農(nóng)村能源工程3

1、 (4)灶架 用以承托灶面，并能靈活地調(diào)節(jié)處面使之與太陽運動同步，始終保持灶面與太陽光線垂直。因此，要求灶架結(jié)實牢靠，調(diào)節(jié)方便靈活。灶面跟蹤太陽應使灶面能沿太陽高度與方位的變化兩方面運動。方位運動機構(gòu)的調(diào)節(jié)一般為手動調(diào)節(jié)。有鈾式和輪式。軸式即在底座內(nèi)套一圓管即可，較為簡單，如圖134所示。輪式灶架本身也起支座作用，結(jié)構(gòu)稍為復雜，但移動位置較為方便，如圖l一35如圖136所示。是水平軸的位置可上可下，并以能通過或接近灶殼重心為佳，這樣費力小，操作靈活。這種灶重量較輕，重心在轉(zhuǎn)軸之上，并采用加大力臂及配重的方法來調(diào)節(jié)平衡灶殼重量。圖137是一種單軌式太陽灶，灶殼可沿著圓弧軌道上下滑動，操作較費力，

2、適用于小型灶使用。 太陽灶高度方向的調(diào)節(jié)范圍應大于60。，方位方向的調(diào)節(jié)范圍應大于90。(5)鍋架 用以支持鍋具。它必須保證鍋具在使用時穩(wěn)定，不傾翻，在灶完調(diào)節(jié)過程中，鍋水不外溢c鍋架主要由鍋圈、支桿和調(diào)節(jié)桿等零件組成。鍋架可單獨固定不動放在地面上，如圖l一38所示。這種鍋架調(diào)整方便。另一種鍋架是和灶殼固定成一體，以保證鍋具總處于灶面的焦點位置c如圖133所示，這種支撐稱為平行四邊形自動水平鍋架。 3聚焦型太陽灶的熱性能 其熱性能指標主要有：集熱效率、焦面溫度和功率。 (1)集熱效率 為便于比較各種聚光型太陽灶的熱效率，一般以煮水工況時的熱效率為依據(jù)。聚焦型太陽灶瞬時集熱效率x是指在某一確定的

3、短時間間隔內(nèi)，鍋具及其定量的水所獲得的有效熱量Qu與此時間間隔內(nèi)，投射在聚光器光面上太陽直射輻射總能量(IbAc)之比。 4聚焦型太陽灶的設計 設計反射聚焦型太陽灶時，需要正確選擇反光材料、反射鏡曲面、面積、焦距、聚光比。它們都直接影響太陽灶的性能、成本和重量。(1)反光材料 在太陽灶結(jié)構(gòu)中灶面一節(jié)已有介紹。由于太陽灶主要在農(nóng)村應用，為便于推廣，首先要求成本低，材料的價格要低廉；其次，要求具有較高的反光性能及耐久性，力求重量輕，使用方便。同時，還要注意因地制宜，就地取材。 (2)反光鏡光孔面積 即反光鏡拋物面的投影面積Ac，它是根據(jù)太陽灶所需的功率大小來確定。由式150可求得面積Ac，即(3)

4、反射鏡曲面選擇 前面已提到正焦拋物面灶，正焦拋物面由于有部分表面不能有效地對鍋底加熱，且尺寸大，不便于操作 因此，較普遍地在正焦拋物面上截取能有效地加熱鍋底的部分曲面，形成伯焦拋物面灶。 (4)聚光比C(AcAr) 它是太陽灶的重要技術(shù)指標。由式(145)可知，聚光比愈大，焦面溫度愈高，但對反射鏡的要求也高。作為燒飯、燒水的太陽灶，聚光比以 100300為宜，此時鍋底焦面平均溫度為400500；若用于烹、炒等做菜作業(yè)，則要求的溫度在600800之間，就要求更大的聚光比。聚光比與接收器(鍋、壺等)底部溫度的關(guān)系如圖14l所示。圖中標著“下限”的曲線表示接收器處于熱平衡時的焦面平均輻射強度或聚光比

5、與平衡溫度的關(guān)系，此曲線上方表示較大的榮光比。陰影區(qū)表示良好的工作范圍，接收效率為40一60?？v坐標的輻射強度表示接收器焦面上的平均能量密落。三)其他型式的太陽灶 1箱式太陽灶 這種太陽灶是利用溫室效應原理，通過特定裝置將太陽能收集與積累起來。達到一定溫度的。一般只能達到l10150用于蒸煮炊事作業(yè)。如圖143所示，主要由箱體、透明蓋板、吸熱板和保溫材料制成。箱體內(nèi)底部及四周鋪以棉花或其他保溫材料進行保溫：層上放吸熱板。吸熱板由牛皮紙、木材或薄鐵皮制作，其表面涂黑以便吸收更多的；太陽能。一般采用2mm厚的玻璃作蓋板，寒冷地區(qū)可為兩層或三層，以減少散熱，達到較高的溫度。這種太陽灶結(jié)構(gòu)簡單，制作容

6、易，成本低，用戶可自己動手制作，蒸煮食物方便，無須專人看管。但集熱溫度與熱效率偏低。箱式太陽灶還可用于烘干，如烘干煙葉， 辣椒等農(nóng)產(chǎn)品及消毒殺菌。2.臺式太陽灶(見圖144)是箱式太陽灶的一種變型，集熱原理相同，結(jié)構(gòu)相似c 不同的是：它用磚或土坯壘成池子代替灶箱。池子還Lf在地上挖一個坑代替，就成為窖式太陽灶。由于它們地點及灶的方向固定，因此，應選擇好建灶地點及灶的方向與蓋板的傾角。灶應建于干燥向陽的地方，其北面應有擋風墻，還可利用朝南的斜坡挖坑，也能擋風，減少散熱損失。灶的方向一股為朝南，孟板傾角可等于當?shù)氐木暥?，可全年使用。如果只在春分到秋分?個月使用，傾角可用(410。)；如只在從秋分

7、到春分的6個月中使用，傾角可用(少十10。)c保溫層最簡單是采用黑色被褥，襯于灶坑內(nèi)，它既是保溫層，又是吸熱體。掛條可附在灶蓋下面，可掛曬與烘烤各種東西。為提高箱式太陽灶的入射輻射能，可在箱蓋上加反射鏡，如圖145所示。2回轉(zhuǎn)太陽灶 如固l一46所示，其原理與箱式基本相同，但結(jié)構(gòu)上有較大差別。首先它的鋁具固定，而外箱可以回轉(zhuǎn)，以便跟蹤太陽；其次，它比箱式更深，且還有部分曲面可反射入射的部分陽光，因而能收集到更多的太陽能；此外，它的玻璃蓋板固定；在頂部或側(cè)面開設門蓋，便于操作。它的結(jié)構(gòu)雖復雜一點，但調(diào)節(jié)方便，集熱溫度度c在晴朗天氣下，把鍋具加熱到150220僅需15小時。 3太陽能蒸汽灶 它是利

8、用集熱器將水加熱變成蒸汽，蒸汽進入蒸箱可蒸煮食物，如圖l一47所示。小型灶可用平板型集熱器；大型灶可采用聚光并自動跟蹤太陽的集熱器。由于要獲得蒸汽，因此，要求良好的保溫，尤其在頂部，透明蓋板最好用兩層或三層，集熱器的安裝支架應有高度和方位兩個轉(zhuǎn)動方向，在不同季節(jié)和不同時刻都可用于調(diào)節(jié)集熱器的傾角與方位以便能接收更多的太陽能。4其他型式的聚光集熱器(1)折疊式太陽灶 (2)球面鏡固定不動的跟蹤聚光集熱器(3)復合拋物面聚光集熱器第八節(jié) 太陽能的熱貯存一、概 述 (一1貯能的必要性 任何能源系統(tǒng)始終存在著供能與用能的平衡問題。系統(tǒng)能源供需不平衡不是造成能源浪費，就是不能滿足用戶的需求，影響生產(chǎn)或生

9、活。太陽能利用系統(tǒng)中，由于太陽能隨季節(jié)、氣候和晝夜等自然條件而變化，造成供能的繼續(xù)性，加之太陽的能量密度低，更加劇了其供需的不平衡。通過在系統(tǒng)中設置貯能裝置，可減緩能源供需的不平衡與更充分地利用太陽能，因此，貯能裝置是太陽能利用系統(tǒng)中不可缺少的設備。二)太陽能貯能的方式 貯能的方式很多，可以按熱能、電能、化學能、機械能等方式貯存，太陽能熱利用最為廣泛，因此，技術(shù)最為成熟，商業(yè)化程度最高。熱貯存的優(yōu)點是效率高，成本低，安全可靠，技術(shù)成熟，最易辦到。太陽電池系統(tǒng)是用蓄電池貯存電能；植物貯存著由太陽能轉(zhuǎn)化來的生物質(zhì)能；太陽能制氫屬于化學朗貯存；利用太陽能水泵向高處提水，貯存了可做功的勢能。器的結(jié)構(gòu)尺

10、寸大，占地大，投資與成本增加，只有選擇密度大的物質(zhì)才有利。這樣看來，增大貯熱量的有效途徑是選擇比熱和密度大的物質(zhì)作貯熱介質(zhì)。顯然，在選擇貯熱物質(zhì)時還要綜合考慮其粘度、腐蝕性、可燃性、毒性、熱穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。表17給出一些可作為貯熱的物質(zhì)及其幾個性能參數(shù)值。液體中水的貯熱性能最佳，而且水的粘度低，腐蝕性小，價廉，到處都有。因此，許多集熱介質(zhì)都用水，沒水箱可直接貯熱與用熱，無須設換熱器，提高了效率，降低了費用。但水的標準沸點約為100，要在更高的溫度范圍貯熱就必須加壓，這會帶來一系列結(jié)構(gòu)、成本及運行管理等問題，不可取，應選擇其他物質(zhì)。固體貯熱物質(zhì)用得最多的是礫石。它的性能一船，得到廣泛應用的原因是

11、價廉，易得。下面介紹常用的兩種顯熱貯熱方式。 (一)用水貯熱 在圖l一52的太陽能系統(tǒng)戶，水在集熱器中被太陽能加熱后泵入水箱，熱能以一定溫度的水貯：廠水箱中。當需要使用熱量時，水泵2將箱內(nèi)熱水泵入負荷用熱，放出熱量后返回水箔。如果箱內(nèi)水溫均勻一致，且水箱為開口系，則水的治增量等于集熱器傳給水箱的熱量減去水箱傳給熱負荷的熱量與熱損失，可寫為：對于小水箱，可認為水溫是均勻的，對大水箱，在垂直方向的水溫是不均勻的，上層水溫高于下層水溫，在此情況下，可分段寫出類似式l一54的能量平衡方程。以兩層為例，如圖l一53所示，上層水參數(shù)以下標l表示，下層dZ參數(shù)以下標2表示。水箱上層的熱平衡方式中左邊是水箱下

12、層水熔的變化率；右邊第一項為上層水傳給下層水的熱量；第二項為集熱器傳給下層水的熱量；第三項是負荷返回到下層水的熱量；第四項是下層水返回到集熱器的熱量；第五項為下層水的熱損失。 用水作為貯熱物質(zhì)，設置貯熱器的投資主要是容器與保溫材料。同量熱水，用的貯熱器優(yōu)于多個小的貯熱器，因前者表面積小，散熱損失小，保溫材料用量也少。到減少投資，在相同容積條件下，應采用表面員小的容積外形。二)堆積床貯熱 當攜熱工質(zhì)為空氣時，如要把熱貯存起來，最好是利用各種固體材料形成堆積床貯熱裝置。即將礫石、鑄鐵塊或其他固體材料堆積放置在容器內(nèi)，如圖l一54所示。當熱空氣流經(jīng)堆積床時，便對固體材料加熱；在負荷需熱時，又使冷空氣

13、通入取走熱量?，F(xiàn)在使用得最多的固體材料是礫石(將巖石破碎成塊)或卵石，它價廉，可就地取材，其比熱容量以約為2000Um3k，約為水的一半，同時，這種接觸式換熱器具有較高的換熱效率。為增大換熱效率，礫石的直徑應小些，以增大換熱表面積，且溫度梯度也要小。礫石直太小，會增大流動阻力。通常直徑以25恤為宜。且尺寸均勻，使石塊間的間隙均勻，可減少流動阻力。一般空隙率為30?？傊堑[石內(nèi)部的導熱熱阻與礫石表面的對流換熱 以空氣為傳熱介質(zhì)的礫石床貯熱器的太陽能系統(tǒng)如圖155所示。該裝置沒有輔助能源及4個三通閥，可用于建筑供暖。有四種工作狀態(tài)：建筑無需供暖，集熱器收集到的太陽能貯存于礫石床中；建筑物需要供暖，

14、集熱器收集的熱量直接通入采暖空間；集熱器得不到太陽能(如陰雨天或夜間)，建筑需要供暖可使用礫石床的貯存熱，并可滿足取暖要求；如貯熱器貯熱不夠或已用盡，可啟動輔助能源來滿足供暖要求。各工作狀態(tài)都由適當操縱各三通閥來實現(xiàn)。 堆積床熱量傳遞可寫成熱平衡方程：前者的集熱裝置在建筑物旁的斜坡上，礫石床貯熱器則設置在建筑物房間地板下面。該系統(tǒng)靠自然對流循環(huán)，無需風機，不耗費電力。后者是以礫石床和水箱共同貯熱。集熱器中的熱水進入水箱，水箱通過散熱將熱量傳給礫石床。在需熱時，空氣由風機驅(qū)動流過礫石床將熱量取出，用來給建筑供暖c5 利用地下土壤、巖石和水貯存太陽熱能是一種與礫石床相類似的貯熱器。在夏季將太陽能集

15、熱器收集到的熱量貯存于地下(以空氣或水為介質(zhì)，通過埋于地下的管道傳熱)；冬季再將熱能回收利用。計算和實驗表明，能回收貯存熱的90。三、潛熱熱貯存 它是利用貯熱物質(zhì)的相變過程來貯、放熱。相變可以是熔解、汽化等物理過程，也可以是水化脫水的化學反應過程。物質(zhì)的潛熱要比顯熱大得多，這可使貯熱器的容積大為縮小這意味著設備占地與投資的減少；物質(zhì)的相變是在一定溫度下進行的，變化范圍極小，這個特性使得貯熱器能保持基本恒定的熱力效率與供熱能力；有些相變物質(zhì)價格不高，可以與顯熱貯存競爭。由于這些優(yōu)點，潛熱貯能越來越受到重視。各國都在進行廣泛的研究試驗。有些相變貯熱裝置已投入運行。 使用最多的相變材料是含結(jié)晶水的無

16、機鹽類，此外，石臘和某些有機物，以及一些堿，鹽和金屬也可能作為相變貯熱材料。對相變貯熱材料的要求是：相變溫度適宜；相變潛熱高；相變是可逆的，重復循環(huán)變化不變質(zhì)；液相和固相的導熱系數(shù)和導沮系數(shù)高；密度大；比熱大；相變體積變化??；蒸汽壓低，最好能在常壓下操作；無毒，無腐蝕性；無過冷現(xiàn)象。要完全滿足上述要求的材料很難找到。在應用中最重要的是相變溫度合適，相變浴熱高和價格便宜。對于過冷和腐蝕也應給以足夠重視。(一)貯熱物質(zhì)的性質(zhì)對貯熱的影響1過冷 當貯熱物質(zhì)在液相被冷卻時，難于形成固相，甚至冷到正常的凝固溫度以下 仍不固化，一旦晶體形成，溫度又恢復到凝固溫度(液固平衡溫度)，這是一種一相過冷現(xiàn)象，如圖

17、158所示。另一種過冷現(xiàn)象是固相雖能在液相中形成，但形成的速率很低，放出的浴熱比系統(tǒng)傳出的熱量少，致使系統(tǒng)平衡溫度始終低于正常的相變溫度7，這種現(xiàn)象叫雨相過冷，如圖l一59所示?？梢钥吹较到y(tǒng)平衡溫度比正常凝固溫度低A。過冷現(xiàn)象直接影響貯熱器的放熱速率與放熱量。過冷程度大小和材料的性質(zhì)、冷卻速率及所含雜質(zhì)的種類、多少有關(guān)。通常雜質(zhì)含量越多，過冷程度越大。防止過冷的方法是：選用過冷傾向小的材料；加入結(jié)晶催化劑(即品種)；使用?即品種)；使 3腐蝕 相變材料大多數(shù)有腐蝕性，常會對結(jié)構(gòu)容器和管道等造成腐蝕。防止腐蝕的辦法是：選擇相容性好的相變材料；在相變材料中加入防蝕劑。防蝕劑有兩種類型：一種是在金屬

18、壁上形成氧化膜；另一種是在金屬表面形成保護層。后者如長鏈脂肪酸、碳酸氫鈉和磷酸鈉水溶液等。(二)貯熱相變材料 朗作相變材料的有以下幾類：水化鹽、熔鹽、石臘族、非石臘有機物及其他雜類。 四、太陽池簡介 太陽池是含鹽水池，深度為l一3m。這種水池是集熱器與貯熱器的結(jié)合，可跨季貯存熱量。 普通淡水池在接受太陽加熱后會發(fā)生豎向自然對流，溫度高的水層密度較小， 自動浮到頂層，將熱量散到大氣中。太陽池內(nèi)使用鹽水，池水的含鹽旦隨深度而變化。底部池水含鹽15(按重量計)，中上部為75。由于存在鹽分的濃度梯度，抑制了豎向的自然對流。靜止的水是熱的不良導體，通過導熱的熱損失很小。同時，將他的底部涂成黑色，以增加對

19、太陽能的吸收。太陽輻射一部分放太陽池表面反射，一部分披上水層吸收，剩下部分穿透上水層逐步被下層水及池底部吸收。實驗表明，一個1m深的太陽池靠近頂部的水層為30，而底部水層可達80。為防止散熱損失，沿池邊和池底最好用泡沫塑料隔熱。第五節(jié) 太陽能熱利用系統(tǒng) 熱利用是目前太陽能利用的主要領(lǐng)域，熱利用的方式及系統(tǒng)多種多樣，本節(jié)主要論述在目前我國應用較多的幾種方式及系統(tǒng)，即太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能干燥系統(tǒng)、太陽能采暖及太陽能溫室。其他的利用，如太陽能制冷與空調(diào)、太陽能水泵，只作簡單介紹 一、太陽能熱水系統(tǒng) (一)類型 太陽能熱水系統(tǒng)，按熱水流動的形式，可分為直流型與循環(huán)型；循環(huán)型又分為自然循環(huán)型與強制循環(huán)

20、型。 1自然循環(huán)熱水系統(tǒng) 它是依靠水溫不同引起密度不同而產(chǎn)生的壓力差使水循環(huán)流動，并在集熱器中加熱的，如圖l一6l所示。該系統(tǒng)靠自來水補充冷水，由球閥控制補充水量(b)；也有增加一補水箱的(a)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，不消耗其他能源。缺點是大的循環(huán)水箱需高架于集熱器之上，造成建筑物或構(gòu)架的重負；集熱效率隨水溫升高而下降。適用于小型熱水系統(tǒng)。 2自然循環(huán)定溫放水熱水系統(tǒng) 如圖162所示。這種系統(tǒng)將循環(huán)水箱與蓄水箱分開，巨大的蓄水箱可放置在集熱器以下的低處，這就解決了蓄水箱高架負重問題；采用定溫放水及小的循環(huán)水箱加快了熱水的循環(huán)，提高了熱效率，并可多產(chǎn)熱水。圖中是一種由電接點壓力溫度計控溫的

21、系統(tǒng)。溫度計的傳感頭固定在循環(huán)水箱上出口附近相同的高度上，當循環(huán)水箱出口處的水溫達到預定溫度上限時，溫度計的溫度指示觸頭便與其上限觸點相接觸，通過中間繼電器J2向電磁閥通電，使放水閥門開啟，將熱水放入蓄水箱貯存供使用。接著電補給水箱向循環(huán)水箱補入冷水，水溫下降。當降到預定溫度時，溫度計的指示觸頭與下限觸點接觸，接通另一中間斷電器，切斷電磁閥的電源，停止放水。 3自然循環(huán)變流量定溫補水熱水系統(tǒng) 為了解決自然循環(huán)定溫放水系統(tǒng)蓄水箱的安裝位置問題，采用如圖163所示的系統(tǒng)。它與定溫放水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是，取消了補水箱，并將控制裝置和補水閥安裝在補水管上，根據(jù)預定的溫度上下限，改變電動調(diào)節(jié)閥

22、的開度大小，以控制補水量的大小，并將一定溫度的熱水從循環(huán)水笛上部壓到蓄水箱。由于從循環(huán)水箱底部送入的補水流量在變化，因而從循環(huán)水箱上部被擠出的熱水流量也隨著變化，形成了定溫變量放水。 4強迫循環(huán)熱水系統(tǒng) 如圖l一64所示。水泵將水箱中的水通過循環(huán)水管2泵人集熱器下集管，水經(jīng)排管到上集管，然后由循環(huán)水管l回到水箱。水泵迫使水不斷循環(huán)。水泵的起停電集熱器頂部的預定溫差控制，以便達到一定溫度供水。止回閥用以防止水泵停二、太陽能干燥系統(tǒng) 太陽能干燥一般以空氣為工質(zhì)，空氣通過空氣集熱器加熱至4060，再進入：產(chǎn)燥器與被干燥物料接觸，熱空氣把熱量傳給物料，使其中的水分蒸發(fā)，并被帶出器外，從而使物料干燥。這

23、種低溫型太陽能干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，干燥產(chǎn)品質(zhì)量高，比自然嚴燥速度快，比燒燃料干燥節(jié)省能源，又不污染環(huán)境和物料。因此，可廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)各個行業(yè)。一)干燥過程及機理 1物料中的水分 物料中含有過多的水分，使之容易腐爛變質(zhì)，需進行于：燥，除去過多的水分，達到物料與一定溫度及濕度條件下的空氣長期接觸的最終含水量，即平衡含水量或平衡含水率。此時，物料中的水分與該條件下空氣中的水分達成平衡，以便于物料貯藏。各種物料的平衡含水量在一定空氣溫度和相對濕度下是一定的，幾種糧食在25下的平衡含水率如表l一13所示。物料內(nèi)所含水分有化學結(jié)合水，即物料中化合物的結(jié)晶水，這種水分不能用干燥方法去除；物化結(jié)合

24、水，即以物理化學結(jié)合力存于物料中的水，如吸附水，結(jié)構(gòu)水與毛細水等，較難通過于燥去除；游離水分，即存于物料孔隙與表面上的水分，又稱非結(jié)合水，干燥中主要除去這種水分。物料含水的特征直接影響干燥過程除水的難易與快慢。疏松物料主要在其孔隙中含游離水分，易于干燥；谷物、煙草、棉織品等既含游離水，又有較多的物化結(jié)合水，干燥過程較緩慢；水果、橡膠或蠶繭等物料，干燥更困難，更慢。 2干燥過程機理 物料內(nèi)部水分的去除是通過水分向表面的擴散與表面的蒸發(fā)同時進行的。干燥速率取決于這兩個過程速率的大小，以及哪一個過程的速率起主導作用。如琉松物料內(nèi)部水分能迅速擴散到表面，即擴散速度大，這時水分的去除主要取決于表面蒸發(fā)速

25、度，因而增大物料的表面積和物料與空氣間的相對速度都能提高于燥速度。如木材及粘性物料，其內(nèi)部水分擴散速率小于表面蒸發(fā)速率，前者就是影響干燥快慢的主導因素。這時增大空氣流速對干燥快慢影響不大，應改善內(nèi)部水分的擴散的擴散整個干燥過程中，隨含水量的減少，干燥速率是變化的。如圖168干燥速率與物料含水量關(guān)系曲線所示，干燥過程分為三個階段： (1)預熱階段 圖上的階段。干燥過程從A點開始，隨物料溫度升高，其含水量減少，干燥速率也迅速增加，到B點達到最大。此階段的特點是，物料被熱空氣或太陽輻射加熱，其溫度迅速上升到該熱空氣的濕球溫度。此階段消耗的熱量主要用于增加物料的內(nèi)能，提高溫度。 (2)等速干燥階段(B

26、C段) 此階段物料表面保持恒定的溫度(熱空氣的濕球溫度)。對物料的加熱量用于其水分的蒸發(fā)，相當于水分的蒸發(fā)潛熱。由于物料表面水分已越來越少，而與物料內(nèi)部產(chǎn)生濕度差，內(nèi)部水分就不斷向外擴散，此時，水分的擴散速率與干燥速率都保持不變，所以稱為等速干燥階段。C點開始干燥速率又開始變化，故稱C點為臨界點，C點對應的物料含水率Cc叫臨界含水率。 (3)降速階段(CD段) C點以后，物料內(nèi)部水分的擴散速率不能滿足表面蒸發(fā)的需要，使干燥速率下降cj這時所供給的熱量除了用于水分蒸發(fā)外，還使物體溫度升高，趨向于熱空氣溫度c到達D點，：嚴燥作業(yè)完成。 二)太陽能干燥系統(tǒng) 按系統(tǒng)接收太陽能及能量輸出方式，可將太陽能

27、干燥系統(tǒng)分為三種類型：溫室型、空氣集熱器型，溫室與空氣集熱器結(jié)合型 1溫室型太陽能干燥系統(tǒng) 這類系統(tǒng)中，物料主要靠吸收太陽輻射熱而被干燥。在結(jié)構(gòu)上，小的可制成箱式，如圖169所示。太陽光通過透明蓋板直接照射到物料上，對物料輻射加熱，也有部分由于熱空氣流動的對流加熱、大的可建立溫室，這主要取決于干燥規(guī)模大小。但加熱干燥的作用原理都相同。一座溫室型太陽能果脯干燥系統(tǒng)溫室型太陽能干燥系統(tǒng)設計中注意的問題： (1)應盡量提高對太陽輻射量的吸收和利用率 干燥室應能充分吸收陽光的直射與散射。一般午后太陽輻射總量比午前大，午后氣溫比午前高，因而干燥器的方位以朝南稍偏西為好。偏西角度視所在地區(qū)緯度和使用季節(jié)而

28、定。一般在3一10o之間。在高緯度區(qū)以朝南單斜采光面為宜，單斜面傾角最好為當?shù)鼐暥鹊囊话?，而不是象通常的集熱器傾角等于當?shù)鼐暥?。傾角小可使陽光直射被干燥物料而獲得最大能量收益，且能減少于燥器頂部空間與周邊的熱損失。在低緯度區(qū)夏秋兩季使用時，東西雙面采光較好，雙斜面傾角應能使水摘自動流淌(約12o左右)。散射光的采集與溫室結(jié)構(gòu)有關(guān)。主要參數(shù)是采光面積與（2)應盡量減少氣流流動阻力，使干燥器具有良好的空氣動力學特性 應使物料干燥過程水分均勻分布，濕空氣排出順暢，不會在采光蓋板內(nèi)表面形成水滴，且干燥速率高。為使干燥器內(nèi)的低壓差氣流供物料均勻干燥，應讓氣流垂直穿過物料層，濕空氣虛迅速從排氣口徘出，并盡

29、量避免出現(xiàn)死角。最好采用強制通風，適當增大循環(huán)的風速與風量，風速為l一2ms，這對改善于燥均勻性，提高干燥速率和干燥效果有好處。但風量過大會降低干燥溫度，增大能量消耗，反而不利。 (3)要有良好的保溫與氣密性 這種要求比普通種植溫室要高度與干燥速率。 (4)結(jié)構(gòu)設計計算可參考太陽能溫室部分。以保持較高的干燥溫度。2空氣集熱器型干燥系統(tǒng) 這種系統(tǒng)由空氣集熱器和干燥室組成。利用集熱器加熱空氣，然后用風機將熱空氣送入干燥室(小型系統(tǒng)采用自然對流)，對物料進行對流加熱干燥。由于空氣進行強迫對流，加強了傳熱、傳質(zhì)過程，從而可提高于燥速度與效率；物料不受陽光直接曝曬吸熱，有利于溫度、濕度控制。 系統(tǒng)按氣流

30、加熱與流動情況又可分為：一次加熱開路系統(tǒng)、廢氣中間加熱開路系統(tǒng)勺廢氣加熱閉路循環(huán)系統(tǒng)。(1)一次加熱開路系統(tǒng) 如圖117所示太陽能掛面干燥系統(tǒng)。空氣集熱器總面積84mz。經(jīng)集熱器加熱的空氣由風機經(jīng)管道送人干燥室對掛面進行干燥。干燥后的濕空氣由誹風扇誹出室外。為使干燥均勻，干燥室頂部還裝有三臺吊扇向掛面吹風。該系統(tǒng)采用溫(熱空氣溫度低于50)大風量設計。每天可烘干出掛面1000一1500kg。它結(jié)構(gòu)簡單，操作控制方便。由于熱空氣一次利用后直接排出，排氣溫度較高，相對濕度較低，仍有干燥能力，故熱利用效率偏低。 美國的農(nóng)場廣泛應用如圖l一72所示的系統(tǒng)進行秋季谷物干燥。集熱器傾角63O已采用小溫升加

31、熱與小的流動阻力，使集熱器結(jié)構(gòu)簡單可靠，操作簡便，費用少。今天集熱效率隨空氣流量不同在5t)一70之間： (2)廢氣中間加熱開路系統(tǒng) 如圖l一73所示。干燥室上有三組空氣集熱器，空氣由風機驅(qū)動通過集熱器加熱后，進入干燥室，從下向上穿透物料，對部分物料吸濕干燥后又進入集熱器受熱。這樣，空氣依次不斷受熱干燥受熱再干燥，不但強化了干燥過程，且空氣熱能得以充分利用，物料可連續(xù)進出生產(chǎn)。最后從干燥室排出的廢氣朽對濕度較高，系統(tǒng)效率平均達30一40。 (3)廢氣加熱閉路循環(huán)系統(tǒng) 如圖174所示的太陽能木材干燥窯示意圖。空氣集熱器l把空氣加熱到預定溫度時，溫度控制器2使鼓風機3起動，驅(qū)動熱空氣將風門4打開而

32、進入窯內(nèi)，再由窯頂?shù)娘L扇向堆放的木材吹拂干燥。通過木材的熱空氣吸濕后經(jīng)轉(zhuǎn)換閥門10進入回氣管ll而返回集熱器循環(huán)加熱使用。濕空氣冷凝的水由排水口9排出。當窯內(nèi)溫度超過規(guī)定值時，控制器使轉(zhuǎn)換閥門10換位，讓熱空氣進入窯底部礫石床貯熱器7，將熱量貯存起來。然后，這種降低了溫度的空氣經(jīng)回氣管再到集熱器加熱。在沒有陽光時，集熱器溫度下降，控制器2使鼓風機和風門關(guān)閉，而由貯熱器放熱，可繼續(xù)干燥木材。當窯內(nèi)濕度太大時，控制器6使?jié)窨諝庖莩隹?打開，讓濕空氣排出。(三)太陽能干燥系統(tǒng)設計要點 1根據(jù)所要求的脫水量，確定單位時間所需的脫水能量(UA)。再估計系統(tǒng)效率，確定系統(tǒng)所需總能量(kJ)。 2根據(jù)被干燥

33、物料的性質(zhì)、對干制品質(zhì)量要求及投資、運用費等因素，選定合適的干燥方式及干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及布置。 3確定所需空氣的質(zhì)量流量(k8A)，由此也將知道空氣在集熱器中的溫升()。 4根據(jù)當?shù)氐娜照占皻夂驐l件，利用假定的效率估算集熱器的采光面積(m2)。三、太陽能采暖系統(tǒng) 我國東北、華北與西北地區(qū)，冬季氣候寒冷，且時間長，采暖能耗大，廣大農(nóng)村由于生活用能緊缺，冬季靠火炕取暖，室內(nèi)氣溫很低，普遍在10以下，甚至室內(nèi)掛霜結(jié)凍但三北地區(qū)太陽能資源比較豐富，采暖期(11月至下一年3月)日照率高，冬季大氣透明度好，發(fā)展太陽能采暖具有優(yōu)越的條件。且多年來，經(jīng)過試驗與推廣大陽能取暖已取得一定經(jīng)驗。太陽能采暖能節(jié)省常規(guī)能

34、源，清潔，不污染環(huán)境，太陽能采暖建筑可與常規(guī)住房建筑結(jié)合，工藝技術(shù)問題較容易解決，而造價增加不多，最多不超過20，并能很快從節(jié)省的燃料費中收回，經(jīng)濟上合算，因此，太陽能采暖是緩解我國三北地區(qū)廣大農(nóng)村冬季采暖能源緊缺問題，改善農(nóng)民居住條件的重要途徑。在我國南方，如黃河以南和長江流域，冬季室內(nèi)陰冷，但屬冬季不采暖地區(qū)，太陽房技術(shù)在該地區(qū)發(fā)展推廣，冬夏皆可受益，極受歡迎，也大有前途。按收集太陽能的方法，太陽能采暖可分為兩類：主動式與被動式太陽能采暖系統(tǒng)，簡稱主動式與被動式太陽房。 主動式太陽房是在建筑與結(jié)構(gòu)按太陽房技術(shù)條例設計與建造基礎(chǔ)上通過集熱器、貯熱器、管道、風機或水泵等設備來收集、貯存及輸配太

35、陽能，向建筑供暖。圖l一77，l一78分別為太陽能熱水供暖與空氣加熱供暖系統(tǒng)。由于太陽能的不穩(wěn)定性，系統(tǒng)中一般都設置有輔助能源，以補充太陽能供暖的不足。主動式太陽房供暖質(zhì)量高，可與常規(guī)能源供暖系統(tǒng)媲美，但投資大，控制系統(tǒng)較復雜。被動式太陽房是依靠建筑物本身的合理布局，通過宙、墻、屋頂、地面及設置的建筑結(jié)構(gòu)盡量多地吸收和貯存太陽能，以自然的輻射、對流和傳導的方式傳熱，提供采暖。它無需專門的集熱器、貯熱器、管道、風機或泵等設備。這種型式的太陽房結(jié)構(gòu)簡單，運行簡便，易于推廣。但采熱量少，室溫不高，且波動大。被動式太陽房按集熱與供暖的1直接受益式(圖l一79) 它是利用陽光直接透過大面積的南玻璃窗進入

36、室內(nèi)、照射到墻壁、地板及家具上，使其吸熱與受熱體溫度升高，然后通過輻射與對流等換熱方式，加熱室內(nèi)空氣與其他未受太陽輻射的墻、地板與物件等，提高其溫度，提供采暖。這種型式的太陽房結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，無須額外管理，但白天光線過強，且晝夜室溫波動 大，是我國目前采用較多的一種方式。 2集熱墻式 是法國學者特朗勃(Trombe)提出的一種集熱供暖方式，故又稱為特朗勃墻式。如圖l一80所示。南面一層或兩層玻璃板后面為一道重型結(jié)構(gòu)的集熱墻，墻外表面涂有黑色涂料，上下開通風口，并設有可開閉的活門。玻璃板與集熱墻之間留有1020cm的間隙。當陽光透過玻璃板照射在集熱墻上時，被墻吸收，其外表面溫度升高，所吸收的

37、熱量，一部分通過玻璃板向室外散失；一部分加熱夾層中的空氣，從而使夾層中的空氣與室內(nèi)空氣的密度不同，可通過上下通風口形成 3附加陽光問式 如圖181所示。在居室的南墻外建一玻璃罩著的陽光間。陽光間與室內(nèi)空間由墻及窗隔開。其供暖機理是集熱墻與直接受益式的結(jié)合。這種型式的陽光間可用來養(yǎng)花及栽培其他植物，但玻璃表面積大，散熱損失大，因而降低了收集陽光的有效熱量。 4屋頂集熱薔熱式 將充滿水的黑色塑料袋放在屋頂上。在冬季白天，太陽輻射把水加熱，緊貼著屋頂?shù)乃?，由于其下的屋頂不設保溫層，熱量通過屋頂傳人室內(nèi)；在晚上，用保溫板遮蓋塑料水袋，以減少熱水向室外環(huán)境散熱。水的熱容量大，可以貯存較多的熱量，以滿足

38、晚上室內(nèi)采暖的需要。在夏季白天，將水袋遮蓋，晚上打開，能起到防暑降溫作用。這種型式用于南方冬季不結(jié)凍地區(qū)較好.下面分析不同類型太陽房的熱性能及其影響因素。 1直接受益式太陽房 這種型式的太陽房如果沒有輔助熱源，有陽光的白天室溫較高，晝夜室溫波動較大，使居住者感到不舒適。因此，須分析其影響因素并加以改善。 (1)適當?shù)拇暗乇?其室溫波動大的首要原因是南畝面積過大，因此應選擇合適的南窗面積。一般用南宙面積與房間地板面積之比(畝地比)加以限制。不開設窗戶的其余南面墻最好都設計成集熱墻。宙地比的選擇隨冬季平均室外氣溫不同而不同，室外平均氣濕.愈低，窗地比應愈大，可參考以下推薦值選取。冬季室外平均氣溫在

39、5一10的，其窗地比為024o42(宙有保溫措施，即可在宙內(nèi)、外加沒保溫簾)；1一5，為02435；05，為012025。 (2)貯熱體及其配置 進入房間的陽光直射到貯熱體上是最有效的。房間的地板，東、西、北墻都可作貯熱體，應盡可能使它們受到陽光照射，因此，對于南面房間，進深不大于宙頂端離地高度的2倍就可保證陽光進入整個房間。不過，陽光進入房間的深度d與屋槽距地面高度h及季節(jié)、地理緯度有、地理緯度有關(guān)。如圖l一82所示，為使房間冬暖夏涼，可考慮按表l一15選取d兒值。同時，陽光直射到貯熱體上的表面積不應小于宙玻璃面積的4倍。通常地面及墻都是由磚或混凝土等重型材料構(gòu)成，其厚度達到10cm就能滿足

40、直接受益式太陽房貯熱的要求。再增厚對房屋熱性能影響不大。為增加房屋內(nèi)表面對陽光的有效吸收，由于地板受陽光照射時間最長，地板表面應涂成深色(深棕色或紫紅色)；墻可為任何顏色，所有輕質(zhì)結(jié)構(gòu)都應涂成淺色，地面不要鋪設大地毯。 (3)玻璃層數(shù)和結(jié)構(gòu)保溫 玻璃窗的夜間保溫對直接受益式系統(tǒng)的供暖保證率影響很大。在夜間無保溫時，玻璃層數(shù)對節(jié)能起較大作用，但夜間有保溫時，增加玻璃層數(shù)的作用就減少了。單層玻璃有保溫比無保溫增加玻璃層數(shù)時的保溫效果要好得多?；顒拥闹姹卦O施(如保溫簾)是太陽房減少室溫波動的有效措施。合理的玻璃層數(shù)完全取決于氣候條件。氣候溫和和過渡地區(qū)(緯度40。以內(nèi))皆可采用單層玻璃加保溫措施或

41、雙層玻璃；寒冷地區(qū)(緯度43。以上)，可采用雙層玻璃加保溫或三層玻璃。而且夜間有保溫時，采用多層玻璃的性能仍好些。(1)集熱墻存在著最佳厚度范圍 相同材料不同厚度的集熱墻，在白天日照期間，外表面的溫度十分接近，其對流供熱量Qc也相差不多，但其內(nèi)表面最高溫度及最大導熱供熱量Q反的數(shù)值及出現(xiàn)時間卻有很大不同。 (2)同一材料、同一厚度的集熱墻，有無通風孔及有無夜間保溫時的熱性能差異較大有通風口、夜間有保溫的集熱墻全天集熱效率(包括vc，32x)最高，應當優(yōu)先采用。無通風口的集熱效率萬?g最低。但其傳熱集中在夜間，因而夜間供熱多。由于外表面溫度高，散熱損失最大。如直接受益式的窗問或窗下設置無通風口的

42、集熱墻式系統(tǒng)，可改善其溫度波動狀況。 (3)集熱墻通風孔面積與空氣夾層厚度 集熱效率與A、，A s(通風孔面積與夾層橫斷面積之比)有關(guān)。v?w隨A、，A s值的增加而略有增加。當墻高253m時，一般i今A，值取07一10較為適宜。上下通風孔面積通常作成相等， (4)集熱墻表面的顏色 應選用對太陽輻射光吸收率較高的顏色，如黑色、暗藍色墨綠色等。其吸收率均在085以上。用選擇性涂料對熱性能影響與加保溫設施相當。 3附加陽光問式太陽房 這種太陽房在結(jié)構(gòu)上有兩種：一是附加陽光間(或陽光走廊)的北墻與主建筑南墻共用，其他三面墻凸出于建筑的南立面之外；另一是附加陽光間的北、東和西墻與主建筑的墻體共用，南玻

43、璃透光墻在主建筑南場面之外，并與主建筑南立面為同平面。影響系統(tǒng)熱性能的因素有：1)溫室內(nèi)的貯熱容量 溫室內(nèi)的貯熱體是共同的磚墑與地面，應有足夠的貯熱容量。若共用墻為輕質(zhì)隔熱墻，貯熱容量小，則可在溫室內(nèi)放置貯水簡(袋)，以水作貯熱物質(zhì)，增大貯熱容量。(2)附加溫室的方位與采光面的傾角 溫室的采光面朝正南時，其熱性能最好，但在偏離正南i 30。以內(nèi)時，方位的影響不甚明顯。溫室采光面為單斜面對，傾角變小，采光投影面積增大，其熱性能改善，但小傾角方案使造價增加，并易積雪，且室內(nèi)空間實用性差，故不宜采用。3)附加溫室共用墻上的開口 共用墻上的開口可以是門或窗，也可以是類似集熱墻式的上下通風口。自溫室進入

44、房間的對流熱量與開口大小有關(guān)。對于上下通風口的方案，當開口面積與共用墻投影面積的比值超過004后，開口面積大小對太陽房系統(tǒng)熱性能無明顯影響；共用墻為磚墻時，由于墻體的貯熱作用，培上有無開口對年節(jié)能宰的影響為20左右。而對于不貯熱的絕熱墻，當墻上無開口時，太陽能就不能傳至室內(nèi)。因而，太陽能的年節(jié)能率或保證率為零。(三)太陽房設計 包括建筑設計與熱工性能計算。 1太陽房建筑設計的主要考慮 太陽房的良好熱性能要靠建筑結(jié)構(gòu)來保證，因此，符合太陽房技術(shù)要求的建筑設計是很重要的。 (1)太陽房的朝向選擇 太陽房的朝向應滿足冬季有較多的日照，夏季避免過多的日曬與有利于自然通風降溫的要求，但主要還是冬季采暖的

45、要求。冬季由于太陽方位角酌變化范圍小，南墻面日照時間最長，從日出到日落都能得到日照；北墻全天得不到日照；東西墻的日照時間也很少，僅南偏東與偏西30。朝向范圍內(nèi)，冬至日僅有4小時的日照。冬季太陽的輻射量也以南墻面接受的直射輻射量最多，南偏東或偏西各15。范圍內(nèi)日射量減少不多，而且在冬季通常一天的最低室溫在早上56點；最高室溫在下午24點。這隨房間的朝向不同有些差別。從以上幾點看，各地區(qū)南向稍偏東的房間全天從外界的得熱可能分布較均勻。因此，太陽房從正南到南偏東15。都是適宜朝向。此外，還須考慮用房的時間，如農(nóng)村中小學、辦公樓，一般晚上無人，希望上午一上班、上課室內(nèi)暖和，其朝向可選南偏東10一15。

46、農(nóng)民住房希望晚間暖和些，其朝向可選南偏西10一15。 (2)建筑的布置 平面布置盡量采用大開間小進深，以爭取冬季多得陽光，但在受建筑物造型或地形限制必須采用大進深時，對于住宅應盡量把居室、客廳等主要房間放在南側(cè)；輔助姓房間，如廚房、庫房、廁所等布置在北側(cè)。對于學校、辦公樓，把走廊放在北。(3)建筑結(jié)構(gòu)與保溫 太陽房墻體可采用復合夾心墻體結(jié)構(gòu)，如遼寧普遍采用外側(cè)磚厚120mm、內(nèi)側(cè)磚厚240mm、中間央100mm厚珍珠巖保溫層，內(nèi)外各0mm厚抹灰的墻體。中間夾心層的厚度可隨地區(qū)的寒冷程度而增減。這種墻體貯熱容量多，保溫性好，房間熱穩(wěn)定性較高，室溫被動小，在同樣梁板條件下，室內(nèi)使用面積較大。缺點是

47、施工較麻煩。因墻體內(nèi)外層需要拉結(jié)，且不利于抗震。屋頂可用珍珠巖保溫，爐渣找坡，水泥砂漿找平，油氈防水的作法。但珍珠巖應干法施工，防止其吸水降低保溫性能。 2被動式太陽房熱工計算的簡易方法 在太陽房的熱工設計階段，要求有簡便的計算方法，通過計算器的運算或查圖表對熱工設計作反復調(diào)整、改動，直到滿足原始設計要求。鮑爾科姆等提出了用SLRSHF相關(guān)計算太陽房月太陽保證串和LCBSHF相關(guān)計算年太陽保證率的方法。這兩種簡化計算方法都是在計算機模擬得到的詳細數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行綜合的結(jié)果。四、太陽能溫室 (一)概述 溫室包括玻璃溫室、塑料溫室及塑料大棚，統(tǒng)稱為溫室。太陽能溫室是指不加溫的溫室，多數(shù)采用塑料薄膜為

48、透光材料。溫室相當于一個太陽能集熱器，它接受陽光照射，一方面滿足植物光合作用對陽光的需要，同時使溫室保持一定溫度，以滿足植物生長對溫度的要求。因此，溫室在設計與結(jié)構(gòu)上就應保證獲得更多的太陽輻射能與減少熱損失。 溫室作為我國菜籃子工程的重要組成部分，又是農(nóng)民脫貧致富的重要手段，也是農(nóng)村廣泛利用太陽能與節(jié)能栽培的重要途徑，在農(nóng)業(yè)中占有重要位置。為此應吸取廣大農(nóng)民在建造溫室實踐中的經(jīng)驗，設計出適合我國發(fā)展蔬菜生產(chǎn)與適應我國農(nóng)民經(jīng)濟、技術(shù)水平的溫室。通常，在設計建造上，對溫室提出如下幾點要求：采光蓄熱與保溫性能良好；規(guī)格尺寸和規(guī)模適當；應按不同作物、不同生育階段的需要，具有合理調(diào)節(jié)溫、光、水、氣等環(huán)境

49、條件的能力；建造材料盡量就地取材，注意實效，以降低投資，增加資金的投入產(chǎn)出比。二)溫室的熱平衡 熱量平衡是溫室小氣候形成的物理基礎(chǔ)，也是溫室建造設計和栽培管理的依據(jù)。溫室(以下都是指不加熱的日光溫室)從太陽輻射獲得熱量，并在室內(nèi)的結(jié)構(gòu)物、空氣、土壤與作物之間進行著復雜的熱交換與質(zhì)量交換(水分的蒸發(fā)與凝結(jié))，如圖l一87a、b所示。并可寫出其熱平衡方程為：房屋外圍護結(jié)構(gòu)，包括房項、地面和外墻也必須有隔熱保溫設計，如加厚墻體，采用復合保溫材料，在內(nèi)外磚墻之間夾隔熱材料，或在外墻面上貼隔熱材料都有好的保溫效果并提高了房屋的熱穩(wěn)定性。如20cm厚的加氣很凝土墻房間的熱穩(wěn)定性相當于37cm厚磚墻房間的保

50、溫水平。采用鈣塑之類的輕質(zhì)保溫材料夾心的混凝土墻房間的熱穩(wěn)定性也較好。也可參照一般民用建筑門竊縫隙向室內(nèi)滲入的冷空氣所消耗的熱量計算。不管用哪一種方法計算都只能作參考。一般在密閉情況下，此項損失約為Q的10。但仍要盡量減少縫歐及圍護結(jié)構(gòu)的破損。特別是冬季風速很大時，這項損失會迅速增加。風速由1ms增至6ms，縫隙冷風滲入量將增大約7倍。 Q：為土壤傳熱損失。此項損失主要是土壤橫向向室外冷土壤的傳熱?？赏ㄟ^在溫室四周控防寒溝，并在溝中填馬糞、稻殼、落葉或碎草等，然后在表面覆土踩實的辦法來減少橫向傳熱損失。也可采用“室內(nèi)地面下凹”的辦法。 QI為土壤水分蒸發(fā)及植物蒸騰所消耗的浴熱傳熱量，此項熱量不

51、是損失。 Qf為室內(nèi)物體及空氣等的增溫熱量。也不是損失。只是圍護結(jié)構(gòu)吸熱升溫要增大其向外散熱量。 通過溫室的熱平衡，分析熱流的進、出，可尋找減少熱損失、提高溫室熱利用效率的地記溫室采光設計溫室采光設計的要點： (1)溫室的方位 溫室能在冬季光照良好，其方位都是東西延長、座北朝南。為了能早些接受直射光，可向南偏東10。但北緯40。以北的中、高緯度地區(qū)，冬天早上氣溫低，南偏東的溫室為接受陽光就須提早揭開草苫，使室溫明顯下降。會得不償失。在嚴寒地區(qū)，為延長午后光照蓄熱時間與利于夜間保溫，以南偏西10。左右為好。 (2)前屋面傾角 投射到屋面上的陽光一部分被透光材料吸收，一部分被反射回去，剩下部分透過

52、進入室內(nèi)。實際上，陽光被吸收的部分很少，而且還有部分傳人室內(nèi)，故要使陽光多進入室內(nèi)，就應盡量減少反射部分。試驗表明，入射角在0o一400。范圍內(nèi)，透光量最大，且隨入射角增大，下降不明顯；在40。一60。范圍內(nèi)，隨入射角增大，(3)采光屋面形狀 采光屋面的水平投影占溫室跨度的比例由6723。后坡短、采光面所占比例大的溫室采光較好。采光屋面形狀也影響采光好壞。采光屋面形狀主要有半圓拱形、橢圓拱形、兩折式(如大小雙斜面式，一斜一立式)和三折式4種形式.采光屋面在水平面上投影長度均為5m，脊高均為297m的條件下，半圓拱式屋面傾角分布合理，而且受力狀況也較好。橢圓拱式的采光面傾角分布不合理，所以采光效

53、果遠遠低于其它幾種形式的溫室。玻璃溫室屋面形狀還要考慮玻璃標準規(guī)格以便于安裝。(4)采光蓋層材料的選擇 目前溫室的采光蓋層材料主要是玻璃與塑料薄膜。玻璃溫室通常用5mm厚平板玻璃作蓋層。玻璃對陽光透過率高，在085以上；具有溫室效應，可減少低溫長波熱輻射損失；比較堅固耐久，能抗大風侵襲；用水沖洗易排除塵土污染，保持高的透光率。但重量大，價貴，使溫室投資大。塑料薄膜有聚氯乙烯膜、聚乙烯膜和醋酸乙烯膜三種。它們的厚度多為008012mm，聚乙烯膜為無色透明，聚氯乙烯略顯藍色。它們都可透過03fm的紫外線，玻璃則完全不能透過。對可見光和紅外線都有較高的透過宰，但稍次于玻璃，且對低溫長波輻射也有高的透

54、過串，溫室效應差，使溫室輻射熱損失增大。易被油污塵土污染，且不易清除，使透光率下降；易損壞，不耐老化， 2溫室的總體尺寸設計 (1)跨度與高度 為使采光合理，便于建材選擇和夜間覆蓋保溫管理，根據(jù)各地的經(jīng)驗，在北緯40。以北或冬季濕度經(jīng)常在20以下的地區(qū)，跨度以6m，高度以2。728m為宜；北緯40。以南冬季氣溫較高的地區(qū)，跨度以7m，高度以31m為宜。 (2)前后屋面與墻體 前屋面角度從采光及結(jié)構(gòu)角度考慮已如前述。后屋面的角度決定于屋脊與后墻的高差和后屋面的水面投影長度。若脊高與后屋面水平投影長度已定，則后墻愈矮，后屋面角度愈大，反之愈小。后屋面傾角最好大于當?shù)囟習r的太陽高度角7一8o，這樣

55、就可使后屋面在11月上旬(立冬)至次年2月上旬(立春)之間中午前后接受到直射陽光，后屋面可吸熱與貯熱。墻體與后屋面既起承重與圍護作用，又是保溫蓄熱體。為了增加墻體和后屋面的保溫蓄熱能力，內(nèi)層要選擇蓄熱系數(shù)大的建筑材料，外層要選擇導熱系數(shù)小的保溫材料；同時要有足夠的厚度，以增大熱阻。據(jù)調(diào)查，在北緯35。左右的江淮平原與華北平原南部，墻厚度以081m為宜；北緯40。左右的華北平原北部和遼寧南部地區(qū)，相當?shù)膲w厚度以10一15m(包括防寒土)為宜，如總厚度為48cm的夾心墻：從內(nèi)到外為磚12cm，填充珍珠巖12cm，磚24cm。后屋面厚度可在4070cm之間，低緯度地區(qū)可薄些，高緯度地區(qū)必須厚些。而

56、且須用保溫性能好的材料，如秸稈、稻草、玉米外皮、草泥等組成后屋面。后屋面的長度還不能太短，北緯40。以北地區(qū)6m跨度的溫室，后屋面水平投影長度不宜少于15m；北緯40。以南7m跨度溫室不宜小于12m。這樣，由于保溫的加強，墻 (3)溫室長度 溫室不宜太短(20m以下)，太短會使墻遮蔭面積占溫室總面積的比例大，對作物生長和產(chǎn)量不利，且單位面積造價高；太長(60m以上)也不便于管理與維護。因此，溫室長度以5060m為宜，也就是1520間為一棟。 3場地選擇、規(guī)劃與溫室細部結(jié)構(gòu) (1)場地選擇 應選擇地形開闊、平坦、避風向陽、對通風、采光、保溫均有利的地點；應有良好的土質(zhì)，接近水源與徘水方便；周圍無

57、煙塵、有害氣體及污染源；且離公路較近，交通方便，便于產(chǎn)品運銷。為減少土壤橫向四周的散熱，在溫室四周應挖防寒溝。一般溝深60100cm，緯度高的地區(qū)應深些，寬3040cm。在溝四周鋪上舊塑料薄膜，再填滿干草或爐渣后頂上應境15cm厚的土，并帶斜坡，以防雨水滲入溝內(nèi)降低防寒效果。 溫室上下部設置通風換氣口，用以降溫、排濕、補充002。上部排氣口設在屋脊處，排氣能力最強；下部進氣口設在距地面1m高處。通常也可不特設進、誹氣口，而是通過揭開塑料薄膜放風，比較方便。 進出口供人進出，較大的溫室在其一端設作業(yè)間，門開在山墻上，工作方便，且可避免冷空氣直接進入溫室。對小溫室也有在后屋面上開口出入，平常用蓋蓋

58、嚴，以防冷風侵入。4溫室結(jié)構(gòu)材料選擇 (1)骨架 主要用于支承溫室結(jié)構(gòu)自重、承受風載、雪載與其他載荷，以及保持溫室的結(jié)構(gòu)形狀。要求骨架材料有要求的強度與剛度，取材與安裝簡便，價格便宜。常用的骨架材料有竹木骨架：包括后屋面下的中校、花木、檀木，前屋面的前柱、橫梁和竹皮拱桿；鋼筋混凝土預制件與竹皮拱稈混合骨架，鋼筋混凝土預制件主要用作柱、校、鎳；鋼筋或鋼管骨架，主要用鋼筋或鋼管制成衍架式拱架，放置在東、西、北墻上，無須柱，構(gòu)。三類骨架材料中，竹木骨架取材容易，施工方便，造價低廉。但為了保證結(jié)構(gòu)強度與剛度，需采用斷面大的竹木骨架必將引起嚴重遮光。但目前農(nóng)民仍在廣泛使用。用鋼筋混凝土預制件代替木料作骨

59、架，較之木材耐用，但施工技術(shù)要求高，成本較高，也是目前廣泛使用的材料。鋼筋或鋼管格架有現(xiàn)成產(chǎn)品，安裝方便，它不占溫室使用面積，使室內(nèi)寬敞，遮光少，經(jīng)久耐用，但價格高。 (2)墻體材料 墻體除作為圍護結(jié)構(gòu)外，主要要考慮增強其保溫蓄熱能力。常見的墑體有土墻(用粘土摻草夯實)，磚墻及磚夾心墻。下面表1一17給出各種建筑材料的熱性能數(shù)據(jù)供選擇材料時參考。 (3)覆蓋材料 包括透光覆蓋材料與夜間保溫覆蓋材料。透光覆蓋材料已如前述。夜間保溫覆蓋材料主要有草苫(簾)、紙被、棉被及無紡布。草苫是用稻草、蒲草、谷草或蒲草加蘆葦?shù)染幹疲鼈儽匦Ч?，能就地取材。但遇雨雪吸水后重量加大，保溫性能下降，揭蓋費時費力

60、。紙被主要放在草苫下面以增強保溫能力。棉被保溫能力強，但造價高，卻可多年使用。無紡布是由聚配纖維制成，其結(jié)構(gòu)密實，保溫性能好，有一定的吸濕性，宜用作溫室的內(nèi)磚保溫幕。 (四)幾種溫室的結(jié)構(gòu)及特點 1單宙面溫室 如圖l一89所示。屬小型玻璃溫室。它結(jié)構(gòu)簡單，投資少，保溫性能好。由于冬季太陽高度角小，陽光可以射到室內(nèi)，但采光面小，遮蔭的柱子多，影響采光。主要是冬季使用。 2雙窗面溫室 如圖190，191所示。都屬玻璃溫室，為在冬季能種植喜溫作物，用火爐補充供熱。這兩種溫室結(jié)構(gòu)基本相同，只是前窗一為傾斜，一為直立c它們保持了單窗面溫室保溫性能好，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，并增加了采光面，使采光改善，北京地區(qū)稱