辽沈I型日光温室地温预测模型及数值模拟

[目的]研究温室内地温的动态模型,并在沈阳农业大学园艺学院辽沈I型日光温室中进行检验。[方法]对日光温室的地温进行测试和分析,利用传热学理论,以温室热平衡模型为基础,并运用Matlab软件进行非线形回归,求出该模型的参数,并建立模型。[结果]该模型预测值与实际测定值基本一致。[结论]该模型可较准确地模拟温室内土壤的温度变化特性,是预测土壤温度变化、实现自动化控制的基础。     

宁南山区经济节能型日光温室优化选型研究

[目的]研究不同后屋面类型对日光温室温度和光照强度变化的影响,为日光温室结构选型提供理论依据.[方法]以后屋面为2和1 m和无后屋面三种不同结构类型的日光温室为研究对象,对宁夏南部山区温室建造成本和冬季寒冷时期的温度、光照变化进行比较.[结果]日光温室建造成本,温室1＞温室2＞温室3.保温性能,温室2＞温室3＞温室1.采光量,温室3＞温室2＞温室1.[结论]从温室建造成本、保温、采光来看温室3更经济节能.根据温室建造费用及温度、光照试验对比分析,温室3是更适合宁夏南部山区气候特点及经济发展水平的日光温室类型,适宜在该地区建造,该种类型温室在后期园区扩建及辐射推广中能够大幅降低建造成本.     

高原非耕地地区日光温室热环境的研究

为研究高原非耕地地区日光温室热环境的变化规律,对2014年12月至2015年3月内蒙古阿拉善盟典型日光温室的室外温度、室内温度、地表下10cm的土层温度、前屋面及后屋面的热流量变化情况进行测定,分析不同天气条件下,日光温室气温、地温、热量情况。结果表明:该地区典型温室日均温度为5~30℃,室内晴天最低温度为2~6℃,阴天2~8℃,室内最高温度20~30℃,室内外温差15~25℃,室内地温为7~13℃,变化较室外晚1.5h;热传递方面,晴天热流量峰值出现在14:00,阴天出现在盖帘后的2~3h。确定晴天14:00及阴天13:00为温室合理灌溉及通风换气的时间,不仅为进一步探究高原非耕地地区日光温室热环境特性提供了依据,还为温室不同时间不同类型作物的管理方式、温室结构的改良提供了思路。     

三连栋日光温室的温度性能分析

三连栋日光温室结合了日光温室和连栋温室的结构特点,实现了日光温室的连栋化和连栋温室的节能化。作者以日光温室和连栋温室为对照,对三连栋日光温室不同时段的温度性能进行了分析。结果表明:三连栋日光温室冬季和早春的温度介于连栋温室与日光温室之间,果菜较连栋温室冬季延迟采收20~30 d、早春提早定植15~20 d;夏季温度低于日光温室和连栋温室,果菜能够正常越夏栽培。     

日光温室附阴棚及保温对室内温度的影响

为探明保温措施对冬季日光温室室内温度的影响,采用对比试验的方法,分别测试了设置阴棚、阴棚覆盖保温被、附阴棚的日光温室墙体及前屋面保温被加强保温这3种措施下的日光温室温度及参照温室温度,重点关注早间及夜间温度的变化。结果表明：附阴棚日光温室与参照温室在外部温度低的早间及夜间气温平均相差一般在0.5℃以内,在外部温度高时二者气温差通常为1.0～4.0℃。阴棚覆盖保温被对日光温室增温效果不明显,1月早间及夜间最大差值为1.0℃。温室墙体及前屋面保温被加强保温的温室与具有相同阴棚设置的参照温室气温相比,早间及夜间二者在外温低的1月平均最大差值为4.2℃,在外温高的2月平均最大差值为6.5℃。研究结果对组合温室的设计建造、温室保温措施的选择以及温室管理具有参考价值。     

基于逐步回归分析的日光温室温度预报

研究日光温室内气象要素的观测资料,选取影响温室内温度变化的相关气象因子,通过逐步回归分析方法建立温室内温度预测模型。研究得出日光温室内温度变化的预测方程,为实现对温室生产的合理调控提供了可靠的理论依据。     

温室温度约束模型预测控制研究

[目的]针对温室温度控制中模型参数不确定、系统时滞和调控设备的物理限制问题,研究温室温度约束模型预测控制(MPC).[方法]采用系统辨识的方法,建立一个包含室外气候条件和室内调控设备的温室温度控制模型,以天窗开度和作物生长温度要求为约束条件,基于MPC方法对温室内天窗通风的降温过程进行控制.[结果]建立的温室温度控制系统ARX模型(扩展的自回归模型)3步预测输出和实测值的拟合度为94.53;,基于该模型的温室温度约束MPC夜间和白天实现温度控制的均方根误差(RMSB)分别为0.38和4.6℃,温室内温度可以按照设定值实现平稳准确的变化.[结论]该方法适用于温室温度控制,具有较好的应用价值.     

复合异质墙体日光温室建设技术要求

针对江苏省徐淮地区日光温室存在的问题,提出复合异质墙体日光温室建设要求:内侧由吸热蓄热能力较强的砖墙组成蓄热层,外侧由塑料泡沫板或水泥泡沫板组成保温层,温室结构要在保障合理采光、保温和经济用材的条件下,选择确定合理的温室跨度、脊高、采光屋面角、采光屋面形状、后屋面的结构和墙体结构等建筑结构参数。重点介绍了淮北地区日光温室结构优化和复合异质墙体建筑材料的技术要求。     

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"。     

高效保温材料在日光温室后屋面中的应用研究

【目的】分析高效保温材料的热工性能,并测试其在日光温室后屋面中的应用效果,为日光温室后屋面保温节能材料的优选提供依据。【方法】以聚苯板、挤塑板、玻璃棉及常规材料干草帘作为后屋面保温层材料,分析其热工性能及热经济性能,并应用于日光温室后屋面,通过温室内外温度变化、热量传递及植物生长情况评价其保温性能。【结果】挤塑板的各项热工性能指标较优,其温室热惰性指标为2.59,技术经济特征量为29.26(元.W)/(m4.K),以其作为后屋面保温层的3#日光温室内气温、土温均较高,后屋面外表面夜间放热总量602.92 kJ/m2,低于其他温室,其内西葫芦定植后前期各项生长指标与常规后屋面材料温室间存在显著差异,其产量达38 847kg/hm2。聚苯板技术经济特征量也较低,保温性能次之;玻璃棉由于附加抗压层而导致应用成本提高,常规材料干草帘的保温性最差。【结论】挤塑板具有良好的热工及保温性能,较适合用于日光温室后屋面保温层。     

基于MM5模式的蔬菜大棚气温预测技术研究

[目的]介绍利用MM5数值预报产品预测蔬菜大棚气温的技术方法。[方法]于2002年11月～2003年4月在武汉农业气象站,2006年2～4月在东西湖慈惠农场进行试验,观测项目为24 h大棚内温湿度,双层膜内温湿度,0、5、10、15、20 cm地温等。[结果]在试验观测的基础上,对武汉市冬季蔬菜大棚逐小时气温进行详细分析,找出影响蔬菜大棚气温的主要因子,结合MM5数值预报产品的释用技术方法,研究出蔬菜大棚逐小时气温预测技术,并结合常规预报对大棚内气温模拟模型进行修正。将通过模拟模型推算出蔬菜大棚24 h内的最高、最低气温与实际大棚中出现的最高、最低气温进行比较,蔬菜大棚中最高、最低气温预测的准确率达到68%。[结论]该气温模拟模型有待于进一步检验和完善。     

亚热带地区夏季温室温度调节措施效果比较

【目的】建立亚热带温室热环境调节试验平台,以解决亚热带地区夏季温室内高温不利于作物生长的问题。【方法】研究开窗、外搭遮阳网、屋顶喷淋、开启湿帘风机和室内喷雾等5种单项调节措施及外搭遮阳网分别与开窗、开启湿帘风机和屋顶喷淋相结合3种组合措施对温室温度的影响,探讨亚热带地区夏季温室不同降温措施的温度调节特性。【结果】采取8种降温措施后,温室内外温差由小到大依次为：外搭遮阳网与开启湿帘风机组合、开启湿帘风机、外搭遮阳网与开窗组合、外搭遮阳网与屋顶喷淋组合、室内喷雾、开窗、屋顶喷淋、外搭遮阳网。其中,采用外搭遮阳网与开启湿帘风机组合及单独湿帘风机2种调节措施,温室内温度可低于室外温度;采取室内喷雾措施降温速度最快;采取屋顶喷淋和外搭遮阳网2种措施降温效果较差,但可降低薄膜内壁温度。【结论】根据各降温措施的降温特点及效果,亚热带地区夏季温室应依据实际生产情况灵活选择适宜的降温方式。     

后屋面对日光温室温度变化的影响

[目的]为摸索后屋面对温室温度变化的影响提供理论依据.[方法]以有无后屋面的两种不同结构温室为研究对象,通过对深冬最冷阶段温室内地温、气温数据的变化进行研究比较.[结果]1 -1 -18、1-1-19号无后屋面温室气温、地温由于个别因素,前期低于1-1 -13号温室;后期逐渐超过1-1 -13号温室.产生此结果的原因主要与温室结构有很大关系,1 -1 -13号后墙体高2.7m,白天光照受热面积为全部墙体面积,而1 -1 -18、1-1 -19号墙体高度4.2m,在相同温室长度下受热面积为1-1 -13的1.56倍,所以在晴天天气下1 -1 -18、1-1 -19温度回升较快.[结论]根据建棚经费对比和温度对比试验分析,无后屋面温室较适应鄯善县山南地区建造,在后期的大规模设施农业发展中能够大大降低建造成本,节约大量资金.     

北方日光温室智能监控系统的设计与实现

建立日光温室智能监控系统,能够推动我国北方日光温室设施园艺现代化,对日光温室的智能监控有助于提高设施园艺的产量,实现对日光温室的现代化管理。针对中国北方日光温室设施农业环境数据的监测与环境控制需要,设计了一套以ST公司的STM32单片机为控制核心并符合北方日光温室环境的智能监控系统,该系统综合运用传感器技术,自动检测技术和通讯技术等实现对日光温室温度、湿度、光照度、CO2浓度的采集、存储、显示、监测和控制,并对采集到的温室环境因子数据进行了线性回归分析。完成了对环境温室的实时遥测,遥调和遥控,同时能提供各温室环境因子的历史记录和数据。运行结果表明:该智能监控系统运行稳定,测量结果准确可靠,扩展性强,可以满足控制要求,具有良好的应用前景。     

日光温室土壤温度变化特征和预报模型研究

[目的]研究日光温室内土壤温度变化规律及其预报模型。[方法]利用徐州地区标准日光温室内外气温和温室内多层次土壤温度观测资料,分析了温室内各层土壤温度的年变化和日变化,并对温室内土壤温度的预报模型进行了模拟和检验。[结果]温室内土壤温度年变化和日变化均呈单峰曲线,下层温度变化振幅小于上层。温室内各层土壤温度（最高值、最低值和平均值）与当日温室外同类型气温的相关性最为密切。以当日和前一日温室外日平均气温、日最高气温、日最低气温为预报因子,建立了温室内同类型不同层次土壤温度预报模型。温室内各层日平均温度的模拟效果优于对应层的最高温度的模拟效果,劣于对应层日最低温度的模拟效果;下层土壤日最高温度和日平均温度的模拟效果优于上层;实测土壤温度在15～30℃模拟效果较好,其他温度段模拟值较实测值偏低。[结论]该研究为日光温室内植物的生长发育环境提供理论依据。     

砖墙日光温室结构传热特征的监测研究

砖墙日光温室是重要的温室类型,但建设成本高、越冬性能不佳。为明确砖墙日光温室结构蓄放热特点,为日光温室标准化设计提供指导,本研究监测分析了砖墙日光温室热环境及结构的蓄放热特征。通过不同时段的监测分析得到以下几个结果：(1)砖墙日光温室0~20cm深度的土壤为蓄热层;0~25cm的墙体为蓄热层;(2)栽培面和墙体在白天蓄热,在夜间室内气温降低后,逐渐向室内散热,但小于通过前后屋面散失的热量,测试期间散热比放热高0.64MJ.m^-1;(3)日光温室外表面一直处于散热状态。在不考虑其他散热损失的条件下,前屋面、后屋面、后墙、侧墙在夜间(18:00~次日8:00)的散热分别占总散热量的76.1%、10.7%、11.5%、1.7%。通过以上结果分析,改善日光温室热环境应采用综合的工程方法,以控制整体建设成本,即实现合理的蓄热保温。本研究对促进日光温室标准化的实现有重要指导作用,进而可以促进设施建设的向现代化、标准化方向发展。     

荷兰Venlo型连栋温室夏季自然通风降温系统的试验研究

针对我国气候条件下，大型连栋温室夏季自然通风降温效果差，而机械通风降温成本较高的问题，对采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋降温措施的荷兰引进Venlo型玻璃温室的室内温湿度状况进行了测试。结果表明：连栋温室室内空气温度明显低于室外，且室内温湿度分布比较均匀，能够满足作物生长需求。室外屋顶喷淋的降温效果显著，而且未造成温室内湿度显著增加。这种自然通风降温系统的能耗小，在中原地区使用可以达到温室降温和降低温室夏季生产成本的双重目的。     

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。     

温室用复合调湿材料特性的试验研究

为探讨自制复合调湿材料替代温室后墙体内表面部分红砖的可行性,对密闭空间内的复合调湿材料进行了调湿能力研究,同时,在室温条件下对其进行了热工和力学性能的试验研究。结果表明:密闭空间的复合调湿材料其饱和吸湿率可达130%;在40min内,相对湿度降低了23%,即相对湿度由92.5%降低到了69.5%,在13h内相对湿度降低到了30.5%,即由92.5%降低到62%,在高湿情况下吸湿的性能要高于硅胶,吸湿性能比较显著;复合调湿砌块能够满足温室内墙体材料的热工性能和机械性能的要求。