Venlo型温室外遮阳和屋顶喷淋系统夏季降温效果

该文对荷兰Venlo型连栋温室夏季采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋的降温效果进行了实验研究。实验中对温室内空气温、湿度,太阳辐照度进行了测试,以比较外遮阳和屋顶喷淋的降温效果。结果表明:Venlo型温室夏季采用自然通风结合外遮阳和屋顶喷淋的降温措施后能够有效降低室内温度。不同于其它蒸发降温系统,屋顶喷淋没有造成温室内湿度的显著增加,室内的温度和湿度分布比较均匀。这种降温措施的能耗小,可以达到温室降温和降低温室夏季生产成本的双重目的     

几种降温措施在温室夏季降温中的应用研究

在夏季种植黄瓜的塑料温室内，利用冬季供热的水源热泵设备，配合外遮阳、内喷雾遮阳膜和温室上部的强制通风措施，研究了几种降温措施对温室夏季降温的效果，结果表明：试验用水源热泵的实际制冷系数为3.38，遮阳网的降温贡献率为59.35%，强制通风的降温贡献率为9.2%。当单位温室面积实际制冷功率为157.5 W/m²时，温室内平均温度较室外降低1.0℃，水源热泵在综合降温措施中的降温贡献率为31.5%。在中午前后开启水源热泵降温期间，在距地面1.5 m高度，温室东西水平方向温度分布均匀，南北方向15.0 m的距离内存在1.7℃的温差，温室中部距地面2.0 m高度的作物生长空间内存在1.6℃的温差，种植的黄瓜生长良好。采用水源热泵对温室冬季加温夏季降温时，应以满足夏季降温要求进行水源热泵的选型设计。     

水墙封闭温室夏季降温特性

封闭温室(closed greenhouse)是一种建筑结构全封闭式的透光型温室,能够实现节能减排、室内蒸散水回收利用、维持高水平CO_2浓度以及隔绝气传病菌孢子等。但在夏季,封闭温室内高温环境难以有效控制,或需消耗巨大电能,无法投入生产。为降低夏季封闭温室内环境温度,从低碳节能的角度出发,设计并建造了一栋水墙封闭温室。2015年7月26日至9月10日,对水墙封闭温室夏季降温特性进行试验测试,结果表明:正午前后(10:00-16:00),室内平均气温为29.4~34.3℃,比室外低0.8~6.8℃,降温效果明显;且太阳辐射越强烈、环境温度越高,则水墙封闭温室的降温幅度越大(P0.01)。白天作物进行光合生产期间(06:00-18:00),封闭温室内气温有94.6%的时间被控制在35℃以内,可有效避免高温胁迫。夜间(18:00-06:00)室内湿度被控制在80%以下,平均湿度为54.7%~73.7%,比室外低7.2%~17.5%,降湿效果明显;且室内外湿度差与室内外温度差呈线性负相关(P0.01)。白天室内水平方向平均太阳辐射量为31.5~67.4 W/m~2,约为室外的11.9%~17.8%。太阳辐射由室外进入水墙封闭温室内,远红光占比由41.9%降低至9.2%,透过率仅为6.0%,有利于抑制室内高温。在室内太阳光谱中红、蓝光占比最大,分别为23.9%和27.1%,较之室外均有提升;其透过率分别为32.4%和37.5%,远高于紫外光和远红光。可见,水墙封闭温室可以有选择性的透过太阳光谱,抑制室内高温的同时保证充足的光合有效辐射。此外,墙体水温及室内气温分布、日变化均呈现一定规律。综上,水墙封闭温室能在夏季通过自身结构达到理想的降温效果,并获得适宜的湿度、光照等条件,是一种可行的、低碳节能的封闭温室型式,可为封闭温室的应用发展提供参考与技术支持。     

浅层地热联合太阳能集热墙系统冬季室内供暖试验

该文提出一种浅层地热联合太阳能集热墙系统,并在石河子地区对采用该系统的被动式太阳房进行了供暖测试研究,对比分析了试验房在不同供暖模式(C1对比房无任何采暖措施的模式、C2试验房未开地下室顶板通风口的供暖模式、C3试验房采用浅层地热联合太阳能集热墙系统的供暖模式)、不同天气状况(晴天、阴天)下的室内热环境。试验结果显示:试验房C3模式下室内平均温度比对照房室内平均温度高6.45℃,日较差为3.5℃;晴天时,试验房白天室内温度有5 h超过了12℃;阴天时,试验房室内外温差仍然达到9.52℃;当室外天气状况为晴天且空气质量指数(air quality index,AQI)符合二级标准限值情况下,试验房在采暖期内10月、11月、及次年的3月、4月,可仅依靠浅层地热联合太阳能集热墙系统满足室内温度的要求,节能效果显著。     

温室喷雾-水膜降温系统研究

为了解决夏季温室高温问题,研制了温室喷雾-水膜降温系统,本文论述了该系统的结构及性能,讨论了各种有关因素对降温效果的影响,喷头和水膜材料的选择依据及其光谱特性。试验表明:采用该系统用纤维膜作水膜材料,室内温度可降低7～8℃,比室外温度低3～4℃,湿度提高,室内温度随之上升;通风率与侧窗开启程度有关。     

日光温室正压湿帘冷风降温性能及冷负荷计算模型

负压湿帘风机降温被广泛应用于温室生产中,但存在降温均匀性差、限制温室长度及对温室密闭性要求高等不足。为克服负压湿帘风机降温的局限性,提高日光温室降温能力,该研究设计了日光温室正压湿帘冷风降温系统,其气流组织方式为湿冷空气从南屋面底部进入日光温室,热空气由顶开窗排出室外。在北京地区无作物的日光温室对系统夏季降温增湿效果及性能进行试验,试验结果表明:在典型夏季高温白天,正压湿帘冷风降温系统配合遮阳网可将日光温室试验区内平均气温控制在30.7～33.4℃,比采用自然通风配合遮阳网的对照区低5.4～11.1℃,比室外低2.4～5.4℃,降温效果良好;夜间系统对温室降温幅度减小。该系统可有效缓解低湿胁迫,日光温室试验区空气平均相对湿度为49.8%～62.3%,比对照区及室外分别高13.6%～21.2%和13.6%～24.6%。室内风速0.35～1 m/s,气流分布差异性较小。试验条件下,正压湿帘冷风降温系统的平均降温效率为91%,比传统的负压湿帘风机高10个百分点以上;实际平均耗水量为0.035～0.079 g/(m~2·s),且耗水量与室外空气水蒸气饱和压差(VPD,vapor pressure deficit)呈正相关(P0.01,r=0.64)。同时,研究构建了日光温室冷负荷计算模型及湿帘冷风降温设备合理选型方法,其中冷负荷模型是降温设备选型的基础,普遍适用于各种日光温室降温方法的研究。计算得到日光温室夏季降温冷负荷为299.1W/m~2,应安装的正压湿帘冷风降温系统最大比通风量为0.067 m/s。该研究为日光温室正压湿帘冷风降温方法的工程应用提供了技术参考,为日光温室安全越夏生产环境控制提供了理论基础。     

基于CFD的温室气温时空变化预测模型及通风调控措施

夏季温室高温湿热,对作物生长产生重大危害,制定合理的夏季温室气温调控方案,是提高温室生产效益,降低温室气温调控能耗的关键问题。该文基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,结合气象预报信息,针对苏南地区大型连栋温室,建立了夏季温室气温时空变化预测模型,通过设置边界参数,对不同通风条件下温室气温的时空变化进行了预测,并通过试验验证了模型的有效性。试验结果表明,预测值与实测值吻合良好,均方根误差在1.2℃以内,最大相对误差在6%以内,平均相对误差在4%以内。不同通风降温条件下的试验结果显示,温室气温空间分布存在明显差异,湿帘-风机系统较自然通风降温效果显著,降温幅度在5℃左右,持续的湿帘-风机降温措施可将温室高温控制在较低水平。基于该文模型的预测结果和温室调控目标,选取合适的时间点、时间长度和不同类型的通风降温措施,可有效提高温室气温调控效率和效益。同时,该研究还可为优化传感器布局提供依据。     

湿帘-风机降温下的温室热/流场模拟及降温系统参数优化

为提高温室夏季降温环境性能,提出了一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的温室湿帘-风机系统的降温环境优化设计方法。采用太阳射线追踪法来模拟太阳辐射对夏季温室内流场环境的影响,并结合温室内作物的多孔介质模型,构建并求解温室三维非稳态模型,模拟了湿帘-风机降温下的温室内部温度场与速度场分布情况。模拟结果与试验测量的温度值和风速值进行了对比,其平均误差分别在4%和6%以内,验证了建立的温室CFD模型的准确性。结合正交试验方法,基于CFD模型对不同温室长度、湿帘面积和风机速度参数条件下的室内降温环境进行了优化设计。根据模拟优化获得的不同配置方案结果,建立了温室长度、湿帘面积和风机速度参数的拟合结果,为夏季华东沿海地区Venlo型温室湿帘-分机降温系统的设计提供了可靠的理论依据。     

日光温室夏季降温措施的试验研究初报

针对日光温室的夏季降温需要，分别对自然通风、自然通风+遮阳网系统、自然通风+微喷降温系统、自然通风+遮阳网+微喷降温系统四种措施进行对比试验，分析了这4种措施对室内的气温、相对湿度和地温的影响。结果表明，自然通风+遮阳网系统下温室内的气温最多降低2.2℃，白天平均降低1.4℃，室内地温平均降低3.8℃，最多可降低4.5℃；自然通风+微喷降温系统下温室内气温最多降低3.2℃，平均降低2.4℃，地温最多降低2.0℃，平均降低0.9℃；在自然通风情况下联合运用遮阳网和微喷降温系统室内气温最多降低5.4℃，平均降低4.4℃，与室外气温相比，最多高1.9℃，平均仅高0.7℃，基本接近室外气温。而在自然通风条件下，室内的气温比室外气温最多高7.2℃，平均高5.1℃。可见，自然通风+遮阳网+微喷降温系统降温效果最好。     

利用地下水对猪舍地板局部降温效果研究

躺卧区温度高低对猪只的躺卧行为有直接影响.利用地下水,为农村简易开放式猪舍的躺卧区地板设计了一套局部降温系统.试验结果表明,躺卧区无降温系统时,其地板温度与舍外气温接近;采用该降温系统后,在室外气温为27～34℃时,躺卧区地板温度基本维持在22～26℃之间,基本满足了猪只躺卧的要求.躺卧区地板温度低于26℃时,85%以上的猪选择躺卧区躺卧;温度为30～32℃时,只有10%～20%的猪仍选择躺卧区躺卧;超过33℃后,所有的猪都不在躺卧区休息.     

平板状食品冷却过程的MATLAB模拟

冷却是食品加工中最终温度在冰点以上的换热降温过程,对其过程的模拟具有重要的理论和实际意义。将平板状食品的冷却简化为物性不变的一维非稳态的导热过程,建立差分方程组对其进行数值求解是一个简便而有效的方法。在差分法的基础上,利用功能强大的计算软件MATLAB对冷却过程进行模拟,这种方法思路新颖、操作简便、能够化繁为简。实验表明,MATLAB模拟的关于食品冷却速率和内部温度场的变化规律与实际情况十分接近;模拟的结论为食品冷藏、冷冻的设备生产和工艺研究及其自动监测和控制提供了重要理论依据     

温室内高压喷雾系统降温效果初探

利用高压喷雾系统解决炎热季节温室内的降温问题。该系统通过高压喷头喷射出的冷雾降温,雾滴直径在15μm左右,冷雾能快速蒸发,且不浸湿地面,初步在温室内试验表明,该系统的使用能有效地降低温室的温度,可以改善作物的生长环境。     

压力波动对卷心菜真空冷却效果的影响

为了提高结构紧密型果蔬的预冷效果,通过设定不同的压力波动区间,进行卷心菜真空冷却试验。分析了此过程中菜体温度变化规律,比较了不同的压力波动区间对冷却效果的影响。试验发现,压力波动区间分别为[560,660]Pa、[610,710]Pa和[660,760]Pa时,当卷心菜表面温度达到预定的2.50℃时,耗时分别为17.95、24.63和29.55 min,中心温度分别为8.50、2.99和3.26℃。结果表明：[610,710]Pa的压力波动区间,对卷心菜进行真空冷却的效果较好;真空冷却过程中,卷心菜中心至表面的温度变化的速度呈非线性分布;真空室的压力波动能够提高食品冷却过程中温度分布的均匀性。     

农业建筑蒸发降温技术研究与应用的现状及展望

农业建筑中夏季蒸发降温技术已开发与研究的有湿垫风机、细雾、喷淋与雾帘等方式。该文评述了国内外研究与应用的现状与发展趋势。湿垫风机发展较成熟,应用广泛,应继续完善,同时应开展对细雾降温等其它方式的研究。     

开孔方案对肉牛舍湿帘冷风机-纤维风管送风降温效果的影响

该研究通过纤维风管4种开孔方案设置,结合湿帘冷风机,满足到达1.3 m高度时,1号、2号、3号及4号风管射流风速分别为1.5、2.3、3.1、3.9 m/s;测量牛舍的环境指标和试验牛的生理指标,比较缓解热应激效果,探索较优化的开孔方案。结果表明：测定期间,4个风管区域之间温度差异不显著（P>0.05）,平均比舍外低2.1℃（P<0.05）;相对湿度均低于85%。试验牛所在3号风管区域平均风速最高,为1.32 m/s;1号风管区域最低,为0.62 m/s。二氧化碳浓度3号风管区域最低,1号风管区域最高（P<0.05）。牛只呼吸频率3号风管区域最低,为42次/min,1号风管区域最高,为52次/min,肉牛呼吸频率与试验区风速显著负相关。该研究表明,湿帘冷风机-纤维风管系统可有效缓解肉牛热应激,开孔方案设置满足到达1.3 m高度时射流风速为3.1 m/s的风管效果最优。     

葡萄差压通风预冷影响参数的试验研究

果蔬差压通风预冷包装箱的开孔大小及包装箱两侧的压差是影响预冷速度、冷却均匀性的重要参数。本文对不同开孔大小、不同压差工况下葡萄差压通风预冷过程进行了试验研究，分析了它们对葡萄冷却速度、冷却均匀性的影响。结果表明，开孔面积的增加有利于加强冷风的横向流动扩散；压差的增大有利于提高冷风的径向渗透性。增大开孔直径和压差可以不同程度地缩短葡萄的7/8冷却时间、在一定条件下改善冷却均匀性。对于该试验采用的葡萄包装箱，综合考虑预冷速度、冷却均匀性以及预冷后葡萄的温升速度、干耗等因素，开孔直径在28 mm左右、压差保持在100 Pa左右为宜。     

冷风机-风管对南方开放式牛舍的降温效果

为改善南方夏季开放式肉牛舍环境条件,该文设计湿帘冷风机-纤维风管系统,采用风管定点送风、孔口射流高速出风的模式,将冷风均匀送至肉牛活动区域进行局部降温。该研究以栓系饲养西门塔尔牛为试验对象,对环境、肉牛生理及增质量进行测定。结果表明:测定期间,在肉牛站立(1.3 m高度)和躺卧背部高度(0.7 m高度),与对照舍相比,处理舍的平均温度分别降低2.0和1.8℃,平均相对湿度皆增加10%,平均风速分别增加0.69和0.47 m/s(P0.01);试验舍内氨气和二氧化碳平均质量浓度比对照舍分别降低0.17和81 mg/m3,热负荷指数(heat load index,HLI)均值降低2.84(P0.01);试验牛的呼吸频率降低22次/min、直肠温度降低0.35℃、皮温降低1.04℃,差异均极显著(P0.01)。在整个试验期间,处理舍肉牛未出现患病情况,日增质量为0.92 kg/d;对照舍肉牛患病率高达47%,日增质量为0.54 kg/d,差异极显著(P0.01)。该研究表明在开放式牛舍中进行湿帘冷风机-纤维风管局部降温,有助于缓解肉牛热应激,应用于南方夏季高温高湿天气下技术和经济可行。     

提高切花真空预冷效果的技术措施

由小型试验到大型中试，探讨了真空预冷中各种花材的降温特点及提高预冷效果的技术措施。结果表明，在给定的相同真空预冷处理条件下，北京和昆明生产的同一种花材降温速度差异较小；但是相同地域栽培的不同花材降温速度差异较大。喷水和吸水处理有效地提高了预冷速度，其中，吸水处理使４种花材在相近短时间内达到了很好的预冷效果。研究结果不仅为提高切花真空预冷效果提供了一项技术措施，也为制订真空预冷处理花材规范化程序提供了依据     

磁力泵冷却循环回路的设计及数值模拟

为避免磁力泵温升过高导致永磁体退磁及隔离套损坏,该文对磁力泵冷却循环回路的设计方法进行了探讨,采用ANSYS-APDL软件计算出了隔离套的涡流发热,根据热平衡确定冷却循环流量并设计了冷却循环回路。基于SIMPLEC算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程及能量方程,对冷却循环回路内部流场及温度场进行了数值分析。从数值模拟可以看出,冷却循环回路内部流动为圆周运动和直线运动合成的螺旋运动。对比内循环、外循环2种方式表明,内循环方式隔离套底部温升最高、压力较低;外循环方式温度场分布较均匀,最高温升小于10 K,满足设计要求。在冷却循环流量相同的情况下,轴孔孔径在设计尺寸一定范围内波动对外循环方式的冷却效果影响不大,轴孔分别为3、4、5 mm,其最高温升分别为9.2、9.3、9.4 K并且分布基本相同。通过分析不同转速下冷却循环回路的流场、温度场,发现当内磁转子不转动时,流场最高温度达到了386 K,而随着转速的增加最高温度逐步降低,表明增加泵的转速能够促进不同流体层间的热量交换,改善冷却循环回路的冷却效果。该研究可为磁力泵冷却循环回路的设计提供参考。