保温被揭盖方式对日光温室内部温度的影响

【目的】研究保温被揭盖方式对日光温室内部温度的影响,基于温室内部不同位置光照的需求建立保温被精准揭盖位置模型,提出一种逐时揭盖保温被的新方法。【方法】采用计算流体动力学(CFD)瞬态模型分析不同的揭盖方式下大寒、春分节气温室内部空气温度变化。【结果】按照温室规格1∶1建立日光温室CFD模型,所建立模型决定系数在0.91～0.92。选取大寒、春分2个节气分析,在光照完全照射墙体时逐时揭盖分别比传统一次性揭盖温室内部温度提高0.03和2.49℃;在光照完全照射地面时,逐时揭盖分别传统一次性揭盖温度提高0.55和0.9℃;在光照完全照射作物层时,逐时揭盖分别传统一次性揭盖温度提高0.53和0.62℃。【结论】逐时揭盖对较为严寒的大寒日前后提高温度不明显,全体平均气温最大提高了0.56℃;在春分日逐时揭盖方式全天平均温度最大可提高2.49℃。寒冷季节下,揭盖方式对温度的影响不大,可增大保温被揭起角获取更多的光照,在春分节气可减小揭起角以增加温室内部的温度。     

日光温室西瓜生育期模拟模型的研究

以日光温室西瓜对温光条件的生理反应为基础,针对淮安地区日光温室西瓜栽培的实际生产条件,采用生理发育时间(Physiological Development Time,PDT)作为西瓜定量发育进程的尺度,构建了日光温室西瓜生育期的模拟模型,并利用不同播期和不同试验地点的西瓜试验数据对模型进行了检验。结果表明,该模型对西瓜从播种到达发芽期、幼苗期、伸蔓期、开花坐瓜期、果实膨大期、果实成熟期所需生理发育时间的模拟值与实际观测值间的模拟误差均小于3 d,各生育阶段模拟值与观测值的根均方差RMSE分别为1.00、1.58、1.00、1.58、2.24、1.58 d。     

日光温室西瓜生育期模拟模型的研究

以日光温室西瓜对温光条件的生理反应为基础,针对淮安地区日光温室西瓜栽培的实际生产条件,采用生理发育时间(Physiological Development Time,PDT)作为西瓜定量发育进程的尺度,构建了日光温室西瓜生育期的模拟模型,并利用不同播期和不同试验地点的西瓜试验数据对模型进行了检验。结果表明,该模型对西瓜从播种到达发芽期、幼苗期、伸蔓期、开花坐瓜期、果实膨大期、果实成熟期所需生理发育时间的模拟值与实际观测值间的模拟误差均小于3 d,各生育阶段模拟值与观测值的根均方差RMSE分别为1.00、1.58、1.00、1.58、2.24、1.58 d。     

棉被不同揭盖方式对装配式日光温室内环境及番茄生长的影响

选取3栋结构一样的内保温型装配式节能日光温室作为试验温室,在温室其他管理条件一致的前提下,设置MB-1(08:30揭被、15:00盖被)、MB-2(08:45揭被、14:45盖被)、MB-3(09:00揭被、14:30盖被)3种棉被不同揭盖方式处理,对比日光温室内环境差异,分析不同处理对番茄生长指标及其产量的影响。结果表明,在一定揭盖时间范围内,MB-1处理的效果总体显著优于MB-3处理,但与MB-2处理差异不显著,且MB-1处理温室内气温、地温、相对湿度均优于MB-2、MB-3处理;在不同处理时期内,MB-1处理下番茄株高生长量、茎粗增长量、叶长生长量、叶绿素含量、根系活力、产量等总体优于MB-2、MB-3处理。总的来说,冬季日光温室在08:30揭被、15:00盖被的揭盖方式下温室内环境最优,番茄生长最好。     

节能型日光温室热环境的动态模拟

本研究运用传热学和生物环境工程学的理论，建立了日光温室热环境的动态数学模型。其目的是通过模型求解，研究不同地区不同结构的日光温室热环境的变化规律，为温室结构的优化及环境调控技术的改善提供帮助。     

湖北省四湖地区节能日光温室原理和建筑

湖北省四湖地区冬春季气候特点是：冬季太阳高度角较北方高,日照时数较北方少;春季降雨较多。在四湖地区发展日光温室的主要障碍因子是日照时数偏少。根据这些特点,进行了适宜四湖地区的节能日光温室的设计和研制：①光环境设计：为了最大限度地采光,应做到屋面角＞ １４°,后坡仰角＞ ４０°,方位角前屋面为稍偏东南向;矢高２ ．８ ｍ ,后墙高１．８ ～２．０ ｍ ,高跨比为１∶２ ．０～２ ．４。②温度环境设计：温室的跨度６ ～７ ｍ ,前后坡比５ ～６∶１ ,保温比值为１ ,遮荫比为１∶１．７３ 。③材料的选择：后墙结构为：内砖墙＋ 空心层＋ 砖墙＋ 草泥;透光材料选用聚氯乙烯耐老化膜;前屋面保温材料为草帘。④增温补光措施：设置碘钨灯补光和后墙“＞ ＜ ”形火道增温措施。     

日光温室连阴天危害游程模拟分析

应用游程理论分析了日光温室连阴天危害发生的规律。对游程理论的模拟方法应用于日照时数序列表示的连阴天游程特征模拟的可行性进行了检验,发现：①冬季连阴天发生次数和连阴天长度期望值理论模拟结果与实际结果拟合良好,连阴天期间内日照时数缺乏量期望值须在理论模拟上加以修正;②连阴天长度的概率分布符合Ｄ．Ｍ．Ｈｅｒｓｈｆｉｔｌｄ的几何分布。以河南省为例给出了连阴天长度的概率分布和各游程特征量的地域分布规律;确定     

日光温室二维及三维模拟对温度模拟结果的影响

数值模拟在温室环境研究中应用日趋广泛,正确选择温室模拟模型对模拟结果的准确性非常重要。本研究以温室夜间各表面的温度为边界条件,采用CFD软件对12m跨度温室温度环境进行二维及三维空间的稳态模拟求解。结果表明温室中间横剖面温度在三维模拟及二维模拟中空间变化趋势相同且与测试结果相近：在温室前部及温室后上部模拟值与测试值的绝对误差在5％以内,在温室中部尤其是近土壤表面误差偏大。由温室中间及距山墙1m远两个横剖面的1m高温度线分布对比结果可见,温室长度大于其跨度两倍以上时,山墙对室内中部温度环境的影响不明显,模拟温室中部横剖面的温度用二维模型可行。     

日光温室番茄叶温的模拟及与环境因子的关系

日光温室内温度是温室微气候控制的常用参数,但是植物本身的温度(主要是叶温)影响着植物的生理活动,温室内温度要根据叶温的变化来调控。建立叶温的模拟模型可为日光温室内气温的调控及将能量平衡模型结合到温室环境控制系统中提供理论依据。该研究根据植物叶片能量平衡原理建立了一个以日光温室内环境条件(净辐射、气温、空气相对湿度)为主要驱动变量,以气孔阻力和空气动力学阻力为参数的番茄植株叶温模拟模型,并通过阴天、晴天土壤水分亏缺和土壤水分充足条件下叶温实测数据对模型进行了试验验证。结果表明,阴天、晴天土壤水分亏缺和土壤水分充足条件下番茄植株叶温模拟值与实测值的变化趋势一致。模型很好地模拟了晴天土壤水分充足条件下叶温的变化,其模拟值与实测值的决定系数R2=0.845,模拟方程的斜率k=0.961,截距f=-0.121,估计标准误差RMSE=2.1℃,相对误差RE=9%。     

日光温室揭放保温被时间研究及其自动控制实现

为了研究日光温室揭放保温被时间,进而实现自动控制,以园区管理员经验揭放时间为对照(用CK表示),依据日出日落时间变化和不同的天气状况,设计揭放保温被时间处理(用H表示)。揭放保温被时间公式为T=T日出/T日落±Xmin,同时两温室内种植同一作物(樱桃番茄)。结果表明:(1)在冬春茬樱桃番茄的不同生育期,H处理比CK的光照时长增加9.42%～24.32%;H处理和CK的平均空气温度基本满足樱桃番茄的生长;H处理和CK的平均土壤温度都可以满足樱桃番茄的正常生长。(2)在盛果期,与CK相比,H处理显著促进了樱桃番茄的光合作用,并且显著提高了樱桃番茄的品质和产量。(3)在上述研究的基础上,设计开发了日光温室揭放保温被时间自动控制装置,目前该装置应用灵活、方便、自动以及安全,并且可以同时控制多个日光温室的揭放保温被时间。     

多重保温覆盖连栋温室的设计及性能分析

针对连栋温室冬季保温性能差、加温能耗大、建造成本高等突出问题,设计一种配套双层幕布系统和内外双层膜结构的多重保温覆盖连栋温室,在北京冬季最冷时段对温室性能进行实际测试.结果表明:温室内日平均温度、日最低气温平均值为6.1和1.4 ℃;夜间日平均气温、室内外温差的平均值为2.4和9.0 ℃.日最低气温≤5 ℃的日数所占比...     

4种日光温室保温被室内的试验性能测试

【目的】研发能代替草帘等传统覆盖物的新型日光温室保温被。【方法】分别选用喷胶棉、羊毛、PE发泡片和毛毡做保温芯材,试制了4种保温被,通过静态热箱试验,以草帘为对照分析了其保温性,并采用浸泡法与土工布综合强力机测试了这4种保温被的防水性和机械强度。【结果】静态热箱试验表明,在21和37 W热源功率下,喷胶棉保温被和羊毛保温被的传热系数分别为3.10,3.26 W/(m2.K)和3.42,3.49 W/(m2.K),而草帘为3.50和3.62 W/(m2.K),二者的保温性优于草帘;防水性的测试表明,羊毛保温被防水性最好,其吸水率为4.85%,喷胶棉保温被次之,为5.99%,PE发泡片保温被最差,为17.66%;机械强度测试表明,喷胶棉保温被的强度最高,为332.5N/cm,羊毛保温被次之,为328.3 N/cm,毛毡保温被最低,为172.7 N/cm。【结论】喷胶棉保温被和羊毛保温被性能良好,有望替代草帘成为日光温室的新型高效保温材料。     

日光温室墙体不同保温材料对其保温性影响

新型保温材料应用是提高日光温室保温性能重要措施之一,文章选取常见保温材料聚苯乙烯泡沫板(EPS),聚苯乙烯挤塑板(XPS),酚醛酯板(酚醛树脂),聚氨酯(聚氨基甲酸酯)作试验材料,在温室其他参数一致前提下,以日光温室典型夹芯墙体为对照,对比墙体相同热阻值下日光温室墙体不同保温材料应用效果。结果表明,聚氨酯外保温复合墙体表现最优,XPS外保温处理效果次之,酚醛酯最差。聚氨酯外挂有效热积累量分别较对照提高1.021 MJ·m~(-2),较其他处理最大提高0.835 MJ·m~(-2),温室晴天、阴天气温比对照分别提高2.3、2.0℃,日平均地温提高1.6℃,晴天、阴天气温较其他处理最高分别提高1.2和1.1℃,日平均地温提高0.8℃。综上,聚氨酯可作为日光温室墙体外保温推荐材料。     

日光温室附阴棚及保温对室内温度的影响

为探明保温措施对冬季日光温室室内温度的影响,采用对比试验的方法,分别测试了设置阴棚、阴棚覆盖保温被、附阴棚的日光温室墙体及前屋面保温被加强保温这3种措施下的日光温室温度及参照温室温度,重点关注早间及夜间温度的变化。结果表明：附阴棚日光温室与参照温室在外部温度低的早间及夜间气温平均相差一般在0.5℃以内,在外部温度高时二者气温差通常为1.0～4.0℃。阴棚覆盖保温被对日光温室增温效果不明显,1月早间及夜间最大差值为1.0℃。温室墙体及前屋面保温被加强保温的温室与具有相同阴棚设置的参照温室气温相比,早间及夜间二者在外温低的1月平均最大差值为4.2℃,在外温高的2月平均最大差值为6.5℃。研究结果对组合温室的设计建造、温室保温措施的选择以及温室管理具有参考价值。     

日光温室正压式湿帘风机系统设计及其降温效果

针对传统湿帘风机系统存在温湿度不均匀,无法调控冷空气温度;对温室密闭性要求较高,不适用于节能型日光温室等问题,借鉴国外半封闭温室降温方式,对日光温室正压式湿帘风机降温系统结构参数优化与应用效果进行研究。结果表明:最优的湿帘风机系统结构参数为,湿帘厚度150 mm,单位面积水流速4 L/(min·m~2),直径50 cm、均匀打孔、孔距20 cm、孔径1 cm、反光膜材料的通风筒;与对照温室相对,此系统最高可降温10℃,室内温度基本全天均低于室外,在距地面1.5 m水平面上各处的温差在2℃以内,湿度差在7%以内,垂直方向上距地面3 m以下的温差在3℃以内。此降温系统能够有效的降低夏季日光温室的温度,且温室各处的温湿度比较均匀,可以为我国节能型日光温室提供有效的夏季降温措施。     

日光温室内各表面太阳辐射照度的模拟计算

建立了温室内各表面太阳辐照度计算模型,并对沈阳地区跨度为12 m的日光温室进行模拟,分析了温室建筑参数改变对温室内各表面太阳辐射照度的影响。结果表明:冬季最冷月(2003 12至2004 02)温室内后坡单位面积太阳辐射照度分别为土壤表面及后墙面的1.45和1.49倍;温室地面太阳辐射照度模拟结果与实际测试结果差值不超过5%。改变温室跨度和高度分别对地面及北墙面太阳辐射照度有较大影响,且呈线性关系;改变温室后坡仰角对温室内各表面太阳辐射照度的影响不显著。     

日光温室主动蓄放热冠层增温系统性能研究

【目的】设计日光温室主动蓄放热冠层增温系统(Active heat storage-release system for canopy warming,AHSCW)并进行实地试验,分析该系统对番茄冠层的增温效果,为进一步探讨主动蓄放热热能的高效应用方式和作物局部增温系统的设计提供参考。【方法】在第六代主动蓄放热系统基础上设计AHSCW,以太阳能为热源,白天通过水循环将太阳能以热能的形式收集于蓄热水池内,夜间通过冠层增温管道释放热量,对番茄冠层进行局部增温。以使用AHSCW的日光温室为试验温室,未加温的日光温室为对照温室,通过测定太阳辐射强度、番茄冠层空气温度、水温及水泵耗电量参数及不同时期番茄的株高、茎粗和产量,对系统的增温效果进行测试与分析。【结果】白天AHSCW的蓄热量为166～194 MJ,夜间放热量为129～142 MJ,能量利用效率为67%～86%;该系统能够提高番茄冠层区域气温1.4～3.0℃;AHSCW温室果实产量为1.14 kg/m~2,是对照温室(0.64 kg/m~2)的1.77倍。【结论】AHSCW可以明显提高番茄冠层气温,保证番茄的越冬生产,促进番茄生长,增加其产量并可使果实提前成熟上市。     

下挖式日光温室夜间土壤非稳态导热过程

针对日光温室土壤温度不均衡的问题,运用传热学非稳态导热理论,测定分析跨度方向上不同测点地面温度变化率和土壤放热量之间的关系,对下挖式日光温室土壤夜间的非稳态导热过程进行研究。结果表明:1)日光温室地面放热量受地面温度和跨度位置综合作用,地面温度越高、跨度位置越大,土壤放热量越多;2)不同测点地面温度变化率和土壤放热量不成比例,土壤存在水平方向上的热量流动;3)土壤边际效是受到后墙下土壤、温室外土壤缓冲作用引起的;4)本试验中,受后墙下土壤缓冲,土壤放热增加量占土壤放热量比例为6.06%～7.34%;受温室外土壤缓冲,土壤放热减少量占土壤放热量比例为31.8%～50.28%;边际效应对土壤温度环境具有不利影响。     

日光温室墙体一维导热的MATLAB模拟与热流分析

为探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递动态规律,采用有限差分法建立墙体一维非稳态导热模型,利用MATLAB编制相应的模拟程序,计算出日光温室墙体各点的温度和热流。结果表明:该模型能够比较准确模拟日光温室土墙的温度。墙体内侧存在有效蓄热层,它对日光温室室内热环境有积极的作用。墙体有效蓄热层的热流白天指向墙体外侧,夜间指向墙体内侧,因此它的厚度直接根据热流的方向确定。有效蓄热层与天气、墙体总厚度以及墙体热特性参数有关。2012-12—2013-01期间有效蓄热层厚度为0.26~0.45m不等,最大值出现在连续雪天。同时从理论上验证了3.0m厚的温室土墙内部存在热流相对稳定的热稳定层。