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在北方冬季节能型日光温室生产中常出现极端低温天气,气温低于作物致死温度,导致温室作物大幅减产甚至绝收.为精准调控温室温度,降低低温带来的损失,本研究设计了一套日光温室智能加温控制系统,其硬件设备由感知模块、主控模块、通讯模块、伺服模块、执行设备组成.系统实现了日光温室温度环境的智能控制,可自动采集温室内气温数据,并根据主控模块内设置的加温控制阈值实现温度执行设备的自动开关,同时可通过Android远程客户端进行数据查看及执行设备状态控制.系统应用与验证结果表明:二代砖墙日光温室最低温度维持6~8℃,则系统日开启时间需4.9h,日资金投入146元;维持10~12℃,则系统日开启时间6.1h,日资金投入194元.应用过程中系统性能稳定,实现了温度环境的精细化、无人值守智能调控,夜间加温效果良好. 相似文献
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日光温室空气余热热泵加温系统应用效果 总被引：2，自引：5，他引：2
中国日光温室是低碳节能设施结构类型的代表,但昼夜能量分布极不平衡,白天室内热量富余,而夜间低温高湿,冷害、病虫害时有发生。为实现日光温室内热量在时间、空间上的转移,以提高空气热能利用效率,提升日光温室抵御低温能力,设计了一套日光温室空气余热热泵加温系统。白天适时运行系统,将日光温室内富余空气热能泵取并储存于蓄热水池中;夜间室内气温较低时,首先开启风机和水泵,以对流换热方式通过表冷器直接散热;当蓄热水池水温降至一定温度,逆向运行热泵系统强制放热;此外,在连阴天及极端低温天气条件下,可开启风机与翅片式电加热对温室进行应急加温。对加温系统的应用效果进行试验,试验结果表明：与对照温室相比,系统运行期间,试验温室夜间平均气温高出2.8～4.4℃,相对湿度降低8.0%～11.5%;白天平均气温降低3.7～5.2℃,相对湿度降低12.3%～16.5%。系统不仅夜间加温、降湿效果显著,同时白天降温、除湿效果显著。系统白天集热功率为12.5～16.4 kW,制热性能系数为3.3～4.2;夜间表冷器散热阶段系统放热功率为9.3～10.3 kW,性能系数为6.6～7.4;逆向运行热泵强制放热阶段系统性能系数为3.8～4.1。加温周期内系统集、放热过程始终处于制热工况,整体性能系数达2.7,节能效果显著。该研究为日光温室夜间节能加温提供了新思路。 相似文献
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主动蓄放热-热泵联合加温系统在日光温室的应用 总被引：19，自引：15，他引：4
为提高主动蓄放热系统集热效率,增强日光温室抵御低温能力,设计了一套主动蓄放热-热泵联合加温系统。白天运行主动蓄放热系统,将北墙获得的太阳辐射能储存到蓄水池中;根据天气情况及蓄水池水温变化适时开启热泵机组,降低主动蓄放热系统循环水温,进而提升其集热效率;夜间室内气温较低时,通过主动蓄放热系统放热。试验结果表明：与对照温室相比,试验温室夜间气温高出5.26～6.64℃;热泵机组制热性能系数COPHp为4.38～5.17,主动蓄放热系统可为热泵机组热源提供充足的热量,保证理想的热源温度;在日光温室特定的光热环境下,主动蓄放热-热泵联合加温系统的集热效率达到了72.32%～83.62%,总体COPSys值达5.59,节能效果显著。该研究为提高日光温室夜间温度提供了新思路。 相似文献
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基于模型的温室加温控制目标优化系统研究 总被引：7，自引：5，他引：7
温室加温控制目标的设定合理与否，直接影响温室作物生长及温室环境调控的能耗。本研究以温室作物生长模拟模型和温室加温能耗预测模型为基础，建立了基于模型的温室加温控制目标计算机优化系统。系统包括一个数据库(温室、作物以及气象资料)和三个模型(作物生长模拟模型、温室加温能耗预测模型以及加温控制目标优化模型)。系统的输入主要为温室类型、温室结构、覆盖材料、作物信息以及室外气象资料，系统输出主要为作物干物质生产量、温室加温能耗量以及干物质生产能耗量利用效率最高和生物量最高的温室白天和夜间的加温控制目标(温度设置点)。以2003年1月20日～2月20日上海孙桥现代农业开发区Venlo型自控玻璃温室水果型黄瓜生产为实例进行分析，结果表明，在上海地区冬季进行温室水果型黄瓜生产时，在开花至果实采收初期将白天和夜间加温控制目标分别设为23℃和17℃时可以获得最高的干物质生产量；将白天和夜间的温室加温的温度分别设为20℃和15℃能够使黄瓜干物质生产的能耗量利用效率达最大，并能够使黄瓜干物质产量也处于较高的水平。本研究建立的基于模型的温室加温控制目标优化系统为中国温室气候控制中温度的优化调控提供了理论依据和决策支持。 相似文献
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光伏驱动基质控温系统对温室番茄根区的降温效果 总被引：2，自引：2，他引：0
在温室中经常出现短期或持续的高温工况,通常温室内温度环境调控的方法为整体降温,该方法通常会出现无法达到有效降温或高能耗的问题。为解决上述问题,更好地实现温室的周年生产,该研究提出了一种以光伏作为能量来源,以无机相变材料作为储能工质,结合生态智能的环境控制策略,对番茄根区应对高温工况,实现安全连续生产进行了试验研究。结果表明,在温度较高的夏季晴天需2次各约1 h的降温,阴、雨天各仅需1次约1 h降温,其余时段充分利用系统的保冷作用即可达到维持作物舒适生长环境的要求。在试验工况下,典型晴天(2018年7月18日)、阴天(2018年6月30日)、雨天(2018年7月1日)与对照组温度变化相比,该系统实际将试验组基质的平均温度分别降低了8.65、11.38、11.47℃,使番茄根区温度在日间始终低于最高耐受温度(33℃),夜间温度控制在发育的最适温度(22℃)左右。试验进行到第17天时对照组植株全部死亡,试验组保持良好生长状况。该研究所提出的温室控温方法中,保温种植槽单位面积的制冷功率为510.42 W/m^2,基质平均温度降低9.03℃,实现了温室能耗的大幅度降低,而且能够长时间维持降温的效果。使用生态智能种植基质控温的方法和系统,可以实现在超低能耗条件下,解决温室番茄的抗高温安全生产问题。 相似文献
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太阳能蓄热联合空气源热泵的温室加热试验 总被引：4，自引：3，他引：4
针对日光温室被动采光蓄热的特点,该文在2014年1-2月期间,针对西安地区-6~10℃冬季气温条件下,开展了太阳能蓄热联合空气源热泵温室加热试验研究,通过对比太阳能蓄热联合空气源热泵系统改善温室内的空气温度、湿度及土壤温度等环境因素,分析评价太阳能联合空气源热泵系统在日光温室冬季应用的性能,结果表明:太阳能蓄热联合空气源热泵加热系统不仅明显提高了温室内的空气温度和土壤温度,也有效降低了温室内的湿度;在试验天气条件下,热泵单独供热时,系统的性能系数COP(coefficient of performance)在2.09~2.45之间;太阳能联合空气源热泵供热时,系统的COP在3.45~5.56之间;相比于其他天气工况,晴天条件下,太阳能蓄热供热时间较长,热泵补充供热时间缩短,系统的COP较高;采用地暖联合风机盘管作为末端供热方式,能够维持较高的室内气温和土壤温度,降低室内相对湿度。该文为今后进一步简化温室结构和降低建设成本,实现日光温室主动采光蓄热,奠定前期研究基础。 相似文献
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大跨度主动蓄能型温室温湿环境监测及节能保温性能评价 总被引：4，自引：6，他引：4
针对日光温室土地利用率低,单体小不能进行立体栽培果树种植,不利于机械化操作等问题。该文提出一种大跨度主动蓄能型温室,该温室南北走向,双屋面拱形钢骨架结构,并采用主动蓄放热系统进行能量的蓄积与释放。该试验以传统砖墙日光温室作为对照,对大跨度主动蓄能型温室室内外温湿度以及主动蓄放热系统的能量收支进行分析,并对比2种温室的建造成本,综合分析了试验温室保温节能效果及经济效益。结果表明:大跨度主动蓄能型温室土地利用率高达87.4%。温室夜间平均气温高于10℃,无极端低温,晴天夜间平均气温比对照温室高1.5~3.1℃,比室外高13.9~19.3℃;阴天夜间平均气温比对照温室高1.2~2.8℃,比室外高12.5~18.9℃。夜间室内相对湿度平均比对照温室低7%~10%。主动蓄放热系统性能系数COP(coefficient of performance)为3.4~4.2,平均每天能耗0.013 k Wh/m2,与传统燃煤锅炉加温系统相比,平均节能率为47%。大跨度主动蓄能型温室建造成本每平米307.2元,比传统砖墙日光温室低144.5元。大跨度主动蓄能型温室是一种土地利用率高,单体大,保温性能良好,能进行冬季果菜生产的新型温室类型,且投入少,综合其经济环境效益,值得推广应用。 相似文献
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为了进一步提高日光温室内主动蓄放热的热能利用效率,该研究在日光温室内的顶部空间,构建了基于曲面菲涅尔透镜的直散分离系统,该系统对顶部区域的空间利用率为25.8%。利用光学仿真软件对不同入射角的太阳光进行追踪,并对该曲面菲涅尔透镜在典型日条件下的接收效率和焦斑分布进行分析,得到一日内的变化规律。在直射光集热测试方面,正午时段内,该系统的集热效率可以达到45%。对比散射光环境对温室的影响,发现试验区全天光照度减小约为10%~40%。该文以主动集热土垄加温系统提升栽培土垄温度作为试验组,并与不加温对照组进行了比较。试验结果表明,系统可提高土垄温度4.5~5.0℃。连续晴天情况下,土垄加温系统的COP(coefficient of performance)为1.5~1.9。研究表明此新型温室集热方式可提高空间利用率,改善温室内光热环境,同时利用午间强直射光集热,实现太阳能综合利用。 相似文献
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基于热泵的日光温室浅层土壤水媒蓄放热装置试验 总被引：14，自引：9，他引：5
由于日光温室的蓄热能力有限,后半夜温度往往比较低,难以满足作物生长需求。针对这一问题,该文提出了基于热泵的日光温室浅层土壤水媒蓄放热方法,其原理是白天开启循环水泵,将后墙获得的太阳辐射储存到温室浅层土壤中;前半夜通过浅层土壤热量的自然释放加热温室;当温室温度较低时,启动热泵系统将浅层土壤中的热量提升后加热温室。试验结果表明,在阴天系统系数(coefficient of performance,COP)能达到3以上,与燃煤热水锅炉相比节能33%;与对照温室相比,盖上保温被后,由于试验温室蓄热量大于对照温室,试验温室空气温度和土壤温度分别比对照温室平均高3.2和3.3℃;开启热泵机组后,试验温室空气温度和土壤温度分别比对照温室平均高5.7和2.9℃。 相似文献
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华北五省区日光温室微气候环境调查与评价 总被引：4，自引：0，他引：4
连续两年对华北五省区(北京、天津、河北、山东、山西)日光温室的微气候进行测试,经分析对比,选用日平均气温、日最高气温、日最低气温、夜间日平均气温、夜间室内外日平均温差、日最低气温≤8℃的日数、白昼相对湿度和夜间相对湿度8个指标来分析评价日光温室的热环境性能,并明确给出各指标的定义。结果表明:8项指标可真实反映日光温室的热性能状况。华北地区日光温室室内日平均气温为10~15℃,日最高气温20~30℃,日最低气温5~10℃,夜间平均气温5~10℃,夜间室内外温差15~20℃,白昼相对湿度60%~80%,夜间相对湿度99%。华北地区室内高湿及夜间温度偏低问题仍十分突出。综合各项指标,山东日光温室的室内环境性能相对较优。研究结果对了解华北地区各类典型日光温室环境性能并确定统一的温室热环境评价指标,增强不同地区温室间热性能的可比性具有实际意义。 相似文献
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装配加温除湿系统的轻简装配式日光温室设计及性能试验 总被引：3，自引：2，他引：1
针对中国传统日光温室土地利用率低、建设成本高、墙体构造各异及温度和湿度环境难以调控等突出问题,该研究设计出一种轻简装配式日光温室,并配套了基于温室主动蓄放热原理的冬季夜晚加温和除湿系统,其温室骨架可与主动蓄放热系统结合为一体。研究结果表明:相比于传统砖墙日光温室,轻简装配式温室冬季夜晚温度提高4.5℃以上;采用基于主动蓄放热系统热能的除湿系统,可将温室夜间相对湿度降低14%,相对湿度控制在80%以下;该温室可实现整体式装配安装,大大减少了施工时间和安装成本,温室后墙厚度为166 mm,与后墙为600 mm厚的砖墙温室相比,墙体占地面积减少72%,显著提高了土地利用率。 相似文献
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日光温室水幕帘蓄放热系统增温效应试验研究 总被引：26，自引：16，他引：10
针对日光温室夜间温度过低,难以满足作物生长需求这一问题。设计了一种水幕帘蓄放热系统,该系统以日光温室墙体结构为依托,以水为介质进行热量的蓄积与释放,白天利用水循环通过水幕帘吸收太阳能,同时将能量储存在水池中,夜晚利用水循环通过水幕帘释放热量,以提高日光温室内温度。试验测试结果表明,应用该水幕帘蓄放热系统可将温室内夜间温度提高5.4℃以上,可将作物根际温度提高1.6℃以上;该系统夜间通过水幕帘的放热量达到4.9～5.6MJ/m2;日光温室蓄放热量的增加,实现了西红柿的安全过冬生产,同时将西红柿的上市时间至少提前20d。该研究成果对日光温室结构的改进、温度调控有较大的科学意义。 相似文献
14.
大跨度保温型温室的热环境模拟 总被引：4，自引：0，他引：4
大跨度保温型温室为拱型钢骨架结构,南北走向,相邻温室间距仅2m,相比于传统日光温室土地利用率提高到91%,且仍具有日光温室节能的特点。为分析和评价该温室的蓄热保温性能,基于温室热传导、对流换热、太阳辐射、天空辐射、作物蒸腾、自然通风等热物理过程,构建了温室内热环境变化模型,并利用Matlab软件对其进行求解,模拟在冬季连续4个典型工作日无加温条件下,每10min的室内空气温度和作物根区温度,并将模拟值与实测值进行对比分析。结果表明,模型对大跨度温室内空气温度模拟的平均绝对误差在±1.3℃之内,模拟值与实测值间直线方程的决定系数（R2）为0.99（n=576）,回归估计标准误差（RMSE）和相对误差（RE）分别为1.6℃和16.4%;作物根区温度实测值与模拟值的绝对误差在±0.6℃之内,直线方程的R2为0.91（n=576）,RMSE和RE分别为0.76℃和6.7%。模型模拟值与实测值较为一致,可为温室环境精准调控和结构优化设计提供理论依据。 相似文献
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基于物联网的日光温室低温灾害监测预警技术及应用 总被引：8，自引：4，他引：4
为减少冬春季由于大风强降温、连阴天造成的低温灾害对日光温室生产造成的影响,该文介绍利用物联网技术,集成开发一套包括日光温室小气候与生态环境监测网络、数据实时采集与无线传输、低温灾害监测与预警发布、远程加温控制于一体的技术方法。该方法通过构建具有统一入口的分布式信息管理系统,实现对不同传感器生产厂家设备的兼容及多个监测站的组网;以嵌入式GIS组件库作为开发平台,使数据接收软件有较强的空间显示与分析功能。基于对典型日光温室小气候观测数据与作物生长临界指标,利用逐步回归及神经网络建模,获得土围护和砖维护结构日光温室低温预警指标。利用手机短信、电子显示屏、网站等多媒体发布低温预警服务,并采用远程智能控制方式实现对温室定时加温。该项技术有效地解决了天津地区日光温室低温灾害监测和预警需要,提高设施农业园区管理水平和应对灾害能力。 相似文献
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为解决中国北方地区连栋温室冬季加温能耗大、盈利性和可持续性差等问题,该研究以降低屋面热损失为出发点,设计了大屋面外保温连栋温室,将外保温系统创新应用于连栋温室,并在山东寿光地区,以文洛型连栋温室为参照,对该温室光热环境及保温性能进行试验测试与分析。结果表明：1)连续40d白天(10:00—16:00),外保温连栋温室作物冠层上方平均太阳辐射为152 W/m2,总透光率(含天沟下方)为40%,比文洛型连栋温室高7个百分点。外保温连栋温室跨中采光最佳,跨东、跨西及天沟下方太阳辐射强度与跨中相比分别减少17%、29%及46%。2)太阳升起后,外保温连栋温室东、西屋面外保温被依次收拢,09:30—12:00室内气温升速为1.9℃/h,较文洛型连栋温室低0.3℃/h,收拢保温后10min内室内气温骤降幅度比文洛型连栋温室低0.3℃。温室采用空气内循环加温,地面出风,再由设备间风机组内侧窗回风;加温期间(20:00—07:00)室内空气水平方向平均温差不超过1.2℃,垂直方向不超过1.0℃。外保温连栋温室水平方向气温分布均匀,垂直方向温差小于文洛型连栋温室。3)夜间,外保温连... 相似文献
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下沉式日光温室内温光环境分析 总被引：9，自引：0，他引：9
对下沉式日光温室内气温、后墙内表面温度和太阳总辐射进行多点连续测定,以了解其温、光环境特点,并与非下沉式日光温室进行对比分析.结果表明,晴天下沉式日光温室内气温和后墙内表面温度至13:00达到最高,分别为35.53℃和41.80℃,气温升高速率为6.48℃/h,室内外平均温差为17.47℃,差温为14.20℃.阴天下沉式日光温室内气温和后墙内表面温度至14:00达到最高,分别为15.83℃和15.35℃,气温升高速率为1.27℃/h,室内外平均温差为9.78℃,差温为2.47℃.小雪天下沉式日光温室内后墙内表面温度在13:00最高,为18.71℃,气温下降速率为0.10℃/h,室内外平均温差为5.67℃,差温为-0.19℃.冬季下沉式日光温室内平均最低温度为7.35℃.晴天下沉式日光温室内太阳总辐射透过率为25％～80％,室内外太阳总辐射呈直线正相关,室内太阳总辐射的日变化呈抛物线趋势,室内太阳总辐射在空间分布上比非下沉式日光温室更复杂,需要采取合理措施改善温室内光照环境并合理利用空间.试验结果可为下沉式日光温室的管理以及指导日光温室内作物生产提供依据. 相似文献
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日光温室昼夜温差大,北墙作为主要蓄热体对温室夜间温度调节具有重要影响。冬季凌晨时段日光温室内空气温度较低,对作物生长不利,针对这一现象本文提出在日光温室北墙内侧使用"热阻帘"以延迟墙体热量释放的时间、从而提高凌晨低温时段室内空气温度的方法。通过在北京地区冬季的试验证明,夜间热阻帘覆盖墙体内表面时(晴天16∶00-4∶00,阴天16∶00-3∶00)试验温室墙体内表面热通量比对照温室分别减小38.5%、38.9%,热阻帘卷起后的时段内(晴天4∶00-8∶30,阴天3∶00-8∶30)墙体内表面热通量比对照温室分别增大7.2%、13.5%,在此低温时段内试验温室跨中空气温度比对照温室高0.28~0.32℃。 相似文献
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准确模拟日光温室内环境的变化过程是实现温室环境精准调控的前提。该研究以3个生长季的日光温室室内实时气象观测资料为基础,利用Elman神经网络建模的方法,对日光温室室内1.5 m气温、0.5 m气温和CO_2浓度进行逐时模拟,对日光温室室内平均湿度、平均温度、最高温度和最低温度进行逐日模拟,建立基于Elman神经网络的日光温室室内环境逐时及逐日模拟模型,利用独立的气象观测资料对模型进行验证,并基于逐步回归方法和BP神经网络方法结果进行对比分析。结果表明:1)基于Elman神经网络的日光温室室内环境(1.5m气温、0.5m气温和CO_2浓度)逐时模拟值与实测值的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为2.14℃、1.33℃和55.32μmol/mol,归一化均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,NRMSE)分别为10.01%、5.87%和10.70%,基于Elman神经网络的日光温室室内环境逐时模拟效果和稳定性最优。2)基于Elman神经网络的日光温室室内环境(日均空气湿度、日均气温、日最高气温和日最低气温)逐日模拟值与实测值的RMSE分别为0.59%、0.88℃、2.02℃和0.98℃,NRMSE分别为0.79%、4.44%、7.02%和6.66%,基于Elman神经网络的日光温室室内环境逐日模拟效果和稳定性最优。研究结果可以准确模拟日光温室室内逐时及逐日环境,也可以为环境模型与作物模型相互耦合提供技术支撑。 相似文献
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《农业工程学报》2018,(Z1)
近年来,以和田沙漠区域日光温室为主的非耕地设施农业在新疆发展迅速并形成了一定规模。为明确沙漠区域日光温室冬季温光变化规律,以期为沙漠地区日光温室结构改进和作物管理提供参考,该文针对于沙漠腹地特殊环境下日光温室内部光温环境变化进行了测试与分析。结果表明:沙漠地区日光温室内外部光照强度大,晴天条件下光照强度20 000 lx以上时间长达5～6 h;温室内空气、地面温度波动大,最高气温、最低气温平均差值为26.6℃,最大为32.7℃,晴天地表温度在30℃以上的时间长达4～5 h,2月份最高可达40.3℃,呈现出"中午温度过高,夜间温度偏低,昼夜温差较大"的特点。晴天条件下,温室白天空气湿度为24%～84%,最小为24%,夜间空气湿度为84%～95%,受沙漠区域干燥环境的影响,夜间低温时,棚膜内表面无"结露"现象。沙漠地区日光温室能较好的将太阳能转化为热能且具有较好的保温能力,室内相对湿度小,可有效保证各种蔬菜、水果的生长发育,但蓄热能力较差,增加沙漠地区日光温室蓄热能力的相关研究亟待开展。 相似文献