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℃。     

南方连栋塑料温室冬季通风除湿开窗优化

连栋塑料温室主要依靠日光蓄热,冬季为保温需要长时间密闭以避免室内热量流失,这就导致室内形成高湿环境,使栽培作物易患病虫害.以有效除湿和减小室内热量损失为目标,以十一连栋塑料温室为研究对象,建立全尺度计算流体力学模型(CFD模型).在顶窗通风工况下,CFD模型的有效性经实验数据验证,其计算值与各测点湿度的实验值变化趋势吻合,且差异在5％以内;并利用该模型研究了不同开窗组合(侧窗、顶窗和顶窗加侧窗)对温室内空气流场和湿度场的影响.仿真结果表明,顶窗通风是一种较理想的通风组合,能够在3 min内完成作物冠状层的除湿.除湿结束后,室内平均相对湿度从92％降至68％,湿度分布均衡性较好,且热损失较小,能满足冬季温室保温、除湿的要求.     

连栋温室侧立面塑料薄膜保温效果及试验研究

为了提高连栋温室的保温性能,验证连栋温室侧面保温膜的温、光性能,设计了一种以侧立面悬挂日光温室覆盖用的棚膜作为连栋温室侧面保温膜的试验温室.试验结果表明,有保温措施的温室在测试期内的平均温度较无保温措施温室的平均温度提高了约2.9℃.晴天时,与无保温措施的温室比较,有保温措施温室的昼间和夜间平均气温分别提高了约2.2℃...     

FL8型现代化连栋温室

温室温室是为一些生物(植物、动物)生长创造出模拟和优化自然环境,特别是充分利用太阳的光、热条件的建筑设施。习惯上称连栋塑膜大棚。从工程技术上它包括温室骨架与覆盖材料等设施与外界环境隔离,温室内有光、温、湿、气、水、营养等环境条件与调节控制的设备,以及某些土壤耕作、施肥、植保等生产作业机具。2 连栋温室连栋式塑膜覆盖温室是由构架相同的若干单栋温室组装而成。它和单栋温室比较,具有较多优点: 2.1 土地利用率高,无单栋温室中间间隔,连片使用,一般比单栋土地利用率提高40%以上。并且由于环境     

主动采光蓄热型日光温室性能初探

研究了一种新型主动采光蓄热型日光温室,该日光温室应用了倾转屋面技术和主动蓄热风机系统技术,实现了人为调节日光温室采光面角度和提高后墙蓄热效率,并对其温光性能进行了试验研究。试验测定了位于陕西省子长县现代农业示范园内的试验温室,并选取2013年冬季冬至日、典型多云天和典型晴天的试验数据,分析研究了主动采光蓄热型日光温室与普通日光温室室内光照度和温度的差别。在本试验条件下,与普通日光温室相比,冬至日主动采光蓄热型日光温室室内光照度平均提高了15.42%,平均温度提高了2.6℃;典型多云天时主动采光蓄热型日光温室室内光照度平均提高了11.73%,平均温度提高了2.1℃;典型晴天时主动采光蓄热型日光温室室内光照度平均提高了21.28%,平均温度提高了5.6℃。与普通日光温室相比,主动采光蓄热型日光温室冬季室内的平均光照度和平均温度均有明显提高。     

基于风机盘管热风供热系统的温室热环境研究

为进一步提高温室供热系统整体供热效率,针对生物质锅炉作为热源、风机盘管作为末端散热装置的温室热风供热系统,建立了试验温室冬季夜间供暖条件下的室内热环境模拟CFD模型,对室内温度场分布进行了数值模拟并与试验结果进行对比。结果表明,二者所描述的温室内温度场的分布趋势相同,各点误差均小于3℃,计算均方根误差为0.66℃,验证了所建CFD模型的有效性。模拟结果表明：采用该热风供热系统可有效提高室内温度,植物生长区域温度范围为12~17℃,植物层温度分布均匀,无较大梯度变化。     

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。     

北方寒冷地区温室供暖计算方法

北方地区温室的冬季供暖十分重要。一方面,室外非常寒冷(哈尔滨地区最寒冷的1月份室外日平均气温达到-26℃);另一方面,由于地理纬度高(哈尔滨地区地理纬度j=45.6),太阳高度角低(1月份平均为d=-20.9),造成采光量少,必须补充足量的热才能维持温室正常的栽培生产。为此,详细论述了寒冷地区温室供暖计算方法,为北方温室的冬季生产提供热量的保证。     

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.     

热带地区锯齿型温室微气候环境初步研究

笔者于2010年9月至2011年7月采用5点法和9点法对中国热带农业科学院橡胶种质资源圃锯齿型温室微气候环境进行了初步研究,以期为锯齿型温室在热带地区改良设计提供理论基础支撑。结果表明:1锯齿型温室年平均透光率为35.21%,内部光照较强;在2010年9月25日、11月13日及7月8日中午温室内最强光照强度达到了45 000lux以上,超过了作物光照饱和点,需要适当遮阳。2锯齿型温室内最高日平均温度为3 8.5 9℃,最低日平均温度为1 7.4 3℃,要求具备降温措施;室内地表温度低于露地地表温度约3℃,可为植物提供优于露地的根部生长环境;骨架和薄膜的日最高温度达到了45.00℃以上,应进行适当改良设计以延长使用寿命。3锯齿型温室内湿度环境比露地湿度环境变化平稳,湿度环境较好。4锯齿型温室内的CO2浓度日平均值高于400mg/L,且通风性强,不需要CO2施肥设备。     

连栋塑料温室喷雾降温及外遮荫降温试验研究

为解决夏季温室高温、高湿问题,在温室喷雾水膜降温的基础上,直接在内遮荫幕上做喷雾降温试验,并与外遮荫降温系统进行比较。试验结果表明:单独采用内遮荫幕系统可使室内气温比外界低1℃左右;采用在内遮荫幕上喷雾降温,室内气温比室外可低2°～3℃;采用外遮荫降温系统可使室内温度比室外低3°～4℃。     

连栋温室温度算法研究

根据热平衡方程,结合重庆地区的温室结构和气候特点,对冬季温室升温温度估算进行了研究,提出了温室升温估算系数 ,并对某一结构的温室计算出其值.根据温室升温估算系数 ,利用数值分析中的曲线拟和,对该温室升温估算系数与室外温度建立了关系式.根据该关系式和相应的热平衡式,可以计算出室内温度 .实验证明,该估算方法简单,计算出来的温度数据精度高,具有较高的实际应用价值.     

温室环境-作物湿热系统CFD模型构建与预测

以栽有番茄的Venlo型两连栋玻璃温室为研究对象,对作物蒸腾和土壤蒸发与室内外环境因子之间的关系进行了分析。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合多孔介质模型,构建了求解温室环境〖CD*2〗作物湿热系统的CFD数学模型,并对边界条件的设置进行了探讨。采用Fluent软件对不同天气条件和种植密度温室内温度分布模式进行了3-D数值模拟与预测。结果表明：室内温、湿度模拟值与实测值平均相对误差分别为5.7%和2.1%,CFD模型有效,边界设置合理。晴天室内作物区平均温度较阴天时高1.6℃左右,相对湿度约低3%,太阳辐射对温、湿度分布有影响;双密度栽培作物区温度较单密度高0.8℃,相对湿度高19%。温室背风侧温、湿度略高于迎风侧,作物区温、湿度分布比较均匀,作物和土壤腾发作用对室内温、湿度分布有影响。     

基于Simulink的温室热环境仿真模型研究

为了在改变温室通风口开度的条件下模拟室内气温,根据热量平衡原理,考虑太阳辐射、长波辐射、对流、通风及作物蒸腾等5个主要模块,对温室系统的热量交换进行描述,构建了温室气温动态变化的数学模型,然后通过Simulink仿真平台搭建了以通风为输入以室温为输出的模型仿真框图,并利用典型天气条件下的实测数据对仿真结果进行检验。仿真结果证明了该模型的有效性:在晴天和阴雨天,标准误差分别为0.755 8℃和0.096 3℃,仿真有效性指数分别为92.29%和92.76%。     

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。     

内外遮阳对连栋塑料温室内光环境的影响

借助热辐射理论 ,在分析太阳辐射在温室内的传播过程基础上 ,建立了一种连栋塑料温室在无遮阳、内遮阳和外遮阳情况下的光环境模型 ,并结合实际情况分析讨论了边缘效应对室内光环境的影响。结果表明 :在不考虑边缘效应时 ,内、外遮阳条件下温室内的光环境基本上无差异 ;而考虑边缘效应时 ,外遮阳具有相对较好的光照环境 ,在遮阳网透射率低时更为明显。实测结果与模拟值的变化规律基本吻合。     

可变边界条件下的Venlo温室温度场三维非稳态模拟

以外界温度、太阳辐射、风速风向作为随时间变化的边界条件,基于CFD方法建立了Venlo温室自然通风三维非稳态数学模型。结果显示,模拟值与实测值均方根误差RMSE为0.688℃,最大相对误差为8.9%,平均相对误差为2.8%,所建立CFD模型可以准确地描述室内温度场的时空变化。从整个模拟周期上看,温室内温度和室外温度变化趋势一致,室内温度和室外温度平均温差3.09℃;当室外风速从0.81 m/s跃变至1.2 m/s,风向由西南偏南变为西时,温室西侧迎风口局部气流速度出现了先增大后减小的变化模式,温室东侧上部气流速度明显增加,除温室迎风口附近区域外大部分作物区域气流速度维持在0~0.1 m/s的范围内,温室通风入口处x=1.5 m截面和作物冠层y=1.4 m截面平均温度在180 s内分别下降了1.87℃和0.92℃,室外风速风向对温室自然通风降温效果影响显著。     

圆拱型连栋温室自然通风流场CFD模拟

采用Ansys公司的FLUENT软件,建立温室的三维模型,研究了自然通风条件下平行于温室走向和垂直于温室走向两个风向,两种不同风速下温室内部及温室之间风流场的分布特点。模拟结果表明:当风速较小(1.6m/s)时,温室内风向复杂,出现低速涡旋,当风速较高(5.2m/s)时,温室内风向基本按原方向前进,风速逐渐减弱;当温室外风速为1.6m/s时,温室内大部分区域的风速在0.2m/s左右,当温室外风速为5.2m/s时,温室内大部分区域的风速在1.0m/s左右;连栋温室群中各部位温室的通风情况相差较大,前栋温室内风速明显高于后栋。该研究结果可作为温室生产与设计的参考依据。     

喷雾降温联合自然通风在大跨度温室中的试验

为提高日光温室土地利用率、增大日光温室操作空间,设计了一种新型南北走向的大跨度温室。该温室在夏天种植作物时,室内温度较高,尤其在晴天,即便通风口全开进行自然通风,中午温室内温度亦可高达40 ℃以上。为降低大跨度温室内温度,该文提出了一种高压喷雾降温方法,高压喷雾装置由过滤器、储水箱、管道、高压泵、控制器解压阀和喷头组成。根据现有的研究理论,计算温室的喷雾量为0.27 g/（m2·s）,选择锥心式喷头,喷头孔径为0.3 mm,雾滴直径为0.02~0.03 m,喷头流量为1.3~2.4 g/s,喷头安装密度为0.3个/m2。试验期间设置了60 s开300 s关、90 s开300 s关和120 s开300 s关的3种喷雾运行模式,并在夏季典型晴天开展了喷雾降温试验,选择室外环境差异小的3个典型晴天的3个时段进行比较。试验结果表明,3种喷雾系统运行模式下,试验温室与对照温室相比,气温分别要低3.0、5.1和6.0 ℃,空气相对湿度分别增加10.2%、20.1%和23.8%。同等室外环境条件下,3种喷雾系统运行模式下的喷雾蒸发冷却效率分别为26.3%、39.4%和47.2%,从降温效果、空气相对湿度增加量及喷雾蒸发冷却效率结合来看,系统运行120 s关闭300 s的喷雾模式的降温效果最为理想。综合认为,该研究为北方大跨度温室夏季降温调控奠定了基础。      

日光温室集散热增温蓄热系统的优化与试验研究

为研究设计适用于南疆和田地区日光温室冬季夜间增温蓄热设备,设计了日光温室集散热增温系统,改进了系统集散热器,测试了系统冬季夜间增温蓄热效果,分析了系统对日光温室空气温度、相对湿度以及0cm深土壤温度和15cm深土壤温度的影响和系统集放热效率。试验结果表明：系统在典型晴天试验温室较对照温室温度可以增温4.3℃,试验温室较对照温室平均相对湿度降低8.65%;阴天试验温室较对照温室平均温度增温2.4℃,平均相对湿度降低6.8%,且系统综合平均集热效率为52.6%,表明该日光温室增温系统在和田地区富余的光热资源条件下具有显著效果。