华南区域温室自然通风系列天窗装置

温室自然通风是一种基本不消耗动力能源,利用风压和热压进行温室内外空气交换的环境控制技术,为华南地区温室通风换气的主要方式。为了改进温室自然通风系列开窗装置,提高温室通风效果,利用卷膜式和齿轮-齿条驱动式研制了不同通风比的温室天窗装置,并对其操作方法进行了详细说明。研制的温室天窗装置操作简单,运行管理费用低,可以满足不同植物品种生长的需求,有助于提高华南设施环境调控技术水平。     

北方现代温室开窗系统的研究

温室开窗系统是保证温室通风最普遍使用的设备,其性能和稳定性将直接影响温室的效果。近几年,温室的功能不断得到扩展,从单一种植温室发展到育苗温室、试验温室、观光温室及作业车间等,结构型式主要有坡屋面、圆拱型及文洛式等。为此,针对温室环境调控重要手段—开窗系统,从其开窗型式的设计、应用以及不同开窗机构工作原理和组成做了重点阐述,为正确选择开窗机构提供了依据。     

温室开窗机构研究

本文对温室中常用的电动开窗机构、手动开窗机构、气动开窗机构的工作原理、优缺点、使用性能和注意事项做了详细的分析。结果发现,传统的电动齿轮齿条开窗机构存在响应慢、使用寿命短等缺点;气动开窗机构响应快,能够在环境比较恶劣的条件下正常使用。将气动技术应用到温室开窗系统中具有潜在的优越性。气动开窗初步研究存在不足,在温室内实现气动开窗有待于进一步研究。     

不同风况和开窗配置对夏季单栋塑料温室微气候的影响

以华东地区种植着空心菜的单栋塑料温室为研究对象构建其全尺度计算流体力学模型(CFD模型)。该模型经现场实验验证,其计算值与各测点温度实验值变化趋势吻合且差异在1.1℃以内。随后,通过该模型研究不同开窗配置下温室内气流和温度场特征,评估开窗配置对通风率、室内外温差和室内气候均匀性的影响,揭示不同风况下温室微气候形成机理。仿真结果表明,不同开窗配置会产生截然不同的温室微气候场。顶侧窗配置下温室通风率最高,室内外温差最小,能产生较均匀的室内气候,因此最适合于温室夏季通风。不同风况会对温室内气流和温度场产生显著的影响,进而影响温室降温效果和气候均匀性;当外界高温低风速气候条件下,热压通风起主导作用;顶侧窗通风能显著提高温室降温效果,有效降低作物冠状层气温。     

运用CFD模拟计算温室通风流量系数

在温室通风设计规范中,流量系数是通风量计算非常重要的参数.目前,流量系数的取值是以工民建结构设计规范中风荷载计算时的流量系数作为参考.由于计算目的不同,且温室有其不同于工民建筑的构造,温室通风量计算中流量系数的合理取值是需要深入研究的问题.为此,提出了运用CFD模拟计算方法,针对温室常见开窗形式(包括各种顶窗、侧窗窗洞口),建立包括窗洞口在内的区域气流流动的三维立体模型,对这些窗洞口附近的气流流动情况进行了数值模拟,并对模拟结果进行了系统的整理,得出了各种典型通风窗洞口的流量系数.     

连栋温室内湿帘-风机流场特性

为了解华南地区大型连栋玻璃温室在湿帘-风机通风条件下温度场与速度场的变化情况,探究该通风方式下,温室内的通风降温性能,以广州市农业技术推广总站示范基地的连栋玻璃温室为研究对象分别进行了稳态和瞬态计算,将稳态模型的计算结果与温室内监测点得到的数据进行对照,验证了计算模型的可靠性,并对湿帘-风机通风工况进行瞬态计算,得到温室内直观的温度和速度的分布情况及变化规律.结果表明:开启湿帘-风机系统后,湿帘侧最初风速可达1.6 m/s,通风过程中逐渐发展为从湿帘入口贯通风机出口的高速气流场,气流速度最终稳定在0.8 m/s;温室内温度场从湿帘侧到风机侧表现出梯度降温的变化特征,同时伴随着温室全局性的微小幅度降温;将风机流量增加1倍后,温室内气流的湍动程度增加,降温速度明显提高.得到的结果将为华南地区连栋玻璃温室的正常运行和精准调控温室内的小气候环境提供参考.     

基于CFD的夏季屋顶全开型玻璃温室自然通风流场分析

为研究自然通风对屋顶全开型玻璃连栋温室夏季降温的影响,采用k-ε湍流模型和DO辐射模型建立了屋顶全开型温室在夏季高太阳辐射和弱风天气下的CFD模型,将模型的模拟值与实测值进行对比,两者平均相对误差为2.5%。利用建立的CFD模型,进行了夏季高温季节通风降温调控措施的试验分析。结果表明:屋顶全开窗玻璃温室中,天窗的开窗角度应与侧窗配合,这样能增强通风的降温效果;在侧窗为45°时,天窗调整至60°的温室整体降温效果优于天窗45°或75°开启角度。屋顶全开窗玻璃温室在使用侧窗和调控至合理开启角度的天窗进行联合通风的工况下,温室整体温度从38.4℃降至36.9℃,调控措施降温效果明显。     

国内外设施农业装备技术发展趋势

世界上采用塑料大棚栽培作物最多的国家是西班牙、法国、日本等国，面积达5000～35000hm^2。玻璃温室是荷兰、英国、法国、德国、日本等国家发展的一种现代化温室，由于这种温室可以自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照，     

风压通风的单栋温室内部流场的ANSYS CFD模拟

利用ANSYSCFD软件模拟了单栋温室内风速为3m／s时的速度场，在此基础上比较了侧窗通风、侧窗加天窗组合通风等几种不同的通风方式下的温室内部流场变化。由理论推导和对模拟结果分析得出侧窗加天窗的通风布局的平均风速较高，因而通风率较高，对作物的损害较小。     

单层和双层膜组装式日光温室环境性能比较分析

组装式日光温室普遍存在保温蓄热性能不佳的问题,采用前屋面双层薄膜覆盖提高组装温室保温性能,经对单层膜、双层膜温室和传统土墙温室温光环境观测分析。结果显示:单层和双层膜组装温室的保温性能均不如普通土墙温室,但双层膜较单层膜组装温室的保温性能明显提高,冬季较单层膜组装温室最低温度提高4.20℃,降温速度较单层膜温室低0.39℃/h。双层膜组装温室也存在透光率下降(较单层膜温室下降6.67%~15.60%)、相对湿度增大和通风能力不足等问题。在温室建造和管理中还需注意改进,提高温室的调控能力。     

现代玻璃温室智能气动天窗系统设计与研究

为满足现代温室对室内环境越来越高的要求，采用快速、安全、可靠、低成本的气动自动化技术设计气动天窗系统，可以实现天窗系统开闭与开度的自动化调控。为此，讨论了气动天窗系统的原理，得出了驱动气缸负载模型以及各级风速下气缸负载特性，探讨了该系统可行性和特点。与传统技术比较，气动系统完全可以取代机械式开天窗，而且结构简单，操作方便，位置控制精度高，天窗开度和通风面积显著增加，增强了利用自然通风调节温室环境的能力。     

连栋塑料温室气动天窗机构的参数优化

在调查温室所处地区风速分布的基础上 ,研究风载与天窗位置角及风向的关系 ,以及风载、均布结构重量和集中力 3种天窗荷载的作用。建立多目标非线性优化模型 ,合理快捷地确定了气动天窗机构的各个参数 ,给出优化后气缸负载的动态曲线。     

自然通风下栽培番茄的单栋温室内气流场稳态模拟

从N av ier-S tokes方程出发,运用CFX软件对外界风向与屋脊平行和相夹45°两种情形下温室内气流场进行了稳态模拟研究。结果显示,对于前者,气流从山墙门和侧窗的上部进入,从侧窗的下部流出,气流在温室内沿中心纵截面分布的对称性较好,在温室的后半部气流逐渐扩散,紊流加强;对于后者,气流从山墙门和迎风侧窗处进入,两股气流相遇后受棚面形状及作物的影响而形成各种涡流,最后从背风侧窗处流出。气流在接触到栽培作物时流速迅速减小,作物冠层边界受到周围空间气流的影响,但在作物冠层内受周围空间气流影响不大。     

蔬菜大棚内气流流态分析研究

运用三维不可压缩流体的紊流模型,对蔬菜大棚内气流场进行了数值模拟,分析研究了不同形状、不同换气条件的蔬菜大棚内部气流流态,为进一步优化蔬菜大棚结构提供了可靠的依据。对抛物型、屋脊型等多种大棚形式作了内部气流流态模拟,每种形式又分不开侧窗和开侧窗二个工况。从各种形式和工况的模拟结果可清楚地看出,大棚内部气流的速度分布及回流位置、范围都比较合理。     

塑料温室通风降温的试验研究

提出了华南型温室设计方案，对华南型温室与其它几种常见温室采用自然通风或机械通风等效果进行试验比较。试验结果表明，机械通风是温室有效的降温措施，但运行费用较高；华南型温室采用自然通风是一种有效而低廉的降温措施；连栋温室的通风效果与连栋数有关，连栋数越多，通风效果越差。     

自然通风条件下塑料大棚温度和湿度模拟

为了深入研究大棚通风对大棚内温、湿度影响,基于能量与物质平衡原理建立了大棚内部温、湿度预测模型,对大棚内部温、湿度进行预测模拟,并以试验观测数据对模型进行了检验。结果表明,模拟晴天天窗开度50%(处理1)与100%(处理2)时,大棚温度预测值和实测值决定系数分别为0.98、0.99,相对湿度预测值和实测值决定系数为0.9,模型能较好的预测棚内温、湿度;大通风面积对大棚内温、湿度影响大于小通风面积,通风面积对大棚内温度影响比相对湿度影响明显。研究结果可为通风条件下塑料大棚温、湿度环境控制研究及南方塑料大棚生产管理提供参考依据。     

南方连栋塑料温室夏季机械通风优化设计

我国南方地区夏季长期高温,严重影响了温室作物生长。为了提高降温效果且减少通风能耗,需要优化温室机械通风系统的设计参数和控制方法。以南方地区典型的连栋塑料温室为研究对象,针对温室机械通风,建立了三维全尺度瞬态及稳态计算流体力学仿真模型。通过在温室内、外均匀布置温、湿度和光照传感器,测量机械通风引起的温室内气温变化和分布,用实验验证了仿真模型瞬态和稳态计算的准确性和有效性。通过仿真模型模拟了室外高温条件下的风机数量、温室长度、入口温度及环境温度变化等参数对机械通风降温效果的影响程度,并模拟了不同数量风机启闭控制的降温效果。本文提供的控制策略最高可减少约60%的能源消耗,而植物冠层平均温度仅升高0.21℃。     

基于模型优化预测与温度场分析的温室传感器故障识别

在温室高温高湿的工作环境下,传感器易出现故障,会对温室的智能管理造成一定的资源浪费,为保证智能化温室管理系统的有效运行,需要及时准确地对温室内故障传感器做出识别.通过试验对云南地区温室在夏季不同通风状态下室内场域的变化情况进行分析,以云南地区大型玻璃连栋温室作为研究对象,建立夏季不同通风方式下温室的三维稳态CFD模型,...     

温室通风设备状态监测系统设计与试验

根据现代温室监控和管理的需求,基于Android系统开发了温室设备的状态监控模块,采用CAN总线测控系统对温室内外环境数据进行实时采集并对温室环境设备进行控制.基于Android开发的系统软件具有远程监控的功能.根据摄像头提供的实时视频数据,对图帧间差分法和自相关函数法应用于温室风机停转状态的监测以及背景差分法和Can...