第29卷 第12期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.12

2013年 6月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2013 187

日光温室后墙蓄放热帘增温效果的性能测试

梁 浩1，方 慧2,3，杨其长2,3，张 义2,3，孙维拓2,3

※

（1. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京100083； 2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081；

3. 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京100081）

摘 要：为了增加日光温室有效蓄热量，改善日光温室夜间温度环境，保障作物安全越冬，该文设计了一种以日光温室后墙为结构支撑的温室蓄放热帘增温系统，白天利用该系统的集放热板吸收太阳辐射热，并通过水介质将热量储存于蓄热水池中；夜晚通过水介质的循环将蓄积的热量释放到温室中，以提高夜晚温室内空气温度。试验结果表明：晴天时应用温室蓄放热帘增温系统能将温室夜间平均气温提高4.6℃，阴天时能提高温室夜间平均气温4.5℃；试验期间当室外最低气温为-12.5℃时，对照温室最低气温仅为5.4℃，而试验温室最低气温为10.1℃；该系统在阴天平均集热效率为42.3%，在晴天时平均集热效率为57.7%；与电加热方式相比该系统的节能率达到51.1%以上。

关键词：温室，蓄热，墙体，日光温室，节能，放热 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.12.024

中图分类号：S625.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-12-0187-07

梁 浩，方 慧，杨其长，等. 日光温室后墙蓄放热帘增温效果的性能测试[J]. 农业工程学报，2013，29(12)：187－193.

Liang Hao, Fang Hui, Yang Qichang, et al. Performance testing on warming effect of heat storage-release curtain of back wall in Chinese solar greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(12): 187－193. (in Chinese with English abstract)

0 引 言

日光温室是中国特有的一种温室型式，由于其良好的保温蓄热和透光性能，在中国北方地区得到了大面积的推广[1-3]。日光温室的显著特征之一是其具有北墙结构，白天，墙体表面通过接收透过前屋面照射进来的太阳辐射进行热量蓄积；夜晚通过墙体内导热过程以及墙体表面与室内空气的对流换热过程不断向室内释放热量以提高空气温度[4-15]。然而，受墙体材料热物理特性的限制，北墙的蓄热能力有限，后半夜温室内的气温往往较低，低温冷害现象时有发生，影响作物的高效生产[16-21]。针对上述问题，多年来，众多学者在有关日光温室墙体蓄热保温性能提升、工程集热等方面进行了不懈的探索。王宏丽等将相变材料与建筑材料混合制成相变蓄热砌块，并以其为墙体材料建造相变蓄热温室，

收稿日期：2013-01-31 修订日期：2013-05-14

基金项目：863计划（2013AA102407）；国家自然科学基金资助项目（31071833）；国家科技支撑计划（2011BAE01B00）；

作者简介：梁 浩（1983－），男，博士生，主要从事设施农业环境工程方面的研究。北京 中国农业大学水利与土木工程学院，100083。Email：lhbj@foxmail.com

※通信作者：杨其长（1963－），男，博士，研究员，博士生导师，主要从事设施园艺环境工程研究。北京 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，100081。Email：yangq@ieda.org.cn

通过测试相变温室室内气温波动幅度比对照温室小

4.1℃，最低气温比对照高1.7℃，而最高气温则比对

[22-23]

。王顺生等在冬季晴天条件下，利用照低2.4C

内置式集热调温装置蓄积热量，夜间用此热量提高温室气温，试验可将温室夜间平均气温提高1.7～

白义奎等建立了日光温室燃池-地中热交换2.6℃[24]。

系统，测试结果表明，采用燃池-地中热交换系统一侧的土壤平均温度比对比侧的土壤平均温度高约2.0℃，昼夜平均气温高2.6℃，夜间平均气温高4.2℃[25]；戴巧利等试验研究了一套太阳能温室增温系统，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，实现增温。该系统的蓄热量可达228.9～319.1 MJ，可使温室夜间平均气温升高3.8℃，平均地温升高2.3℃[26]。H.ALl-HUSSAINI[27]和

水池深A.A.EI-Sebaii[28]等在温室内建造了蓄热水池，

5～20 cm，水池内表面涂黑，水池中装满一定浓度的盐水，表面覆盖透明塑料膜，利用蓄热水池蓄集的热量加热温室，但试验表明其蓄热能力有限。

课题组研究人员在前期的研究中提出了一种透光水幕帘增加日光温室蓄热量的方法[29]，在温室中长期运行，存在透光膜透光率降低，集热效率下降的问题，为此，本文设计了一种以日光温室后墙