单脊Venlo型光伏玻璃温室的设计与热场分析

发布时间：2020-06-30 12:11

【摘要】：随着光伏组件价格的逐渐降低、科学技术的不断创新,以及新能源应用的领域越来越广,光伏发电已经不仅仅是用于光伏电站发电,已经融入到各个行业之中,小到日常生活中的充电电池,大到高楼大厦,光伏发电可谓是无处不在。此外,随着社会不停地发展进步,人们对生活物质水平的不断追求,新型设施农业越来越受到人们的追捧。温室作为设施农业的主要代表,其优点是不受时间和空间的限制,可以在高原、深山、沙漠等特殊环境下进行农业生产。光伏温室作为光伏和农业设施温室的结合产物,以其不占用土地资源、绿色无污染、节能而备受关注。光伏温室的发展与应用势在必行,对光伏温室进行合理地设计,避免光伏组件对温室内部气候环境的影响已成为光伏温室的研究重点。单脊Venlo型玻璃温室的应用最为普遍,将其改造为光伏温室也是成本最低可行性最高的首选类型。为此,本文采用计算流体力学CFD软件,以单脊Venlo型光伏玻璃温室为研究对象,开展了如下仿真与模拟工作:首先,开展了光伏组件铺设比例对单脊Venlo型光伏玻璃温室内部温度场的影响与分析。在前坡面设计了18种光伏组件铺设比例,仿真模拟了光伏组件铺设比例对温室内部温度场的影响。对比与分析模拟结果得到:(1)光伏温室内部的温度场从下部到上部总是呈现梯度增长的分布;(2)其温度随着铺设比例的增大,呈线性减小趋势;(3)拟合得到温室内部平均温度与光伏组件铺设比例之间的函数关系式为:=-0.0737+312.28。第二,通过CFD软件模拟仿真计算热场分析,对单脊Venlo型光伏玻璃温室进行优化设计。对温室进行了开设冷热风口的降温设计,通过模拟仿真计算得到以下结论:(1)冷热风口的开启对温室的降温和温度场的分布均匀性均有较好的效果;(2)冷空气进风口的风速对温室的降温效果、内部温度场分布均匀性有一定影响,可拟合得到温室内部平均温度与冷空气进风口风速之间的函数关系:=1.2321~2-3.2607+298.67;(3)风速对温室的降温效果,即最终降到的温度,仍存在局限,该温度仍主要取决于进入温室内部的空气温度;(4)风速对温室的降温速率的影响更为显著。第三,以云南特有药材三七的种植为例,设计了单脊Venlo型光伏玻璃三七温室。基于上述理论分析,设计了适合文山三七种植的单脊Venlo型光伏玻璃温室,同时为满足三七生长环境需要,对温室采取了土壤降温的设计,仿真模拟结果显示,室内温度达到295K左右、温度分布均匀,可很好地满足三七生长要求。
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S625
【图文】：

技术路线图,研究现状,温室设计,玻璃温室

10图 1.1 技术路线图1.5 本章小结关于开展单脊 Venlo 型光伏玻璃温室仿真分析伏温室设计的必要性。并对光伏温室的研究现状伏温室环境模拟中的研究现状以及发展趋势进行主要对象、内容和方法，分析了本次研究将解决

温室,能量交换

深入了解光伏温室各部分之间的热传导、对流、辐射过程，是开展单脊 Venlo型光伏玻璃温室内部气候环境的热交换理论研究的核心内容，是精确建立 CFD 计算模型的前提，是进行 CFD 模拟仿真计算的基础。本章通过研究分析光伏温室内部流体流动的特性，选取合适的理论控制方程以及计算模型，对构建光伏温室CFD 模拟计算有很大帮助。工作中，采用 Gambit 软件来构建温室几何模型并进行网格的划分，将生成的温室网格模型导入 Fluent 软件中进行模拟仿真计算。2.1 光伏温室能量交换机理以及物理模型温室通常是由围护结构和屋顶组成，将其与外部自然环境进行隔离，构造一个更适宜植物生长的微气候环境。但是由于温室内外存在温差、压力差等会使温室外部-温室结构-温室内部间不断进行着对流、辐射和传导。一般在自然条件下将温室系统分为温室表层、室内空气、作物以及覆盖维护层四个部分[30, 31]，能量交换如图 2.1 温室能量交换图所示。

【参考文献】