日光溫室平板微熱管陣列蓄熱墻體熱性能試驗(yàn)

管 勇，王天梅，魏銘佟，柳天明，胡萬(wàn)玲，段世檢

（蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，蘭州 730070）

0 引 言

日光溫室是中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)[1]，它在蔬菜周年均衡供應(yīng)方面發(fā)揮了巨大作用[2]。溫室墻體是日光溫室主要的蓄放熱載體，在調(diào)控溫室內(nèi)熱環(huán)境中起關(guān)鍵的作用[3-4]，其白天蓄存太陽(yáng)能的能力越強(qiáng)，夜間供給溫室內(nèi)的熱量越多[5-7]。

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)土質(zhì)墻[4,8]、砌塊磚墻[6,9-10]、磚土/磚煤復(fù)合墻[11]、磚苯復(fù)合墻[6-7,12]、秸稈砌塊墻[13]以及拆裝式黃麻纖維墻[14]等日光溫室墻體熱性能開(kāi)展了一系列的研究，研究表明復(fù)合異質(zhì)結(jié)構(gòu)墻體的熱性能較好[8,12]，不同結(jié)構(gòu)溫室墻體按照溫室墻體的溫度變化特性可將墻體分成蓄熱層、熱穩(wěn)定層及保溫/隔熱層組成[4,8,15-16]。對(duì)于800 mm砌塊磚和50 mm聚苯板組成的日光溫室墻體溫度場(chǎng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)熱穩(wěn)定層和蓄熱層厚度分別占總厚度的58.8%和35.3%[16]。

隨著日光溫室墻體材料的不斷革新，相變材料依靠其潛熱蓄放熱，具有蓄放熱量大，放熱時(shí)溫度波動(dòng)小[17]等特點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的熱點(diǎn)關(guān)注。Berroug等[18-19]將CaCl2·6H2O制成相變板置于溫室墻體內(nèi)表面，運(yùn)用焓法傳熱模型計(jì)算分析了相變材料墻體對(duì)溫室熱環(huán)境的改善效果。李鵬等[20-21]將復(fù)合定形相變墻體材料應(yīng)用于日光溫室北墻，采用試驗(yàn)分析了相變墻體材料對(duì)提升日光溫室室內(nèi)熱環(huán)境的作用。溫室墻體中運(yùn)用相變材料可提高日光溫室墻體的蓄放熱性能，但研究表明，由相變材料組成的復(fù)合溫室墻體內(nèi)部仍存在較厚的熱穩(wěn)定層[22-23]。

近年來(lái)，一些學(xué)者通過(guò)主動(dòng)蓄熱或主被動(dòng)協(xié)同蓄熱方式來(lái)提升墻體內(nèi)部材料的蓄放熱性能，出現(xiàn)了諸如主動(dòng)相變蓄熱墻體[24]、基于毛細(xì)管網(wǎng)的主動(dòng)式集放熱系統(tǒng)[25]、主動(dòng)蓄放熱加熱基質(zhì)系統(tǒng)[26]、主動(dòng)蓄熱固化沙墻體[27]、以及主被動(dòng)通風(fēng)蓄熱墻體[28]等新型日光溫室。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)主動(dòng)蓄熱技術(shù)對(duì)溫室墻體的蓄放熱性能及對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力有顯著的提高。但因主動(dòng)蓄熱技術(shù)的嵌入，一方面增加了墻體的建造難度、初投資及運(yùn)行維護(hù)成本；另一方面降低了溫室墻體或系統(tǒng)的力學(xué)性能。

為提高日光溫室復(fù)合結(jié)構(gòu)墻體熱穩(wěn)定層的溫度和提升溫室墻體材料的蓄熱性能，本文在課題組前期的研究基礎(chǔ)上[29-30]引入平板微熱管陣列[31]（Micro Heat Pipe Array，MHPA）強(qiáng)化傳熱技術(shù)，基于被動(dòng)式溫室墻體蓄放熱理論，提出了一種新型日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體（MHPA墻體），通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)對(duì)該溫室蓄熱墻體的蓄放熱特性進(jìn)行研究。

1 MHPA墻體的構(gòu)筑原理與方法

通過(guò)上述分析可知，若要運(yùn)用被動(dòng)蓄熱方式挖掘提升日光溫室墻體內(nèi)部的蓄熱性能，則需要日光溫室墻體在蓄熱時(shí)段能快速的把溫室墻體室內(nèi)側(cè)表面蓄積的熱量輸運(yùn)到墻體內(nèi)部，這要求熱輸運(yùn)媒介的集熱能力強(qiáng)，輸送能力高，機(jī)械性能好；當(dāng)日光溫室室內(nèi)溫度降低時(shí)，能夠把墻體內(nèi)部蓄存的熱量及時(shí)的傳導(dǎo)釋放到溫室環(huán)境中。

基于該需求，在前期的研究基礎(chǔ)上，按照砌塊磚的模數(shù)，將重力型MHPA引入到溫室墻體中，即先將鋁制平板MHPA（500 mm×60 mm×3 mm，其內(nèi)部有22條平行獨(dú)立的熱管微通道）結(jié)合墻體集熱與蓄熱需求彎曲成乙字形結(jié)構(gòu)（彎曲角度90°、曲率半徑40 mm）；然后再把其彎曲的MHPA除蒸發(fā)段（長(zhǎng)度208 mm）的一側(cè)表面裸露在外部用于集熱蓄熱及傳熱之外，其他部分都澆筑在水泥砂漿（水泥與沙子質(zhì)量之比3∶7）中，養(yǎng)護(hù)形成乙字形MHPA砌塊，其中彎曲的MHPA置于砌塊內(nèi)部中軸線處，最后把乙字形MHPA砌塊按照日光溫室蓄熱需求再陣列豎直排布砌筑在溫室墻體室內(nèi)側(cè)，形成MHPA墻體，為防止MHPA的蒸發(fā)段對(duì)太陽(yáng)光的反射作用，需將其表面涂黑，以增強(qiáng)MHPA的吸熱與集熱性能，具體MHPA墻體如圖1所示。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)溫室

為研究所提出的日光溫室MHPA墻體的蓄放熱性能以及其對(duì)溫室熱環(huán)境的改善效果，在蘭州市蘭州交通大學(xué)校園內(nèi)（36.05°N，103.88°E）搭建了小型南北朝向的MHPA墻體溫室和普通砌塊磚溫室。兩溫室北墻體長(zhǎng)均為615 mm，高為630 mm，厚度為370 mm，墻體外表面均采用50 mm的保溫板覆蓋保溫，溫室跨度為790 mm，兩溫室實(shí)景圖如圖2所示。MHPA墻體溫室的北墻體由1塊MHPA砌塊以及普通砌塊磚砌筑而成，而普通溫室墻體全部由普通砌塊磚砌筑。為了減小地面散熱對(duì)試驗(yàn)的影響，兩溫室地面均采用50 mm厚的保溫板及10 mm厚的實(shí)木板組成。兩溫室的東西側(cè)面及前坡屋面均采用0.12 mm厚的EVA薄膜，夜間覆蓋40 mm厚的保溫被，保溫被每天上午9:00開(kāi)啟，下午17:00關(guān)閉。溫室墻體物性參數(shù)見(jiàn)表1所示。由于東西砌塊墻側(cè)面采用50 mm保溫板，而夜間又覆蓋40 mm厚的保溫被，它們的熱阻之和較大為1.55(m2·K)/W，故夜間可忽略東西側(cè)砌塊墻散熱的影響。

表1 墻體材料物性參數(shù)[32]Table 1 Physical parameters of wall material

2.2 測(cè)試方法與試驗(yàn)儀器

本試驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注兩溫室的北墻體溫度（包括溫室墻體室內(nèi)表面溫度及墻體內(nèi)部不同位置處的溫度），室內(nèi)空氣溫度，溫室地表面溫度，MHPA蒸發(fā)段和冷凝段表面溫度等參數(shù)。其中，兩溫室墻體內(nèi)部布56個(gè)熱電偶傳感器（MHPA墻體內(nèi)29個(gè)，普通砌塊墻體內(nèi)27個(gè)），墻體內(nèi)表面24個(gè)；溫室內(nèi)空氣測(cè)點(diǎn)6個(gè)，墻體外表面、墻體東西側(cè)面、溫室地表面、前坡屋面以及東西側(cè)面薄膜中心位置各布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)；MHPA砌塊內(nèi)中軸面布置9個(gè)，MHPA蒸發(fā)段布置2個(gè)，冷凝段布置1個(gè)。為了比較墻體的升溫變化，選取墻體內(nèi)部同一截面位置處的溫度進(jìn)行對(duì)比分析。各測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3所示。溫度測(cè)試采用銅-康銅T型熱電偶溫度傳感器（美國(guó)Omega，精度：±0.2 ℃）測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行溫度標(biāo)定；與空氣接觸的測(cè)點(diǎn)均設(shè)置了防太陽(yáng)輻射處理，數(shù)據(jù)采用2臺(tái)34972A數(shù)據(jù)采集儀（美國(guó)Keysight Technologies）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每隔10 min采集1次數(shù)據(jù)，同時(shí)采用PC-4型自動(dòng)氣象站（錦州陽(yáng)光氣象科技有限公司，精度：溫度±0.1 ℃、太陽(yáng)輻射照度≤5%）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室外的太陽(yáng)輻射照度、空氣溫度及速度等參數(shù)。

2.3 評(píng)價(jià)參數(shù)

根據(jù)墻體構(gòu)筑方法和對(duì)墻體傳熱過(guò)程的分析，對(duì)于微熱管陣列蓄熱墻體熱性能評(píng)價(jià)參數(shù)主要有墻體內(nèi)表面溫度、墻體厚度方向溫度分布、溫室環(huán)境溫度、溫室內(nèi)地面溫度以及墻體日蓄/放熱量等。

2.3.1 溫室墻體內(nèi)表面溫度

墻體作為溫室重要的蓄熱體，白天溫室墻體內(nèi)表面吸收太陽(yáng)熱能并向墻體內(nèi)部傳遞；夜間墻體內(nèi)表面與室內(nèi)空氣發(fā)生對(duì)流換熱，并與其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間進(jìn)行輻射換熱，將墻體內(nèi)部的熱量釋放到溫室內(nèi)。因此，墻體內(nèi)表面溫度是墻體熱工性能重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，其值按各測(cè)點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的面積加權(quán)平均計(jì)算。

2.3.2 墻體厚度方向溫度分布

本研究所提出溫室墻體結(jié)構(gòu)的出發(fā)點(diǎn)是運(yùn)用微熱管陣列技術(shù)提高墻體內(nèi)部溫度，達(dá)到提升墻體蓄熱能力的目的。因此，墻體厚度方向的溫度分布是表征微熱管陣列墻體熱性能的基本考核參數(shù)。

2.3.3 溫室環(huán)境溫度

日光溫室內(nèi)空氣溫度ta及其溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)各內(nèi)表面溫度相互作用營(yíng)造出溫室微氣候熱環(huán)境。為了綜合評(píng)價(jià)兩者之間的影響，采用溫室環(huán)境溫度te衡量溫室熱環(huán)境參數(shù)，其值按式（1）計(jì)算[33]。

式中ta為溫室內(nèi)空氣溫度，℃；tMRT表示溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)各壁面的平均輻射溫度，℃，按式（2）計(jì)算[7]。

式中Fi為溫室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)第i個(gè)壁面面積，m2；ti為對(duì)應(yīng)第i個(gè)壁面的測(cè)試溫度，℃。

2.3.4 溫室地表面溫度

土壤溫度對(duì)溫室作物的生長(zhǎng)發(fā)育起決定作用，它直接影響作物根系生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸運(yùn)。因此，土壤表面溫度也是溫室熱環(huán)境因子中重要的指標(biāo)之一。本文采用溫室地表面中心處的溫度表示。

2.3.5 溫室墻體日蓄/放熱量

白天，隨著太陽(yáng)輻照強(qiáng)度增大，墻體溫度呈現(xiàn)明顯的上升，溫室墻體會(huì)儲(chǔ)存大量的熱量，儲(chǔ)存的熱量會(huì)對(duì)墻體夜間的放熱能力和室內(nèi)空氣溫度產(chǎn)生積極影響。因此，將保溫被開(kāi)啟時(shí)段墻體白天儲(chǔ)存的熱量稱(chēng)為墻體日蓄熱量，按式（3）計(jì)算。在夜間，墻體的放熱是溫室內(nèi)環(huán)境的唯一熱源，有助于保持溫室內(nèi)空氣溫度在溫室作物生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi)。因此，將保溫被關(guān)閉時(shí)段墻體向室內(nèi)釋放的熱量稱(chēng)為墻體日放熱量，按式（4）計(jì)算[24]。

式中Qhsc與Qhrc分別為溫室墻體的日蓄熱量與放熱量，J；Q9:00為保溫被開(kāi)啟時(shí)墻體熱量，J；Q17:00為保溫被關(guān)閉時(shí)墻體熱量，J；Q9:00day+1為次日保溫被開(kāi)啟時(shí)墻體熱量，J。

2.3.6 墻體蓄放熱速率

墻體蓄放熱速率是表征墻體蓄放熱快慢的物理量，根據(jù)墻體內(nèi)部溫度場(chǎng)的溫度，可定量的計(jì)算出墻體的蓄放熱速率，按式（5）計(jì)算[34]。計(jì)算結(jié)果為正時(shí)為蓄熱速率，計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)為放熱速率。

式中qv為墻體蓄放熱速率，W；Qτ+Δτ為τ+Δτ時(shí)刻墻體蓄放熱量，J，Qτ-Δτ為τ-Δτ時(shí)刻墻體蓄放熱量，J；τ為時(shí)間，s；Δτ為時(shí)間步長(zhǎng)，s。

2.4 試驗(yàn)不確定性分析

為考核試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，需進(jìn)行試驗(yàn)不確定性分析。直接測(cè)量數(shù)據(jù)的精度可由試驗(yàn)中所使用的測(cè)量設(shè)備直接獲得，而對(duì)于由直接測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所得的間接數(shù)據(jù)，其精度需通過(guò)誤差傳遞公式（6）計(jì)算[35]。

式中y為自變量組成的函數(shù)；xn為各自相互獨(dú)立的自變量；δxn為各自變量不確定度，%；δy為因變量不確定度，%。本文所用間接數(shù)據(jù)為溫室環(huán)境溫度和墻體日蓄放/熱量。熱電偶測(cè)量精度為±0.2 ℃，經(jīng)公式（5）計(jì)算，溫室環(huán)境溫度和墻體蓄放熱量及蓄放熱速率的最大平均相對(duì)不確定度分別為3.35%、4.24%、2.65%。計(jì)算結(jié)果顯示間接數(shù)據(jù)相對(duì)不確定小于5%，計(jì)算結(jié)果可靠。

3 結(jié)果與分析

本文選取典型晴天（2019年12月26日至28日）的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如圖4所示。由圖4可知，典型日隨著太陽(yáng)輻射照度的增大，室外空氣溫度也隨之升高，太陽(yáng)輻射照度在正午12:00時(shí)達(dá)到最大值，但空氣溫度比其延遲約2.5h達(dá)到最高值，之后隨著太陽(yáng)輻照度的減弱，溫度也隨之降低，12月26日至28日的室外空氣溫度分別為-8.4～1.9、-7.9～3.9、-4.3～9.3 ℃，其中，白天蓄熱時(shí)段（9:00至17:00）其室外平均空氣溫度分別為-1.2、0.3和4.2 ℃，夜間放熱時(shí)段（17:00至次日9:00）室外平均空氣溫度分別為-5.1、-4.3和-0.8 ℃。典型日太陽(yáng)輻射照度最大值分別為622、651和697 W/m2，日累計(jì)太陽(yáng)輻射照度分別為11.32、11.86和12.61 MJ/m2。

3.1 墻體內(nèi)表面溫度

圖5為典型日溫室墻體室內(nèi)側(cè)表面溫度隨時(shí)間變化圖。由圖5可知，在不同的室外環(huán)境下，溫室墻體其內(nèi)表面溫度變化趨勢(shì)基本相似，即白天隨太陽(yáng)輻射照度升降而增減，夜間呈下降趨勢(shì)，兩溫室墻體內(nèi)表面最大值比太陽(yáng)輻照度最大值滯后約2.7 h。典型日MHPA墻體內(nèi)表面日平均溫度較普通砌塊墻體的高2.6～3.5 ℃。其中，夜間放熱時(shí)段（17:00至次日9:00），MHPA墻體內(nèi)表面平均溫度較普通砌塊墻體提高了1.6～2.3 ℃。且在不同室外條件下，整個(gè)放熱過(guò)程中，MHPA墻體內(nèi)表面溫度始終高于普通砌塊墻體內(nèi)表面溫度。

3.2 墻體厚度方向溫度分布

圖6為典型日不同時(shí)刻兩溫室墻體截面溫度隨厚度分布圖。由圖6可知，溫室墻體內(nèi)部溫度的高低與室外太陽(yáng)輻照度及室外空氣溫度的強(qiáng)弱呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)太陽(yáng)輻照度越大、室外空氣溫度越高時(shí)，不同時(shí)刻溫室墻體內(nèi)部溫度越高，其溫度波動(dòng)幅度越劇烈。

典型日保溫被開(kāi)啟時(shí)（09:00）墻體壁面的溫度都低于墻體內(nèi)部的溫度，此時(shí)MHPA墻體的溫度始終高于普通墻體的；隨太陽(yáng)輻照度升高，普通墻體溫度波逐步向墻體內(nèi)部推進(jìn)，影響墻體厚度約為300 mm，與普通墻體相比，MHPA墻體呈現(xiàn)出完全不同的溫度分布特點(diǎn)，其墻體內(nèi)部溫度呈現(xiàn)一個(gè)小的溫升波峰，并且后者溫度顯著高于前者的；在保溫被關(guān)閉（17:00）時(shí)，溫室墻體完成蓄熱過(guò)程，兩溫室墻體內(nèi)部溫度都隨墻體厚度的增加而逐漸降低，除保溫板外，典型日從室內(nèi)向室外沿墻體厚度方向0～370 mm區(qū)域內(nèi)MHPA墻體內(nèi)部的平均溫度提高2.7～4.0 ℃，MHPA墻體內(nèi)部溫度分布也均高于普通砌塊墻體的，在60～300 mm區(qū)域內(nèi)MHPA墻體的溫度與普通墻體的相比，兩者的溫差較為顯著。

值得注意的是在185 mm附近，MHPA墻體與普通砌塊墻體的溫差最大，前者比后者高5.5～7.0 ℃。這是因?yàn)橐易中蜯HPA的冷凝段埋設(shè)在此附近處，白天太陽(yáng)光波經(jīng)前坡屋面透射到溫室北墻內(nèi)表面，砌筑在北墻內(nèi)表面并被涂黑的MHPA蒸發(fā)段依靠其內(nèi)部微熱管陣列高效熱傳輸特性將太陽(yáng)能熱量從蒸發(fā)段輸運(yùn)至冷凝段，再?gòu)睦淠蜗蚱鰤K四周傳遞，從而提高了MHPA墻體內(nèi)部溫度。普通墻體只能依靠墻體材料的導(dǎo)熱性能將北墻體內(nèi)表面蓄積的熱量在溫差驅(qū)動(dòng)的作用下緩慢的傳遞到墻體內(nèi)部。因此，MHPA的引入可提高溫室墻體內(nèi)部的溫度，提升墻體的蓄熱性能。

3.3 溫室環(huán)境溫度

圖7為兩溫室室內(nèi)環(huán)境溫度隨時(shí)間變化圖，由圖7可知，在白天蓄熱時(shí)段（09:00至17:00），溫室環(huán)境溫度隨太陽(yáng)輻照度的變化而變化，在17:00之后溫室環(huán)境溫度出現(xiàn)了小幅升溫然后再逐漸降溫，這是由于保溫被關(guān)閉后溫室通過(guò)前坡屋面的熱損失減少，且溫室墻體向室內(nèi)持續(xù)釋放熱量，使得溫室環(huán)境溫度出現(xiàn)上升現(xiàn)象，但由于室外空氣溫度下降速率較大（見(jiàn)圖4），導(dǎo)致溫室通過(guò)各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量損失變大，溫室環(huán)境溫度也出現(xiàn)逐步下降。

典型日在14:00時(shí)前后兩溫室環(huán)境溫度達(dá)到最大值，在整個(gè)蓄熱期間MHPA溫室的環(huán)境溫度略低于普通溫室的，平均值低0.2～0.5℃；在夜間放熱時(shí)段（17:00至次日09:00），MHPA溫室平均溫室環(huán)境溫度較普通溫室的提高1.2～1.5 ℃。且在整個(gè)夜間放熱時(shí)段（17:00至次日09:00），MHPA溫室的溫室環(huán)境溫度始終高于普通溫室的。因此，MHPA墻體能夠有效的改善溫室內(nèi)的熱環(huán)境，且對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境起“削峰填谷”的作用。

3.4 溫室地表面溫度

圖8為兩溫室地表面溫度隨時(shí)間變化，由圖8可知，不同室外條件下，兩溫室地表面溫度的最大值較太陽(yáng)輻照度最大值滯后約2.5 h，兩溫室地表面溫度變化趨勢(shì)基本相同。典型日蓄熱時(shí)段（09:00至17:00）MHPA溫室的地表面最高溫度較普通溫室地表面的低3.2～4.4 ℃，平均值低1.8～1.9 ℃。在放熱時(shí)段（17:00至次日09:00）MHPA溫室地表面平均溫度較普通溫室的高0.6～1.0 ℃。由此也可看出，MHPA墻體在白天蓄熱階段把太陽(yáng)能有效的蓄存到墻體的內(nèi)部（見(jiàn)圖6），使得室內(nèi)環(huán)境溫度保持在適宜的溫度范圍，而在放熱階段又能將熱量逐步的從墻體內(nèi)部釋放到溫室內(nèi)，從而提高溫室地表面溫度，有助于溫室作物的生長(zhǎng)。

3.5 墻體日蓄熱量與日放熱量

圖9為典型日兩溫室墻體日蓄/放熱量對(duì)比圖。由圖9可知，典型日MHPA墻體的日蓄熱量分別為2 928.1、2 589.9和2 850.6 kJ，而普通砌塊墻體的分別為2 560.7、2 334.1和2 617.0 kJ，前者日蓄熱量都高于后者的，比后者分別提高了14.35%、10.96%和8.93%；對(duì)應(yīng)時(shí)段MHPA墻體的日放熱量分別達(dá)到1 815.8、2 062.8和2 043.7 kJ，比普通砌塊墻體的分別提高2.24%、5.74%和8.07%。這表明MHPA墻體的蓄放熱能力高于普通砌塊墻體的，從而也反映出MHPA引入溫室墻體中能有效提升溫室墻體的蓄放熱能力。

3.6 墻體蓄放熱速率

圖10為12月27日不同時(shí)刻兩溫室墻體蓄放熱速率，由圖10可知，MHPA墻體可以有效提高墻體的蓄放熱性能。在保溫被開(kāi)啟的前1 h內(nèi)（09:00－10:00）由于太陽(yáng)輻射照度小，室外空氣溫度較低，保溫被剛開(kāi)啟，室內(nèi)溫度相對(duì)較高，溫室向室外環(huán)境的散熱量相對(duì)較大，因此墻體仍處于放熱狀態(tài)。在保溫被開(kāi)啟時(shí)段（09:00－17:00），MHPA墻體的最大和平均蓄熱速率分別為145.7和89.9 W，較普通墻體分別提高9.63%和10.99%。保溫被關(guān)閉時(shí)段，MHPA墻體最大和平均放熱速率分別為41.4和35.8 W，較普通墻體分別提高9.23%和5.60%。尤其是在夜間23:00－次日7:00，MHPA墻體的放熱速率均大于普通墻體的，平均提升11.53%。這說(shuō)明MHPA墻體能夠有效地改善溫室夜間的室內(nèi)熱環(huán)境。

4 結(jié) 論

為提高日光溫室復(fù)合結(jié)構(gòu)墻體熱穩(wěn)定層的溫度并提升溫室墻體材料的蓄熱性能，提出了一種日光溫室平板微熱管陣列蓄熱墻體，結(jié)合墻體熱性能評(píng)價(jià)參數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)小型對(duì)比試驗(yàn)分析了冬天典型日該溫室蓄熱墻體的蓄放熱特性及改善溫室熱環(huán)境效果，得出以下結(jié)論：

1）典型日MHPA墻體內(nèi)表面日平均溫度較普通砌塊墻體的高2.6～3.5 ℃；夜間（17:00至次日09:00），MHPA墻體內(nèi)表面平均溫度較普通砌塊墻體提高了1.6～2.3 ℃。

2）典型日MHPA墻體內(nèi)部的最高溫度較普通砌塊墻體內(nèi)的高5.5～7.0 ℃，在0～370 mm區(qū)域內(nèi)前者的平均溫度比后者提高了2.7～4.0 ℃，MHPA的引入可提高溫室墻體內(nèi)部的溫度。

3）在蓄熱時(shí)段（09:00至17:00）MHPA溫室環(huán)境溫度略低于普通溫室0.2～0.5 ℃，但在夜間放熱時(shí)段（17:00至次日09:00）MHPA溫室平均溫室環(huán)境溫度比普通溫室的高1.2～1.5 ℃；典型日蓄熱期間MHPA溫室的地表面平均溫度較普通溫室地表面的低1.8～1.9 ℃，在放熱期間前者較后者高0.6～1.0 ℃。微熱管陣列蓄熱墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境能起“削峰填谷”的作用。

4）在冬季典型日，MHPA墻體的日蓄熱量比普通砌塊墻體的提高了8.93%～14.35%，日放熱量比普通砌塊墻體的提高了2.24%～8.07%。夜間23:00－次日07:00，MHPA墻體的放熱速率均大于普通墻體的，平均提升11.53%。MHPA蓄熱砌塊應(yīng)用于溫室墻體可提升溫室墻體的蓄熱和放熱能力。

需要說(shuō)明的是本文僅對(duì)單根MHPA蓄熱砌塊應(yīng)用于小型溫室墻體中進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對(duì)于多組MHPA蓄熱砌塊陣列布置日光溫室墻體的研究工作將在后續(xù)開(kāi)展。