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.     

基于变频驱动的温室变风量通风节能效果试验

基于变频调速驱动技术的温室变风量通风(VAV)方法,可以实现温室夏季通风节能。在一个装备机械通风系统的连栋温室中对设置由变频驱动(VFD)控制的通风系统和常规的开关通风系统进行对比试验。变频控制系统由输入参数为室外环境太阳辐射热流密度和温室内外部温度的控制算法实现变风量通风(VAV),两部分温室的内部气候参数和耗电量得到连续检测并进行对比。连续试验结果表明:在保证两个温室气候参数一致的条件下,变频驱动控制方式比非变频驱动控制方式具有36%(湿帘不工作)和46%(湿帘工作)的节能效果。     

三峡库区设施栽培降温效果比较研究

针对三峡库区夏季高温高湿的气候特点,通过比较湿帘-风机、风机-外遮荫、湿帘-外遮荫、自然通风-外遮荫、强制通风-侧窗降温系统的降温幅度的试验,指出在适合三峡库区的最佳降温方式为湿帘-风机的降温系统。试验表明:在天气晴朗,温室内空气湿度增大不多的条件下,采用湿帘-风机降温系统可使温室内气温比室外降低5～13℃,降幅可达10℃左右,并且温度的分布比较均匀。     

现代温室湿帘风机降温系统的研究

为了给现代温室湿帘风机降温系统的科学设计和有效运行提供依据,从系统特性、实际降温效果、理论温度分布以及相应温室适宜长度等方面对其进行了研究.通过文献分析,对比了目前常用的另外一种蒸发降温方式-细雾降温系统,阐述了湿帘风机降温系统在安装、管理、维护、用水效率、降温效果以及植物安全生产性等方面存在的优势.通过对北京、上海和日本爱知县现代生产性温室的试验测试,证实了这一降温系统的实际降温效果,即3栋温室平均降温幅度分别达3.6℃,2.7℃和2.3℃,很好地保证了温室夏季生产的正常进行.通过模型计算,进一步探讨了湿帘风机降温温室在不同温度、湿度、太阳辐射以及室内气流速度情况下可能出现的温度分布,分析了不同条件下温室可能的最大适宜长度,为该降温系统的设计提供了参考.     

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。     

塑料温室中湿帘风机通风条件下降温效果研究

为了能够充分了解湿帘风机降温系统在嘉兴地区高温高湿环境下的降温效果,以及温室中温度分布特征,在一个占地面积约3 072 m2,安装有湿帘风机降温系统的8连栋塑料温室中进行了相关因素的测试。试验结果表明:在环境相对湿度62%的情况下,使用湿帘风机降温时,温室内部平均温度降幅可达到4.8 ℃左右。证明湿帘风机系统在高温高湿的南方夏季也具有一定的降温能力。温室中水平方向上存在明显的温度梯度,风机一侧与湿帘一侧的温度差为2.5 ℃,沿水平方向的温度梯度为0.063 ℃m。温室中垂直方向上也存在明显的温度梯度,正午前后室外高温期间,温室中心部位垂直方向2个相差2 m位置点的温度差为2.6 ℃。      

湿度控制温室温升技术的模型研究

推导了定风量和定温升2种湿度控制温室温升的技术模型,并简化了模型中的通风量、温升和加湿量等参数的表达式,重点突出影响通风量、温升和加湿量的关键因素。简化后的结果表明,在温室温度22℃,当通风量一定时,用湿度控制温升技术比用传统风机湿帘控制温升技术能使室温的温度更均匀;当温升一定时,用湿度控制技术比用传统风机湿帘控制技术使用的风量少得多。     

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。     

玻璃温室夏季组合降温措施试验研究

本文详细阐述了夏季温室内几种主要组合降温措施,即自然通风+外遮阳系统、机械通风+外遮阳系统、湿帘风机+外遮阳系统和湿帘风机+外遮阳+屋顶喷淋系统等降温措施,与此同时对温室内的温湿度环境变化规律进行分析.结果表明,四种降温措施分别使温室内、外温度差分别为-0.6℃、-1.2℃、-3.6℃和-7.4℃,由此可见湿帘风机+外遮阳+屋顶喷淋系统降温效果最佳;温室内、外湿度差分别为-10.5%、-6.5%、8%和6.8%.     

环流风机布置对温室内流场影响的CFD模拟

为了解大肩高连栋玻璃温室夏季机械通风时室内流场分布,提高机械通风的降温效果,建立了6m肩高温室机械通风工况下的CFD模型,并对模拟结果进行了试验验证,结果表明:模拟值和试验值的最大相对误差为6. 70%,平均相对误差为2. 87%,显示CFD数值模型有效。在CFD模型基础上,进一步对不同环流风机布置下机械通风的降温效果进行了分析,结果表明:使用环流风机可提高机械通风的降温范围,在湿帘风机方向上实现气流的"接力",温室作物冠层南北温度差减小0. 5℃,32℃以下区域增加了20%;在环流风机安装方向上,不同横向截面上反向布置时室内冷热空气混合更好,室内温度分布更加均匀。     

不同通风方式日光温室微环境模拟与作物蒸腾研究

日光温室后墙蓄热降低了通风降温效率,高温会刺激植物水分蒸腾,降低水资源利用率。本文以北京市通州区日光温室为研究对象,在原有的上、下通风口基础上,增设后墙通风口。基于DO辐射模型、组分输运模型和多孔介质模型建立了日光温室的计算流体力学（CFD）模型,探究了不同通风方式下温室微环境状况,并结合作物蒸腾模型分析获得了作物蒸腾特征。结果表明,气温变化会直接影响作物蒸腾强度,两者空间分布特征一致。中午温室高温,开启后墙、下通风口,较原来开启上、下通风口,气流走向相似,因减少部分蓄热墙体,降温效率提高5.7%,蒸腾量下降0.020mm/h,开启后墙、上、下通风口,蒸腾量较原来下降0.005mm/h。开启后墙、上通风口,由于两通风口靠近一侧且距离作物较远,只能形成北侧局部降温,降温效率下降10.3%,除湿效率较原来提高5.7%,蒸腾量升高0.035mm/h。此外,在通风口组合中,将靠下的通风口设置在迎风方向,可减少外界来风能量、动量损失,以提高通风降温效率。研究结果可为日光温室微环境调节提供参考。     

温室湿度动态预测模型建立与试验

根据温室内水气收支平衡关系,建立了与室内外气象参数、温室结构、作物生长状况、土壤潮湿程度等有关条件下的温室湿度动态预测模型。同时定量描述了温室内作物蒸腾、土壤蒸发、壁面凝结、自然通风和机械通风等与湿度变化相关的各种物理过程。基于华北塑料连栋温室对所建模型进行了试验验证。结果表明:模型能较好预测温室内空气相对湿度值,预测值和实测值之间的均方根误差为5.9%。     

机械通风温室内部温度模型的试验验证

介绍了一种以温室机械通风和温室内作物冠层蒸发过程为主的温室温度数学模型,该模型具有结构简单、所有过程均为线性表达的特点,特别适合温室的在线适时控制。为了能够验证模型的可行性,进行了两种通风率条件下的试验。试验结果说明:在通风量足够高时,该模型能较好地预测温室内部温度。     

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℃。     

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。     

Experimental Investigation and Modelling of Heat and Mass Transfer between a Tomato Crop and the Greenhouse Environment

Experimental investigation and modelling of heat and mass transfer between a tomato crop and the greenhouse environment is elaborated. The transfer of sensible and latent heat between the canopy and the ambient air is assumed to take place via an exchange area equal to the total leaf area across two resistances, the internal and the external, which are properly defined. The external resistance is determined as a function of the Nu number. A method is proposed to parameterize the internal resistance as a function of the canopy temperature, the canopy full spectrum net radiation and the crop-air vapour pressure deficit. A model is proposed for the calculation of the crop temperature and crop transpiration rate as a function of time and the environmental variables. The calculated canopy temperature compared well with the measured one, which was found to be lower than that of the greenhouse air. Calculated canopy transpiration rates are presented as a function of time and the environmental variables. The canopy transpiration flux was found to be higher than that of the full spectrum crop net radiation on a 24 h basis. The comparison of calculated crop transpiration on a daytime basis with those obtained by two other models was satisfactory only at moderate solar radiation intensities. During days with high radiation intensities the present model compared well with one model only.     

基于BP-NN的温室膜下滴灌茄子蒸腾速率预测模型

通过田间试验,对温室膜下滴灌茄子冠层叶片蒸腾速率的变化规律进行了深入研究。通过分析温室内地面温度、相对湿度、植株冠层温度、气压、水面蒸发、太阳辐射等6个环境参数与茄子蒸腾速率的综合影响关系,确定了网络拓扑结构为6-9-1。并应用MATLAB软件,选择Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法,建立了基于Back Propagation(BP)神经网络的温室膜下滴灌茄子蒸腾速率预测模型。经模型验证得出,BP神经网络模型预测值与蒸腾速率实测值间拟合效果较好,平均相对误差为0.029 8,达到预测精度要求。该研究成果对温室膜下滴灌作物需水规律及需水量研究具有较好的参考价值。     

环境因子对温室甜瓜蒸腾的驱动和调控效应研究

为探明温室环境对甜瓜蒸腾的驱动和调控机理,以土壤相对含水率、空气温度、相对湿度和光辐射量为试验因素,按四因素五水平二次回归正交旋转组合设计,测定了不同环境因子组合下甜瓜叶片蒸腾速率和气孔导度。利用水量平衡法控制土壤含水率,用Li-6400型光合仪叶室控制温度、相对湿度和光辐射量,定量分析了瞬时尺度上土壤和气象环境因子对甜瓜叶片蒸腾速率影响的的主效应、单因子效应、边际效应和交互作用,建立了环境因子驱动的蒸腾速率模型。研究结果表明:除相对湿度外,土壤相对含水率、空气温度和光辐射量对蒸腾速率均为正效应,其中土壤相对含水率和空气温度的单因子效应趋近线性函数,光辐射量和相对湿度的单因子效应分别为开口向上和向下抛物线函数;土壤相对含水率和空气温度的边际效应随编码值的递增变化较平缓,且在试验编码范围内均为正效应,光辐射量和相对湿度对蒸腾的边际效应随编码值的增加分别呈显著递增和递减趋势,其正负效应临界编码值分别为-0.69和-1.49;环境因子对蒸腾的影响存在交互作用,表现为协同促进或拮抗调控作用,大气水汽压亏缺是环境影响蒸腾的重要中转因子,在瞬时尺度叶片蒸腾的调控中起主导作用。