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日光温室土质墙体内温度与室内气温的测定分析_白青

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西北农业学报　2009,18(6):332-337Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica日光温室土质墙体内温度与室内气温的测定分析白　青1,张亚红1＊,刘佳梅2(1.宁夏大学农学院,银川　750021;2.宁夏大学数学与计算机科学学院,银川　750021)摘　要:为研究日光温室土质墙体的保温性及室内温度环境特征,对日光温室的后墙、地面、空气进行了不同层次的温度监测和理论分析。

结果表明:日光温室后墙在传热过程中,由内向外随墙体厚度的增大传入热量逐渐减少。

在后墙垂直方向内表层0.2m处,墙体中下部温度最高,顶部和基部温度较低;3月份一日内墙体表面温度平均比地表面温度高3.3℃;夜间放热时间比地面长约3h,且单位面积墙体比单位面积地面放热多。

白天,在温室南北方向由北向南气温逐渐增高;垂直方向气温由下到上逐渐升高;夜间,在南北方向由北向南气温逐渐降低,垂直方向气温没有明显变化。

无论白天夜间,日光温室内南北方向气温差异比垂直方向气温差异大。

关键词:日光温室;土质墙体;温度中图分类号:S624.4+4 文献标识码:A 文章编号:1004-1389(2009)06-0332-06Determination and Analysis of the Temperaturein Soil Wall and Solar GreenhouseBAI Qing1,ZH ANG Yahong1＊and LIU Jiamei2(1.S chool of Agricultu re,Ningxia University,Yinchuan　750021,C hina;2.S chool of M ath ematicsand Computer S cien ce,Ningxia University,Yinchuan　750021,C hina)A bstract:In o rder to study the thermal insulatio n property o f soil w all and the characte ristics of tem-perature in solar g reenho use,the experim ent mo nitored and theo retically analy sized the temperature that in the back w all,o n land surface and in the air a t different levels.The result show ed that in the pro cess of heat-transferring,w ith the increase of the thickness of the back w all,the heat reduced gradually fro m the inside to the out.In ver tical direction0.2m on surface lay er,the low er part of the back w all has the highest tem perature,w hile the top and the base part have a comparatively low tem-perature.The average tem perature on the surface w all during a day in M arch is3.3℃higher than that of land surface,and the heat transfer duration of the w all is about3hours lo nge r than that of the land surface at nig ht,and per unit w all area releases mo re heat than that of land surface.During the day, the temperature rises from nor th to so uth in no rth and south direction,w hile in ver tical directio n,the temperature rises g radually from bottom to top.During the night,the temperature decreases from no rth to south in north and south direction,and the re is no obvious chang e in ver tical direction.Re-g ardless o f day time and at nig ht,the tem perature difference in the no rth and south direction is big ger than that in the ver tical direction in the g reenhouse.Key words:Greenhouse;Soil w all;Temperature①收稿日期:2009-02-23 修回日期:2009-07-23基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目“设施园艺结构提升及环境综合调控关键技术研究与示范”(2007BAD57B01);国家自然科学基金“日光温室黄瓜群体结构内太阳辐射传输模型研究”(30860179)。

作者简介:白　青(1982-),男,宁夏同心县人,硕士研究生,研究方向:设施园艺环境。

Email:bai.qing@ ＊通讯作者:张亚红(1965-),女,宁夏平罗县人,教授,博士,硕士生导师,研究方向:设施园艺环境。

Em ail:zh yhcau@ 后墙是日光温室的主要蓄热体[1],日光温室墙体直接影响室内的热环境。

国内学者曾对几种温室墙体的温度分布进行了观测[2-3],佟国红等[4]对不同厚度的砖墙和聚苯乙烯泡沫塑料板组合墙体的日光温室进行了内部环境测试,指出夜间复合墙体内表面比纯砖墙内表面温度高3.7℃;张立芸等[5]对日光温室新型墙体通过理论分析和试验验证,认为加气混凝土砌块是一种适宜于日光温室建造的新型建材;李小芳等[6]对不同墙体材料及其组合对温室墙体保温性能的影响作了初步研究,指出对不同厚度的异质砖墙,以聚苯板为隔热材料的厚度以0.10m为宜。

但目前中国国内对土质日光温室墙体及其传热性的研究报道很少。

日光温室在中国发展迅速,其中土质墙体日光温室的应用面积最大,由于其造价低、保温性好,仍然是西北地区的主流。

由于目前对日光温室土质墙体的保温性能还缺乏系统的研究,本试验通过墙体温度、室内气温、地温的连续监测和分析,旨在为探讨日光温室土质墙体保温性能及室内部温度环境的研究奠定基础。

1　材料与方法1.1　试验温室试验日光温室位于宁夏银川掌政无公害蔬菜现代农业示范园区。

温室坐北朝南,东西延长,长度110m,跨度8m,后墙高2.0m,脊高3.5m,东西山墙及北墙为1.2m厚土捣墙。

温室前屋面采用PVC长寿无滴膜,夜间前屋面覆盖草苫保温。

室内盆栽辣椒,测试期间辣椒处于花期到盛果期。

每日12:00-2:00为通风时间。

1.2　测试方法1.2.1　测试点分布　观测点位于温室中部,即由东向西约55m处。

①墙内水平温度:在后墙内侧墙高1m处,墙表面0和墙内0.2、0.5、0.8和1.1m处设点。

②墙内垂直温度:在墙内0.2m 处的垂直方向,分别在墙高0.1、0.4、0.7、1.3、1.6和1.9m处设点。

③地温:温室中部即离后墙3.5m处设点,由上而下设0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3和0.4m处共7个层次。

④垂直方向气温:在地温测试点上方设0.2、0.5、1.0、1.5和2.5m处。

⑤南北方向气温:室内离后墙1、2、3、4、5、6和7m处,高度均为1m。

1.2.2　测试时间及仪器　时间:2005年3月31日至2005年6月,主要结果采用2005年4月的数据。

仪器:为美国Campbellsci公司产CR10X-2M数据采集器和31个T型热电偶温度探头用于收集及测定温度数据,数据每10min采集一次。

1.2.3　数据分析与处理　试验数据用SAS数据统计分析软件和Ex cel软件处理,文中白天与夜间以揭放苫为界,即平均以8:00和17:00为界。

1.3　墙体传热计算[8]温室墙体其实是一个不稳定的复杂传热的过程,为尽可能准确地计算墙体传热量,利用积分原理将10min内墙体传热看做是稳定传热,将一日24h内各点温度按测试记录时间分成144个时间段,计算不同时间段内墙体传热量,达到近似计算不稳定传热的目的。

用以下公式分析:Q=λd(θi-θe)Fτ(1)式中,Q:总的导热量,W/m2;λ:导热系数,W/ (m.K);θi:墙内表面温度,℃;θe:墙外表面温度,℃;d:平均墙厚度,m;F:垂直与热流方向平面的表面积,m2;τ:导热进行的时间,h。

2　结果与分析2.1　墙体与地面内的温度和热量2.1.1　墙高1m处不同深度墙内温度与传热量　将日光温室后墙看作是一个多层组合壁,按测位点分成4个单层壁,即0～0.2m为第1层,……,0.8～1.1m为第4层,将各点的温度(图1-b)看作是层与层之间接触面的温度,计算各壁在各时段内单位面积传热量(图1-a)。

由图1-a可知,由里向外各层壁在各时段的热传量的昼夜变化幅度依次降低,第1层白天传入的热量,夜间释放热量,其他层只有出入热量,不向室内放热。

传入第2层热量的高峰较第1层延后,其他各层各时段传热量昼夜变化较小,第4层各时段传热量基本趋于稳定,由此可知第一层为蓄热层。

一日内,随着墙内深度的增加,昼夜室温变化对墙体内温度昼夜变化的影响逐渐减小,从而使墙表面0m处温度>墙内0.2m>墙内0.5m>墙内0.8m>墙内1.1m处,随着墙内深度的增加温度逐渐降低,温波昼夜变化幅度也逐渐趋于缓和,见图1-b。

2.1.2　墙内0.2m处垂直方向的温度　将4月·333·6期 白　青等:日光温室土质墙体内温度与室内气温的测定分析份墙体内0.2m 处垂直方向各点温度平均得到各点温度的日变化图以及白天和夜间各点的平均值,结果见图2。

a .各墙壁传热量The h eat transfer in differen t w allsb .墙内各点温度平均日变化T he average changes of th e temperatu re at differ -ent p oin ts in side the w all during the day图1　各墙壁传热量和墙内各点温度平均日变化Fig .1　The heat transfer in different walls and the average changes of thetemperature at different points inside the wall during thedaya .各点日变化Th e changes of temperatu re at different depth during dayb .白天与夜间各点平均值The average tem perature of dif -ferent depth during day tim e and nigh t图2　墙体内0.2m 处垂直方向各点温度变化Fig .2　The changes of the temperature at 0.2m inside the wall in the vertical direction 由图2-a 可知,墙体内0.2m 处不同高度各点温度的最高值延迟出现在19:00,最低值出现在11:00左右,一日中任何时间0.7m 和0.4m 处的温度明显高于其他高度。

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内外保温型日光温室温度特征对比分析

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宁夏农林科技，1材料与方法1.1试验设计1.2温度测定内外保温型日光温室温度特征对比分析李风琴1，赵兔祥1，王海荣2，3，杨素梅31.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室/宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏银川7500022.贺兰县农业技术推广服务中心,宁夏贺兰7502003.宁夏日光温室低温灾害防御技术创新中心宁夏地德科技有限公司,宁夏贺兰750200摘要：对内外保温型日光温室2017年1月21日至2017年2月19日连续30d的温度测试表明，内外保温型日光温室室内日最低气温、日最高气温、日平均气温分别较普通日光温室提高6.2℃、13.1℃和8.3℃，提高幅度分别为126%、51.3%和74.1%；内外保温型日光温室日最低地温、日最高地温、日平均地温分别较普通日光温室提高4.9℃、9.8℃和8.6℃，提高幅度分别为47.5%、88.2%和81.0%，差异达极显著水平，保温性能显著高于普通日光温室，更有利于冬春茬果类蔬菜生产。

关键词：日光温室；气温；地温；冷冻害中图分类号：S625.1文献标识码：A文章编号：1002-204X（2019）04-0016-03doi:10.3969/j.issn.1002-204x.2019.04.007Comparative Analysis of Temperature Characteristics of Internal and External Insulation HeliogreehousesLI Feng-qin et al.AbstractKey words基金项目：宁夏科技厅重点研发项目“日光温室电动开闭式内保温膜系统研制与应用示范”。

作者简介：李风琴（1963-)，女，宁夏银川人，高级工程师，主要从事应用气象工作。

收稿日期：2018-09-25修回日期：2019-04-1516图1两种日光温室室内及室外日最低气温分布图2两种日光温室室内及室外日最高气温分布图3两种日光温室室内及室外日平均气温分布2结果与分析2.1内外保温型日光温室室内气温特点2.1.1日最低气温2.1.2日最高气温2.1.3日平均气温2.2内外保温型日光温室地温特点2.2.1地温逐小时变化规律2.2.2日最低地温和最高地温2.2.3日平均地温3结论与讨论表1两种日光温室室内日最高、最低地温表2两种日光温室内日平均地温注：表中同列肩标小写字母不同，表示差异显著（＜0.05）。

多间日光温室温湿度环境模拟与分析_五十六

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图2 Fig． 2 温湿度传感器的布置
率等于对外的净扩散量与通过蒸发蒸腾作用产生的 气态水分生产率之和 ， 则组分 i 的质量守恒方程表示 为
［11 － 12］ → （ ρci ） + （ ρυ ci ） = （ Di grand（ ρci ） ） + Si t
Arrangement of temperature and humidity sensor
3 3 密度 （ g / m ） ； c p 为空气的定压比热 （ J / ℃ · m ） ； e s 为
的温度差比较明显 ， 而夜间的温度差较小 ； 白天上层 的温度高于地面附近的温度 ， 夜间靠近地面的温度大 于 1． 2m 高处的温度 。 在图 2 （ b ） 中 ， 由相对湿度 1 天 内的变化可以看出 ， 靠近地面的相对湿度远高于1． 2 m 的相对湿度 ， 尤其是夜间地面附近的相对湿度接近空 气饱和含水率 。 图 2 （ a ） 出现现象的原因在于 ： 白天太 阳辐射穿过 PE 薄膜是多次折射 ， 因此进入温室的扩 散光弥漫薄膜附近使上层空气首先升温 ， 再被土壤吸 收 ； 而夜间温室最薄的壁面开始降温 ， 土壤开始散发 热量 ， 所以土壤温度高于 1． 2m 高处的温度 。 图 2 （ b ） 出现现象的原因在于 ： 土壤是散发水汽的源项 ， 是在 太阳辐射温度的驱动下把水分蒸入空气中 ， 所以相对 湿度大于 1． 2m 高处的相对湿度 。 土壤蒸发是一个耦 合过程 ， 其由温度的驱动下蒸发水分也会降低周围空 气的温度 ， 有时会影响土壤的升温 。 太阳落山后地面 上方空气温度开始降低 ， 刚离开土壤表面的水汽受到 冷空气的影响 ， 低温空气的水汽饱和压差降低 ， 相对 湿度接近满值或重新变成液态水 。 由图 2 （ c ） 热通量的测试可看出 ： 白天采光面放热
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日光温室北侧墙体内部冬春季的温度日较差变化分析杨艳红;李亚灵;马宇婧;杨存良;温祥珍【摘要】[目的]确定日光温室建设中合理的墙体厚度.[方法]在山西晋中市选取3种日光温室,北侧墙体底部分别为6 6 m(下凹式日光温室)、2 m(粘土墙)、0 5m(砖混结构墙体),温室内部跨度分别为1500 m、1000 m、925 m,在墙体1 5 m高度的地方,从室内往外每隔5 cm设定一个测点,分别测定墙体冬春季节的温度变化(每0 5 h自动记录一次数据),通过各测点的日较差分布区段将墙体划分为不同的层次,并分析其温度拐点的变化.[结果]结果表明:虽然墙体结构、厚度不同,但热交换规律基本一致.根据日较差的变化大小将墙体划分为热交换层、热缓冲层和热稳定层,分别位于墙体从内向外的0~15 cm、15~25 cm和25 cm以后,相对应的日较差变化范围分别为5 ℃以上(有时达25 ℃)、2~5 ℃和0~2 ℃;通过线性回归计算求得温室墙体内部热交换层与热稳定层的拐点(即热缓冲层)位于17~22 cm之间,且拐点处的日较差差异不大,这与墙体的热交换方式(传导放热)有关;从冬到春,墙体内部的拐点位置并没有显著变化,但日较差在降低,这与太阳高度角的变化及通风有关.[结论]经本文分析认为,山西晋中地区日光温室北侧墙体的适宜厚度为30 cm.%[Objective]In order to determining the reasonable thickness of the north wall in the construction of solar greenhouse.[Methods]Three Chinese solar greenhouses were selected in Jinzhong city, Shanxi province, in which the bottom of the north wall were 6 6 m (for digging-down greenhouse), 2 m (for clay wall) and 0 5 m (for brick-mixture wall), respectively. And the inner span of the greenhouses were 15 m, 10 m, 925 m, respectively. The temperature inside north wall (the measuring points were set at every 5 cm from inner surface to the outside) was measured every 0 5 h at 1 5m height above ground during winter and spring period. According to analyzing the daily differences (TemDIF) of each measuring point, the north wall was divided into different layers, then to analyzing the variation of the inflection point.[Results]Theresult showed that, the heat exchange rules inside north wall were basically the same, although the structure and thickness of north wall were different. According to the variation of the daily TemDIF in each layer, the north wall was divided into three layers that were heat exchange layer, heat buffer and heat stability layer which were located at 0~15 cm, 15~25 cm and beyond 25 cm depth, respectively, from inner surface of north wall to outside. The TemDIF in those layers were above 5 ℃ (up to 25 ℃), 2~5 ℃ and 0~2 ℃, respectively. The change point/inflection point between layers of heat exchange and heat stability was located at 17~22 cm calculated by linear regression. And the daily TemDIF in those points were not very different, which was related to the way of heat exchange (heat conduction) of the north wall. From winter to spring, the location of the change point/inflection point did not change significantly, but the daily TemDIF was decreased a little, it was related to the changes of solar elevation angle and ventilation.[Conclusion]According to the analysis of this paper, the suitable thickness of the north wall in solar greenhouse in Jinzhong, Shanxi province was around 30 cm.【期刊名称】《山西农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(037)008【总页数】6页(P594-599)【关键词】日光温室;北墙内部;冬春季;日较差;变化【作者】杨艳红;李亚灵;马宇婧;杨存良;温祥珍【作者单位】山西农业大学园艺学院,山西太谷 030801;山西农业大学园艺学院,山西太谷 030801;山西农业大学园艺学院,山西太谷 030801;山西忻州原平市粮种场,山西原平 034100;山西农业大学园艺学院,山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】S625.1日光温室作为我国北方地区重要的蔬菜生产设施，具有节能、造价低、结构优化、性能良好等特点[1,2]。

日光温室墙体传热及节能分析

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日光温室墙体传热及节能分析作者：佟国红， 王铁良， 白义奎， 刘文合， 孟少春作者单位：沈阳农业大学水利学院,沈阳,110161刊名：农业系统科学与综合研究英文刊名：SYSTEM SCIENCES AND COMPREHENSIVE STUDIES IN AGRICULTURE年，卷(期)：2003，19(2)被引用次数：8次1.彦启森.赵庆珠建筑热过程 19942.张福曼设施园艺学 20011.期刊论文马承伟.陆海.李睿.曲梅.Ma Chengwei.Lu Hai.Li Rui.Qu Mei日光温室墙体传热的一维差分模型与数值模拟-农业工程学报2010,26(6)为了预测和评价日光温室墙体的热工性能,构建了日光温室墙体非稳态传热过程的一维差分模型.根据气象统计参数及其变化规律,确定了墙体表面太阳辐射热量的算法,以及傅立叶级数形式的室内和室外气温等边界条件,墙体表面接收的太阳辐射热量处理为边界节点的内热源.提出了以周期外界条件反复循环作用的"程序预演法",解决了墙体传热模拟的初始条件问题.采用高效的追赶法求解差分方程组等方法,建立了完整的日光温室墙体传热的数值模拟方法,编制了计算机程序RGWSQCR,通过运行程序模拟日光温室墙体传热过程,可以获得墙内任意点和任意时刻的温度,以及热流量等数据信息,可为墙体热工性能综合分析提供充分的依据.2.期刊论文温祥珍.李亚灵.WEN Xiang-zhen.LI Ya-ling日光温室砖混结构墙体内冬春季温度状况-山西农业大学学报（自然科学版）2009,29(6)通过对日光温室砖混结构墙体温度变化状况进行观测分析,结果表明:墙体温度受到温室内和温室外气温的影响,墙体不同深度间存在明显的差异.内侧墙体受直射光及室内气温的影响,温度变幅较大,尤其是距温室内侧墙体表面5 cm、10 cm、15 cm处的温度,在1月份寒冷季节日变幅分别达到20℃、15℃、10℃左右,是吸贮热或放热的主要部位;墙体外侧也受外界气温的影响,但影响范围局限在距外表面15 cm之内,且变幅较小.在墙体内部还存在着一个热稳定层,位置在距墙体内侧表面30～35 cm处.墙体温度的变化也受到季节变化的影响,在低温寒冷时期与外界的温差大,相反春夏之际温差会缩小,反映出冬季墙体对于温室的重要作用.3.期刊论文马承伟.卜云龙.籍秀红.陆海.邹岚.王影.李睿.MA Cheng-wei.BU Yun-long.JI Xiu-hong.LU Hai.ZOU Lan.WANG Yin.LI Rui日光温室墙体夜间放热量计算与保温蓄热性评价方法的研究-上海交通大学学报（农业科学版）2008,26(5)本文提出了以墙体夜间放热量作为评价指标的日光温室墙体保温蓄热性能评价的方法.在以付立叶级数形式表达的室内外气温等墙体工作条件下.根据一维非稳态传热的理论,采用有限差分算法,建立了日光温室墙体传热过程模拟与墙体放热量的计算方法,并开发了相应的计算机程序RGWSQCR.根据对几种墙体的夜间传热量计算结果进行非线性回归分析,建立了墙体夜问放热量简化计算的经验公式.4.期刊论文佟国红.王铁良.白义奎.刘文合日光温室墙体传热特性的研究-农业工程学报2003,19(3)为提高日光温室的节能效果、探索能有效提高温室热环境的墙体材料及组成,对结构相同、墙体材料不同的温室温度环境进行了测试,用频率响应法对不同材料组成的600 mm厚墙体的传热特性分别进行了理论分析.测试结果表明:在同一温室内,复合异质墙体夜间内表面温度比纯砖墙内表面温度平均提高3.7℃;在相同室外温度环境条件下,复合异质墙体温室内夜间空气温度比夯实土墙温室的室内温度平均提高3.0℃.理论分析结果显示:复合异质墙体对室外温度扰量的衰减倍数是聚苯乙烯泡沫塑料板(以下简称聚苯板)墙体的12.3倍、是纯砖墙的9.5倍;单位面积复合异质墙体全天向室外传热量是纯砖墙的 1/17.理论分析及试验都证明聚苯板作为墙体的隔热材料、砖作为墙体的蓄热材料是合理的.该文给出了最佳墙体的组成.5.学位论文董瑞沙荒地日光温室墙体传热性能研究2007我国农村普遍使用的温室是日光温室，其墙体结构直接影响到温室内部的热环境及造价。