墻體作為日光溫室中保溫蓄熱的集合體，對溫室的熱環(huán)境至關(guān)重要。西北農(nóng)林科技大學溫室研究人員日前通過對瓶膽式相變墻體熱性能的理論計算，研究該新型墻體的保溫蓄熱性能，并將其與復合磚墻、土墻的熱性能進行了對比。結(jié)果表明：瓶膽式相變墻體的保溫蓄熱性能和技術(shù)經(jīng)濟水平總體上優(yōu)于復合磚墻和土墻，適合在日光溫室中使用。

　　墻體作為日光溫室的重要組成部分，除承重傳力外，還能夠蓄積太陽輻射產(chǎn)生的能量，同時阻擋熱量向室外散失。目前使用中的日光溫室墻體主要有磚墻、土墻等類型，然而磚墻和土墻由于導熱系數(shù)大，需通過加大厚度來增加墻體的熱阻和蓄熱能力，這降低了土地利用率；加之粘土磚逐漸被禁用、土墻結(jié)構(gòu)耐水性和耐久性差等問題，影響了日光溫室的進一步發(fā)展。為此，尋求堅固、保溫、經(jīng)濟的新型墻體成為溫室研究的一個重要方向。將潛熱密度大、蓄熱性能好的相變材料應(yīng)用于日光溫室墻體，對改善溫室熱環(huán)境有很好的效果。

　　研究團隊根據(jù)日光溫室的特點，提出了一種新型瓶膽式相變墻體的建造方法。該墻體安裝方便，施工簡單，利用梁和立柱受力結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。新墻體利用定形相變材料的相變蓄熱性能和利用空氣層、聚苯板導熱系數(shù)低的隔熱保溫性能，改善了溫室的熱環(huán)境。經(jīng)過理論計算研究發(fā)現(xiàn)，新型墻體較傳統(tǒng)墻體在保溫蓄熱性能方面有了較大提高，具有在日光溫室中應(yīng)用的可行性和優(yōu)越性。

　　瓶膽式相變墻體結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外依次為20厘米厚蓄熱板、30厘米厚空氣層、20厘米厚聚苯乙烯彩鋼板。日光溫室桁架拱間距為1.2米，墻體在長度方向每隔3.6米設(shè)置1個立柱，立柱間的桁架由架設(shè)在立柱上的梁支撐；梁采用規(guī)格為8厘米×12厘米×0.3厘米的矩形鋼管制作而成，立柱采用規(guī)格為15厘米×15厘米×0.5厘米的矩形鋼管制作而成；每段梁支撐2個桁架的荷載，梁和立柱均設(shè)置在墻體結(jié)構(gòu)的空氣層內(nèi)。

　　墻體結(jié)構(gòu)中的蓄熱板由自制的定形相變材料通過封裝固定在日光溫室后墻內(nèi)側(cè)。定形相變材料以粉煤灰為材料載體、以自制的適用于日光溫室的磷酸氫二鈉蓄熱體系為相變材料進行制備。

　　墻體除承重的作用外，還兼具熱工性能。研究墻體的熱工性能需要從墻體的隔熱、保溫、蓄熱等多方面進行研究分析：熱阻是評價材料絕熱性能的指標，總熱阻越大，傳熱量越小，越有利于墻體保溫；熱流密度是墻體隔熱性能的重要指標，熱流密度越小，說明熱量通過墻體的傳遞越少，墻體保溫效果越好；蓄熱性能表征材料層抵抗溫度變化的能力，材料的蓄熱系數(shù)越大，抵抗周圍環(huán)境溫度波動的能力也就越大；熱惰性指標是表征圍護結(jié)構(gòu)抵抗熱流變動和溫度變化的參數(shù)，指標值越大，室內(nèi)溫度波動越小。

　　經(jīng)過各個參數(shù)的研究，可以進行墻體熱性能綜合評價。在墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，熱性能與造價是評價墻體方案優(yōu)劣的兩個重要因素。

　　目前日光溫室中常見的墻體結(jié)構(gòu)主要有紅磚墻、夯實土墻等。研究人員將60厘米厚紅磚墻加10厘米厚聚苯乙烯彩鋼板構(gòu)成的復合磚墻和2.3米厚夯實土墻作為傳統(tǒng)墻體代表，以陜西關(guān)中地區(qū)為例，與新型瓶膽式相變墻體進行對比研究。

　　結(jié)果表明，新型墻體在熱阻、熱流密度、蓄熱系數(shù)等重要指標上均好于復合磚墻和土墻；雖然新型墻體在熱惰性指標和單位面積造價上略遜于土墻，但是新型墻體的經(jīng)濟效果遠好于土墻，而且土墻厚度為2.3米，新型墻體厚度僅有0.7米，與土墻相比，能夠減少占地面積，增加土地利用率。此外，新型墻體熱阻值遠高于日光溫室的低限熱阻，使日光溫室的保溫效果更好；由于蓄熱板內(nèi)相變材料的作用，新型墻體的蓄熱能力也最優(yōu)。

　　由此認為，新型瓶膽式相變墻體作為一種復合墻體結(jié)構(gòu)，能夠利用梁和立柱的承重作用，保持墻體的穩(wěn)定性；利用定形相變材料的相變蓄熱性能提高墻體的蓄熱能力；利用空氣層和聚苯板導熱系數(shù)低的特性增加墻體熱阻，減少熱量的散失。

　　研究結(jié)果顯示，新型墻體的保溫蓄熱性能優(yōu)于傳統(tǒng)墻體，技術(shù)經(jīng)濟效果也更好；同時該墻體安裝方便、施工簡單、耐久性好，適合在日光溫室建設(shè)中推廣使用。不過，目前的研究僅是通過理論計算，為更深入地了解新型墻體的保溫蓄熱性能，還需進一步用實例驗證。

　　（作者單位系西北農(nóng)林科技大學）