙和北墙均添加PCM-PE时的最佳厚度。结果表明:温室不同结构内表面添加PCM-PE均对室内平均温度有明显提升作用,侧墙内表面添加PCM-PE使晴天时室内平均温度提高1.32℃,单位成本最低,为2 094元/℃;北屋顶、侧墙、北墙均添加PCM-PE时,其最佳厚度为50 mm,晴天室内平均温度和北墙平均温度分别提升3.9和3.7℃,阴天分别提升2.2和2.3℃;添加50 mm PCM-PE后,温室墙体传热系数较试验温室降低了15%,热阻提高了9.9%,对维持室内温度、降低温室能耗具有积极作用。分析温室不同结构应用PCM-PE的效果,同时考虑单位成本,可为建造经济性好、蓄热性能强的温室提供参考。

装配式异质复合墙体日光温室冬季应用效果测试与分析

为改善传统日光温室抵御自然灾害能力差、土壤利用率低等问题,提出一种新型装配式异质复合墙体日光温室。该温室由骨架构成承重结构,墙体由蓄热层和保温层构成,厚度仅30 cm,实现土地资源的高效利用。本研究主要对温室冬季应用效果进行测试与分析,分别在温室内外布置31个温度、1个太阳辐照量和1个室外风速测点。结果表明:连续阴天状况下,温室内日最低空气温度范围为6.5~8.9℃;土壤日最低温度范围为15.3~18.2℃;温室墙体内表面最低温度范围为6.5~9.6℃;均维持在番茄适宜生长温度范围内。同时对温室连续1个月的室内温度进行分析,无低于番茄最低耐受温度的情况出现。所设计温室在连续阴天的不利状况下具有较好的保温和蓄热性能,可实现番茄的越冬生产。本研究可为装配式日光温室的建造和发展及新型复合墙体材料的选择提供一定的理论依据。

基于TRNSYS的装配式异质复合墙体日光温室建筑参数优化

为优化装配式异质复合墙体日光温室的建筑参数,利用TRNSYS(Transient system simulation program)建立温室模型,采用连续阴天和连续晴天的实测数据验证模型,利用该模型分析温室脊高、北墙高度、后屋面水平投影宽度的改变对室内温度、北墙温度和建造成本的影响。结果表明:室内温度、北墙温度和总建造成本随脊高增大而增加,当脊高>5.3 m时,室内平均温度和北墙平均温度的增幅明显降低,但建造成本仍增加;室内温度、北墙温度和总建造成本随北墙高度增大而增加,北墙高度为3.7 m时室内温度和北墙温度达到较好效果,北墙高度继续增大,对温度的提升效果并不明显;后屋面水平投影宽度为1.8 m时,温室后屋面仰角为46°,采光屋面角为27°,可满足温室内采光要求。综上,温室脊高为5.3 m,北墙高度为3.7 m,后屋面水平投影宽度为1.8 m时,可达到室内热性能和建造成本的最佳平衡,此时温室总建造成本为22.15万元,每平方米建造成本约230元。