日光温室二维及三维模拟对温度模拟结果的影响

数值模拟在温室环境研究中应用日趋广泛,正确选择温室模拟模型对模拟结果的准确性非常重要。本研究以温室夜间各表面的温度为边界条件,采用CFD软件对12m跨度温室温度环境进行二维及三维空间的稳态模拟求解。结果表明温室中间横剖面温度在三维模拟及二维模拟中空间变化趋势相同且与测试结果相近：在温室前部及温室后上部模拟值与测试值的绝对误差在5％以内,在温室中部尤其是近土壤表面误差偏大。由温室中间及距山墙1m远两个横剖面的1m高温度线分布对比结果可见,温室长度大于其跨度两倍以上时,山墙对室内中部温度环境的影响不明显,模拟温室中部横剖面的温度用二维模型可行。     

设施农业文摘

南方现代化温室能耗预测模型的建立与分析,日光温室多点温度智能检测控制系统,目光温室环境预测模型构建,日光温室内各表面太阳辐射照度的模拟计算，外部环境气象条件对日光温室气象条件的影响     

日光温室建筑参数对室内温度环境的影响

温室建筑参数对室内的环境有直接影响。通过对具有不同朝向、墙体高度、后坡仰角的单斜面日光温室室内温度环境的对比实验，探讨了温室建筑参数对室内温度环境的影响。测试结果表明：晴天时，南偏西温室室内夜间温度高于正南及南偏东温室：但阴天时，温室朝向对室内温度环境无明显影响；在朝向正南，保持后坡仰角、跨度、后坡长度不变的情况下，随墙体高度的增加，夜间室内温度增加；保持后墙高度、跨度、后坡长度不变的情况下，随后坡仰角的增加，各处理温度差异不明显。     

基于Ecotect的光伏温室内光环境分析

为研究光伏面板对温室内太阳辐射分布的影响,应用基于Ecotect的三维(three dimensional,简称3D)光伏温室模型对光伏温室内光环境进行模拟分析。将光伏温室内的太阳辐射模拟结果与试验测量值进行对比可知,其平均误差在10%以内,验证了所建立的3D光伏温室模型的准确性和可靠性。分别分析10:00、12:00、14:00、16:00等不同时刻和不同太阳高度角下光伏面板对光伏温室内阴影区域及太阳辐射分布的影响。结果表明,光伏温室能提供适宜作物生长的光照辐射环境。综合分析可知,基于Ecotect的3D温室模型可为光伏温室优化设计提供可靠的理论依据。     

拆装型黄麻纤维后墙温室墙体传热特性研究

[目的]为实现日光温室的全年型生产,设计了拆装式黄麻纤维后墙温室,以探讨黄麻纤维材料作为温室拆装墙体的可行性。[方法]以拆装式黄麻纤维后墙温室为试验温室,以当地传统黏土砖后墙日光温室为对照,对温室墙体的热工性能、传热特性以及室内热环境进行了试验研究。[结果]冬季温室内部气温保持在4℃以上,黄麻墙结构保温效果良好;夏季黄麻墙拆除后,室内最高气温在40℃以下。温室墙体内、外表面温度受太阳辐射及室内、外气温的共同影响,呈现与气温相同的日变化规律。室内气温、墙面温度影响墙内各深度层次的温度分布,温度的总体变化趋势是由内表面向外表面沿厚度方向递减。与砖墙相比,黄麻墙蓄热性能较低,但保温隔热效果较好,能量利用率较高。[结论]黄麻纤维材料保温隔热性能较好,质量轻便于安装与拆卸且建造与维护成本较低,因此可作为一种新型温室墙体材料。     

东北地区日光温室冬季能量分配模型的建立

科学地把握日光温室内的能量转化及消耗,对于优化温室结构,建立合理的温室管理策略有着重要的理论价值与实际应用价值。以东北地区较为典型的日光温室作为试验温室,对温室内外的温度和光照等环境因子进行实时监测,充分考虑植物蒸腾作用的影响,将照射到温室前屋面、后墙、后坡、番茄群体、土壤各部分表面的太阳辐射能作为入射能量,建立温室内各表面能量分配模型,对比分析温室内各种能耗途径日变化规律及不同月份的能量消耗情况。结果表明:通过分析温室前屋面、后墙、后坡、番茄群体、土壤各部分表面温度的预测值(y)与实测值(x),计算回归方程分别为y=0.9269x+1.5101、y=0.8609x+1.4668、y=1.0469x-0.195、y=1.2582x-2.5613和y=0.9675x+1.105;决定系数R2分别为0.8993,0.9340,0.9598,0.9273,0.8148。可见,各部分预测结果与实测结果符合度较好,模型能较准确的模拟出温室内各部分结构的能量流动情况。探究不同月份温室能量消耗情况,在沈阳地区10月和11月,日光温室能耗途径中潜热能耗占主要部分,但在沈阳地区最为寒冷的12月,白天潜热能耗可以降低,日光温室的传热能量损失变为主要部分,尤其是前屋面的传热能耗是日光温室传热能耗最为薄弱部分。冬季日光温室夜间能量消耗途径中传热能耗占主要部分,其次为冷风渗透能量消耗,土壤在日光温室夜间起到室内保温作用。本研究建立的日光温室冬季能量分配模型能够较准确地预测东北地区日光温室冬季能量分配情况,可应用于实际生产管理之中,对温室每日能量消耗进行精准模拟监控,为作物生产管理提供理论依据。     

冀西北日光温室油桃栽培技术

<正> 1 温室结构 冀西北高寒区建温室应采用东西走向、坐北朝南的一面坡温室,即朝南偏西5°。温室南北跨度6.5米,东西长60～80米,脊高3.2米,前沿1～1.2米,后坡斜长1.8米,抑角45°,用苇帘和秸秆铺好,穰泥抹平,厚度30～40厘米,温室的后墙高2米,后墙及两侧山墙用板打土墙,底厚1.2米,顶厚不小于80厘米。棚面略呈拱形,与地面夹角23°左右。     

温室湿度环境的主成分分析人工神经网络建模研究

实测温室内影响空气湿度的环境因子组成数据样本,对数据样本进行主成分分析,提取出影响温室湿度的4个主要成分．讨论提取的主成分与原始过程数据样本间的关系。以采用主成分分析后的数据样本作为神经网络模型的输入变量,模型模拟值和实测值之间的相关系数R^2为0．8842。以±0．1作为模拟相对误差,命中率达到85％。用训练后的网络模型对20组未参加建模的样本数据进行模拟,均方根误差为1．6745,优于回归方程法的4．4349。基于神经网络模型,运用敏感性分析法对影响湿度的各医素进行重要性分析和排序,得出各影响因素的重要程度依次为室内温度、室外湿度、室外温度、保温帘展开度、室外风速、室外太阳辐射照度、天窗开窗角度和侧窗开窗角度．     

日光温室中光温湿的分布特点及调控技术

正本文详解了日光温室中光、温度、湿度的时空分布特点和各种人工调控技术。对于日光温室的管理将起到积极的指导作用。1光1.1日光温室内的光分布1.1.1垂直方向。高处较强,向下逐渐递减,近地面最弱。1.1.2.水平方向。室内不同位置的水平照度比较均匀,只是由于温室及作物本身的遮阴导致光照分布不均。1.2光照调控1.2.1增加光照一是在地面上铺盖反光地膜;二是在设施的内墙面张挂反     

典型天气下大跨度日光温室内的微气候特点

为了解大跨度日光温室在典型天气下室内微气候环境特点，对沈阳地区一座跨度12m日光温室阴天、晴天情况下的室内外太阳辐射、空气温度、空气相对湿度以及各壁（土壤、薄膜、后坡、墙体）内表面的热流量、表面温度进行了测试。1月份阴天、晴天测试结果显示：晴天时太阳辐射透过率日均值近60％；揭帘后至夜间（9：00—23：00），晴天室内空气平均温度比阴天高5．5℃；夜间（18：00－23：00）0．2m土壤温度平均值晴天为11．6℃、阴天为9．9℃；前屋面、后坡几乎全天从室内吸热，土壤及后墙向室内平均放热量是阴天的1．5倍；晴天室内空气日均相对湿度为87％，阴天为93％。     

低能耗日光温室建筑空间形态特征参数的取值原则

【目的】建造低能耗日光温室,提高日光温室冬季反季节蔬菜作物生产太阳能被动利用率、降低温室供热需求。【方法】基于建筑热工设计理论和建筑能耗模拟,研究日光温室建筑空间形态特征参数对温室光热环境营造的影响规律,并结合日光温室建筑构造特点,以及反季节蔬菜作物生产过程的光热环境需求特点,给出低能耗日光温室建筑空间形态特征参数的设计条件。【结果】同一地区日光温室高跨比不受跨度变化的影响,只与当地室外空气温度以及太阳辐射强度的变化相关;大暑日至翌年小满日期间,后屋面水平投影长度不应影响日光温室后排蔬菜作物接收太阳光照;确保冬至日至大寒日期间北墙可接收太阳光照射,对冬季反季节蔬菜作物生产期及日光温室高效利用太阳能具有重要的影响。【结论】基于该取值原则优化设计的温室,较北京地区现行常见温室需要提供的累积补充供热量减少15.7%,节能效果明显,为低能耗日光温室优化设计提供重要设计依据和方法参考。     

日光温室后屋面内设反光幕环境效应分析

为研究日光温室后屋面内设反光幕对室内环境和植株的影响,在秋冬季节测定了反光幕对日光温室室内光强、温度、湿度和植株株高、茎粗的影响。结果表明:后屋面张挂反光幕有补光效果,室内光照强度平均增加7%~14%,可缓解温室内南北方向光分布不均,室内温度增加1.8~7.2℃;同时温室内植株茎粗平均提高1mm,且改善了室内植株南北高度不均的问题。因此,冬季在温室后屋面张挂反光幕,既可以补光又不影响后墙正常蓄热保证室内温度。     

日光温室墙体一维导热的MATLAB模拟与热流分析

为探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递动态规律,采用有限差分法建立墙体一维非稳态导热模型,利用MATLAB编制相应的模拟程序,计算出日光温室墙体各点的温度和热流。结果表明:该模型能够比较准确模拟日光温室土墙的温度。墙体内侧存在有效蓄热层,它对日光温室室内热环境有积极的作用。墙体有效蓄热层的热流白天指向墙体外侧,夜间指向墙体内侧,因此它的厚度直接根据热流的方向确定。有效蓄热层与天气、墙体总厚度以及墙体热特性参数有关。2012-12—2013-01期间有效蓄热层厚度为0.26~0.45m不等,最大值出现在连续雪天。同时从理论上验证了3.0m厚的温室土墙内部存在热流相对稳定的"热稳定层"。     

南方日光温室的结构、环境特点及应用效果

南方日光温室是一种冬季保温效果优良的设施类型,其长度50 m,跨度8 m,南面肩高1.7 m,北面顶高3.85 m。东、西、北三面由支柱、聚氨基泡沫板、多功能薄膜为主要材料构成可以拆卸的保温墙,南面由钢管弯曲而成的屋架、支柱及覆盖在屋架上的多功能薄膜、保温被和卷帘机组成。为了加强通风降温性能,在南、北屋面和北保温墙上都设计安装了通风窗。南方日光温室光照强度、温度的日变化呈现出早晨和傍晚较低、中午高的趋势,湿度则呈相反的趋势。与普通大棚相比,南方日光温室的总进光量较大。由于南方日光温室夜间有外保温被覆盖,与露地温差可达4.7～12.7℃,可使室内气温维持在5℃以上。南方日光温室的气温晴天上升较快,中午可达到40℃以上,需开窗通风降温。由于南方日光温室密封性较好、温度高、相对湿度高,需适当通风降湿。番茄种植的结果表明,南方日光温室可明显改善一月、二月和三月份番茄生长的环境条件,生长期和采收期可延长一个月,产量增加20%～50%。     

新疆砌块复合墙体和砖墙日光温室的传热数值模拟分析

【目的】 研究建立新的二维传热模型来模拟和优化日光温室,为日光温室墙体的设计、建设和维护提供科学合理的方法和依据。【方法】 采用ansys软件进行温度场和流场模拟,使用UG软件对日光温室造型,将顶部保温被等结构适当简化,计算域分为内部与外部空气两部分。运用DO辐射模型和湍流模型模拟,采用CFX-Post计算处理,得到温度云图 。【结果】 日光温室墙体为内外扰均为周期性非线性条件的二维非稳态热传导,白天14:00时2种墙体温室内超过12.0℃,各墙面间温差较小,对流传热不明显。夜间03:00时,砌块复合墙体日光温室地面上部有高度2.2 m、温度11.2℃的高温区。与北墙体表面距离相同的情况下,砌块复合墙体日光温室的温度值高于砖墙温度值,距离墙体表面越远,两日光温室温差逐渐降低,但砌块复合墙体日光温室温度始终高于砖墙日光温室。且随着时间的推移,两日光温室温差逐渐增加,到夜间06:00时,砖墙温度低于室内,没有散热;砌块复合墙体温度仍高于室内,继续散热。后屋面、脊高处是热量散失较多的部位。【结论】 砌块复合墙体日光温室的热性能明显好于砖墙日光温室,与实际栽培试验结果相同。     

下挖式日光温室夜间土壤非稳态导热过程

针对日光温室土壤温度不均衡的问题,运用传热学非稳态导热理论,测定分析跨度方向上不同测点地面温度变化率和土壤放热量之间的关系,对下挖式日光温室土壤夜间的非稳态导热过程进行研究。结果表明:1)日光温室地面放热量受地面温度和跨度位置综合作用,地面温度越高、跨度位置越大,土壤放热量越多;2)不同测点地面温度变化率和土壤放热量不成比例,土壤存在水平方向上的热量流动;3)土壤边际效是受到后墙下土壤、温室外土壤缓冲作用引起的;4)本试验中,受后墙下土壤缓冲,土壤放热增加量占土壤放热量比例为6.06%～7.34%;受温室外土壤缓冲,土壤放热减少量占土壤放热量比例为31.8%～50.28%;边际效应对土壤温度环境具有不利影响。     

日光温室采光性能的实用型优化研究

本研究根据日光温室空间光强渐减的特点,结合BEER-LAMBERT定律,建立日光温室采光性能的数学模型,通过温室平均采光效率SΗ等评价指标,分析了以保定地区为例的模型运算结果,明确了圆弧面、椭圆面、双曲线面、抛物线面4种采光屋面曲线方程的最佳参数。并结合肩高、采光面下土地使用效率Ψ评价指标分析发现,在6种曲线中,两种复合采光面(圆+地窗型和椭圆+地窗型)的SΗ较优而且肩高较大,具有实用性;同时还发现,在同一内跨、脊高和肩高下,二者的采光性能因光程相近而趋同。另外,圆弧面的ΗS最高,但是肩高最小,实用性最差;椭圆面和抛物线面在方程参数优化后表现极为相近,虽然肩高较高,但是SΗ最低。     

寡日照天气对设施番茄生长影响模拟研究

为了定量化表征寡日照天气对设施番茄生长的影响,本研究基于EPIC模型(erosion-productivity impact calculator)的作物生长模块,构建了寡日照条件下设施番茄生长模型。考虑低温的影响,对株高的模拟方法进行了改进。利用4个不同播期秋冬茬番茄栽培试验数据对构建模型进行参数率定和检验。结果表明,该模型可以模拟寡日照天气条件下设施番茄株高、地上部生物量和叶面积指数的变化,模拟值与实测值的相对误差分别控制在16%、10%和16%以内。根据2012-2015年11月份的温室气象数据设定不同的情形,模拟设施番茄的生长状况。结果表明,寡日照天气对设施番茄地上部生物量增加的影响要大于对叶面积指数和株高的影响。该模型可用于定量描述寡日照天气对设施番茄生长过程的影响,可为制定设施番茄合理的环境调控策略提供指导。     

日光温室墙体不同保温材料对其保温性影响

新型保温材料应用是提高日光温室保温性能重要措施之一,文章选取常见保温材料聚苯乙烯泡沫板(EPS),聚苯乙烯挤塑板(XPS),酚醛酯板(酚醛树脂),聚氨酯(聚氨基甲酸酯)作试验材料,在温室其他参数一致前提下,以日光温室典型夹芯墙体为对照,对比墙体相同热阻值下日光温室墙体不同保温材料应用效果。结果表明,聚氨酯外保温复合墙体表现最优,XPS外保温处理效果次之,酚醛酯最差。聚氨酯外挂有效热积累量分别较对照提高1.021 MJ·m~(-2),较其他处理最大提高0.835 MJ·m~(-2),温室晴天、阴天气温比对照分别提高2.3、2.0℃,日平均地温提高1.6℃,晴天、阴天气温较其他处理最高分别提高1.2和1.1℃,日平均地温提高0.8℃。综上,聚氨酯可作为日光温室墙体外保温推荐材料。     

单坡面塑料日光温室优化结构模拟设计——日光温室采光优化初探

本研究对单坡面塑料日光温室结构进行了计算机模拟优化设计,并与生产上应用面积大的“琴弦式”日光温室进行采光性能比较。结果证明：优化结构日光温室在“冬至”节日,地面日辐射总量比对照日光温室提高１４．０％,光透过率提高８．６９％,光质成分及光分布也有改善。