日光温室冰蓄冷降温系统在夏季夜间应用设计

发布时间：2020-06-05 17:21

【摘要】：夏季温室降温问题一直是我国设施园艺环境调控研究的方向之一。目前针对日光温室白天降温方法研究很多,夜间降温方法较少。传统的日光温室降温方法并不适合夏季夜间调控温室作物栽培环境。并已有研究表明,夜间室内环境温度同样决定作物生产质量与产量。所以针对日光温室夏季夜间降温方式的研究,对园艺作物的栽培具有重要意义。东北地区冬季拥有大量天然冷源,本课题利用这一地域优势,将冬季天然冰进行储存,作为夏季夜间日光温室降温冷源,根据试验温室夏季环境情况,设计冰蓄冷降温系统。本系统主要设计两部分,第一部分为蓄冰池设计,通过分析夏季试验温室环境情况,计算储冰体积,确定蓄冰池结构。设计结果为:蓄冰池体积为6m×6m×2m立方体,围护结构外层为15cm聚苯板,内层为24cm砖墙混凝土,砖墙内侧为2mm防水塑料,上层采用15cm的聚苯彩钢板密封。第二部分为热交换系统设计,主要分为蓄冰池热交换器设计与室内送风管道。通过冰蓄冷空调内融冰模型,计算换热管管长关系,选择出口温度为0℃的换热管管长,并利用CFD商用软件COMSOL进行仿真分析其性能。结果为:针对试验温室环境设计,热交换管长度为16.2m,管径为0.05m,管数为30的蓄冰池热交换系统满足试验设计要求。COMSOL模拟夏季环境蓄冰池换热结构结果为:在进口温度为25℃,进口速度为13.31m/s时可以获得出口温度为0℃的冷气。换热管前1米是换热效果最好的,随着管长的增加,换热效率减小。室内送风管到设计主要通过COMSOL软件建模分析管道不同侧壁开孔数量实现温室内的均匀送风。分析了在相同侧壁开孔孔径为0.05m,数量为100的均匀开孔,在上述基础上管道末端分别增加25和50数量的3种不同开孔数量的开孔方式,模拟结果表明:在管道末端增加孔数可以增加管内流速,增加管道末端出气量,其中,末端孔数增加25的第二种开孔方式,管道末端出口温度最低,最终确定为本试验管道设计方案。通过以上设计,模拟夏天的环境对本系统进行了棚温检测,栽培区有效降温温差最大为6.7℃,平均温差为4.4℃,降温效果明显。与其它利用热交换器原理进行降温研究的系统相比,以冰作为冷源的冰蓄冷降温系统比以土壤和蓄水层为冷源的降温系统,在相对较小的风机流量基础上获得较大的热交换管温差,从而增加了系统制冷量,降温效果明显。结合系统初始建造和夏季运行费用分析,本系统较适合自然冷源丰富地区保温性与密闭性较好的温室结构使用。温室内适合夏季高品质或反季节蔬菜水果及栽培环境需无光条件的食用菌栽培。
【图文】：

材料与方法方法室计的冰蓄冷降温系统所选试验温室为实验基地滑盖温室（41o4士携其团队研究的一种新型节能型日光温室（王腾 2017），以材料为建筑常用材料—轻型岩棉彩钢板。与传统保温覆盖材棉彩钢板热阻更大，散热更小，密闭性好，并且可在温室的顶控制，更加方便与精准（李天来 2005）。如图 2-1 和表 2-1 为。

沈阳农业大学硕士学位论文管模型验证试验算机技术快速发展，利用仿真模型进行工程设计的方法越来越试验相比更加方便，不需要前期投资就可以看到不同变量带给了依据，省时省力。本文借助 COMSOL 软件模拟夏季情况分内部换热管设计效果以及换热性能，于冬季进行换热管模型验材料选择流量为 100m3/h，功率为 550kW 的高压风机 1 台，测量风录温度数据的 CR-3000 和若干热电偶线。材料准备如图 2-2。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S625

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本文编号：2698367