戴巧利[1]2009年在《主动式太阳能空气集热—土壤蓄热温室增温系统的研究》文中研究表明太阳能是新能源中分布最广、使用最方便、最清洁的可再生能源。我国的大部分地区太阳能资源较丰富,具有利用太阳能的良好条件。但是我国的太阳能热利用目前仍然集中在太阳能热水器,利用太阳能的温室增温技术发展缓慢,远未实现市场化。因此,太阳能温室增温技术有着广阔的应用前景。本论文研制一种以空气为载热介质的太阳能空气集热-土壤蓄热的增温系统,应用于农业温室。论文主要包括以下内容:1.设计研制一种新型的主动式太阳能空气集热-土壤蓄热温室增温系统。该系统包括空气集热系统和土壤蓄热系统两部分。其中集热系统由平板型空气集热器组成,集热器布置在南北走向的温室大棚的东西两侧,面向正南。土壤蓄热系统由两根布置在温室内土壤80cm深处的东西两侧的纵向主管和若干根横穿温室土壤的PVC散热管组成。白天利用太阳能空气集热器加热空气,由风机把热空气抽入地下,通过地下管道与土壤的热交换,将热量传给土壤储存。夜间热量缓慢上升至地表,从而使土壤保持恒温。当夜间温室气温过低时,系统将自动启动风机,把地下贮存的热量,通过气流带到地上。由于土壤巨大的热容量,不仅可以将热量保持至夜间,甚至可以保持多天,供阴雨天加温,从而达到节约能源,使作物高产的目的。2.设计制作了带空气夹层的双层薄膜覆盖保温层和保温门。加温温室的保温覆盖材料采用双层0.08mm厚的聚氯乙烯长寿无滴塑料薄膜,在两层塑料薄膜之间有10cm厚的空气层,用很轻的泡沫做成的长圆柱管支撑,既廉价又实用。与对照温室相比,采用带空气夹层的双层保温覆盖具有良好的保温效果,可有效避免温室在夜间的逆温现象。此外,在温室大棚的进出口处采用有隔层的保温门,可有效避免冬季人员进出温室引起的棚内热空气和棚外冷空气之间的强对流热损失。3.对所设计的主动式太阳能空气集热—土壤蓄热温室增温系统进行了连续加温试验。试验结果表明:利用太阳能空气集热—土壤蓄热的温室增温系统,可使温室内气温平均每天提高3.3℃,地温平均每天提高2.5℃。夜间地温提高2.3℃,气温提高3.8℃。且温室增温系统具有良好的蓄热性能,白天的蓄热量可达228.9～319.1MJ,平均蓄热功率密度为211.9～295.5 W/m~2。试验结果表明,利用太阳能空气集热—土壤蓄热的温室增温系统是可行的,具有明显的白天蓄热、夜间放热的效果,并且还具有长期蓄热的潜力,可以满足农作物在连续阴天时的地温需要。4.分析了主动式太阳能温室地下土壤的传热机理,在此基础上建立土壤蓄热系统的二维非稳态模型,并对其进行数值计算。此外,还分析了普通塑料大棚的能量收支情况,在此基础上对太阳能加温温室的保温覆盖材料、室内空气、室内水分、室内表层土壤进行了热平衡分析,并建立了各自的热平衡方程。5.对温室地下土壤蓄热系统和主动式太阳能温室分别建立了叁维数学模型,采用管道热空气进口速度和温度、天空辐射温度、室外空气温度、室外太阳辐照度、温室围护结构外表面的对流辐射换热系数、温室内1m深土壤温度等作为边界条件,选用标准k—ε湍流模型,运用Fluent6.0的分离隐式求解器进行叁维非稳态数值模拟。通过模拟结果发现,模拟的土壤温度的变化规律与实际的土壤温度测量值的变化规律相同,实验值和模拟值吻合较好,二者的差值不超过2℃。
马春生[2]2003年在《主动式温室太阳能地下蓄热系统的研究》文中认为本文针对冬季温室地温低，严重影响作物生长发育的问题，利用太阳能地下蓄热技术提高地温，满足作物生长对温度的要求。 在研究和设计主动式温室太阳能地下蓄热系统中，采用温度自记仪器，测试了室温及土壤中六个不同深度的温度数据，绘制了相关温度变化曲线，该曲线表明了主动式温室太阳能地下蓄热系统能有效提高冬季温室土壤的温度，并且减小了日温变化幅度。 基于传热学的热传导方程，利用测试的地温数据，选用差分法计算了土壤热扩散率，应用SAS软件拟合了非线性方程，建立了日光温室土壤温度场的数学模型。模型中充分考虑了土壤热扩散率、时间对温室土壤不同深度的温度影响，可计算出任一时间、土壤不同深度的温度。研究表明，模型的数值模拟结果与实测值在数值和变化趋势上符合较好，为进一步分析温室内土壤导热特性提供了手段和依据。 根据现代温室耗热量的分析，建立了温室热平衡方程，由该方程确定的集热器面积与温室种植面积的优化比例为1:5，经试验验证，该比例能满足作物冬季生长对温度的要求。 本文研究的太阳能蓄热系统实现了太阳能夏天贮冬天用、日间贮夜间用、晴天贮阴天用的目的，在不进行人工增温的条件下，能满足作物的冬季生长要求。从节能、环保的角度，为温室冬季增温开创了一条有效途径。
余学江[3]2011年在《严寒地区日光温室主动太阳能供暖系统研究》文中提出本文对严寒地区的日光温室进行了深入的调研。以大庆地区为例,分析了严寒地区日光温室夜间低温对作物的影响及其原因。在此基础上,设计了一套主动太阳能供暖系统,该系统分为叁个主要部分：集热部分、储热部分和采暖部分。可以使日光温室夜间温度及地温有所提高,在保证日光温室内作物能够安全过冬的同时,增加作物的产出量。本文的主要工作如下：1.对几种储热方式进行了分析,选择水作为存储介质的显热储存。通过对温室进行传热分析,确定温室在采暖季节各时间段的热负荷,在此基础上确定温室中储水箱的规格及其保温结构。2.结合大庆地区的地理位置和日照特点,提出了一种半固定式可调节太阳能集热器设置方式。可以根据不同月份太阳光线照射角度的变化,通过对集热器倾角进行调节,使集热器能够长期保持较高的集热效率。采用半固定式可调节集热器可使集热器的集热效率提高8.3%,为日光温室夜间采暖收集了更多的热量。根据温室夜间需热量,推算出应布置的集热器面积。3.采暖部分的设计选用的是靠近地面迂回铺设的加热盘管,在提高温室温度的同时,也可以维持土壤温度。通过对不同加热管线铺设方式下的温室环境进行模拟,确定了管线长度、距地面高度及管线间的距离。同时,本文模拟了温室在几种不同条件下的温度场,对加设主动太阳能供暖系统的合理性进行了分析,主动太阳能供暖系统可以将夜间温室温度提高3-5℃,为作物提供了一个安全的生长环境。4.对该主动太阳能供暖系统应用于日光温室进行了效益分析。该系统的运行为作物生长提供了适宜的温度,与燃烧煤炭等采暖方式相比每年可节约费用约800元,减少了一氧化碳、二氧化硫等有害气体及杂质的排放。
刘旭[4]2005年在《节能环保温室采暖系统设计》文中研究表明节约资源、保护环境是世界各国共同关心的课题，我国高度重视实施可持续的发展战略，明确提出要加快建设资源节约型和环境友好型社会。未来我国国民经济的快速发展将进一步增大资源消耗，加大环境压力，必须加快转变经济增长方式，大力发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会，促进农业经济协调可持续发展。本文以上述思想为指导，研究新型节能环保温室采暖系统的设计问题。 合理地选择与设计温室供热系统，既能满足作物生长需求，又能最大限度地节约能源和保护环境，是设施农业生产亟待解决的课题。本文对温室增温系统的设计理论作了系统地研究，论述了影响温室温度的主要因素，包括进入室内的太阳辐射增温、人工加热增温、贯流放热、换气放热量、土壤的地中传热等。对温室环境进行了全面、系统的能耗分析，并从细算和概算两个角度给出了温室供热负荷的数学模型。 对目前温室常用的几种供热方式如热水供热方式、热风供热方式、电热线地下采暖等作了简要介绍。为解决温室冬季加热能量消耗过大和环境污染问题，提高温室种植的经济效益和社会效益，本文对于节能和环保的新型温室供热技术作了重点研究。 太阳能清洁廉价，取之不尽、用之不竭，具有既节能又环保的突出优点。本文讨论了太阳能采暖系统的设计思路，根据主动式太阳能地下蓄热系统的供热特点，对其进行节能特征和经济性分析，并与传统供热方式从供热效果和能耗方面进行了对比分析。作为一种新型能源，电热泵具有十分可观的生态效益和社会效益，本文分析了电热泵的节能和环保效果，对其在农业上应用的可行性加以分析。 本文最后从管理节能的角度，对利用现代计算机监控技术实现变温管理和精确控制加热量来实现节能进行了分析。
刘雪美[5]2004年在《温室升温系统理论与设计》文中提出如何科学地选择设计温室供热系统,既能满足作物生长需求,又能最大限度的节约能源和保护环境,是设施农业生产亟待解决的问题。本文对温室升温系统的设计理论作了系统地研究,阐明了影响温室温度的主要因素,包括进入室内的太阳辐射增温、人工加热增温、贯流放热、换气放热量、土壤的地中传热等。对温室环境进行了全面、系统的能耗分析,并从细算和概算两个角度给出了温室供热负荷的数学模型。确立了依据最大采暖负荷设计采暖设备的容量,依据期间采暖负荷决定每个采暖期的燃料储备的原则,并给出了温室供热系统的设计程序。对目前温室常用的热水锅炉供热方式、热风供热方式、电热线地下采暖等供热方式的特点及适用对象进行了对比分析。给定了热水锅炉供热方式的锅炉容量、放热管长度、配管方法、热水的流量的设计方法;热风供热方式的送风温度和送风量两个主要参数的设计计算和空气加热器的选择计算方法;电热线地热采暖的设备的热容量计算和电热温床的结构与加热线的布置方法的设计。为解决温室冬季加热能量消耗过大和环境污染问题,提高温室种植的经济效益和社会效益,本文对基于节能和环保技术的新型温室供热技术作了重点研究。论证了地面加热系统在水平和垂直方向上的温度分布,得出温室内热环境比采用传统加热系统更适于作物生长的结论。从初期投资和运行费用两方面分析了此种加热方式的经济效益。结果表明,不但散热器投资费用可节省35%,而且每个加热季可节约能源27%。根据主动式太阳能地下蓄热系统的供热特点,对其进行节能特征和经济性分析,并与传统供热方式从供热效果和能耗方面进行了对比分析。作为一种新型能源,电热泵具有十分可观的生态效益和社会效益,本文分析了电热泵的节能和环保效果,对其在农业上应用的可行性加以分析。分析了现代高效管理技术对节能的影响。本文对温室供热系统设计专家系统进行了初步探索。考虑温室设<WP=8>计的各个环节以及与温室智能控制系统交互,初步架构了温室升温系统的设计专家系统。
王晓巍[6]2013年在《太阳能温室新型蓄放热系统的性能研究与应用》文中认为节能日光温室是具有中国特色的农业设施,二十多年来,日光温室结构经科研工作者和农户的不断创新优化,其性能较早期有很大的提高。但是,日光温室结构的每次改进,仅仅是从结构参数上进行优化,没有重大创新性的改进。本文将温室主动式蓄热和被动式蓄热结合起来,研究了太阳能蓄放热系统的性能极其对温室环境的效应,取得的主要研究结果如下:1.研究设计了一种新型装配式太阳能温室,参数为:长度60m,跨度10m,矢高4.5m,前屋面拱架长11.2米,墙体厚度20cm(双面透明板夹层填充20cm厚聚苯乙烯颗粒),温室方位角为偏西5-8°,后屋面仰角为45°。温室土地利用率达到85%,较普通温室提高了15%。2.在温室内设计安装了热泵集放热系统、水幕式太阳能集放热系统和水袋式太阳能集放热系统等太阳能主动蓄热系统,经温光性能测试表明,装配式温室升温速度明显高于普通温室(3小时升温25.8℃),且光照分布较普通温室均匀;启动太阳能主动蓄热系统后,装配式温室平均温度较普通温室提高了3-5℃。3.双效热泵启动蓄热时,对温室环境有一定的降温作用,越靠近热泵机组的位置,降温效果越明显,平均降温1.94℃;双效热泵启动放热时,可明显提高温室的环境温度,温室夜间最低温度较对照温室高3.54℃。4.水幕式太阳能系统启动蓄热时,可使蓄热水箱温度上升至35.7℃,对温室有一定的降温作用,降低1.88℃;夜间水幕系统启动对温室进行放热时,温室最低温度较对照温室高3.4℃,对温室的增温较果明显。5.水袋式太阳能蓄放热系统启动蓄热时,高启动温度(22℃)较低启动温度(18℃)多蓄热88901.317KJ,集热效率是低启动温度时的近1倍;水袋式太阳能蓄放热系统启动放热时,高启动温度(10℃)时,能效比达到1:7.53,低于低启动温度(8℃)时的能效比1:8.58。6.对比测试双效热泵、水幕式太阳能和水袋式太阳能3个蓄放热系统的配合蓄放热效果表明,无论是在蓄热试验中,还是放热试验中,运用水幕太阳能蓄放热系统能效比最高(1:20),双台双效热泵系统启动能效比最低(1:3.18)。从热效率分析,水幕太阳能配合双台双效热泵同时运行热效率最高,白天运行4小时可使蓄热水箱温度升高19.39℃,夜间放热作用明显,较对照温室提高5.22℃。7.安装有太阳能主动系统的普通砖包土墙温室冬季温室内最低温度基本维持在10℃以上,夜间和对照温室最低温度差可达8.89℃,阴天夜间和对照普通温室最大温差可达3.51℃,并且持续补温效果明显。应用太阳能主动蓄热系统的试验温室的始收期较普通日光温室提早9天,平均单果重、平均单株产量、总产量均最高,总产量较普通温室高13%,平均单果重、平均单株产量均显着高于普通温室。
戴巧利, 左然, 李平, 张志强, 苏文佳[7]2009年在《主动式太阳能集热/土壤蓄热塑料大棚增温系统及效果》文中指出试验研究了一套主动式太阳能塑料大棚增温系统。它以空气为载热介质,土壤为蓄热介质,白天利用太阳能空气集热器加热空气,由风机把热空气抽入地下,通过地下管道与土壤的热交换,将热量传给土壤储存。夜间热量缓慢上升至地表,从而使土壤保持恒温。经过连续4d的加温试验得出:与利用自然辐照的对比温室相比,主动式太阳能塑料大棚的夜间气温平均升高3.8℃,地温平均升高2.3℃,系统蓄热量可达228.9～319.1MJ。试验结果证明,这种结合太阳能空气集热器和土壤蓄热的塑料大棚增温系统,能有效地提高棚内的气温和地温,具有良好的发展前景。
刘伯聪, 曲梅, 苗妍秀, 陈青云[8]2012年在《太阳能蓄热系统在日光温室中的应用效果》文中研究说明针对如何提高冬季日光温室的温度,为作物提供适宜的生长环境,研究一套应用于日光温室的太阳能蓄热系统,该系统白天将太阳能吸收并转化为水的热量,夜间通过地热管网将热量传递给土壤,进而提高气温。在3种不同气象条件下,根据热量流动规律,计算出太阳能集热器平均效率40.6%;太阳能蓄热系统平均蓄热效率70.9%,保温蓄水池水温升高18.0℃;太阳能蓄热系统的地下平均蓄热量55.6MJ,室内夜间平均气温13.9℃,提高4.4℃;室内-20cm和-40cm土壤温度均维持在19℃,提高3～5℃,表明太阳能蓄热系统有良好的蓄热能力,能够有效提高日光温室内气温与地温,为蔬菜作物提供适宜的生长环境。
孙先鹏[9]2015年在《太阳能联合空气源热泵的温室调温系统性能研究》文中研究说明设施农业是在可控环境条件下进行农业生产的一种新型农业生产技术体系,设施农业削弱了自然环境制约,对于转变农业生产方式、实现农民增收和农业现代化具有重要的现实意义。然而,为了营造设施内适宜生产的环境,低温环境下的温度调控和能源消耗问题,是保证温室内的植物生长的关键技术之一。目前较为常见的温室增温设备的燃料大多为煤炭、油、电等不可再生能源,不仅造成了环境污染,而且也增加了温室生产成本。据统计,西北地区冬季温室能耗约占其运行总成本的20-40%。因此,节能、环保、高效的温室调温系统对于西北地区设施农业的发展具有重要意义。本文在总结了国内外太阳能、热泵技术的基础上,将太阳能和空气源热泵有机地结合,搭建了太阳能联合空气源热泵温室调温系统,全面展开系统设计、系统建模、优化计算、调温试验及效果分析等研究,主要研究工作和结论如下：1.依据西安地区气候条件和园艺生产需要,针对50m2西北型日光温室,进行了热平衡分析,计算了温室的冬季采暖热负荷为122.15W/m2(有保温被保温条件下)。以此为依据设计了一套太阳能联合空气源热泵温室调温系统,包括：太阳能集热系统、空气源热泵系统、调温系统末端及其他配套系统,系统集成了现有技术先进的热泵设备组件。2.建立了太阳能集热系统和空气源热泵系统的数学模型,采用Visual Basic可视化程序设计语言编写了模拟计算软件,对空气源热泵系统和太阳能联合空气源热泵系统进行了模拟计算分析,结果表明：通过降低冷却水出口水温和增大压缩机输入频率的方法可以提高空气源热泵系统制热量。在最低室外温度工况下,太阳能联合空气源热泵温室调温系统平均供热功率为6169.3W,COP(Coefficient of Performance性能系数)为2.91,可以满足温室加热需要。在模拟优化的基础上,提出了太阳能供热、空气源热泵供热、太阳能联合空气源热泵供热叁种运行模式,并制定了基于节点温度的控制策略。3.在西安市白鹿原搭建了太阳能联合空气源热泵调温系统试验平台。通过试验温室和对照温室对比分析了太阳能联合空气源热泵的调温性能,结果表明：从加温效果看,太阳能联合空气源热泵系统用于温室夜间供热的能力充足,加温效果稳定而且明显。相比对照温室,冬季夜间系统提高温室平均气温3℃,平均地温多云天提高2.9℃、阴天提高1.7℃,同时,系统有效降低了温室内10.17%的相对湿度。从热力经济性看,太阳能联合空气源热泵系统在不同天气条件下,系统COP在2.09～10.9之间。太阳能联合热泵供暖运行模式下系统的COP要比热泵单独运行模式下系统的COP要高0～10.9之间,所以温室采用太阳能联合热泵供暖运行模式是首选的加热方式。采用地暖联合风机盘管作为末端供热方式,能够维持10℃以上的室内气温和13.3℃以上的土壤温度。4.用太阳能联合空气源热泵的调温系统进行了育苗和番茄栽培试验。在育苗生产中,相比对照温室,试验温室内的番茄种苗根尖数和根表面积分别增加了9.8%和39.5%。用于早春季节番茄生长,可提早上市10d。由于减轻了番茄灰霉病的病情指数,早春茬番茄生产增产幅度可达23.3%。同时,相比对照温室,试验温室内番茄的番茄红素、维生素C和可溶性糖含量均显着提高,糖酸比增加36.2%,改善了番茄品质和口感。通过经济性分析,太阳能联合空气源温室调温系统的能耗费用是使用燃煤、燃气等其它加热设备能源成本的30.7%和22.57%,CO2排放量是燃煤热水供暖系统的44.6%,成本节约效果显着,环境效益突出,在设施农业中应用潜力巨大。
杨英英[10]2016年在《生态温室墙挂式太阳能辅助加温系统研究》文中研究指明中国北方冬季寒冷,为了保证蔬菜作物的正常生长,生态温室起到了非常重要的作用。但是在北方冬季极端气候和连阴天等不利条件下,没有任何辅助加热设备的日光温室满足不了作物正常生长条件,为了解决这一问题,传统日光温室的加温设备主要有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃油风机、电热线等,这些采暖加温方法存在运行费用高、耗费能源、污染环境等缺点,针对上述问题,本研究提出一种新型温室辅助加温方式,该方式与传统温室辅助加温方式相比具有无污染、无公害、易获得、取之不尽用之不竭等特点。为温室冬季增温开辟了一条新道路。论文主要包括以下内容：1.提出一种新温室辅助加温系统-墙挂式太阳能辅助加温系统,该系统主要由蓄热系统、保温水箱、循环泵及控制系统、散热系统4部分组成,白天太阳能集热器将太阳辐射能转化为热量并储存于保温水箱的水中,夜晚开启循环泵和控制系统,使白天加温的水在散热系统内循环散热以提高夜晚温室内温度。2.为了提高散热系统的散热效率,对生态温室墙挂式太阳能辅助加温系统传热机理进行分析,在此基础上建立温室温度场的二维模型,选取散热系统的影响因素及水平,利用正交实验表确定模拟试验方案,通过将模拟值数据处理得到影响散热系统的因素主次顺序为：流体温度、管间距、管径。同时根据试验场地的实际情况,确定最佳参数为管径25mm、管间距200mm。3.对生态温室墙挂式太阳能辅助加温系统进行连续加温试验,对温室内部水平方向温度分布和周围气象环境因子进行测试。试验结果表明：利用生态温室墙挂式太阳能辅助加温系统,晴天温室气温提高2.1～4.5℃,地温提高1.0～1.4℃,阴天温室气温提高0.9～1.8℃,地温提高0.5℃～0.8℃。阴天温室整个空间温差较小。晴天温差较大,白天由于较强的太阳辐射,辅助加温系统蓄积热量多,夜晚开启加温系统,导致越靠近后墙处,温度越高,加温效果越好。同时将试验实测值与模拟值进行对比分析,结果表明,模型的数值模拟值与加温试验的实测值在数值和变化趋势上符合较好,验证了模型的准确性。本文研究的生态温室墙挂式太阳能辅助加温系统的实用性得到了验证,达到了节能、环保的要求,从而保证温室内作物的正常生长。
参考文献：
[1]. 主动式太阳能空气集热—土壤蓄热温室增温系统的研究[D]. 戴巧利. 江苏大学. 2009
[2]. 主动式温室太阳能地下蓄热系统的研究[D]. 马春生. 山西农业大学. 2003
[3]. 严寒地区日光温室主动太阳能供暖系统研究[D]. 余学江. 东北石油大学. 2011
[4]. 节能环保温室采暖系统设计[D]. 刘旭. 山东农业大学. 2005
[5]. 温室升温系统理论与设计[D]. 刘雪美. 山东农业大学. 2004
[6]. 太阳能温室新型蓄放热系统的性能研究与应用[D]. 王晓巍. 甘肃农业大学. 2013
[7]. 主动式太阳能集热/土壤蓄热塑料大棚增温系统及效果[J]. 戴巧利, 左然, 李平, 张志强, 苏文佳. 农业工程学报. 2009
[8]. 太阳能蓄热系统在日光温室中的应用效果[J]. 刘伯聪, 曲梅, 苗妍秀, 陈青云. 北方园艺. 2012
[9]. 太阳能联合空气源热泵的温室调温系统性能研究[D]. 孙先鹏. 西北农林科技大学. 2015
[10]. 生态温室墙挂式太阳能辅助加温系统研究[D]. 杨英英. 沈阳农业大学. 2016