日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究.pdf

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1、第15卷第18期2015年6月科学技术与工程VoL15No．18Jun．20151671—1815(2015)18—0097—07ScienceTechnologyandEngineering⑥2015Sci．Tech．Engrg．日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究刘宏杜震宇程远达(太原理工大学环境科学与工程学院，太原030024)摘要针对土壤一空气换热器空气降温运行时的换热特性进行了试验研究，分析了入口空气温度和换热管长度对土壤一空气换热器出口空气温度和单位管长换热量的影响；并结合空气在换热管内的降温数据，采用

2、非线性回归方法建立了换热管出口空气温度与入口空气温湿度、换热管长度、管内空气平均流速的函数关系式；并验证了其准确性。试验结果表明，换热管越长，管内流速越低时，出口空气温度越小，波动幅度也越小；土壤一空气换热器进出口空气温差与入口空气流速成反比，而单位管长换热量与入口空气流速成正比。当管内空气平均流速从4．5m／s降至0．5nr／s时，进出口空气温差从3．97℃升至6．18℃，而单位管长换热量从11．59W／m减至1．79W／m。从增强土壤一空气换热器整体换热性能的角度考虑，管内最佳空气平均流速为5．9m／s。研究结果对于土壤一空气换热器的

3、结构设计优化和换热性能提高具有重要的理论和实际意义。关键词土壤空气换热器日光温室动态换热特性非线性回归试验研究中图法分类号TU832．55TU831．8文献标志码B在中国，设施农业的主体之一日光温室，在近器分别在5月和2月加热和冷却空气的能力最强；20年来得到了迅猛发展⋯；但在夏季晴朗天气时温此外还建立了一套关于土壤和外部空气以及建筑室室内温度极高，不仅超过了多数作物22—25℃适宜内瞬时温度场完整的数据库lZ]。HaorongLi和的生长温度j，而且也对生产人员造成健康损害，YuebinYu在长19．4m、宽4．9m和高3m的实验而土壤

4、是温室热系统中最大的能量蓄积体，在夏季房间内对土壤一空气换热器结合太阳能烟囱混合系是天然的冷源。土壤．空气换热器利用土壤与环境统的冷却能力进行了试验探究，结果表明当太阳照温度的衰减延迟和土壤巨大的蓄热性能实现热质交射强度最强时，混合系统的冷却能力也达到峰值，并换，是一种可再生的能源利用方式；同时与传统的温且能维持良好的室内热舒适度，符合美国ASHRAE室热湿处理技术相比，具有操作简单、初投资和运行标准¨¨J。GiacomoChiesa对位于意大利伊莫拉一费用低和节能性显著等优势，因此应优先考虑。所学校的土壤一空气换热器运行效果进行了长达一

5、国外学者对土壤-空气换热器为温室降温进行了探年的实时监测，结果表明，在意大利中部应用土壤．索和研究，侧重于从炯和COP角度分析。Pi_空气换热器，无论在夏季对空气预冷还是冬季对空erreHollmuller给定土壤．空气换热器入口空气流气预热，效果显著¨。AhmetYildiz在土耳其艾杰速、入口温度以正弦形式变化。结果表明土壤一空气大学建立了一个基于太阳能光伏辅助的土壤．空气换热器当被用作排风热回收装置时，其净收益不仅换热器的日光温室。夏季温室冷却降温时，土壤．空要受到进出口温差限制，还要受到热回收效率的影气换热器进出口平均温差达8．2

6、9oCl16]。从上述文响。JoaquimVaz对置于特定建筑内的土壤．空气献可知，国外学者对土壤一空气换热器在夏季为温室换热器的换热潜力进行了试验研究，试验装置位于降温研究较少。巴西南部城市Viam~o，试验主要目的是得到了土壤中国从20世纪80年代以来，引进温室地下热和外部空气的瞬态温度场，结果表明土壤-空气换热交换系统，偏重土壤空气换热系统为温室加温研究’J。夏季降温研究的较少，同时换热管长度、2015年1月16日收到国家自然科学基金项目(51476108)、空气流速对土壤一空气换热器降温时换热量影响有山西省科技厅攻关项目(2010

7、0311062)资助待进一步分析研究。本文分析了不同换热管长度对第一作者简介：刘宏(1989一)，男，山西晋城人，硕士研究生。研出口温度以及空气流速对出口温度和单位管长换热究方向：可再生能源和建筑节能。E．mail：liuhong778878@163．corn。量的影响。通信作者简介：杜震宇(1964～)，男，山西长治人，教授。E—mail：dsdd2004@163．corn98科学技术与工程l5卷。。looo*~3。。。：?。。。’。。。。。。s图1换热管断面图Fig．1Theprofileofheatexchangepipe1供试验平

8、台建设2试验时段及数据采集1．1供试日光温室及换热管本次测试时间为当地夏季(2014年6月6日～试验用日光温室位于太原市小店区孙家寨益丰6月29日)，针对4．5m／s、1．5m／s和0．5m／