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。     

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。     

大棚温室作物需水量计算模型研究进展

对目前国内外大棚温室作物需水量计算模型的研究进展进行了归纳总结,在此基础上指出：基于不同气候（主要是室内外气候耦合的相关度）条件下应使用不同的计算模型,并建议对大棚温室微气候复杂的动态系统进行数值模拟及建模,有利于进一步提高计算室内作物需水量模型的精度。     

设施农业中太阳能集热技术温室调温系统的结构研究

近年来,随着绿色环保理念的普及,设施农业中温室大棚原来燃烧不可再生资源供热的方式逐渐转变为使用清洁新能源供热。通过分析国内外温室新能源供热方式的研究现状,根据设施农业温室调温的基本要求,设计了一种环保型太阳能集热技术温室调温系统。该系统利用太阳能平板集热器收集太阳能辐射,以加热后的水作为热能传递媒介,通过保温水箱完成热能存储和转换,实现对温室温度的调节,具有结构简单、节能环保、制造成本低、控制效果好、热能利用率高、自动调温能力强等优点,应用优势明显。     

农业温室供热系统设计研究

农业温室生产的作物主要体现出产量高、无污染和质量好等优势,在推动现代农业发展中发挥着巨大作用。但是传统人工控制室温的方式不仅精确度较低,而且效率也不高,因此通过农业温室供热系统的设计与应用,为农作物生长创造了良好条件,达到了节约人力和提高控制精度的效果。本文对农业温室现存问题进行了分析,并介绍了农业温室供热系统后设计要点。     

燃煤热风炉在温室生产中的应用

科学地选择和设计温室供热系统,既能满足作物生长需求,又能最大限度地节约能源、提高温室的经济效益和保护环境,是设施农业生产中期待解决的问题。为此,在研究国内外燃煤热风炉应用的基础上,结合我国的能源状况和环境保护要求,对燃煤热风炉在温室蔬菜生产中的应用进行了系统研究。进而证明了新型间接加热煤热风炉是适合我国国情的炉型之一。     

温室滴灌条件下土壤水分下限对白菜生长及耗水强度的影响

以白菜为试验材料,研究了冬季供热温室滴灌条件下不同土壤水分下限(分别为田间持水率(FC)的60%、70%、80%)对其根冠发育、品质及产量的影响,同时通过测定土壤含水率变化得出各处理植株耗水强度变化规律。分析表明,80%FC下限处理结球期白菜株高、冠幅、结球直径以及0～30cm土层内根长密度、根表面积密度均要高于中、低水分处理,其冠层发育及根系分生能力较强;高水分下限处理会显著降低白菜还原型Vc含量。温室内蒸发力较强,苗期、莲作期各处理植株耗水强度无明显差异,结球期高水分下限处理植株耗水量总体高于其他处理,生育末期由于停止供热等因素耗水强度均有所下降;70%FC处理白菜水分生产效率最高(79.90kg/m3)。综合考虑产量、品质以及水分利用效率等因素,在冬季温室供热条件下选择田间持水率70%的水分下限为设施栽培白菜的最优灌溉处理水平。     

基于互联网的温室控制系统开发（摘选）

该研究旨在设计一种基于互联网的温室控制系统,以便实现远程监测和控制。所设计的系统包括硬件（传感器、单片机、交换机、电脑、网络摄像头和执行器）和软件（采集和控制）。通过将执行器（风机、泵、喷雾器、机械遮光装置和可旋转摄像头）安装在试验温室并且连接到计算机互联网上对系统性能进行测试。在水培生菜等整个生长期内对其微气候参数进行监测,在3种操作模式（手动、自动和定时）下,对温度、湿度、光照和含水率进行控制。利用开关对风机、泵和喷雾器进行控制以确保微气候参数能保持在所需范围内。机械遮阴和摄头旋转采用伺服电机驱动,由PWM信号驱动进行控制。对3种模式下系统的性能进行评价和比较。结果表明,对温度、湿度、光照和含水率4个参数可以通过互联网Remote Desktop完成远程控制。监控单元提供的植物生长图片可作为制定控制决策的附加信息。      

基于互联网的温室控制系统开发(摘选)

该研究旨在设计一种基于互联网的温室控制系统,以便实现远程监测和控制。所设计的系统包括硬件(传感器、单片机、交换机、电脑、网络摄像头和执行器)和软件(采集和控制)。通过将执行器(风机、泵、喷雾器、机械遮光装置和可旋转摄像头)安装在试验温室并且连接到计算机互联网上对系统性能进行测试。在水培生菜等整个生长期内对其微气候参数进行监测,在3种操作模式(手动、自动和定时)下,对温度、湿度、光照和含水率进行控制。利用开关对风机、泵和喷雾器进行控制以确保微气候参数能保持在所需范围内。机械遮阴和摄头旋转采用伺服电机驱动,由PWM信号驱动进行控制。对3种模式下系统的性能进行评价和比较。结果表明,对温度、湿度、光照和含水率4个参数可以通过互联网Remote Desktop完成远程控制。监控单元提供的植物生长图片可作为制定控制决策的附加信息。     

温室型煤热风炉供暖系统

北方地区的温室蔬菜生产,供热是必要和重要的手段。但目前多数温室存在供热不足、耗煤过多、室温不均和室内环境污染较重的缺点。它不仅浪费能源而且严重地影响着蔬菜生产。为此,我们于199O年冬研制了型煤的热风供暖系统,并在哈尔滨市郊新春乡进行了实验。本文主要说明:系统的设计依据,系统的布置和结构概要,测试结果及其分析以及改进的意见。得到的结论是:型煤热风炉供热系统在蔬菜温室中推广完全是可行的,对于能源节约,蔬莱生产,环境保护都有着明显的效益。     

温室小气候环境模型的应用及综述

对国内外温室小气候环境建模方法的研究进行了综述。温室小气候环境建模的方法主要有两种:一是以能量平衡方程和质量平衡方程为理论依据研究温室的模型,另一种方法为基于输入输出数据的模型,包括线性模型、非线性模型、黑箱模型等。同时,指出了目前温室小气候建模方法存在的问题,并对温室小气候环境建模方法的发展趋势进行了展望,并介绍了一种温室小气候建模方法在气候自适应PID控制中的应用。     

温室小气候测量试验设计及其夏季蒸腾研究

温室内小气候环境参数的有效观测关系到温室小气候模拟模型的精度，而温室内作物的蒸腾既影响到潜热和显热交换，又是确定温室作物肥水灌溉的主要依据。本研究设计了一套用于温室小气候和作物蒸腾测量的试验装置，并在夏季南方现代化温室内进行了观测。结果分析表明，试验装置可以用于温室小气候的测量，且波恩比法适于对夏季高温、高湿条件下南方现代化温室中作物蒸腾的模拟，夏季温室内蒸腾速率随净辐射和空气饱和冠层水汽压差的增加而线性增大，蒸腾速率对冠层以上不同高度水汽压差的变化不敏感。     

温室小气候建模方法研究现状与展望

综述了温室小气候模型的发展现状,包括依据能量和物质平衡的物理建模、线性和非线性的系统辨识建模,如递归最小二乘算法、神经网络等.并分别采用物理建模和神经网络系统辨识方法,通过实验对温室小气候进行建模与仿真.同时,指出了这些方法存在的一些局限性,最后就温室小气候杂交建模方法的发展趋势进行了展望.     

基于LSTM的温室番茄蒸腾量预测模型研究

作物蒸腾量是指导作物灌溉关键参数之一,实时获取作物蒸腾量,实现按需灌溉是节约用水的有效途径。然而,温室内小气候效应显著,作物蒸腾与环境因子间关系较为复杂,且各环境因子之间相互关联并呈非线性变化。本文以番茄作为研究对象,使用称量法测量作物实时蒸腾量,通过布设传感器实时获取温室小气候数据,包括空气温度(Air temperature, AT)、相对湿度(Relative humidity, RH)、光照强度(Light intensity, LI)作为模型的小气候环境输入,冠层相对叶面积指数(Relative leaf area index,RLAI)作为模型的作物生长输入,在此基础上,提出了基于长短期记忆网络(Long short term memory, LSTM)的番茄蒸腾量预测模型。利用该模型对番茄蒸腾量进行预测,并与非线性自回归(Nonlinear autoregressive with exogeneous inputs, NARX)神经网络、Elman神经网络、循环神经网络(Recurrent neural network, RNN)模型进行了对比。试验结果表明,LSTM预测模型决定系数(Determination coefficient, R2)与平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)分别为0.9925和4.53g,与NARX神经网络、Elman神经网络、RNN方法进行对比,其决定系数分别提高了8.97%、1.18%和0.82%,其平均绝对误差分别降低了8.16、6.23、0.52g。本研究所提的预测模型具有较高的预测精度及泛化性能,研究成果可为温室作物需水规律及需水量研究提供参考。     

温室水源热泵空调系统研究现状与展望

详细介绍了水源热泵系统的组成、工作原理以及系统对水量、水温、水质的要求,分析了国内外温室水源热泵空调系统研究现状,指出国内外研究在机组的动态特性、部分负荷情况下的能耗变化等方面存在不足,提出了今后温室水源热泵空调系统的研究将集中在以下几个方面:研究不同气候条件下,系统运行动态特性;研究不同温室,以及同类温室不同结构特征对系统运行的影响;研究基于植物生理特性的温室地热空调系统负荷、能耗;研究移动水源热泵空调系统优化设计模型,针对不同环境参数、不同温室结构特征,实现年能耗最小的最优设计。     

考虑作物安全性的多能互补温室低碳控制方法

多能互补农业温室系统需深入考虑作物安全生长的环境条件,从而优化调控多源设备功率,实现系统的经济、低碳运行。为此,本文提出了一种考虑作物安全性的多能互补温室低碳控制方法。首先,构建含电、气、热农业温室综合能源系统的供能架构,建立各农业设备功率模型,阐明能量流和功率耦合设备的能量转换机制;然后,研究农作物生长的光照、温度、供水的安全边界条件,提出作物的日光照量与小时光照量合理范围、室内恒温的供热功率范围、科学供水的用电功率范围与用电时间范围,并采用数学模型详细描述;再者,提出电、气、热碳排放核算指标,建立综合运行成本和碳排放成本最低的功率优化控制模型,采用粒子群算法求解,得到优化用能方案;最后,通过算例仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

以研促教的探索与实践——以涉农高校科研成果转化助推实验教学为例

实验是热工基础等课程教学的重要组成部分，但传统实验多以单一原理、现象的演示或验证为主，教学达成度不甚理想。为改变这一现状，提升实验教学的综合性、生动性和创新性，开展了科研成果转化为实验教学的探索与实践。将科研项目研发的温室覆盖材料测试平台及其测试方法标准等成果与热工基础教学相结合，层次化设计成包括实验前准备、参数设定、平台操作、典型问题思考等环节的综合性实验，结合保温被等温室覆盖材料的传热特性测试，实现了抽象概念生动化、理论知识具体化、表象问题深入化，促进了学生对传热过程、传热系数、热阻及传热影响因素等教学内容的理解和系统性掌握，增进了实验教学与理论学习和生产实践的有机融合。科研成果转化助推实验教学，为强化学生创新能力培养提供了新的途径。      

温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热效果影

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热增温效果及对温室温度与湿度环境的影响,分别测试了该系统换热管道以不同空气流速蓄热时换热管道进出口空气温度和湿度、地坪温度以及相邻无蓄热系统温室内的气温、土壤温度和室外温度.结果表明,白昼晴朗时,当换热管道内空气以流速0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s进行蓄热时,地坪温度均高于相邻无蓄热系统温室内的土壤温度,平均温差分别为0.8、1.1、3.1、3.9、4.3、5.6℃,系统蓄热效果随换热管道空气流速增加而增强.在系统换热管道内空气流速以0.6～2.8 m/s蓄热时,温室内热空气流经换热管道温度明显降低,使蓄热温室内的气温低于相邻温室气温0.1～0.6℃,但蓄热温室气温在常见温室栽培作物所需的适宜温度范围内,换热管道以不同空气流速蓄热对温室的温度环境影响较小.     

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.     

效益优先的温室光照优化调控模型研究

针对当前温室光照环境调控成本较高的问题,在满足作物生长需求的条件下降低调控成本,提出效益优先的温室光照优化调控模型.通过设计嵌套试验获取温室不同温度、二氧化碳浓度、光照强度组合下的黄瓜光合速率数据,以此环境参数作为输入、光合速率作为输出构建基于最小二乘支持向量机(LS—SVM)的光合速率预测模型;继而采用融合两种不同光...