探索能有效提高温室热环境的墙体材料及组成

　　
　　探索能有效提高温室热环境的墙体材料及组成
　　1引言
　　大型连栋温室生产时,因能耗过高,论文代写使得绝大多数连栋温室都在亏损运行,而日光温室以其特殊的围护结构及保温措施,不加温或少加温就可越冬生产,因此日光温室在我国发展非常迅速。墙体作为温室的围护结构之一,对温室内的热环境有直接的影响,我国的专家学者曾对几种温室墙体的温度分布进行了测试[1,2],但目前对温室墙体的传热特性还缺乏理论研究。国外学者对温室墙体的传热及能耗进行了理论分析及实验测试[3~6],但由于其所研究的温室结构与我国的日光温室结构不同,我们还不能直接照搬国外的研究模式。为有效地提高日光温室节能效果,有必要对墙体的传热特性进行分析研究,以期对温室的建造起指导作用。
　　2试验设计测试温室均为具有不同墙体结构的辽沈Ⅰ型日光温室。各处理墙体如表1所示。

　　处理1、处理2是同一温室的两种墙体,温室位于辽宁省沈阳市郊;处理3和处理4位于辽宁省法库县;处理5位于辽宁省辽中县。处理1、处理2及处理5为辽沈Ⅰ型7.5m日光温室,跨度7.5m,长92m,脊高3.5m,后墙高2.2m,后坡仰角31.7°,后坡水平投影1.5m。处理3和处理4为辽沈Ⅰ型7.0m日光温室,跨度7.0m,长46.6m,脊高3.3m,后墙高2.05m,后坡仰角32.3°,后坡水平投影1.4m。采用WJK-Ⅲ型温室温度环境监测仪测试室内外空气温度,测点距室内外地坪1.0m,测温探头都经防辐射处理,数据为计算机自动采集,采集间隔为10min。采用热敏电阻测试处理1、处理2墙体的内部温度分布,测点距室内地坪1.2m,www.51lunwen.com将测温探头按设定的距离砌入北墙中,处理1、处理2墙体内测点1~测点6布置位置一致,分别距室内墙体表面0.01,0.12,0.23,0.285,0.34,0.44m,每小时采集一次数据。
　　3结果与分析
　　处理1和处理2位于同一温室内,处理1内表面与处理2内表面(测点1)温度夜间均高于室内气温,且在0:00~7:00及20:00~23:00时间段二者温差为3.4~4.2℃,平均达到3.7℃,可见处理2白天蓄热多,夜间与处理1相比,向室内放出更多的热量;处理1夜间只有内表面温度(测点1)高于室内气温,而处理2的测点1、测点2、测点3夜间温度均高于室内气温,说明聚苯板的隔热效果好,减少了热量的损失,使聚苯板以内的墙体夜间成为热源。处理3和处理4在同一天测试,虽然处理3平均厚度为1050mm,处理4厚度为600mm,但是复合异质墙体温室的室内空气温度与夯实土墙温室的室内空气温度相比,0:00~7:00提高2.9℃~4.6℃,20:00~23:00提高1.3℃~1.6℃,平均提高3.0度。可见,复合异质墙体的日光温室热稳定性较好,与室内空气的对流换热少,室温升温少,夜间从表面向室内传出的热量比较大,从而室温降低的幅度比较小,温室的热惰性大。处理5的内外温度变化可进一步证明具有复合异质墙体的日光温室热稳定性较好。
　　4墙体传热量计算模型
　　4.1墙体导热单值性条件
　　4.1.1几何条件根据砖的规格,砖墙的厚度取为600、480、360、240mm及120mm。为便于理论分析,使墙体总厚度统一达到600mm,聚苯板厚度相应取为600、480、360、240mm及120mm。
　　4.1.2物理条件假定室内无热源,砖墙导热系数为0.81W/(m℃),比热为1.05kJ/kg℃,容重为1800kg/m3,聚苯板导热系数为0.0327W/(m℃),比热为1.34kJ/kg℃,容重为8kg/m3。
　　4.1.3边界条件假设各种墙体所处边界条件相同,给定第3类边界条件:墙体内外表面换热系数分别为8.7、23W/(m2℃);将2002建筑工程论文年1月27日外扰实测值作为理论分析用外扰值,如图2所示;对于相同的外扰值变化,各种墙体对应的温室室内气温实际变化不同,为便于对各(本文转载自 www.yzbxz.com 一枝笔写作网)种墙体的传热特性进行对比分析代写留学生论文,室内气温统一取15℃。
　　4.2边界条件分解将图2所示外扰To(τ)按付氏级数展开,分解成一组以π/12弧度为基频的简谐波函数,取3阶谐波进行墙体的非稳态传热量计算[7]
　　4.3墙体总传递矩阵[7]
　　4.4频率响应由s-传递函数的性质,即系统输出的原函数=传递函数*输入的原函数,不必求逆即可求出系统的频率响应。以厚度为600mm的不同组成墙体为例,各处理如表2所示。计算对基频为π/12的内外扰量的频率响应。
　　4.4.1传热频率响应各处理对频率为π/12室外温度扰量的衰减倍数如图3所示,延迟时间图(略)。
　　4.4.2吸热频率响应各处理对频率为π/12室内温度扰量的衰减倍数如图4所示,延迟时间图(略)。
　　3.5墙体传热量计算[7]通过墙体单位面积的逐时传热量式中K——墙体的传热系数,W/(m2℃);toa——外扰平均温度,℃;tr——室内设计温度,℃;ar——墙体内表面换热l系数,W/(m2℃);N——一个周期内测点值的数目;Aan——n阶谐波振幅,℃;υyn——传热频率响应的衰减倍数;ωn——n阶谐波外扰的频率,rad;φan——n阶谐波初相位角,rad;ψyn——传热频率响应的延迟时间,rad。单位面积墙体传热量如图5所示。
　　5析因设计研究红砖与聚苯板两种因素不同水平搭配对室内热环境的影响。砖(因素A)厚度取为600mm(a1)、480mm(a2)、360mm(a3)、240mm(a4)及120mm(a5);聚苯板(因素B)厚度取为600mm(b1)、480mm(b2)、360mm(b3)、240mm(b4)、180mm(b5)、120mm(b6)、90mm(b7)及60mm(b8)。经过二元图分析,砖与聚苯板对热环境的影响无交互作用。析因设计组合方式表(略)。析因设计方差分析结果为FA=5.03,F0.001(4,28)=6.25,FAF0.001(7,28)。聚苯板对热环境的影响高度显著。
　　6结论
　　1)对于复合异质墙体,砖墙厚度一定时,随着聚苯板厚度的增加,室内温度上升;同理,聚苯板厚度一定时,随着砖墙厚度的增加,室内温度也上升。但方差分析结果表明,聚苯板对热环境的影响高度显著。
　　2)理想的日光温室墙体不但要求其向外放热量小,还要求其热稳定性好。因此,从频率响应、传热量计算及实测结果看,单独用聚苯板或砖作为墙体材料都不合适。复合异质墙体对室外温度扰量的衰减倍数是聚苯
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