Venlo型温室夏季自然通风降温的CFD数值模拟

采用CFD(computational fluid dynamics)方法对Venlo型温室夏季采用室外遮阳和屋顶喷淋措施的自然通风降温过程进行了数值模拟。模拟时对整个计算域采用六面体网格进行划分。对温室天窗附近区域的网格进行了加密处理，生成的网格总数约为100个。温室CFD数值模拟以室内外空气作为研究对象，外界气象条件、温室围护结构、室外遮阳与屋顶喷淋、室内植物和土壤等作为数值模拟的边界条件进行处理。对Venlo型温室在室外遮阳和屋顶喷淋措施下室内空气温度的变化以及在整个温室空间的分布进行了数值模拟。同时进行了venlo型温室室内温度的现场试验测试。CFD模拟结果和试验测试结果均表明：室外遮阳和屋顶喷淋使温室内空气温度得到有效降低。CFD模拟得到的Veto型温室室内温度平均值与试验测试结果的平均差值为1．7℃，平均偏差为试验测试结果的5％；数值模拟得到的温室室内温度的空间分布变化趋势也与试验测试结果一致。     

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。     

上排风方式在华北型连栋温室夏季降温中的试验研究

针对华北型连栋温室夏季降温系统存在的内遮阳网上部高温区通风不足的问题,提出了一种新的通风降温模式：上排风 湿垫 内遮阳网。对该模式的夏季降温效果进行了试验研究,结果表明,在外部平均温度为29．8℃时,通过上排风方式可以降低温室内部温度3．4℃;上排风方式与下部纵向通风方式相比,节能率达到9．6％。该降温模式对温室的夏季降温有一定的效果。     

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。     

基于Venlo型温室夏季降温新途径试验初报

【目的】对Venlo型温室夏季降温新途径进行研究,为其合理化利用提供依据。【方法】将Venlo型温室原有的屋面喷淋喷头改装到遮阳网上方,分别测定温室内温度、光照强度及空气相对湿度的变化情况。【结果】采用遮阳网上喷淋对Venlo型温室夏季降温有较好的效果。当室外最高气温达41.0℃时,温室内温度始终低于室外温度,且维持在34.4～37.4℃,温室内外温差最高可达4.6℃;温室内光照强度维持在0.3万～1.6万lx,其与室外光照强度的最大降幅达86.8%;温室内空气相对湿度保持在50%～70%,适宜大部分园艺作物正常生长发育。【结论】遮阳网上喷淋有助于Venlo型温室夏季降温,该类型温室适用于生产耐高温、耐荫性作物。     

基于Venlo型温室夏季降温新途径试验初报

【目的】对Venlo型温室夏季降温新途径进行研究,为其合理化利用提供依据。【方法】将Venlo型温室原有的屋面喷淋喷头改装到遮阳网上方,分别测定温室内温度、光照强度及空气相对湿度的变化情况。【结果】采用遮阳网上喷淋对Venlo型温室夏季降温有较好的效果。当室外最高气温达41.0℃时,温室内温度始终低于室外温度,且维持在34.4～37.4℃,温室内外温差最高可达4.6℃;温室内光照强度维持在0.3万～1.6万lx,其与室外光照强度的最大降幅达86.8%;温室内空气相对湿度保持在50%～70%,适宜大部分园艺作物正常生长发育。【结论】遮阳网上喷淋有助于Venlo型温室夏季降温,该类型温室适用于生产耐高温、耐荫性作物。     

基于CFD的不同走向大跨度保温型温室温度场模拟

大跨度保温型温室是针对日光温室之间南北间距较大,土地利用效率不高而设计的。该温室可将日光温室南北间距缩减为2m以内,同时具有日光温室的良好保温特征,但一直以来缺乏对该大跨度保温型温室的光温性能评价。本研究利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)构建三维稳态温室模型,模拟不同走向对温室光温环境的影响,为温室建设提供理论依据。在模型中采用太阳射线追踪法加载太阳辐射,通过离散坐标辐射模型(Discrete ordinates,DO)模拟热辐射的影响。将模拟结果与试验测量结果进行对比,模型模拟值与实测值绝对偏差在0.3~2.1℃范围内,验证了构建的CFD温室模型的准确性。利用已验证的模型模拟结构尺寸完全相同,走向分别为东西与南北的2栋温室内的温度场分布情况,比较分析不同时刻(6个案例)温室内温度场差别。模拟结果表明,在上午10:00和下午14:00,2种走向温室内温度差异不明显在正午12:00,南北走向温室内温度比东西走向温室高2.8℃。在室温分布均匀性方面,利用CFD后处理软件提取6个案例在每一节点处的模拟值,统计6个案例温室温度的相对标准偏差,结果表明,在早、中、晚的3个时间段内,南北走向温室的RSD值均低于东西走向温室。综合模拟与测试结果表明,双拱大跨度保温型温室在北方地区应选用南北走向,温室的光照分布、温度分布都优于东西走向。     

温室内喷雾降温系统的CFD模拟

为了研究温室内喷雾系统的降温效果,采用CFD方法对Venlo型玻璃温室在夏天自然通风状况下的喷雾降温过程进行了数值模拟。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合离散相模型,构建求解室内环境系统的3-D数学模型,并对边界条件的设置进行探讨。对Venlo型温室在喷雾降温措施下室内空气温、湿度的变化以及在整个温室空间的温度分布进行了数值模拟与预测,结果显示:温室内测点温、湿度的模拟值与实测值的平均相对误差分别为4.9%和5.7%,模拟结果与试验结果吻合良好,说明所建立的CFD模型有效,边界设置合理。喷雾前流场存在明显温度梯度分布,温度变化随着高度的增加而变缓。喷雾后,温室内温度迅速降低,喷头下方温度下降最为明显。随着时间的推移,温室内温度逐渐回升,温度回升速度与高度呈正相关关系。     

Venlo型玻璃温室夏季遮阳降温效果

针对夏季气候条件下的Venlo型玻璃温室在河南省郑州地区进行试验研究,通过3次降温试验的温度测量和采集计算降温速率和温度分布的离散程度,对比分析温室在单独开启内、外遮阳系统或内外遮阳系统同时开启的情况下室内温度变化和分布情况。结果表明,内外遮阳装置同时开启后室内降温效果较为明显,内遮阳装置单独开启时室内温度分布较为均匀,指出了3种遮阳方式的优劣点所在,总结出遮阳网开启方式与温室内降温效果的内在联系和量化结果。研究结果可为河南地区夏季设施栽培提供理论依据。     

三种连栋温室夏季降温的试验研究

通过对三种温室(屋顶全开启式温室、平拉膜温室和普通开窗式温室)夏季使用性能的测试分析,得出在自然通风和外遮阳情况下:屋顶全开启式温室、平拉膜温室的室内温度略低于室外温度;传统开窗式温室的内部温度比室外高3.0～5.5℃.屋顶全开启式温室,采用自然降温与强制降温相结合的方式可以使室内温度较室外低3.5～7.5℃.屋顶全开启式温室、平拉膜温室通风降温效果均优于传统的开窗式温室.     

CFD模拟技术在温室室内环境研究中的应用

介绍了CFD模拟技术在国内外的应用现状和在温室冬季供暖及温室夏季通风中的应用现状.在此基础上,提出了今后利用CFD研究温室室内环境的方向:结合不同地域的气象条件进行模拟研究;考虑作物对温室环境的影响,使模拟结果更贴近实际;在进行温室内温度分布方面的研究的同时,建立一些新的模型,开展室内湿度分布方面的研究.     

温室大棚除湿降温系统的影响因子优化分析

为了解决湿热地区夏季温室的降温问题,提出了利用CaCl2溶液除湿降温系统对温室进行降温的方法。在CaCl2溶液除湿降温系统运行条件下,确定了以喷淋室出口空气相对湿度为试验指标,分析了进口空气流量、除湿剂流量、除湿剂浓度和温度、进口空气温度和湿度等因子对试验指标的影响。通过影响因子的单因素试验和多因素正交试验,得出了系统运行时影响除湿效果的显著因素是除湿剂浓度和温度、进口空气温度和湿度。通过回归分析建立了CaCl2溶液喷淋除湿的数学模型,并通过试验验证了该模型的最大相对误差小于5%,为中国南方高温高湿的温室夏季降温提供参考。     

不同降温措施对连栋玻璃温室内温度的影响

针对不同降温措施对连栋玻璃温室内温度影响进行了试验。结果表明:在炎热的夏季温室密闭的前提下,采用湿帘风机、外遮阳 顶开窗、外遮阳 顶喷淋、外遮阳 湿帘风机降温时,分别比室外温度低2.5℃、0.7℃、2℃、6℃;与未采取任何降温措施前的温室内温度相比,湿帘风机降幅为16℃,外遮阳 顶喷淋为15.8℃,外遮阳 湿帘风机为15℃,顶开窗为15℃,外遮阳 顶开窗为12.5℃,顶喷淋为2℃。     

工厂化高效农业示范工程——华东型连栋塑料温室

一、温室结构特点华东型连栋塑料温室的跨度为７米,间距为３米,天沟高度(檐高)为３米,顶高为４．４米,钢材全部采用热浸镀锌工艺,使用寿命在１５年以上。二、性能及主要技术参数用单层幕帘电动启闭装置,幕帘采用国产银灰遮阳网,正常使用寿命大于３年。（１）冬季保温性能。在不加温情况下,温室内距地面高度８０厘米,凌晨５时的气温比室外同一高度面的百叶箱内气温高５℃。（２）夏季降温性能。在自然通风及简单降温条件下,温室内离地面８０厘米高度,中午１３时的温度比室外同一高度面的气温低２℃～３℃。（３）抗雪载能力大于３５千克／平…     

温室大棚气流场的CFD数值模拟

为了探索温室大棚内部的气流和热量传递过程,设计合理的通风降温设施,在CFD计算流体力学软件——AirPak的支持下,选择华北型连栋塑料温室,建立了有植物条件下的湿帘机械通风三维数值模拟模型,并对温室大棚内气流场进行了模拟,得到了温室内气流场的三维空间分布,为今后温室内小气候数值模拟、综合性能评价以及温室大棚整体结构规划设计提供可靠的依据。     

基于水源热泵的日光温室夏季夜间降温试验

周年高效、优质生产是日光温室的发展方向。针对日光温室夏季夜温过高、昼夜温差小且降温方法欠缺的问题,以设施园区地表水为冷源,以热泵作为能量提升、转换手段,对日光温室进行夜间降温,分析该方法的降温、除湿效果,对CO_2浓度累积的影响及系统能耗、冷凝水回收量等,探讨水源热泵用于日光温室夏季夜间降温的环境调控能力及节能节水效果。结果表明,在夏季高温夜间(20:00-06:00),水源热泵系统可有效降低试验温室内气温,平均温度比自然通风的对照温室低2.6-2.9℃;同时,试验温室内气温低于室外气温,平均温差为1.6-1.7℃。试验温室内夜间平均相对湿度为74.3%-78.6%,比对照温室降低了8.9%-12.6%。在06:00时试验温室内CO_2浓度可达1 430-1 660μL/L,约为对照温室的1.3-1.9倍,可在日出后一段时间内提升试验温室内作物的净光合速率。水源热泵系统运行稳定,日均制冷耗电量为19.3-19.9 W/m~2,日均性能系数(coefficient of performance,COP)值可达4.1-4.4。系统制冷耗电量及COP受进风温度、含湿量的影响,均呈显著正相关关系(P0.01)。系统降温过程冷凝水回收量实测值为0.37-0.45 kg/(m~2·d),可节约18%-21%的灌溉用水量。研究表明,水源热泵系统可有效用于日光温室夏季夜间降温、除湿,有助于CO_2浓度累积,并具备良好的节能、节水效果。该研究为日光温室安全越夏生产提供了有效的环境调控方法。     

CFD在温室室内环境研究中的应用

介绍了计算流体力学(CFD)仿真技术的基本理论和应用方法,认为CFD仿真主要包括前处理、求解和后处理3个步骤,且目前大多研究者采用将CFD数值模拟结果与测试数据进行对比的方法,验证应用所建CFD模型进行数值模拟的可行性。重点分析了CFD在国内外温室(冬季温室、夏季温室和日光温室)热环境研究中及温室流场(温室自然通风流场、有防护网温室流场和温室机械通风流场)中的应用现状。在此基础上,提出了今后利用CFD研究温室室内环境的方向:开展多种类型温室的研究,确定合适的边界条件,并对模拟结果的准确性进行评价;对我国不同地区、不同气候条件下的温室热环境开展CFD数值分析,使研究更系统、更完善;引入不同作物CFD模型,研究作物对温室小气候环境的影响,以实现更贴近实际精度的数值模拟。     

日光温室外屋面喷淋系统降温效果探究

对日光温室降温新途径进行了研究。在温室育苗棚外前屋面加装喷淋系统,分别测定了温室内温度、相对湿度以及光照强度变化情况,对比采用遮阳网降温效果。结果表明,当室外最高温达到31.6℃时,温室内温度维持在25~28℃,室内外温差最高可达3.1℃,温室内空气相对湿度保持在68%~75%;温室内光照强度维持在3400~5700lx,能减少强光照对幼苗的灼伤。因此,外屋面喷淋系统对日光温室降温效果较好。     

遮阳降温剂对日光温室环境的影响

高温障碍是制约日光温室作物周年生产的不利因素之一。遮阳降温剂可有效避免使用遮阳网降温时遮光过多、作物光照不足的问题。试验研究了2种稀释比例(1∶5和1∶10)遮阳降温剂对日光温室内光照强度、空气温度、空气相对湿度、地温等环境指标的影响。结果表明,与未喷涂遮阳降温剂温室相比,1∶5喷涂覆盖下温室遮光率提高19.33%～27.92%,室内气温降低0.70～3.09℃,地温降低3.48～6.98℃,空气相对湿度提高2.18%～6.33%;而1∶10喷涂下温室的降温效果较差。建议高温季节日光温室生产中使用稀释比例为1∶5的遮阳降温剂。     

全封闭温室降温方法研究

【目的】研究全封闭小温室的降温方法,为全封闭温室的降温及水分循环利用提供参考。【方法】采用不同的降温思路,设计不同的试验方案,研究不同覆盖层、空间延长及水循环方式对全封闭小温室温度的影响,比较不同方法的降温效果。【结果】(1)中空材料对全封闭环境内的降温效果不明显。在双层中空玻璃的4个受光面加入一层水后,能够显著降低高温时段温室内的温度。(2)延长空间对全封闭小温室能够起到一定的降温作用,平均可降低4℃。(3)利用水在全封闭小温室顶面和侧面循环,可使温室内温度降低,具有明显的降温效果。【结论】利用水循环方法能够起到较好的降温效果,空间延长法也可实现全封闭温室的降温,但需考虑延长空间的成本等因素。