下沉式日光溫室土質(zhì)墻體傳熱特性的研究.pdf

1、近年來，下沉式土質(zhì)墻體日光溫室在我國(guó)北方推廣迅速，已成為生產(chǎn)中的主流溫室，但目前尚缺乏系統(tǒng)的研究，存在著一些結(jié)構(gòu)參數(shù)不合理但又缺乏理論依據(jù)的現(xiàn)象，適宜的墻體厚度就是一個(gè)典型的問題。
　　 為找出確定適宜墻體厚度的科學(xué)依據(jù)，本文于2010年元月至2011年6月對(duì)鄭州地區(qū)兩棟構(gòu)造相同、唯墻體厚度不同的下沉式土質(zhì)墻體目光溫室進(jìn)行了連續(xù)2年的室內(nèi)外氣溫、地溫，室內(nèi)外地面太陽輻射，室內(nèi)外墻體表面溫度、熱流量，室內(nèi)外風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境要素的監(jiān)

2、測(cè)，同時(shí)對(duì)墻體的熱工特性也進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。
　　 對(duì)供試溫室土質(zhì)墻體熱工測(cè)試的結(jié)果是：土墻的導(dǎo)熱系數(shù)為1.32W·m-1·℃-1，熱阻為0.758m2·K·W-1，蓄熱系數(shù)為14.3W·m-2·℃-1。這些數(shù)據(jù)表明土質(zhì)墻體有良好的蓄、放熱性能，對(duì)溫室內(nèi)的熱環(huán)境，尤其是對(duì)夜間溫度有足夠的影響力。但土墻的導(dǎo)熱系數(shù)較高，且熱惰性指標(biāo)小，室內(nèi)溫度易受室外低溫的影響，即保溫隔熱性能差，所以單質(zhì)土墻需要建造到一定的厚度才能有足夠的保溫能力。

3、
　　 下沉溫室的室內(nèi)南沿存在著陰影區(qū)域，該區(qū)域面積大小與下沉深度、地理緯度等因素有關(guān)；受陰影的影響，南沿存在著一個(gè)低溫區(qū)。低溫區(qū)內(nèi)的氣溫、土溫溫度以及低溫區(qū)的面積等都有明顯的日變化和季節(jié)變化規(guī)律，與同結(jié)構(gòu)的非下沉式溫室相比，在相同季節(jié)相同時(shí)間段，下沉式溫室低溫區(qū)的面積小而溫度高。下沉后的室內(nèi)地面，因向室外土壤橫向傳導(dǎo)的熱流量減少而溫度高于非下沉式溫室；南沿下沉壁白天從室內(nèi)吸收熱量并向深層傳導(dǎo)和儲(chǔ)存，夜間再把熱量釋放出來以提高室

4、內(nèi)溫度，盡管熱流量比北墻小得多，但對(duì)南沿的低溫區(qū)的溫度提高卻有著積極的影響；南沿下沉壁與室外土壤間也存在著熱交換，在豎直方向上，壁面溫度從上到下依次遞增，在水平方向上，從壁面伸向室外土壤中，白天隨深度增加而溫度依次降低，夜間相反；冬季，距壁面水平深度40cm處是壁面與室外土壤熱交換的平衡點(diǎn)。
　　 溫室北墻是溫室夜間熱量的一個(gè)重要來源。土質(zhì)墻體具有良好的吸、儲(chǔ)、放熱性能，冬季，上午9點(diǎn)左右開始吸收熱量，下午16點(diǎn)以后開始向外釋放

5、。內(nèi)表面溫度高，釋放的熱流量大，而外表面溫度低，向外釋放的熱流量小。墻體向室內(nèi)釋放的熱量對(duì)溫室夜間溫度尤其是前半夜的溫度影響很大，起著主導(dǎo)作用：對(duì)墻內(nèi)溫度場(chǎng)的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，墻體溫度在厚度方向、長(zhǎng)度方向及高度方向均存在著溫差。在厚度方向上，由內(nèi)表面到外表面，溫度遞減；墻體的內(nèi)、外表面溫度日變化活躍，越向墻體深處，溫度的日變化越趨于緩和；墻內(nèi)溫度的變化與墻面溫度相比，存在著滯后現(xiàn)象，越向深層，滯后越明顯；在厚度的中心位置，存在熱穩(wěn)定層；熱穩(wěn)

6、定層的厚度、位置均隨墻體厚度、季節(jié)的變化而變化。熱穩(wěn)定層的存在與否，可以反映墻體的保溫蓄熱性能的高低。在高度方向上，墻體下部溫度高，由下到上，溫度遞減；在長(zhǎng)度方向上，墻體中部溫度高，東西兩端溫度低，但西端的溫度與中部很接近，東端稍偏低，溫差較?。粚夭钆c長(zhǎng)度相比，所得溫度梯度更小，所以可以認(rèn)為沿長(zhǎng)度方向沒有熱交換，土質(zhì)后墻的熱傳導(dǎo)是二維的。
　　 在對(duì)墻體的傳熱特征進(jìn)行了詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，建立了墻體二維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并采用有限