日光溫室淺層土壤水媒蓄放熱系統(tǒng)及其與熱泵結(jié)合的試驗研究.pdf

1、日光溫室中的能量主要通過太陽能獲得。白天,太陽輻射到溫室后使室內(nèi)溫度升高,在晴天最高溫度能達到35℃以上,部分以熱量的形式存儲在后墻、山墻和土壤中；夜晚,當室內(nèi)氣溫下降時,墻體和土壤中蓄積的熱量又源源不斷地向溫室供應。由于日光溫室的蓄熱和保溫能力有限,后半夜溫度往往比較低,難以滿足作物生長需求。針對這一問題,本文提出利用“日光溫室淺層土壤水媒蓄放熱及熱泵加溫”的節(jié)能增溫思路,并進行了相關(guān)試驗研究,具體結(jié)論如下。
　　 在晴天試驗

2、溫室以太陽能為熱源,以水為蓄熱介質(zhì),以溫室淺層土壤為蓄熱體,白天通過水的循環(huán)將熱量收集并儲存到溫室淺層土壤中,夜間通過土壤的自然放熱將熱量釋放到溫室中,提高溫室夜間溫度。結(jié)果表明:此蓄熱方法增加了溫室的蓄熱量,在蓋上保溫被以后,試驗溫室與對照溫室溫差開始增加,平均溫差為4.0℃。試驗溫室土壤60cm以上區(qū)域溫度一直高于對照溫室,0cm處夜間平均溫差為3℃,30cm處夜間平均溫差為3℃,60cm處夜間平均溫差為5℃。
　　 在陰天

3、溫室太陽輻射較小,白天蓄積的熱量較小時,溫室的加熱可以通過兩個過程來實現(xiàn),前半夜通過熱量的自然釋放加熱溫室；當溫室溫度較低時,再啟動熱泵系統(tǒng)加熱,保證整個夜間環(huán)境溫度。在開啟熱泵加熱時,由于淺層土壤中的熱量是通過熱泵進行提升后轉(zhuǎn)移到溫室后墻散熱管中,再通過后墻的散熱來加熱溫室,熱量是從北向南流動,往往會造成溫室南北溫度分布不均勻。一般溫室的最低溫出現(xiàn)在揭開保溫被之前,所以在設(shè)定加熱時間段時要考慮到這個時間點,在陰天一般設(shè)定為2:00～7

4、:00。
　　 通過模型模擬試驗溫室跨中空氣溫度模擬值與實測值的變化趨勢一致,模擬值與實測值的絕對誤差為±1.3℃,平均相對誤差為8.2％,IA值為0.65；試驗溫室土壤10cm處模擬溫度值與測量值的變化趨勢一致,模擬值與測量值的絕對誤差為±0.4℃,相對誤差為1.1％,IA值為0.73；30cm處土壤實測值和模擬值接近,模擬值略高于實測值,曲線吻合度較好,模擬值和實測值的絕對誤差為±0.1℃,相對誤差為0.3％,IA值為0.9

5、9；50cm土壤深度模擬值高于實測值,但模擬值與實測值的變化趨勢相同,模擬值和實測值的絕對誤差為±1℃,相對誤差為4％,IA值為0.76。
　　 通過驗證后的模型分析了不同埋管深度對作物根層(30cm深度)溫度的影響,雖然埋管深度的增加能夠增加30cm處的土壤溫度,但在36cm以后增加幅度較小,而增加埋管深度就會增加人工勞動成本,因此,溫室內(nèi)的最佳埋管深度是36cm,這樣既保證了30cm處土壤溫度少受換熱管內(nèi)的水溫下降的影響又減