19世紀,，英國開始了對溫室加溫設(shè)備及屋面坡度對光面影響等方面進行了研究，研發(fā)出了雙面玻璃溫室,，溫室采用日光透溫室的雙面玻璃進行對溫室供熱,。荷蘭位于大西洋亞楠，屬于海洋性氣候,，他們的溫室主要強調(diào)采光和冬季保暖問題,，蔬菜大棚壓膜卡槽采用陽光對溫室進行供熱,。而目前我國采用火道采暖、熱風(fēng)爐采暖,、電熱線采暖等方式為大棚供暖,，這些方式也都存在很大的弊端，火道采暖容易引起火災(zāi),，并且對溫室大棚環(huán)境造成污染,。熱風(fēng)爐采暖雖然占地面積小、節(jié)省空間,，但是需要經(jīng)常添加煤炭,，使用起來不方便。電熱線采暖,，經(jīng)濟成本高,，長時間使用，電線容易老化,，需要重新更換電線,。針對以上問題，本文設(shè)計了自供電的熱量裝置,。通過待測水流發(fā)電的方式,，將得到的電量持續(xù)存儲在電池內(nèi)給裝置供電。實現(xiàn)了自供電能,，解決了外接電源線或使用電池帶來的問題,。裝置通過分析水流發(fā)電機對應(yīng)流速的輸出電壓；測算出實際的水流量,，結(jié)合進,、出散熱裝置的水溫差值。即可由單片機計算出在散熱裝置上消耗的總熱量,，從而實現(xiàn)用熱計量功能,。本文利用一個器件一一水流發(fā)電機，實現(xiàn)自供電和流量測算,；以ATmega128為中央處理器設(shè)計了一系列低功耗外圍電路,，包括直流發(fā)電機電路、升壓和穩(wěn)壓電路,、蓄電池充電電路,、電源電壓檢測電路、LCD顯示電路等,。本裝置簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜性,，檢測過程自動化。具有科學(xué)準確、智能化高,、結(jié)構(gòu)緊湊,、成本低廉、安全可靠等特點,。
我國北方地區(qū)太陽能資源豐富,，農(nóng)業(yè)溫室大棚廣泛應(yīng)用。溫室大棚白天利用太陽能輻射獲取熱量提高溫室內(nèi)溫度,，為農(nóng)作物提供事宜的生長環(huán)境,。傳統(tǒng)溫室大棚圍護結(jié)構(gòu)保溫性能差，白天能夠保障溫室溫度,，到了夜晚熱量散失嚴重,，溫室溫度很低不適合農(nóng)作物生長，需要額外供熱,。其中,，多用燃煤、油等方式供暖,，由于能耗大,，成本高，污染環(huán)境等缺點,，因此,，研究一種“智能”型溫室大棚，白天將多余的太陽能儲存起來,，夜間將這部分能量釋放出來,，替代燃煤等方式為溫室供暖，更具有時代意義,。近年來,，相變儲能技術(shù)不斷應(yīng)用于建筑節(jié)能，工業(yè)余熱利用等領(lǐng)域,。相變儲能技術(shù)的蓄熱儲能,、節(jié)能環(huán)保等特性應(yīng)用到農(nóng)業(yè)溫室大棚中，具有巨大的科研價值,。本文研究的目的是將復(fù)合相變材料蓄能與太陽能熱水器補能結(jié)合,，蔬菜大棚壓膜槽應(yīng)用溫室大棚，降低能耗,，節(jié)約成本,，增加溫室大棚收益。本文根據(jù)北方溫室內(nèi)外氣候環(huán)境,，選擇合適相變范圍,，通過熔融混合法,、步冷曲線法、DSC熱分析法測試復(fù)合相變材料熱物性能,，繪制二元相圖。實驗選擇紅色珍珠巖顆粒相變材料,，相變范圍19-27℃范圍內(nèi),，相變峰值溫度24.28℃，相變潛熱114.2)/g,，作為溫室模型用相變儲能材料,。實驗相變材料的復(fù)配，20#,30#石蠟配比4：6的相變材料,，相變范圍20.03℃~29.08℃,，相變焙值為84.04J/g。
由于石蠟類相變材料,，導(dǎo)熱性差,，儲能效率低，所以相變材料導(dǎo)熱性有待提高,。因此,，本文利用導(dǎo)熱系數(shù)高的鐵屑、銅屑,、鋁屑作為相變材料強化傳熱的媒介,，用混合法將金屬強化物質(zhì)與相變材料復(fù)合，通過相變材料DSC熱物性能曲線來分析研究強化導(dǎo)熱性能,。金屬屑的導(dǎo)熱性越好,，熱阻值越小，導(dǎo)熱能力增強,，對相變材料強化導(dǎo)熱性越好,；其中，添加粒徑0.15mm≤R<0.16mm鐵屑11.9%強化效果最好,，相對空白試樣提前了34.44%,。
最后，通過搭建溫室模型,，并將相變材料與太陽能熱水器結(jié)合應(yīng)用到相變模擬溫室大棚,，對相變模擬溫室大棚與普通模擬溫室大棚內(nèi)溫度變化及環(huán)境氣候溫度變化進行分析研究。實驗溫室模型,，白天相變溫室室內(nèi)溫度低于普通溫室,，兩者最大溫差9℃左右，平均溫差6℃左右,；溫室夜間進行太陽能熱水補熱次數(shù)2次,，每次補熱Q熱水=211.68KJ即可滿足農(nóng)作物夜間生長需求,。摻加鐵粉強化后的溫室，最大溫差升高了5℃,，提高溫室蓄熱能力,，減少溫室內(nèi)溫度波動。溫室內(nèi)種植辣椒,，1#相變溫室內(nèi)辣椒生長狀況明顯優(yōu)于2“普通溫室辣椒,。1#相變溫室10粒種子出苗7棵，平均株高17mm,；2#普通溫室10粒種子出苗4棵,，平均株高6mm。1#相變溫室內(nèi)辣椒生長狀況明顯優(yōu)于2“普通溫室辣椒,。
通過實驗研究,，相變材料蓄熱技術(shù)用于溫室大棚，大棚壓膜卡槽提高溫室大棚蓄熱性能,，蓄熱與補熱結(jié)合,，創(chuàng)造更加適宜農(nóng)作物生長的‘微氣候”環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)溫室工程的節(jié)能,、環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展,。為相變溫室大棚的研究和發(fā)展，提高了一定的參考,。
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