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充气温室空气夹层节能保温机理的应用分析 299 充气温室空气夹层节能保温机理的应用分析+ 王宇欣。 陈端生 林 聪 (中国农业大学) 摘要：本文分析了充气温室空气夹层节能保温机理，从理论上揭示了双层充气温室空气夹层 中的对漉换热系数的大小同夹层的几何尺寸、夹层中的空气漉态和空气热物理性质的关系。综 合各种因素在温室工程设计中甄层充气温室空气央层厚度取80～120mm较为合适。 美■词：克气温室；空气夹屡；节能保温}传热系敷 1 引言 我国现代化大型连栋温室普遍存在的问题是能耗大，运行成本高(有的地区燃料费占到 生产费用的60蹦，上海地区为20％～30％)“，尤其在我国高寒地区这个问题更加突出(表 1)，我国从荷兰、日本、美国、以色列等国引进大型连栋温室面积约200hm。，我国自行设计 建造的约有100 hm2。其中连栋塑料温室占一半以上，其余为玻璃温室口：。荷兰冬季相对温 和，最低气温一5℃，冬季栽培花卉，天然气年消耗量只有60m3／m2，而我国北方的大庆油 田，冬季严寒，最低月平均气温一20℃，温室生产，天然气消耗量达l086m3／m2。温室节能保 温问题始终是制约我国北方冬季设施生产的关键问题之一，因此双层充气温室在我国受到 重视。对于大型连栋充气温室而言，国外虽有报道，节能率在40％～57％，但是在国内，有关 充气温室空气夹层节能保温机理的研究还是一个空白。在温室工程设计中，充气温室空气夹 层厚度多少比较合适，应当选择什么材料等都与夜间覆盖材料表面总热损失中对流换热损 失和辐射热损失的量比关系以及多层覆盖材料膜间空气夹层的厚度和传热系数的关系有 关。本文从理论上研究充气温室空气夹层中的对流换热系数同夹层的几何尺寸、夹层中的空 气流态和空气热物理性质的关系，从而确定充气温室工程设计中空气夹层的理想保温厚度。 15 收稿日期：200c。07 *国家“九五”工厂化农业重大科技产业工程项目北京分项(96—0l2．010 ①王字肚．博士，中国农业太学园艺学院设施园艺工程所．100094 发展中的中国工厂记表业 2 双层充气温室空气夹层的对流换热机理 封闭空气夹层中的换热由于壁面间距较小．加热过程和冷却过程相互影响．夹层两个壁 面上的热边界层相互干扰．因此充气温室双层充气膜之间的换热就属于有限空间对流换热， 对流换热系数是描述对流换热强弱的的物理量．它与下面参数之间的关系可M表示为 表1 我国各地几座大型连栋温室冬季生产燃料消耗情况 h—f(“，，，p．7．i“?) (1) 式中 ^——物体表面对流换热系数．wj(m=·K)：H——空气的流速，m／s；f换热表 面的特征长度，n1；户一流体的密度．kg／m1；叩——流体的动力黏度．Pa·s；a--一流体的 导热系数，wj(m·K)；f。——流体的定压热容．J／(kg)。 空气夹层内流体的流动状态主要取决于以空气夹层厚度为特征长度的格拉晓夫数 (Gr)和普朗特数(Pr)： Gr：g—aATO (2) 式中 Gr——格拉晓夫数，它是表征浮升力与黏性力之比的一种量度；片——重力加速度． m／s 2；a——空气的膨胀系数，1／K；△了——空气夹层两侧温度差．K；a～觅气空气夹层 的厚度，mlTl；-o一空气的运动黏滞系数．m。^。 1 f3、 Pr=鳖一兰 ～ ^ “ 式中 P卜 普朗特数，它是表征动量扩散厚度与热量扩散厚度的相似准则，无量刚； 可——空气的动力黏度，Pa·5；c。 表示空气的定压比热，J?(kg·K)；d——空气的热扩 散