华南型连栋PC板温室的研制

华南地区气候以高温高湿为主要特征,如何低成本使用自然通风降温是华南温室研究课题.本文对华南型连栋PC板温室的设计进行了阐述.该型温室结构设计新颖,关键技术国内首创.     

华东连栋塑料温室夏季降温效果比较研究

针对华东地区夏季高温高湿的气候特点,通过比较内遮荫、外遮荫、喷雾和内遮荫网上喷雾综合降温系统的降温幅度和降温效率的试验,指出适合华东地区的夏季最佳降温方式为内遮荫网上喷雾综合降温系统,它可提高该地区温室夏季的利用率。试验表明:在天气晴朗、自然通风的条件下,采用该系统可使温室内下部气温比相同高度室外气温降低2.4°～6.5℃,而内遮荫为0.2°～2.5℃,外遮荫为0.1°～1.0℃,喷雾为1.2°～4.4℃;但相对湿度增加了10%左右;降温幅度与室外干球温度呈线形相关性;降温效果受喷雾方式和天气状况的影响。     

华东型连栋塑料温室夏季降温研究

华东地区夏季高温高湿,严重制约了室内作物的正常生长和发育。遮阳网上喷雾降温利用将细雾喷洒在遮阳网和拱顶之间的高温区、水在蒸发过程中吸收大量热量、未完全汽化的雾滴落在遮阳网上形成二次蒸发散热的原理,使降温效果进一步提高。试验表明在温室内空气湿度增大不多的情况下,可有效地将温室内气温下降到低于室外气温0.6°～2℃,降幅可达3°～5℃左右,并且温度分布均匀。     

光伏温室室内外环境条件对比

为了测试光伏温室在实际生产过程中的降温效果及光伏板布局对光照的影响效果,对已建光伏温室进行了室内外温度、湿度和光照等数据测试。测试结果表明:在湿帘风机降温系统开启的条件下,对比室外环境条件,降温范围可达0.5～7.8 ℃,湿度差值范围为12.3%～33%;在光伏板布局采用间隔排列的情况下,透光率范围为32.64%～80.96%,平均透光率为66.27%。由此可见,光伏温室中湿帘风机降温系统具有良好的降温效果,光伏板布局的光照可以满足作物需要,是具有广泛应用前景的实用技术。      

基于CFD的Venlo温室夏季组合降温措施模拟研究

针对我国南方地区夏季高温高湿的气候条件,对采用天窗、外遮阳、内喷雾降温措施的试验Venlo温室内温度状况进行了模拟研究。以室外气候参数为边界条件,考虑作物和环境的相互作用,内喷雾系统和室内环境的质热交换以源项的形式加入到控制方程中,采用CFD(computational fluid dynamics)中的稳态方法求解控制方程,模拟Venlo型温室不同调控措施及组合下的温室内温度分布特点,分析各种调控措施的调控效果。模拟结果表明:采用加入源项的方法模拟内喷雾系统和室内空气的质热交换,其模拟值和实测值均方根误差RMSB为0.514 4℃,最大绝对误差为0.75℃,平均相对误差为1.3%,说明所建立的CFD模型有效。3种降温措施下,以外遮阳+自然通风的降温贡献率最大(80.6%),能耗最高的喷雾系统降温贡献率仅为34.8%,较高的环境湿度影响了喷雾系统的降温效率。CFD夏季降温模型的建立为温室作物系统的环境控制策略的制定提供了科学依据。     

连栋塑料温室自然通风系统数值模拟研究

应用计算流体力学建立了华东型连栋塑料温室的二维、稳态的湍流模型,对普通齿条开窗和法国式大开窗两种常见的顶窗开启方式的温室,特别是作物层的自然通风速度做了分析比较。结果表明,普通齿条开窗的温室到达出口的通风速度略大于法国式大开窗的温室,但后者通风的均匀性明显好于前者。     

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.     

基于分段多区间的温室夏季温湿度智能控制策略

温室环境调控能有效改善作物生产条件,为有效针对温室温度相对湿度进行精准调控,设计了一种基于物联网的温室智能监控系统,分别进行了降温、除湿、增湿和无设备运行4种处理下的试验,构建了温室无设备运行状态下温度和相对湿度变化的数学模型,通过对比同一条件下无设备运行状态的模拟值与设备调控后的实测值,定量分析出不同设备的调控能力。提出了根据作物需求分时间段、根据设备调控能力分温度区间的分段多区间温湿度调控方法,并进行了试验验证。结果表明：分段多区间控制策略可以有效地调控温度和相对湿度,全天59.46%时间内的温度处于适宜区间中,全天6680%时间内的相对湿度处于适宜区间中;设备运行稳定且未造成设备频繁启闭。分时间段多温度区间控制策略结合智能控制系统可实现远程自动控制。     

湿帘风机系统温室夏季蒸腾与微气候试验

在2种通风率和湿帘开、关状况下对温室内部气候相关参数进行了检测和对比分析,并重点对蒸腾速率进行了模拟计算和测量.试验结果表明:蒸腾速率与通风率、湿帘工作状况相关,在相对干燥的环境下(不开启湿帘),提高通风率可使植物获得更大的蒸腾量,从而可使温室内部温度不超过室外温度.在湿帘不工作的情况下,由于蒸腾的作用植物叶面温度低于周围的环境空气温度;而在湿帘工作情况下,室内湿度较高,蒸腾受到抑制.叶面温度高于周围环境空气温度.     

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。     

温湿度解耦模糊控制系统的研究

针对温室气候控制方法中温湿度之间的耦合作用,提出了以温度控制为主、湿度控制为辅的控制策略,并建立两变量输入、3变量输出的控制主回路和补偿回路模糊控制系统,从而为温湿度控制提供了一种行之有效的方法。     

自然通风温室及通风量研究

介绍了自然通风温室的通风机理和测量通风量的方法；论述了国外学者通过试验和非线性拟合后得到的通风量与温室室内外温度差、室外风速的关系及结论。     

基于自然通风的日光温室内温湿度仿真模型

为了模拟自然通风条件下日光温室内温湿度的变化,将通风口开度进行量化处理,根据热量平衡和水汽质量平衡原理构建了温室内气温和湿度的动态变化数学模型。利用Simulink仿真平台将二者结合,搭建了以通风为输入、以室内温湿度为输出的温室微气候系统仿真框图,利用2类典型天气条件下的实测数据对模型进行了仿真检验。研究结果表明,室内气温的标准误差最大为0.479 2℃,仿真有效性指数最小为73.03%;室内湿度的标准误差最大为1.943 7%,模型有效性指数最小为71.13%;仿真模型是有效的。     

温室温湿度数据管理系统的研究

利用 Visual Basic软件作为开发平台,建立了温室的温湿度数据管理系统.该数据管理软件具有数据存储与显示、通信参数的设定、数据曲线图分析、数据统计分析和知识帮助等功能.在实际应用中表明,该软件运行可靠、功能完整,方便了用户对数据的管理和分析.     

强制通风温室中温度分布的试验研究

本文介绍了在强制通风温室中使用水帘和不使用水帘降温时，不同通风率情况下温室温度分布．包括室内外温差、温室长度方向和高度方向温度差的试验测试方法。试验结果表明：在不使用水帘和使用水帘时；温室内温度差在垂直方向最为显著，增大通风率会减少该温度差；与不使用水帘相比，使用水帘时提高通风率对降低室内温度效果显著。     

单栋塑料大棚在高温低风速下的自然通风数值研究

为了研究华东型单栋塑料大棚在高温低风速极端天气下的自然通风特征,利用计算流体力学(CFD)理论建立栽培植物的全尺度三维自然通风模型,模型包括了太阳辐射和作物的影响。仿真结果证实:在外界风速较低时,热压通风起主导作用,且增开天窗能提高大棚的通风效果。CFD仿真结果和实验测试点的温度偏差在1.1°C之内,吻合较好,验证了CFD模型的有效性。     

多间日光温室温湿度环境模拟与分析

为了观察中国北方地区多间日光温室每个屋子的温湿度分布和夜间散热过程,利用Penmane-Monteith法土壤水分蒸发理论和计算流体动力学(CFD)方法进行环境温湿度模拟分析。试验时,在温室内布置了温湿度传感器、热通量传感器和土壤温度(水分)传感器,并进行了多点测试。测试分析得出:多间日光温室的室内最高温度为37℃,夜间温度为5℃,凌晨最低温度为2℃左右。利用Penmane-Monteith蒸发公式算出温室土壤的蒸发速率得出白天和夜间的蒸发率分别为6.07×10-5kg/m2·s和2.28×10-6kg/m2·s。通过模拟发现:室外平均风速0.5m/s时,室内最大流速能达0.33m/s(出现在屋子Ⅱ)。最终研究得出:该类型温室需要加强保温措施才能满足中国北方地区温室生产要求。     

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。     

北方寒冷地区双连栋日光温室的研究

日光温室是适合我国北方寒冷地区采用的具有中国特色的农业设施。为此,在充分研究具有中国特色的节能型日光温室的基础上,设计了一种新型温室,并在内蒙古呼伦贝尔地区实际建设了高效节能型连栋温室;阐述了双连栋日光温室的特点与结构设计要素,并通过具体试验测试进行分析。结果表明:该种温室具有良好的透光保温性能,节能效果显著,适合在北方寒冷地区推广应用。