19世紀(jì),，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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jì)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(jī)對應(yīng)流速的輸出電壓,；測算出實際的水流量，結(jié)合進(jìn),、出散熱裝置的水溫差值,。即可由單片機(jī)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(jī),，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(jī)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(zhǔn)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(hù)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(yán)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(bǔ)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(qiáng)化傳熱的媒介,，用混合法將金屬強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)，對相變材料強(qiáng)化導(dǎo)熱性越好,；其中,，添加粒徑0.15mm≤R<0.16mm鐵屑11.9%強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行太陽能熱水補(bǔ)熱次數(shù)2次,，每次補(bǔ)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(qiáng)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(bǔ)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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