拆装式黄麻纤维后墙温室设计及室内热环境测试
我国设施园艺发展迅速,现有农业设施类型主要包括单栋塑料大棚、连栋温室以及日光温室等.农业设施保温蓄热能力的强弱往往决定于围护结构材料的选择.对温室而言,后墙的使用可有效提高冬季室内温度,然而现有温室墙体还普遍存在占地面积大、单位生产能耗高、施工工艺复杂等一系列问题;此外,由于温室墙体多为固定砌筑结构,墙体的蓄热及隔热导致夏季温室内部温度过高,影响作物正常生长.因此,对现有温室墙体结构进行改良与优化,对于改善温室内部热环境,促进高效生产意义重大.为此,本研究结合黄麻纤维具有的质轻、保温、环保等优点,通过对黄麻纤维热湿性能的研究,以黄麻纤维为主要墙体材料,设计了两种新型拆装后墙,构建了半拆式后墙温室和全拆式后墙温室;并通过以传统温室(塑料大棚)为对照,分析比较了两新型温室内部全年热环境特点及生产应用效果.主要研究结果如下:1.在相同湿度条件下,与小麦秸秆相比,黄麻纤维吸湿性较低,解吸性能较好.采用黄麻纤维材料制作的黄麻板材与粘土砖、土壤、混凝土砌块、秸秆块等传统温室墙体建筑材料相比密度较小,且隔热效果较好.2.依据现有墙体类型,以黄麻纤维板为主要墙体材料,提出了两种拆装后墙式(半拆装后墙和全拆装后墙)温室构型的设计思路.两新型温室长度50 m、外跨度9.4 m、脊高3.6 m、后墙高2.6m、墙体厚度为0.4m.半拆式墙体主要包括固定墙体、拆装墙体和立柱支撑结构,固定墙体由混凝土空心砌块砌筑而成,拆装墙体由黄麻板拼装于固定墙体之上;全拆式墙体只由黄麻墙体及立柱支撑结构组成.冬季及早春季节安装黄麻墙体利于温室保温,夏秋季拆除墙体以加强温室通风降温.3.对新型温室全年室内热量传递变化进行了测试分析.结果表明,在冬季夜间保温时段(17:00-07:00h),半拆温室、全拆温室以及塑料大棚内部的土壤在晴天夜间散热量分别为0.54 MJ m-2、0.55 MJr m-2、1.07 MJ m-2,阴天夜间散热量分别为0.73 MJ m-2、0.64 MJ m-2、1.11 MJ m-2,室内土壤为所有试验温室夜间主要热源;与其他围护结构相比,通过覆盖层薄膜损失的热量是室内夜间气温降低的主要原因.温室墙体内表面温度受太阳辐射及室内气温共同影响,并呈现与室内气温相同的日变化规律,墙体内部各深度温度的总体变化趋势是由内而外沿厚度方向递减.与混凝土空心砌块墙体相比,黄麻墙体蓄热效果较差,但隔热效果较好.两新型温室冬季室内夜间经围护结构传递的总热量无显著差异.夏季,顶通风窗开启对温室散热降温效果显著,两新型温室墙体拆除后通风面积加大,室内热量可经通风口快速散失.4.试验结果表明,冬季两新型拆装后墙温室内部气温均可维持在8.2℃以上,隔热保温效果较好,而对照塑料大棚内部最低气温接近0℃;夏季墙体拆除后,两新型温室内部最高气温在39.0℃以下,均显示出较好的通风降温性能,而对照塑料大棚内部最高气温可达45℃.在全年作物栽培生产中,半拆温室和全拆温室冬季室内番茄产量分别比对照塑料大棚提高34.7%和36.7%,夏季樱桃番茄产量分别提高21.9%和24.2%,两新型温室增产显著.综上考虑,黄麻纤维可以作为一种新型的温室墙体材料,以黄麻纤维材料构建的拆装式后墙可有效控制温室内部热环境,保障全年作物生产,具有良好的实用价值.
- 作者：
- 魏斌
- 学位授予单位：
- 南京农业大学
- 专业名称：
- 蔬菜学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 郭世荣
- 中图分类号：
- S625.1
- 关键词：
- 温室；后墙；结构优化；黄麻纤维；热环境
- Greenhouse； Back Wall； Structural Optimization； Jute Fiber； Thermal Environment