主动式温室太阳能地下蓄热系统的研究

【摘要】： 本文针对冬季温室地温低，严重影响作物生长发育的问题，利用太阳能地下蓄热技术提高地温，满足作物生长对温度的要求。 在研究和设计主动式温室太阳能地下蓄热系统中，采用温度自记仪器，测试了室温及土壤中六个不同深度的温度数据，绘制了相关温度变化曲线，该曲线表明了主动式温室太阳能地下蓄热系统能有效提高冬季温室土壤的温度，并且减小了日温变化幅度。 基于传热学的热传导方程，利用测试的地温数据，选用差分法计算了土壤热扩散率，应用SAS软件拟合了非线性方程，建立了日光温室土壤温度场的数学模型。模型中充分考虑了土壤热扩散率、时间对温室土壤不同深度的温度影响，可计算出任一时间、土壤不同深度的温度。研究表明，模型的数值模拟结果与实测值在数值和变化趋势上符合较好，为进一步分析温室内土壤导热特性提供了手段和依据。 根据现代温室耗热量的分析，建立了温室热平衡方程，由该方程确定的集热器面积与温室种植面积的优化比例为1:5，经试验验证，该比例能满足作物冬季生长对温度的要求。 本文研究的太阳能蓄热系统实现了太阳能夏天贮冬天用、日间贮夜间用、晴天贮阴天用的目的，在不进行人工增温的条件下，能满足作物的冬季生长要求。从节能、环保的角度，为温室冬季增温开创了一条有效途径。 【关键词】：主动式温室 太阳能利用 地下蓄热 数值模拟
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：S214.9
【目录】：

• 摘要5-6
• 1 绪论6-16
• 1.1 国内外设施农业的能源战略6-8
• 1.2 太阳能在温室中利用的研究进展8-14
• 1.2.1 太阳能被动利用的研究8-11
• 1.2.2 太阳能主动利用的研究11-14
• 1.3 课题的提出14-16
• 1.3.1 温室冬季极待解决的问题14
• 1.3.2 解决对策14-15
• 1.3.3 课题的提出15-16
• 2 主动式温室太阳能地下蓄热系统的工作原理及增温实验16-29
• 2.1 太阳能地下蓄热系统的工作原理16-17
• 2.2 地下蓄热增温系统主要设备及结构参数设计17-20
• 2.2.1 主要设备17-18
• 2.2.2 结构参数设计18-20
• 2.3 实验环境20-21
• 2.4 实验方法21-29
• 2.4.1 测定时间及测试参数21
• 2.4.2 测试仪器21
• 2.4.3 测试方法21-23
• 2.4.4 测试结果与分析23-29
• 3 温室热平衡方程的建立及集热器面积的设计29-37
• 3.1 温室热平衡方程29-33
• 3.1.1 温室热负荷Q_l的分析29-32
• 3.1.2 温室吸收太阳辐射能Q_s的分析32-33
• 3.2 实验温室热平衡分析及计算33-35
• 3.2.1 实验温室热负荷Q_l的计算33-34
• 3.2.2 实验温室吸收太阳辐射能Q_s的分析计算34-35
• 3.3 太阳能集热器面积的设计35-36
• 3.4 集热器面积设计的验证36-37
• 4 日光温室地温模型的建立及数值模拟37-45
• 4.1 日光温室地下温度的数学模型37-41
• 4.2 日光温室地下温度的模拟41-45
• 4.2.1 α值的计算42-43
• 4.2.2 地下温度的回归方程及模拟43-44
• 4.2.3 地下温度与气温的回归分析44-45
• 5 温室地下蓄热的经济性分析及技术要点45-48
• 5.1 节能效果45
• 5.2 经济效益45-46
• 5.3 地下蓄热系统的技术要点46-48
• 5.3.1 集热系统应用上的技术要点46-47
• 5.3.2 地下管系设计的技术要点47-48
• 6 结论与建议48-51
• 6.1 结论48-50
• 6.2 进一步研究的建议50-51
• 参考文献51-54
• 英文摘要54

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