论文摘要:

节能型日光温室由于其显著的经济效益和社会效益，近十年在我国发展势头强劲。随着生产的发展，日光温室逐渐暴露出诸如劳动强度大、生产条件恶劣、不适应大规模现代化生产方向等方面的问题。这些问题都直接或间接与日光温室前屋面传统保温覆盖材料的笨重、不防水等缺点有关。开发新型外保温覆盖材料是日光温室实现现代化改造的关键所在。

本文首次提出采用蜂窝结构材料—蜂窝塑膜作为日光温室中替代草苫等传统保温材料的外保温覆盖材料，对蜂窝塑膜覆盖层的传热进行了较为系统的理论模型分析和实验研究，寻求适合于温室保温应用的蜂窝塑膜的几何构造和材料组成，为温室用轻质、低价、防水保温覆盖材料的工厂化生产提供依据。

1．蜂窝结构材料中的传热过程包括结构中流体层的自然对流换热（或者是导热）、蜂窝材料上、下表面与壁面之间的辐射换热和壁面的导热。本文以有限空间自然对流理论为基础，对蜂窝结构中流体的传热机理进行了分析。结果表明，在温室夜间使用温差下（△t=25℃），一定几何构造的蜂窝塑膜可以完全抑制其中流体层的自然对流，从而达到增大热阻、利于保温的目的。

2．蜂窝结构还可以衰减辐射换热通量，其衰减能力用蜂窝结构热辐射通道透过率τp表示。本文首次利用随机统计试验方法—Monte-Carlo法建立了蜂窝塑膜中对称单元—菱柱单元的辐射换热模型，用以τp的模拟计算。

（1）蜂窝结构热辐射通道透过率τp随蜂窝高宽比（H/D）的增加而减小，高宽比越大，蜂窝对热辐射的衰减作用就越大。

（2）τp还与蜂窝组成材料有关。组成材料的有效热反射率ρe（=ρ+τ）越高，蜂窝的通道透过率就越大，对辐射换热的衰减作用越弱。

3．在蜂窝几何构造能抑制流体自然对流的前提下，根据辐射-导热耦合换热理论，在假设蜂窝结构中只存在一维纵向导热、蜂窝壁面为镜反射壁面的条件下，建立了蜂窝结构中的传热控制方程，并通过指数核近似法、无因次化和线性化，将控制方程简化得以求解。

4．本文根据保温材料传热系数测试方法—静态热箱法的测试原理，自行制作了一个实验测试热箱，用以测试蜂窝塑膜和温室用其它保温覆盖层的传热系数，对不同几何构造、有无铝箔等情况下的蜂窝塑膜保温覆盖层以及其它保温覆盖层进行保温性能对比，初步获得影响蜂窝塑膜保温性能的有关因素。

在热箱测试过程中，作者开发了一套热电偶多点测温系统。通过两个多点转换开关的协同工作，使多点温度测量简单易行。

5．以实验热箱顶面为研究对象，本文分析了蜂窝塑膜覆盖层的传热途径，根据覆盖表面上的热量平衡得到了蜂窝塑膜层保温性能的参数—传热系数的计算模型，并用实验热箱测试数据加以验证。从模型分析中还可得到蜂窝塑膜保温性能的影响因素，并使之用于蜂窝塑膜保温覆盖层的几何构造和组成材料的优化。

（1）无铝箔蜂窝塑膜中，热辐射透过率较低的蜂窝塑膜（如PVC蜂窝）保温性能较好。

（2）蜂窝塑膜表面加贴铝箔后可以明显提高保温效果，且组成材料发射率较低的铝箔蜂窝塑膜（如PE塑料）保温性能好。

（3）对于蜂窝塑膜等可透过热辐射的外保温覆盖材料（透明保温材料），铝箔置于底面比置于顶面对蜂窝塑膜保温能力的提高效果更好。这是透明保温材料与传统不透明保温材料的区别。

（4）蜂窝塑膜的保温性能随蜂窝高宽比的增加而提高。由于蜂窝组成塑料的辐射与导热特性的不同，在相同高度下，对于PE蜂窝，大泡保温效果好；而小泡PVC蜂窝效果好。

（5）考虑温室保温和操作使用要求，选用4mm≤D≤12mm，H≈20mm的单面铝箔蜂窝塑膜可以获得较好的保温效果。

6．通过实地温室覆盖对比试验，证明适当构造的蜂窝塑膜可以达到甚至超过草苫的保温效果，且无铝箔蜂窝塑膜外保温覆盖在连阴天不揭帘情况下，对抵抗连阴低温寒害有一定积极作用。

7．本文还对蜂窝塑膜作为温室透光覆盖材料的应用前景进行了简单的研究。首次建立了薄膜覆盖温室覆盖面传热系数的计算模型，并将薄膜温室与蜂窝塑膜温室的透光和保温性能进行了理论分析与试验对比，认为蜂窝塑膜透光覆盖层在太阳能资源比较丰富的地区发展前景良好。

8．初步经济性分析表明，蜂窝塑膜外保温覆盖层比草苫覆盖投资节省5％，且具有广泛的社会可接受性和现实的生产技术可行性。

最后还对今后的研究方向提出了建议。

关键词：蜂窝结构，蜂窝塑膜，传热系数，日光温室