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随着现代温室产业的不断发展,高大空间温室被广泛应用到生产或休闲参观。由于高度高、体积大等特征,高大空间温室内部会出现温度分布不均匀现象,影响作物正常生长。此外,用于休闲参观的温室对于地面区域和作物生长区域的温度要求也不相同。为了更好满足室内作物以及参观人员各自温度需求,研究对高大空间温室采暖系统的合理选择,以及采暖末端运行调节方式选择和控制等具有重要的意义。
论文选取了以水源热泵作为热源的实验温室为背景,通过循环水泵驱动热水输入到温室内,结合风机盘管和低温热水地板辐射系统作为末端采暖设备,构建了一个高大空间温室联合采暖系统。在此基础上研究末端采暖设备运行调节方式和系统控制策略。本文的主要工作和成果如下:
1.系统地分析了高大空间温室在冬季采暖工况下传热过程的机理,并结合空气动力学原理对温室内部空气进行数值理论分析。
2.在试验基础上,测得温室模型的各个边界条件,同时建立高大空间温室三维CFD模型。通过模拟与实验数据的比较,分析得出建立的CFD模型及相关边界条件的设置是合理有效的。
3.结合高大空间温室联合采暖的特点,分别从温度变化率、温室采暖效率以及温度均匀度等方面比较采暖末端运行调节方式。结合CFD模型和设置不同边界条件,比较分析了风机盘管采暖在变流量调节和变风量调节的运行情况,以及地板辐射采暖在变流量调节和变水温调节的运行情况。得出对于风机盘管系统,采用变流量调节;以及对地板辐射系统采用变水温调节,是一种较好的控制选择方式。
4.设计了温室温度模糊神经网络控制器,结合温度偏差及其变化率作为输入,期望温度变化率为输出。通过控制水源热泵和循环水泵工作,对采暖末端进行变水温调节和变流量调节,以满足室内不同温度需求。同时设计了高大空间温室采暖系统的硬件控制平台,包括环境数据采集模块、开关量输出模块和循环水泵变频器控制模块等,以及整个控制主程序的流程。
5.对全文工作进行总结,并对后续的进一步研究提出一些展望。