日光温室后墙优化与传热系数模拟研究
通过对苏北现有日光温室的基本构型、结构参数和使用现状的研究，总结了苏北地区常见的日光温室类型，分析了苏北地区日光温室存在的问题。针对存在问题，本文优化了日光温室后墙，设计了采用秸秆混凝土砌块作为日光温室后墙材料的新型日光温室墙体，并采用CFD方法对秸秆混凝土砌块进行了传热系数模拟。模拟结果表明，秸秆混凝土砌块在日光温室后墙的保温隔热性能方面具有一定优势。
目录
摘要 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 苏北日光温室的类型与使用现状分析 2
1．1 苏北日光温室类型 2
1.2 苏北日光温室使用现状与存在问题 2
1.2.1 苏北日光温室后坡后墙 2
1.2.2苏北日光温室结构概况 2
2 苏北日光温室后墙优化 3
2.1秸秆材料使用现状 3
2.2 秸秆混凝土砌块墙体 3
3 优化后日光温室墙体传热系数模拟 4
3.1 CFD理论简介 4
3.2 计算模型 4
3.3模型建立 4
3.4 网格划分 5
3.4 设置材料热物性参数 5
3.5 设置边界条件 5
3.6 求解 6
3.7 模拟结果及分析 6
4 结论 8
致谢 8
参考文献： 8
日光温室后墙优化与传热系数模拟研究
引言
引言
日光温室作为具有中国特色的一种温室形式,由保温蓄热墙体、北向保温屋面、南向采光屋面、昼开夜盖的保温被构成[1]。近年来，日光温室在江苏省苏北地区推广的面积越来越大，其建造结构及环境在理论和应用上的研究也都取得了很大的进展，但仍然存在日光温室墙体结构不合理，温室保温性能低，土地利用率低等问题[2]。日光温室的后墙在温室的保温蓄热方面起到至关重要的作用，针对目前苏北日光温室建造中存在的温室后墙保温性不强、土地利用率低等问题，本文通过对日光温室后墙的优化，设计了一种将秸秆压缩块放入混凝土空心砌块制成的秸秆混凝土砌块，弥补了单纯混凝土砌块保温蓄热性能差、密 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
度小和单纯秸秆压缩块承重较差、结构不稳定等性能的不足，提出一种由秸秆混凝土砌块组成的新型日光温室墙体，同时采用CFD方法对秸秆混凝土砌块进行传热系数和导热系数模拟，秸秆混凝土砌块的传热系数模拟对于日光温室的实际建造具有重要的指导意义。
1 苏北日光温室的类型与使用现状分析
1．1 苏北日光温室类型
江苏北部地区日光温室比较常见的日光温室类型主要为山东系列日光温室。图1为三种后墙材料的日光温室类型。其中A为粘土砖日光温室，该类温室脊高3.50～4.00m，跨度7.80～10.00m，采光屋面平均角度22.9～24.4°，后墙材料为粘土砖，常用厚度0.3700.600m；B为土质后墙日光温室，该类温室脊高3.60～3.75m，跨度7.90～10.00m，采光屋面平均角度21.2～25.4°，后墙由人工或挖土机碾压而成，后墙下墙体（底部）厚度为4～6m，上墙体（顶部）厚度为1.5～2m；C为复合异质日光温室，该类温室脊高4.20～4.30m，前跨9.20m，采光屋面平均角度22.4～23.5°，后墙由内外砖墙夹聚苯板组成。本文项目小组于2012年对江苏北部地区日光温室类型进行调研，从保温效果与经济效益综合考虑粘土砖日光温室保温性较好，使用范围广。
图1 三种不同后墙日光温室
A: 粘土砖日光温室;B:土后墙日光温室 ;C:复合异质日光温室
Fig1 The soil back wall solar greenhouse
A:Clay brick solar greenhouse B:The soil back wall solar greenhouse C:Composite heterojunction solar greenhouse
1.2 苏北日光温室使用现状与存在问题
1.2.1 苏北日光温室后坡后墙
苏北日光温室的后坡材料多为3050mm草苫，此种材料价格经济实惠，但保温效果较差，使用寿命较短；少部分后破材料为聚苯板、挤塑板等保温材料，此种材料保温性较好，但价格相对较贵，成本较高。后坡由内到外大多数是“薄膜+草苫（3050mm）+薄膜”的结构，有少数日光温室在此基础上在最外层覆上泥土。苏北日光温室的后墙有土后墙、粘土砖后墙、复合异质后墙等类型。土后墙保温效果较好，但占地面积较大，土地利用率较低；粘土砖后墙成本较低，土地利用率较土后墙高，但保温效果较低；复合异质墙由内外砖墙夹聚苯板保温材料组成，保温效果较好，但造价较高。总体而言，苏北日光温室的后坡后墙在材料和结构的组合方面还有待提高和创新。
1.2.2苏北日光温室结构概况
苏北日光温室的类型基本都为高后墙短后坡型，多为温室公司承建。同一企业的各种温室结构参数基本都一样，而不同企业建造的温室参数却相差较大，无论是温室的跨度、长度以及温室间距，还是温室内的后墙、后坡结构等都大不相同。温室长度70m到136m都有分布。同样是3.4m脊高的温室，宿豫区新庄兴盛农业科技有限公司的温室栋间距达到13.4m，而宿豫区曹集乡农业综合开发土地治理项目区仅为8m；同样为土墙，在沭阳马厂的温室后墙底部为3.9m厚，宿豫区关庙的温室后墙底部却为6m。这说明苏北地区的日光温室还未形成一套适合当地的较为明确的温室建造体系。
2 苏北日光温室后墙优化
针对苏北日光温室土墙较厚，土地利用率低；粘土砖保温性能差；复合异质墙造价较高等问题，本文提出了采用秸秆混凝土砌块作为日光温室现有墙体的方案。
2.1秸秆材料使用现状
秸秆是指谷物或纤维植物的茎，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物收获籽实后的剩余部分。我国每年生产各种农作物秸秆约7亿吨，其中麦秸和稻秸约占40%~60%。据统计，一年可产稻草近3.6亿吨，麦秸超过1亿吨，玉米秸秆1.3亿吨左右，其它谷类作物如高粱、豆类、油料、甘蔗渣和棉秆等约为1亿吨左右[3]。多年以来，我国的农作物秸秆主要用于农村生火做饭，喂养耕牛、秸秆还田，秸秆气化制沼气，秸秆发酵做饲料等，这些用途的秸秆消耗量不大，仅占秸秆总量的50%以下[4]。秸秆材料易腐烂霉变、定型差，不能直接用于工程保温，一般采用适当的防腐定型处理工艺，可使秸秆材料的耐久性和形状稳定性满足工程要求，目前应用较多的秸秆材料为秸秆板与秸秆纤维砌块（图2，3所示）[5]。秸秆材料导热系数小，保温性能较好，很合适作为日光温温室后墙保温材料。有研究表明，秸秆砌块在保温隔热方面具有明显的优越性，是新型墙体的优选[6]，但目前将秸秆砌块用于日光温室后墙的研究还相对较少。
2.2 秸秆混凝土砌块墙体
优化后的日光温室后墙所用材料为秸秆混凝土砌块。秸秆混凝土砌块是采用混凝土空心砌块，然后用秸秆块插孔制成[6]。墙体厚度为0.61m，基础部分地下0.5m，地上0.3m，用混凝土砌块砌成，砌块尺寸（长×宽×高）为390mm×190mm×190mm；主墙体高2.2m，由秸秆混凝土砌块砌成，砌块尺寸同基础，秸秆块尺寸（长×宽×高）为157.5mm×140mm×175mm。秸秆块是将秸秆粉碎后用成型工艺制成[7]，具有制作成本低、防霉和防潮等优点，便于推广应用。秸秆砌块是一种性能突出的绿色墙体材料，秸秆砌块墙体热工性能与隔热性能优越，同时秸秆纤维砌块还具有无污染、成本低、建造技术简单等优点，在农村地区建设中具有适宜性[8]。将秸秆压缩块放入混凝土空心砌块制成的秸秆混凝土块砌块用作日光温室的后墙，弥补了单纯混凝土砌块后墙保温蓄热性能差、密度小和单纯秸秆压缩块后墙承重较差、结构不稳定等性能的不足。
目录
摘要 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 苏北日光温室的类型与使用现状分析 2
1．1 苏北日光温室类型 2
1.2 苏北日光温室使用现状与存在问题 2
1.2.1 苏北日光温室后坡后墙 2
1.2.2苏北日光温室结构概况 2
2 苏北日光温室后墙优化 3
2.1秸秆材料使用现状 3
2.2 秸秆混凝土砌块墙体 3
3 优化后日光温室墙体传热系数模拟 4
3.1 CFD理论简介 4
3.2 计算模型 4
3.3模型建立 4
3.4 网格划分 5
3.4 设置材料热物性参数 5
3.5 设置边界条件 5
3.6 求解 6
3.7 模拟结果及分析 6
4 结论 8
致谢 8
参考文献： 8
日光温室后墙优化与传热系数模拟研究
引言
引言
日光温室作为具有中国特色的一种温室形式,由保温蓄热墙体、北向保温屋面、南向采光屋面、昼开夜盖的保温被构成[1]。近年来，日光温室在江苏省苏北地区推广的面积越来越大，其建造结构及环境在理论和应用上的研究也都取得了很大的进展，但仍然存在日光温室墙体结构不合理，温室保温性能低，土地利用率低等问题[2]。日光温室的后墙在温室的保温蓄热方面起到至关重要的作用，针对目前苏北日光温室建造中存在的温室后墙保温性不强、土地利用率低等问题，本文通过对日光温室后墙的优化，设计了一种将秸秆压缩块放入混凝土空心砌块制成的秸秆混凝土砌块，弥补了单纯混凝土砌块保温蓄热性能差、密 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
度小和单纯秸秆压缩块承重较差、结构不稳定等性能的不足，提出一种由秸秆混凝土砌块组成的新型日光温室墙体，同时采用CFD方法对秸秆混凝土砌块进行传热系数和导热系数模拟，秸秆混凝土砌块的传热系数模拟对于日光温室的实际建造具有重要的指导意义。
1 苏北日光温室的类型与使用现状分析
1．1 苏北日光温室类型
江苏北部地区日光温室比较常见的日光温室类型主要为山东系列日光温室。图1为三种后墙材料的日光温室类型。其中A为粘土砖日光温室，该类温室脊高3.50～4.00m，跨度7.80～10.00m，采光屋面平均角度22.9～24.4°，后墙材料为粘土砖，常用厚度0.3700.600m；B为土质后墙日光温室，该类温室脊高3.60～3.75m，跨度7.90～10.00m，采光屋面平均角度21.2～25.4°，后墙由人工或挖土机碾压而成，后墙下墙体（底部）厚度为4～6m，上墙体（顶部）厚度为1.5～2m；C为复合异质日光温室，该类温室脊高4.20～4.30m，前跨9.20m，采光屋面平均角度22.4～23.5°，后墙由内外砖墙夹聚苯板组成。本文项目小组于2012年对江苏北部地区日光温室类型进行调研，从保温效果与经济效益综合考虑粘土砖日光温室保温性较好，使用范围广。
图1 三种不同后墙日光温室
A: 粘土砖日光温室;B:土后墙日光温室 ;C:复合异质日光温室
Fig1 The soil back wall solar greenhouse
A:Clay brick solar greenhouse B:The soil back wall solar greenhouse C:Composite heterojunction solar greenhouse
1.2 苏北日光温室使用现状与存在问题
1.2.1 苏北日光温室后坡后墙
苏北日光温室的后坡材料多为3050mm草苫，此种材料价格经济实惠，但保温效果较差，使用寿命较短；少部分后破材料为聚苯板、挤塑板等保温材料，此种材料保温性较好，但价格相对较贵，成本较高。后坡由内到外大多数是“薄膜+草苫（3050mm）+薄膜”的结构，有少数日光温室在此基础上在最外层覆上泥土。苏北日光温室的后墙有土后墙、粘土砖后墙、复合异质后墙等类型。土后墙保温效果较好，但占地面积较大，土地利用率较低；粘土砖后墙成本较低，土地利用率较土后墙高，但保温效果较低；复合异质墙由内外砖墙夹聚苯板保温材料组成，保温效果较好，但造价较高。总体而言，苏北日光温室的后坡后墙在材料和结构的组合方面还有待提高和创新。
1.2.2苏北日光温室结构概况
苏北日光温室的类型基本都为高后墙短后坡型，多为温室公司承建。同一企业的各种温室结构参数基本都一样，而不同企业建造的温室参数却相差较大，无论是温室的跨度、长度以及温室间距，还是温室内的后墙、后坡结构等都大不相同。温室长度70m到136m都有分布。同样是3.4m脊高的温室，宿豫区新庄兴盛农业科技有限公司的温室栋间距达到13.4m，而宿豫区曹集乡农业综合开发土地治理项目区仅为8m；同样为土墙，在沭阳马厂的温室后墙底部为3.9m厚，宿豫区关庙的温室后墙底部却为6m。这说明苏北地区的日光温室还未形成一套适合当地的较为明确的温室建造体系。
2 苏北日光温室后墙优化
针对苏北日光温室土墙较厚，土地利用率低；粘土砖保温性能差；复合异质墙造价较高等问题，本文提出了采用秸秆混凝土砌块作为日光温室现有墙体的方案。
2.1秸秆材料使用现状
秸秆是指谷物或纤维植物的茎，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物收获籽实后的剩余部分。我国每年生产各种农作物秸秆约7亿吨，其中麦秸和稻秸约占40%~60%。据统计，一年可产稻草近3.6亿吨，麦秸超过1亿吨，玉米秸秆1.3亿吨左右，其它谷类作物如高粱、豆类、油料、甘蔗渣和棉秆等约为1亿吨左右[3]。多年以来，我国的农作物秸秆主要用于农村生火做饭，喂养耕牛、秸秆还田，秸秆气化制沼气，秸秆发酵做饲料等，这些用途的秸秆消耗量不大，仅占秸秆总量的50%以下[4]。秸秆材料易腐烂霉变、定型差，不能直接用于工程保温，一般采用适当的防腐定型处理工艺，可使秸秆材料的耐久性和形状稳定性满足工程要求，目前应用较多的秸秆材料为秸秆板与秸秆纤维砌块（图2，3所示）[5]。秸秆材料导热系数小，保温性能较好，很合适作为日光温温室后墙保温材料。有研究表明，秸秆砌块在保温隔热方面具有明显的优越性，是新型墙体的优选[6]，但目前将秸秆砌块用于日光温室后墙的研究还相对较少。
2.2 秸秆混凝土砌块墙体
优化后的日光温室后墙所用材料为秸秆混凝土砌块。秸秆混凝土砌块是采用混凝土空心砌块，然后用秸秆块插孔制成[6]。墙体厚度为0.61m，基础部分地下0.5m，地上0.3m，用混凝土砌块砌成，砌块尺寸（长×宽×高）为390mm×190mm×190mm；主墙体高2.2m，由秸秆混凝土砌块砌成，砌块尺寸同基础，秸秆块尺寸（长×宽×高）为157.5mm×140mm×175mm。秸秆块是将秸秆粉碎后用成型工艺制成[7]，具有制作成本低、防霉和防潮等优点，便于推广应用。秸秆砌块是一种性能突出的绿色墙体材料，秸秆砌块墙体热工性能与隔热性能优越，同时秸秆纤维砌块还具有无污染、成本低、建造技术简单等优点，在农村地区建设中具有适宜性[8]。将秸秆压缩块放入混凝土空心砌块制成的秸秆混凝土块砌块用作日光温室的后墙，弥补了单纯混凝土砌块后墙保温蓄热性能差、密度小和单纯秸秆压缩块后墙承重较差、结构不稳定等性能的不足。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/yy/471.html
