低到一定程度的时候,蓄热水箱中的热量可以释放出来,作为温室内的补充热源。夜间开动水泵时,可使水流经薄膜集热器,依靠集热器向温室空气中散热,从而提高温室内的气温,也可使水流流经埋设于土壤中的管道,对土壤进行加温。
2 试验日光温室的结构参数及实验布置
温室位于北京农学院(纬度为39.3°),其方位坐北朝南,脊高为3.3m,北墙高为1.8m,墙体为24cm 红砖+12cm 稻草+24cm 红砖,后屋面是重实心材料;温室跨度为6m,长度为60m,覆盖材料使用高保温流滴性长寿PE 膜;夜间使用草帘覆盖,
一般上午9:00 左右揭帘完毕,下午16:30 左右闭帘。在1~2 月典型天气下,系统上午9:00 开始运行,18:30 停止运行,流量范围在0.12~0.20m3/h,每隔半个小时记录一次室温变化,同时采用RS-11温湿度传感器测量温室室外和室内的气温,并采用
LI-1400 测量温室北墙内侧距地面1m 的太阳辐射照度,每5min 记录一次。
3 试验结果及分析
3.1 进出口水温的变化
2006 年1 月26 日进出口水温变化的情况如下:水温在揭帘前9:00 左右最低,约为11℃左右;从9:30 开始,集热器出水口的水温明显高于进水口和自来水(约为11℃,等于蓄热水箱初始水温)的温度;此后,水温随着室内温度的升高和北墙太阳辐射照度的增大逐渐升高;10:00~12:00 左右升温最快;到13:30 左右水温达到最高为32℃,此时进水口的温度也达到了29℃,而且出水口的水温总高于进水口的水温;到14:00 左右,出水口和进水口的水温开始逐渐下降,随后进水口的温度开始高于出水口的温度;闭帘之后,进出口的水温开始下降。
在阴天情况下,集热器的进水口与出水口的温度差很小,9:00~16:00 时水温变化很小。温室室温较低,光照较弱,对温室的影响很小,效果不明显。当温室室温太高,打开通风口时,如果室外风速较大,对集热器出水口的温度有一定的影响,温度上升缓慢,有时甚至下降。
3.2 集热器的日最大集热量
集热量计算公式为:Q = CPM(T −T0 ) i
式中 Q —集热器部分吸收的总热量(kJ);
Cp — 水的定压质量比热(4.18kJ/㎏·℃);
M —水箱内的水量(kg);
T0 — 水箱贮水的初始温度(℃ );
Ti — 水箱内贮热终止时的水温(℃ )。
天气晴朗的条件下,水箱内水的初始温度T0 = 11℃,装置停止运行后,水箱的最大平均水温i T =30℃, 蓄热水箱内水的质量为120kg。由此可求得最大水的蓄热量为Q = 9530.4kJ 。同样,可以求得2 月4 日天气晴朗与2 月23日晴间多云条件下水箱最大集热量,计算结果如表1 所示。可见,晴天条件下最大集热量受北墙内侧
太阳辐射照度和室内温度影响较大。
3.3 太阳能集热调温装置夜间加温的实验
为了了解集热调温装置对温室夜间加温的效果,在2006 年2 月中旬至3 月初选择典型天气进行了夜间加温的实验。在日光温室内距东墙10m 处,用双层薄膜隔开一个3.5m 左右的封闭隔间,采用集热调温装置夜间加温;同样,在距温室东墙30m
处用相同材料隔出一个相同宽度的封闭隔间,作为对比。实验均用RS-11 自记式温湿度仪,在距北墙3.5m、距地面高度1m 处测定室内气温,并同时用RS-11 测定室外气温。一般集热调温装置从上午9:00 时开始运行,到13:30 时停止运行。夜间等到
温室内气温下降11℃左右时,装置开始运行;次日8:30 时停止运行,并记录进出口水温变化。以2 月9 日为例,分析集热部分出水口的温度水温变化。基本与前面分析相似,蓄热水箱水量为0.12m3,初始水温为12℃,下午1:30 时左右出口的温度达到最高,可达38℃左右;当进水口的温度也达到38℃时,停止运行;闭帘之后,观察温室未隔开处的温度变化,降到11℃左右的时候,启动水泵;到次日8:00 时左右开始揭帘,水泵停止运行。2 月9 日运行结果如图5 所示。从图5 可以看出,16:00~20:00 在集热调温装置未运行时,温室两封闭隔间的温度相差不大;在20:00 时左右温室的气温下降到11℃左右,系统开始运行;运行以后,加温的隔间气温逐渐开始升高,到了21:30 时达到13.9℃,然后开始降低,但温度始终高于不加温的
隔间和未隔开部分的温度。在同一时刻,加热的封闭隔间比不加热的封闭隔间的平均温度要高2.6℃,最高温差可达3.2℃;加热隔间的气温到次日凌晨5:00 时一直高于10℃;而不加热隔间在23:00时左
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