TRIZ理论在优化日光温室环境研究方面的应用

作者：分类：TRIZ 时间：2019-06-25 12:45:45

利用TRIZ 理论求解日光温室墙体保温能力是一个新命题。作者没有发现任何关于使用TRIZ 理论解决日光温室环境问题的报道。在对比以往方案的基础上，利用TRIZ 理论，提出了增加土墙蓄热能力、延缓墙体放热的有效解决方案，不仅为日光温室保温问题提供了可行的解决方案，更重要的是探索了TRIZ 理论在温室环境研究中的应用，这对于丰富和完善日光温室环境研究方法起到了重要意义。

1个初始问题描述

1.1工作原理

日光温室是中国独一无二的三墙温室。它主要由墙体、骨架、透明膜和保温被组成。墙体是日光温室，白天吸热，晚上放热的主要蓄热载体，保证了寒冷季节夜间室内能保持一定的温度。白天有阳光时，温室壁吸热蓄热，晚上开始放热，维持夜间温室温度。

1.2主要问题

白天有阳光的时候，墙体吸热蓄热，晚上开始放热，但放热的时间集中在前半个晚上(即盖上保温被后的1-3小时内)，此时温室内温度高，不需要多少热量，而墙体放热最弱的是需要大量热量的后半个晚上。因此，希望通过装置设计，达到增强墙体蓄热能力，延缓放热速度的目的。这对降低温室昼夜温差，提高作物产量和品质有着不可估量的作用。

1.3限制:

为了使装置可行，得到可行的方案，对设备(方案)提出理想化的限制条件，以得到理想的结果。

①该装置安装简单，不改变温室原有结构。

②不占用种植面积，不影响种植作业。

③成本低，原料易得，无污染。

④该装置易于拆卸和重复使用。

2其他学者的解决方案

通过对其他学者的解决方案的分析，本文使用TRIZ 理论，比较了这些解决方案的可行性和可用性。

2.1热幕法

热阻幕法是利用热阻幕延缓墙体放热时间，从而在清晨低温时段提高室内空气温度的方法，如图2所示。

2.2水幕法

水幕蓄放热系统主要由水幕、蓄热池、水泵和管道组成。蓄热池由聚酯硬板焊接而成。水池周围外表面设置聚苯乙烯泡沫板保温层(厚度10 cm)，水箱容积4 m3。水幕蓄热释热系统根据墙体结构，白天通过水循环吸收到达墙面的太阳辐射热，并将热量储存在有保温层的水池中。当夜间温室内温度下降到一定程度时，开启循环水泵，将水池内的热量通过水幕释放到温室内。如图3所示。

2.3“蜂窝”墙

“蜂窝”墙体是通过“蜂窝”增加墙体的表面积，白天增加墙体的吸热面积，吸收更多的热量，晚上补充热量差。如图4所示。这种方法效果不明显，增温效果也不明显。

热阻幕法和水幕法的解决方案都能达到预期目标，但缺点是成本高、操作繁琐、农民难以接受、推广困难。同时，1.3中的限制无法满足。在这种情况下，使用TRIZ问题解决流程来寻找最佳解决方案。

3 TRIZ问题解决流程

3.1系统分析

3.1.1九屏图分析

九屏图用来分析问题，结果如图5所示。

日光温室后壁蓄热能力提高、放热时间延迟的装置系统九屏图

图5。日光温室后壁蓄热能力提高、放热时间延迟的装置系统九屏图

从图5可以看出，墙体材料的特性是蓄热能力和控热能力低的主要原因，最终导致供热不平衡。

3.1.2寿命曲线

日光温室后壁蓄热能力提高、放热时间延迟的装置处于研究论证阶段，尚未得到广泛应用，因此尚未达到成熟阶段，处于成长期。如图6所示。