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《中国农业大学》 2005年
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日光温室的热环境数学模拟及其结构优化

李小芳  
【摘要】:日光温室在我国北方冬季生产中起着非常重要的作用,但目前仍存在部分结构设计不合理,光能利用率低,保温性能差,缺乏室内温度预报软件等问题。 本文于2001年和2003年12月至次年3月对北京地区两栋构造不同的日光温室进行了室内外地面太阳辐射,室内外气温及空气相对湿度,室内外表面温度、热流量,室外风速、风向,土壤湿度等环境要素的连续观测。并利用观测的数据分析了供试日光温室的光温性能特性。 根据日光温室室内空气和北墙、东墙、西墙、后屋面、前屋面覆盖材料、土壤的能量和物质守恒原理,建立了日光温室热环境的动态数学模型。模型中输入参数包括温室地理参数、结构参数、围护结构物性参数和气象初始条件。并采用云遮系数法计算了日光温室内外各个面的太阳辐射得热,详细计算了东西墙在室内地面、北墙、后屋面产生的荫影及其对太阳辐射得热的影响,利用非稳态的热反应系数法求解墙体和后屋面的热传导。模型中输出参数为室内空气温湿度和各内表面的温度。模型利用VB 6.0编程求解,将供试日光温室和验证日光温室连续10天以上不同天气条件下的模拟数据与实测数据进行比较分析,结果发现模拟曲线拟合较好。其模拟值与实测值的绝对误差均在±1.0℃之内,相对误差小于10%。 利用该数学模型对不同材料,不同厚度,不同排列墙体的日光温室保温性能进行了比较,最后指出:在红砖墙中加隔热材料能提高日光温室的保温性能,但增温能力随红砖墙和隔热材料厚度的增加而递减。从理论上验证了红砖墙的厚度应大于36cm才能保证室内气温稳定,使用聚苯板做隔热材料厚度以10cm为较好。在后屋面的优化中,如果仅增加重质实心材料厚度增加温室的保温性能,效果不理想,还容易造成材料浪费。采用三种隔热材料置于其外侧,相同厚度隔热材料的增温能力大于重质实心材料的增温能力,三种隔热材料以聚苯板的保温效果最好。 在数学模型的基础上,开发了日光温室温度预报系统软件。系统包括:输入模块,太阳辐射计算模块,温度模拟和预报模块,温室结构优化模块,数据管理模块,输出模块。太阳辐射计算模块包括室内各个面的太阳辐射计算、任意点的太阳辐射的计算和遮荫状况、不同前屋面的太阳辐射计算、温室间距的计算及温室的光性能评价。向温度预报模块中输入地理参数、结构参数、围护结构的物性、气象初始条件,就能对室内空气温湿度和内表面温度进行预报。该预报系统可以对冬季日光温室的低温预防和耗能提供参考。软件中采用多样化的输入输出方式,同时解决了同一温室地理参数、结构参数、不同墙体和后屋面结构材料物性的重复输入问题,初始条件输入的可控性等问题。此软件在windows平台上运行良好。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S625.1

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【相似文献】
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5 记者 胡全基;提高认识 狠抓落实 迅速掀起日光温室建设新高潮[N];武威日报;2007年
6 马顺龙 阎德伦 严俊义;让阳光照耀绿洲[N];甘肃日报;2007年
7 本报记者 李晓燕;田畴沃野尽欢歌[N];武威日报;2007年
8 驻站记者 赵忠义;扶贫让十家乡上店村走上致富路[N];赤峰日报;2007年
9 王国全;冀推广日光温室低温寡照预警技术[N];中国气象报;2007年
10 本报记者 张文灿 孙煜东 陈鹏 秦炜;实施富民工程 破解三农难题[N];武威日报;2007年
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1 李小芳;日光温室的热环境数学模拟及其结构优化[D];中国农业大学;2005年
2 白义奎;日光温室燃池—地中热交换系统研究[D];沈阳农业大学;2007年
3 郭正昊;北方地区日光温室生态动力学研究[D];吉林大学;2012年
4 吴细秀;开关电器触头材料喷溅侵蚀模型研究及其试验[D];华中科技大学;2005年
5 赵桂连;水电站水机电联合过渡过程研究[D];武汉大学;2004年
6 蒋海洋;分子筛膜的制备和新型分子筛膜反应器[D];天津大学;2004年
7 谢红;五杆五环并联运动机床开发设计及关键技术研究[D];同济大学;2007年
8 万玉芹;静电纺丝过程行为及振动静电纺丝技术研究[D];东华大学;2006年
9 李孜军;硫化矿石自燃机理及其预防关键技术研究[D];中南大学;2007年
10 刘凯;弧齿锥齿轮数控铣齿机运动分析及控制系统研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 方慧;日光温室浅层土壤水媒蓄放热系统及其与热泵结合的试验研究[D];中国农业科学院;2011年
2 高文;不同结构日光温室生态比较研究[D];内蒙古农业大学;2002年
3 张鑫;大棚型日光温室性能及其应用技术研究[D];内蒙古农业大学;2010年
4 于军辉;半地下式日光温室主要生态因子的变化规律及其与黄瓜产量形成的关系[D];山东农业大学;2011年
5 杜连凤;河北省日光温室土壤盐分状况及其影响因素的研究[D];河北农业大学;2002年
6 杨昊谕;日光温室热平衡解析[D];吉林大学;2007年
7 王奉钦;太阳能集热器辅助提高日光温室地温的应用研究[D];中国农业大学;2004年
8 付乃旭;秸秆生物发酵对日光温室辣椒越冬栽培的影响[D];中国农业科学院;2010年
9 李程;宁夏日光温室土壤次生盐渍化对黄瓜生长发育影响的研究[D];中国农业大学;2004年
10 许金香;日光温室番茄栽培需水规律的研究[D];中国农业大学;2004年
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