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农业工程学报 2017年第9期33卷 187-194页

作者：鲍恩财朱超曹晏飞孙亚琛何斌米欣张勇邹志荣西北农林科技大学园艺学院农业部西北设施园艺工程重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100

结合西北非耕地地区多沙的特点,在因地制宜、就地取材的基础上,该课题组设计了1种以多孔砖和固化沙为后墙结构主要材料的新型复合墙体日光温室。该日光温室有被动蓄热后墙和主动蓄热后墙2种类型,被动蓄热后墙以固化沙为主要蓄热体,主动... 详细信息

结合西北非耕地地区多沙的特点,在因地制宜、就地取材的基础上,该课题组设计了1种以多孔砖和固化沙为后墙结构主要材料的新型复合墙体日光温室。该日光温室有被动蓄热后墙和主动蓄热后墙2种类型,被动蓄热后墙以固化沙为主要蓄热体,主动蓄热后墙在被动蓄热墙体的基础上增设了蓄热循环系统。通过在内蒙古乌海地区进行试验,分析其热工性能,并与当地普通砖墙日光温室性能进行比较分析。试验结果表明,晴天条件下,固化沙被动蓄热后墙温室、固化沙主动蓄热后墙温室、普通砖墙温室的夜间平均气温分别为13.7、17.0、12.8℃。阴天条件下,3座温室的夜间平均气温分别为10.6、13.8、10.0℃。固化沙被动蓄热后墙温室墙体内部恒定温度区域处于500~740 mm之间,蓄热体厚度近500 mm,其中固化沙蓄热体厚度近380 mm。固化沙主动蓄热后墙温室的墙体内部恒定温度区域处于740~1 000 mm之间,蓄热体厚度超过740 mm,其中固化沙蓄热厚度超过620 mm。综上,固化沙主动蓄热后墙日光温室的热工性能明显优于固化沙被动蓄热后墙日光温室及当地普通砖墙日光温室,可满足喜温作物的越冬生产,在西北多沙地区具有一定的实用推广价值。

关键词：温室温度墙体固化沙日光温室蓄热体厚度

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固化沙主动蓄热后墙日光温室的性能分析

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北方园艺 2017年第9期 46-52页

作者：朱超孙亚琛何斌鲍恩财张勇邹志荣西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学园艺学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

我国西北地区地域广阔,沙土资源丰富,该试验设计了一种新型日光温室后墙结构,以固化沙为温室的主要墙体材料,墙体中分层安装有带通道的混凝土预制板,白天通过风机将温室内热空气主动蓄积到墙体内,夜晚将墙体内热空气主动释放到温室内,... 详细信息

我国西北地区地域广阔,沙土资源丰富,该试验设计了一种新型日光温室后墙结构,以固化沙为温室的主要墙体材料,墙体中分层安装有带通道的混凝土预制板,白天通过风机将温室内热空气主动蓄积到墙体内,夜晚将墙体内热空气主动释放到温室内,从而增强温室的保温性能,并对其温光性能进行了试验分析。选取冬季典型晴天(2016-01-24、2016-02-10)、阴天(2016-01-16、2016-02-20)和雪天(2015-12-11)的试验数据,分析了固化沙主动蓄热后墙日光温室与普通苯板砖墙日光温室室内光照度、温度及墙体内部温度的差别。结果表明:固化沙主动蓄热后墙日光温室与普通苯板砖墙日光温室相比,光照度没有明显差异;室内平均温度在典型晴天提高了1.7℃,典型阴天提高了2.5℃,典型雪天提高了2.4℃。固化沙主动蓄热后墙日光温室墙体内部温度恒定区域处于740~1 000mm、蓄热层厚度超过740mm,其中固化沙蓄热厚度超过了620mm、蓄热层厚度和蓄热能力均大于普通苯板砖墙,表明该温室具有良好的保温效果,适合进一步在西北多沙土地区推广。

关键词：固化沙主动蓄热日光温室性能分析

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新型固化沙墙体日光温室设计与性能分析

新型固化沙墙体日光温室设计与性能分析

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作者：朱超西北农林科技大学

学位级别：硕士

结合西北非耕地地区荒漠化沙地缺乏日光温室后墙材料的特点,在因地制宜、就地取材的基础上,本文利用固化剂对沙子进行固化,设计了一种以多孔砖和固化沙为主要后墙结构材料的新型复合墙体日光温室。该新型日光温室有两种后墙结构,一种以... 详细信息

结合西北非耕地地区荒漠化沙地缺乏日光温室后墙材料的特点,在因地制宜、就地取材的基础上,本文利用固化剂对沙子进行固化,设计了一种以多孔砖和固化沙为主要后墙结构材料的新型复合墙体日光温室。该新型日光温室有两种后墙结构,一种以固化沙为主要蓄热层,另一种在固化沙蓄热层的基础上增设了循环通风蓄热系统。在内蒙古乌海地区对供试温室进行了试验,通过分析其热环境性能、后墙蓄热层厚度和作物产量,并与当地普通苯板砖墙作为后墙材料的日光温室进行对比,衡量新型固化沙墙体日光温室在西北非耕地地区的适用性以及实用性。试验结果表明:(1)0.5%固化剂掺量的固化沙试块平均无侧限抗压强度为1.667MPa,1.0%固化剂掺量的固化沙试块平均抗压强度为3.208Mpa。结合温室后墙的实际应用需求以及经济性的考虑,选择0.5%固化剂掺量的固化沙应用于西北非耕地地区荒漠化沙地的温室后墙设计与建造中。(2)晴天条件下(2016年1月7日),固化沙蓄热墙体日光温室、固化沙循环通风蓄热墙体日光温室和苯板砖墙日光温室的室内平均气温分别为16.5℃、20.1℃和15.7℃;夜间平均气温分别为13.1℃,16.1℃,11.8℃。固化沙循环通风蓄热墙体日光温室的夜间保温性能最好,其夜间平均气温分别比固化沙蓄热墙体日光温室高3.0℃,比苯板砖墙日光温室高4.3℃。阴天条件下,(2016年1月4日)夜间3座温室的平均温度分别为11.7℃、13.9℃、8.7℃。固化沙循环通风蓄热墙体日光温室保温性能最好,固化沙蓄热墙体日光温室与苯板砖墙日光温室差别不大,固化沙蓄热墙体日光温室稍好。27天的测试期内(2016年1月1日至2016年1月27日),3座温室白天平均温度分别为22.82℃、27.11℃、23.96℃;夜间平均温度为16.73℃、20.41℃、16.91℃。固化沙循环通风蓄热墙体日光温室的室内温度状况最好,夜间的平均气温也最高。(3)晴天条件下(2016年2月10日),固化沙蓄热墙体日光温室蓄热层厚度达到了500mm,其中固化沙蓄热厚度达到了380mm。固化沙循环通风蓄热墙体蓄热层厚度达到了740mm,其中固化沙蓄热厚度达到了620mm。与固化沙蓄热墙体日光温室相比,固化沙循环通风蓄热墙体日光温室的蓄热层厚度明显增大,墙体相同深度处的温度波动幅度也明显增大。循环通风蓄热系统将白天携带热量的热空气通入蓄热层中,提高了蓄热效率。晴天条件下(2016年2月10日),固化沙循环通风蓄热墙体日光温室墙体500mm深度处,通风管道内部及其上下各200mm的高度范围内的墙体均属于蓄热体,循环通风蓄热系统进一步增大了温室后墙的蓄热体积。阴天条件下(2016年2月20日),固化沙蓄热墙体日光温室墙体500mm处的温度基本维持恒定,与晴天相比,恒定的区域向墙体内侧偏移,阴天室内热量的减少使得蓄热体厚度随之减小。(4)苯板砖墙日光温室一年的番茄的产量约为12852kg;固化沙蓄热后墙日光温室一年的番茄的产量约为14490kg,与苯板砖墙日光温室相比,产量提高12.7%;固化沙循环通风蓄热墙体日光温室一年的番茄的产量约为16002kg。与苯板砖墙日光温室相比,产量提高24.5%。与固化沙蓄热后墙日光温室相比,产量提高10.4%。对3座供试温室温室热环境性能、后墙蓄热层厚度和作物产量的分析表明,新型固化沙墙体日光温室在西北非耕地地区有较高的适用性及实用性,可在西北荒漠化沙地进行推广和应用。

关键词：固化沙复合墙体蓄热系统日光温室

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仿岩溶碳酸氢钙溶液加固风积沙的试验研究

仿岩溶碳酸氢钙溶液加固风积沙的试验研究

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作者：蔡东廷西北农林科技大学

学位级别：硕士

土地沙漠化直接威胁全球近1/4的陆地面积,且沙漠在我国也广泛分布。沙尘暴、浮尘、扬尘等恶劣天气不仅给人们的生命健康安全带来巨大威胁,还严重阻碍了经济和社会的发展。因此,沙土加固与沙漠化防治一直是环境工程、岩土工程和地质工程... 详细信息

土地沙漠化直接威胁全球近1/4的陆地面积,且沙漠在我国也广泛分布。沙尘暴、浮尘、扬尘等恶劣天气不仅给人们的生命健康安全带来巨大威胁,还严重阻碍了经济和社会的发展。因此,沙土加固与沙漠化防治一直是环境工程、岩土工程和地质工程亟待解决的重要问题。本研究基于绿色环保的仿岩溶碳酸氢钙加固改良土体技术(Calcium Bicarbonate from Pseudo-karstification,简称CFPK),发明了一种可在恒温高压条件下制备CFPK溶液的装置,采用制备的CFPK溶液对风积沙进行加固,通过电导率试验、表面强度试验、风蚀试验、X射线衍射试验、扫描电镜试验等研究了碳酸钙源、二氧化碳压强、温度对CFPK溶液浓度和CFPK溶液固化沙的影响规律,阐明了CFPK溶液加固风积沙的机理。结论如下:(1)发明了一种在恒温高压条件下制备CFPK溶液的装置,操作过程简单,原料来源广泛,可实现高纯度高浓度饱和碳酸氢钙溶液随用随取。(2)碳酸钙源对CFPK溶液浓度几乎没有影响,但是不同碳酸钙源的反应速度有所差别,重质碳酸钙的反应速率最快。由于重质碳酸钙作为碳酸钙源时生成的碳酸钙晶体高度聚集、致密性高,因此采用重质碳酸钙为碳酸钙源的固化沙表面强度和抗风蚀能力要优于分析纯碳酸钙、生物碳酸钙和轻质碳酸钙。(3)随着二氧化碳压强的提高,CFPK溶液浓度不断增加,固化沙的碳酸钙含量、表面强度与抗风蚀性不断增加。仿岩溶碳酸氢钙可以在沙颗粒间和沙表面分解产生不规则六面体形碳酸钙晶体。不同压强的固化沙性质不同主要是因为生成的碳酸钙晶体含量不同,压强越大,生成的碳酸钙晶体越多。(4)当二氧化碳压强不超过3 MPa时,随着温度的升高,CFPK溶液浓度先增加后降低,固化沙的表面强度和抗风蚀性也先增加后降低。当压强为4 MPa时,随着温度的升高,CFPK溶液浓度逐渐减小,固化沙的表面强度和抗风蚀性也逐渐减小。不同温度下CFPK固化沙性质差异的原因主要是新生的碳酸钙体积大小不同,温度较低时,新生的碳酸钙晶体体积较大;温度较高时,新生碳酸钙晶体体积较小,小晶体之间相互连接,晶体间存在大小、形状不一的缝隙。(5)CFPK溶液喷洒在风积沙表面,碳酸氢钙会在沙颗粒间分解形成具有胶结作用和填充作用的碳酸钙,提高了固化沙表层的整体性,提升了其表面强度和抗风蚀性。为了提高CFPK溶液固化效果,建议选用重质碳酸钙作为制备仿岩溶碳酸氢钙溶液的碳酸钙源,尽可能提高二氧化碳压强,在制备CFPK溶液时,若二氧化碳压强为1 MPa,温度应选择在35℃左右;若二氧化碳压强为2～3 MPa,温度应选择在25℃左右;若二氧化碳压强为4 MPa,温度应低于15℃。

关键词：仿岩溶碳酸氢钙(CFPK) 固化沙碳酸钙源二氧化碳压强温度

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主动蓄热日光温室在寒冷地区的性能分析及应用效果

主动蓄热日光温室在寒冷地区的性能分析及应用效果

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作者：孙亚琛西北农林科技大学

学位级别：硕士

为探索适合陕西榆林地区的日光温室类型,并结合西北非耕地地区多沙的特点,本文对以多孔砖和固化沙为后墙结构主要材料的新型复合墙体主动蓄热日光温室的室内环境数据进行监测,通过与普通砖墙日光温室内环境数据对比,以及对主动蓄热日光... 详细信息

为探索适合陕西榆林地区的日光温室类型,并结合西北非耕地地区多沙的特点,本文对以多孔砖和固化沙为后墙结构主要材料的新型复合墙体主动蓄热日光温室的室内环境数据进行监测,通过与普通砖墙日光温室内环境数据对比,以及对主动蓄热日光温室后墙不同深度及高度的温度的分析,并观察了植物的生长发育,结果表明:1)主动蓄热日光温室在典型雨雪天的最低气温为8.0℃,效果最好,比普通砖墙日光温室提高了1.8℃,并且普通砖墙日光温室气温低于8℃的时长超过3 h。主动蓄热日光温室能满足喜温作物越冬生产的需求。2)主动蓄热日光温室通风管道两侧温度:距墙体内表面深度为260 mm处的温度变化幅度相对较大,与墙体内表面温度点相比,温度达到最大值的时间要延后(17:00-20:00期间)。夜间,距墙体内表面深度为260 mm处的温度大于墙体内表面温度,说明距墙体内表面深度为260 mm区域夜间向内表面传热。3)主动蓄热日光温室距墙体内表面深度为120 mm和260 mm处温度的变化是由距离墙体内表面深度为500 mm处(通风孔道中心处)的温度变化引起的,而不是由墙体表面温度变化所引起的。4)通过对主动蓄热日光温室和普通砖墙日光温室的墙体温度进行分析,结果显示普通砖墙蓄热层厚度小于120 mm,而主动蓄热日光温室后墙的通风系统提高了墙体蓄热层厚度,可达到740 mm。通过对后墙温度的分析和环境参数的比较,主动蓄热日光温室综合性能良好,相比普通砖墙日光温室,更适合榆林地区气候条件。5)冬春季主动蓄热日光温室的番茄长势和产量与普通砖墙日光温室相比,在定植85天后,株高提高了6.4cm,茎粗增长了0.6mm;产收时,单果重增加了24.4g,产量提高了25.86%,主动蓄热日光温室更有利于榆林地区作物生长需求。

关键词：固化沙复合墙体主动蓄热日光温室

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