装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价.pdf

中国农业大学学报 nullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 郄丽娟 韩建会 李永 null装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价 null null中国农业大学学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价 郄丽娟 null null 韩建会 null null 李 永 nullnull nullnull河北省农林科学院 经济作物研究所 石家庄 nullnullnullnullnullnull nullnull河北省建筑科学研究院 建筑节能与绿色建筑研究所 石家庄 nullnullnullnullnullnull 摘 null 要 null 针对日光温室墙体保温性不理想 基建周期长和建造成本高的问题 设计一种节能 环保的装配式异质复 合墙体日光温室 温室由装配式钢骨架构成承重体系 墙体采用国家标准环保建材多层复合装配在钢骨架上 通 过在石家庄地区进行试验 以当地常用黏土砖 null酚醛板复合墙体日光温室作对照 对热性能进行分析 结果表明 试验温室墙体热阻比对照温室高 nullnullnullnullnull 传热系数低 nullnullnullnullnull 墙体热惰性指标仅为对照温室的约 null null 北墙温度稳 定区明显小于对照温室 与对照温室比 晴天和阴天试验温室北墙体日平均有效蓄热量分别低 nullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnull 日放热效率分别高 nullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnull 连续 nullnull晴天和连续 nullnull阴天试验温室室内平均气温分别高 nullnullnull和 nullnullnullnull 夜 间室内最低气温分别高 nullnullnull和 nullnullnullnull 连续 nullnull晴天上午 null nullnull nullnull nullnull试验温室平均升温速率高 nullnullnullnull null 连续 nullnull阴天保温被闭合期间试验温室平均降温速率高 nullnullnullnullnull null 与黏土砖墙日光温室比 装配式异质复合墙体日光 温室墙体保温性优 冬季室内平均气温和夜间最低气温高 晴天上午升温速率快 可以满足喜温蔬菜的安全越冬生 产 为日光温室的更新换代提供技术储备 关键词 null 日光温室 装配式 异质复合墙体 热工性能 蓄热 放热 中图分类号 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull文献标志码 nullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 基金项目 河北省重点研发项目 nullnullnullnullnullnull 河北省农林科学院科技创新专项课题 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 国家大宗蔬菜产业技术体系石家庄综合试验站项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 河北省第三批 巨人计划 蔬菜科研创新团队项目 第一作者 郄丽娟 nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 副研究员 主要从事棚室结构创新优化研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 通讯作者 李永 nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 高级工程师 主要从事建筑节能研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 中 国 农 业 大 学 学 报 nullnullnullnull年 第 nullnull卷 null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null nullnull 日光温室是我国北方地区的主要农业设施 null nullnull 目前 我国日光温室仍处于初级发展阶段 现代化日 光温室占日光温室总面积不到 nullnull 智能化日光温 室初见端倪 null 节能 环保 低能耗 现代化是现阶 段日光温室发展的主要方向 null nullnull 墙体是日光温室的围护结构 在蓄热保温设计 上具有重要意义 也是温室节能化改造的重点对 象 null nullnull 日光温室墙体可以分为单质墙体和异质复 合墙体 单质墙体包括夯实土墙 砖砌墙体等 其中 夯实土墙取材方便 隔热保暖 建造费用低 null nullnull 但仍 存在土地利用率低 土地耕层破坏严重 结构安全性 能较差 不适宜机械化操作等弊端 nullnull nullnullnull 随着节能 建筑的推广 异质复合墙体已广泛投入应用 nullnull nullnullnull 黏土砖墙 null 轻质保温材料复合墙体是目前日光温室 最常用的墙体构造方式之一 具有厚度小 外形美 观 保温性能优等特点 nullnull 但是黏土砖因制作工艺 对土壤和植被破坏严重而被国家明令禁止使用 nullnull 因此 亟需新型的蓄热保温材料替代黏土砖 目前 已有研究提出了装配式异质复合墙体制备方法 包 括 null 将相变材料加入制备成水泥模块 装配在后墙 骨架上作为日光温室墙体 nullnull null nullnullnullnullnull 聚苯板 null nullnullnullnullnullnullnull 素土模块主动蓄热墙体 nullnull null 用 nullnullnullnullnull 厚的泡沫混凝土块作为装配式日光温室墙体 nullnull null 石灰板 nullnullnullnull 模块 null 混凝土浇筑 nullnullnullnull 模块 null 石灰板墙体 nullnull null 草墙 nullnull 墙体均由特定的材料装 配而成 但存在材料成本高 材料标准化程度低和墙 体保温性能不佳的问题 本研究拟通过温室结构优化 新型墙体研发和 装配式施工工艺研究 设计一种节能 环保的装配式 异质复合墙体日光温室 在当地光热资源基础上 对装配式异质复合墙体日光温室和常用的黏土砖 null 酚醛板复合墙体日光温室冬季墙体温度和室内环境 进行测试 比较分析墙体热工参数和温室热性能 探 究该温室冬季适用性 以期为装配式异质复合墙体 日光温室应用提供理论依据 nullnull 材料与方法 nullnullnullnull 试验温室设计 试验在河北省石家庄市鹿泉区大河镇河北省农 林科学院农业综合试验园区 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 进 行 于 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 对装配式异质复合 墙体日光温室 试验温室 和黏土砖 null 酚醛板复合墙 体日光温室 对照温室 的室内温度进行测量 同时 对试验温室和对照温室墙体的不同层系温度进行 测量 试验温室和对照温室均位于园区内 光照条件 基本一致 装配式异质复合墙体日光温室 东西走 向 长度 nullnullnull 内跨 nullnullnull 无立柱 矢高 nullnullnullnull 墙体 厚度 nullnullnullnull 前屋面与地面夹角 nullnullnull 前屋面采光角 nullnullnull 后屋面仰角 nullnullnull 整体框架采用钢骨架结构 前 屋面骨架采用椭圆钢 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 及热镀锌圆管 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 栓接成型 后 墙骨架采用矩形方钢 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 焊接和栓接成型 前屋面骨架搭接在后墙骨架上 墙体的围护材料栓接在后墙骨架上 异质复合墙体 分为 null 个层系 每个层系由不同的材料构成 内层为 采用塑料薄膜密封 的 nullnullnull 厚 稻 草 苫 中 间 层 为 nullnullnull 空气层 外层由内向外分别为 nullnullnull 聚氨酯喷 nullnullnull null 第 null期 郄丽娟等 装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价 涂层 nullnullnullnullnullnullnullnull 轻质复合隔墙板 nullnullnullnull 聚氨酯喷 涂层 nullnullnullnull 保温砂浆 后屋面由竹胶板 聚氨酯和 保温砂浆构成 对照温室为黏土砖 null 酚醛板复合墙 体日光温室 除后墙和后屋面结构不同外 其他结构 参数均一致 后墙由内向外分别为 nullnullnullnull 黏土砖 nullnullnull 酚醛板 nullnullnull 保温砂浆 后屋面由内向外分别 为水泥预制板 蛭石 混凝土板 挤塑板 保温砂浆 试验温室和对照温室均由厚度 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 膜覆 盖 保温被为无胶棉 nullnull 编织布和无纺布制作的 nullnullnullnullnullnull null null 的复合型保温被 其他参数与试验温 室一致 测试期间 null 座温室内种植作物为番茄 品种为 普罗旺斯 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 定植 采用大小行高畦种植 行距 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 株距 nullnullnullnull 垄高 nullnullnullnull 均采 用膜下滴灌 夜间覆盖保温被 白天 null nullnull 卷起 nullnull nullnull 放下 卷放时间视天气情况有小幅度调整 试验期间通过通风口开闭调节室内温度 nullnullnullnull 试验仪器 室内温度数据由 nullnullnullnullnull 温度记录仪 深圳市 华汉维科技有限公司 采集 温度测量范围为 nullnullnullnull nullnullnull 精度 nullnullnullnullnull 分辨率 nullnullnullnull 墙体内温度数据由 nullnullnullnullnull 温度记录仪 江苏省 精创电 气 股 份 有 限 公 司 采 集 温 度 测 量 范 围 为 nullnullnullnullnullnullnull 精度 nullnullnullnullnull 分辨率 nullnullnullnull nullnullnullnull 测试方法 null 座供试温室内部各布置 null 个温度测点 分别 在温室东西方向 nullnull nullnull 和 nullnullnull 处 南北方向中部 垂直方向距地面 nullnullnullnull 处 试验温室和对照温室北墙体温度测点均为 null 组 每个温室 null 组测点东西方向分布和距地面高度 一致 分别位于温室北墙体东西方向 nullnull nullnull 和 nullnullnull 处 均距地面 nullnullnullnull 试验温室和对照温室北墙体 南北方向各布置 null 个测点 图 null 每个温室分别布 置 nullnull 个测点 图 null null 试验温室 null 和对照温室 null 北墙体温度测点分布 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull 评价方法 nullnullnullnullnullnull 墙体有效蓄热量 为了合理评价冬季日光温室墙体蓄放热对温室 作物的有效作用 将温室墙体高于温室作物生物学 零度时所蓄积的热量定义为有效蓄热量 不同结构 墙体的有效蓄热量 nullnull 具体计算公式为 null nullnullnull null null null nullnullnullnull null null nullnullnull null null nullnullnull nullnullnullnull null null null null null nullnull null null nullnull null 式中 null 为不同蓄热墙体材料层的总层数 null null 为第 null 层墙体材料层的薄层总数 null 为计算薄层的面积 null null nullnull 为墙体蓄热量的计算温度起始值 由于试验 中温室主要用于番茄越冬生产 外界温度最低时段 正值番茄开花坐果期 对温度要求较高 所以本研究 选取 nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull 墙体日蓄热量 白天 在日光温室不透明覆盖物开启时段 太阳 光透过前屋面照射到温室墙体表面 墙体的蓄热量 称为墙体日蓄热量 nullnull 具体计算公式为 nullnullnull 中 国 农 业 大 学 学 报 nullnullnullnull年 第 nullnull卷 null null nullnullnull nullnull null null nullnullnull nullnull null null nullnullnull null 式中 nullnullnullnull 为墙体日蓄热量 null null null null null null nullnullnull 不透明覆盖物 关闭时墙体的有效蓄热量 null null null nullnull 不透明覆盖物关 闭时刻 为 nullnull nullnull null null null nullnullnull 不透明覆盖物开启时墙体的有 效蓄热量 null null null nullnull 不透明覆盖物开启时刻 为 null nullnull nullnullnullnullnullnull 墙体日放热量 夜间 在日光温室不透明覆盖物关闭时段 温室 内空气温度逐渐下降 墙体的放热量称为墙体日放 热量 nullnull 计算公式为 null nullnullnull nullnull null null nullnullnull nullnull null null nullnullnull null 式中 null nullnullnull 墙体日放热量 null null null null null null nullnullnull 不透明覆盖物 关闭时墙体的有效蓄热量 null null null nullnull 为不透明覆盖 物关闭时刻 为 nullnull nullnull null null null nullnullnull 不透明覆盖物开启时墙 体的有效蓄热量 null null null nullnull 为不透明覆盖物开启时 刻 为次日 null nullnull nullnull 结果与分析 nullnullnullnull 墙体热工性能 墙体是日光温室最主要的围护结构 对温室热 环境有直接影响 nullnull 试验温室和对照温室墙体材 料热工性能指标见表 null 和表 null 试验温室墙体材料 中 聚氨酯导热系数最低 为 nullnullnullnullnullnull null null 热 阻最大 为 nullnullnullnullnull null null null nullnullnull 厚的聚氨酯喷涂 层占墙体总热阻的 nullnullnullnullnull 施工方式为现场喷涂 易于填充缝隙 是目前建材中最优的外保温材料 nullnullnull 轻质复合隔墙板密度为 nullnullnullnullnullnullnull null null 是目前建 筑上常用的环保建材 导热系数为 nullnullnullnullnull null null 蓄热系数 nullnullnullnullnull null null null 具有防水 防火 导热 系数低 施工简单快捷的特点 符合试验温室装配式 墙体的要求 稻草苫取材容易 成本低 密度小 现 场安装方便 为了防止受潮 内外密封 nullnull 膜 试验 温室所有材料的密度为 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null 质量较 轻 现场安装方便 符合装配式要求 nullnull nullnullnull 对照温室材 料中 黏土砖蓄热系数最大 为 nullnullnullnullnullnull null null null 蓄 热能力强 但密度很大 施工成本较高 酚醛板导热 系数仅次于聚氨酯 保温能力较强 但是在施工工艺 上仍需要填充缝隙 缝隙处理工艺要求较高 否则夜 间热量散失较多 试验温室的墙体热阻为 nullnullnullnullnull null null null 较对 照温室高 nullnullnullnullnull 传热系数为 nullnullnullnullnull null null null 为对照温室的 nullnullnullnullnull 热惰性表征结构抵抗热流 波和温度波在材料层中传递的能力和热稳定性 试 验温室的墙体热惰性指标为 nullnullnullnull null null null null 仅 为对照温室的约 null null 表 null 试验温室墙体的保温 性能优于对照温室 但对温度波的衰减能力和热稳 定性较对照温室差 表 null null 试验温室墙体材料热工性能指标 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 墙体材料 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 厚度 nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 导热系数 null null null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 蓄热系数 null null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 比热容 null nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 密度 nullnull null null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull轻质复合隔墙板 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 聚氨酯 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 保温砂浆 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 塑料薄膜 nullnull膜 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 稻草苫 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 空气 nullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull 注 数据来自文献 nullnull 和 nullnull 表 null同 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull null 第 null期 郄丽娟等 装配式异质复合墙体日光温室热性能分析与评价 表 null null 对照温室墙体材料热工性能指标 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 墙体材料 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 厚度 nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 导热系数 null null null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 蓄热系数 null null null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 比热容 null nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 密度 nullnull null null nullnullnullnullnullnullnull 黏土砖 nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 酚醛板 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull 保温砂浆 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nu