内置石蜡结构改善温室热环境研究

作     者：王柏超 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李栋;吴国忠

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：石蜡 温室大棚 物性测量 相变蓄热 光热环境 

摘      要：温室大棚因其结构简单、造价低廉、透光性能好,广泛适用于集约型农业。然而大部分地区温室夜间气温过低,为了保证作物正常生长,往往需要人工加温补热,致使温室运行能耗增加。为此研究温室大棚室内热环境调控方法对降低温室运行能耗、提高能源利用率具有重要意义。在众多方法中,日渐成熟的相变储热技术因其成本低廉、操控方便成为目前应用研究较多的热环境调控方式。因此,本文以内置相变石蜡板的薄膜实验棚为研究对象,开展室内热环境改善和提温效果研究。首先测量了石蜡的光热性能参数及其热稳定性;随后搭建了薄膜实验棚测量设施,交代了实验方法和测量内容,基于现场监测数据,评估了实测数据的有效性,对比研究了封装石蜡在不同时节和典型天气条件下相变蓄放热性能对室内热环境的改善效果及此蓄热装置对室内光照环境的影响;最后,分析了相变石蜡板的传热性能和供热能力,探讨了相变薄膜实验棚的节能效果。具体研究内容如下:1.测取石蜡的导热系数、粘度及相变性能参数,检测其热稳定性,随后测量不同熔点石蜡的透射率。结果表明石蜡导热系数随温度上升呈无规律变化,粘度则表现出随温度升高而降低的规则变化;石蜡熔点越高,其潜热值越大,蓄热性能越好;石蜡处于100℃以下时热稳定性良好。光程和温度对石蜡透射率有不同影响,光程增加降低了石蜡的透射率,最大差值约为35.63%,而温度的影响微弱;石蜡对可见光透射率较好,最低值大于61%;在相同测量工况下18#石蜡透射率最低。2.概述相变石蜡板的制作、相变薄膜实验棚搭建材料及规格和测量仪器,简介实验方法与测量内容,通过平行实验进行实验方法可行性和数据离散程度评估。结果表明平行实验数据方差均值小于0.36,方差≥1的比率小于13.47%,数据离散程度很小,说明采用现行实验方法进行室内光热环境研究可行。3.探究不同时节和典型天气条件下三种不同熔点内置相变石蜡板的蓄放热性能对室内热环境改善及室温调控效果,讨论此蓄热装置对室内光照环境的影响,并以最低和最高温度探讨室内热环境条件并给出种植建议。结果表明内置相变石蜡板可以有效改善实验棚室内热环境,在不同时节最高提温5.80～10.20℃,且各实验棚室内平均光照强度大于8000 lux,满足多数作物适宜光照下限需求。4.概述实验棚系统能量组成及其平衡方程,简介热负荷与耗热量概算方法,随后分析相变石蜡板传热性能,计算各月累计供热量并就此评估其供热能力,最终探讨相变薄膜实验棚的节能潜力。结果表明内置相变石蜡板可以降低实验棚的运行能耗,深秋季节能率大于46.30%,初冬季节能率最低为12.79%。