装配式异质复合墙体日光温室冬季应用效果测试与分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0333

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (9): 134-142.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0333

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装配式异质复合墙体日光温室冬季应用效果测试与分析

李永¹^,²(), 王文静², 郄丽娟³(), 康利改², 刘伟斌¹, 李沫¹

¹ 河北省建筑科学研究院有限公司，石家庄 050227
² 河北科技大学建筑工程学院，石家庄 050018
³ 河北省农林科学研究院经济作物研究所，石家庄 050051

收稿日期:2022-04-27 修回日期:2022-06-28 出版日期:2023-03-25 发布日期:2023-03-23
通讯作者: 郄丽娟，女，1982年出生，河北石家庄人，副研究员，硕士，主要从事棚室优化设计创新及配套装备水平提升。通信地址：050051 石家庄市和平西路598号省农科院中五楼109室，E-mail：qielj2005@126.com。
作者简介:
李永，男，1981年出生，河北深泽人，正高工，硕士，主要从事建筑热工方面研究。通信地址：050227 河北省石家庄市鹿泉区槐安西路395号河北省建筑科学研究院有限公司，E-mail：956094073@qq.com。
基金资助:
河北省重点研发计划项目“装配式异质复合墙体日光温室设计研究及应用”(21327208D)

Prefabricated Heterogeneous Composite Wall Solar Greenhouse: Test and Analysis of Winter Application Effect

LI Yong¹^,²(), WANG Wenjing², QIE Lijuan³(), KANG Ligai², LIU Weibin¹, LI Mo¹

¹ Hebei Institute of Building Research, Shijiazhuang 050227
² School of Civil Engineering and Architecture, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018
³ Institute of Economic Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050051

Received:2022-04-27 Revised:2022-06-28 Online:2023-03-25 Published:2023-03-23

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 日光温室, 装配式, 复合墙体, 温度, 热性能

Abstract:

In order to solve the problems of traditional solar greenhouses such as poor resistance to natural disasters and low soil utilization efficiency, a new type of prefabricated heterogeneous composite wall solar greenhouse is proposed. The greenhouse is composed of a bone structure forming a load-bearing structure, and the wall is composed of a heat storage layer and an insulation layer, with a thickness of only 30 cm, which realizes the efficient use of land resources. This study mainly tested and analyzed the winter application effect of the greenhouse, and arranged 31 temperatures, 1 solar irradiance and 1 outdoor wind speed measurement point in the greenhouse and outdoor respectively. The results showed that under continuous cloudy days, the daily minimum air temperature range in the greenhouse was 6.5-8.9℃, the daily minimum temperature range of soil was 15.3-18.2℃, and the minimum temperature range of the internal surface of the greenhouse wall was 6.5-9.6℃, which were all maintained within the suitable growth temperature range of tomatoes. At the same time, the indoor temperature of the greenhouse was analyzed continuously for one month, and there was no temperature lower than the minimum tolerance temperature of tomatoes. The designed greenhouse has good thermal insulation and heat storage properties under the unfavorable condition of continuous cloudy days, which can realize the overwintering production of tomatoes. This study can provide a certain theoretical basis for the construction and development of prefabricated solar greenhouses and the selection of new composite wall materials.

Key words: solar greenhouse, prefabricated, composite walls, temperature, thermal performance

李永, 王文静, 郄丽娟, 康利改, 刘伟斌, 李沫. 装配式异质复合墙体日光温室冬季应用效果测试与分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 134-142.

LI Yong, WANG Wenjing, QIE Lijuan, KANG Ligai, LIU Weibin, LI Mo. Prefabricated Heterogeneous Composite Wall Solar Greenhouse: Test and Analysis of Winter Application Effect[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(9): 134-142.

图/表 14

图1. 装配式异质复合墙体日光温室

图2. EPS轻质复合隔墙板

材料	厚度/ mm	密度/ (kg/m³)	导热系数/ [W/(m·K)]	建造工艺
石棉隔热板	60	140	0.10	不加设网格布，不做抗裂砂浆材料
复合保温砂浆	20	25	0.06	抹面
挤塑板	50	25	0.302	加设网格布，做抗裂砂浆
聚氨酯	50	25~50	0.024	现场喷涂

表1. 几种保温材料热物理性能

材料	厚度/mm	密度/(kg/m³)	蓄热系数/[W/(m²·K)]
用棚膜密封的稻草板	60	200	3.03
石棉隔热板	60	300	2.58
复合保温砂浆	20	25	1.07
挤塑板	50	25	0.54
聚氨酯	50	25-50	0.36

表2. 几种蓄热材料热物理性能

图3. 日光温室墙体

参数	测量范围	精度	湿度范围
R90V记录仪	0~50℃	±0.1℃	≤85% R·H
室外气象站（环境温度）	-40~70℃	±0.1℃	5%~95% R·H
室外气象站（风速）	0~60 m/s	±0.3 m/s	5%~95% R·H
室外气象站（太阳辐照量）	0~2000 W/m²	±5% W/m²	5%~95% R·H

表3. 设备参数测量范围

图4. 温室内温度传感器布置图 ●北墙温度测点；▲室内空气温度测点；■土壤温度测点

参数	结果
平均最低温度/℃	9.79
平均最高温度/℃	25.71
最低温度≤8℃的天数/d	4
最低温度≤5℃的天数/d	0
最高温度≥25℃的天数/d	13

表4. 温室室内温度分析

图5. 晴天时温室内外温度及太阳辐照量变化趋势

图6. 阴天时温室内外温度及太阳辐照量变化趋势

图7. 晴天时土壤温度、室内空气温度与太阳辐照量变化趋势

图8. 阴天时土壤温度、室内空气温度与太阳辐照量变化趋势

图9. 晴天时温室墙体内外表面温度、室内温度与太阳辐照量变化趋势

图10. 阴天时温室墙体内外表面温度、室内温度与太阳辐照量变化趋势

参考文献 27

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