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温室技术作为设施农业的一个重要的技术领域,以其高度的环境可控性和产品产出率越来越受到重视。2011年,中央一号文件提出实施新一轮菜篮子工程建设,加快园艺作物生产设施化,为我国温室行业的发展提供了良好的机遇。由于我国的气候特点,温室行业面临的突出问题就是冬季越冬生产成本居高不下。能耗高,供热系统运行效果差是造成温室越冬生产成本高的主要原因。因此,如何降低供暖成本,提高温室越冬生产效率,设计出符合中国地域特色的现代温室供热系统将是一项重要的任务。
本文以江苏省江阴市某大型连栋温室作为研究对象,对温室在冬季夜间供暖条件下的热负荷进行了分析计算,并对室内热环境的主要影响因素进行了研究。为进一步提高温室供热系统整体供热效率,结合实验温室本身温度特性以及越冬生产供暖特点,设计采用生物质锅炉作为热源,风机盘管作为末端散热装置的温室热风供热系统。
在实验温室内建立了所设计的温室热风供热系统,对实验温室夜间采用该系统时室内外环境因子进行测试,验证所设计系统的可行性。同时,为温室CFD模拟提供建模参数。
结合实验温室冬季夜间供暖条件建立了室内热环境模拟的CFD模型,对室内温度场分布进行了数值模拟并与试验结果进行对比。模拟结果与试验数据比较发现二者所描述的温室内温度场的分布趋势相同,各点误差均小于3℃,计算均方根误差为0.66℃,验证了所建CFD模型的有效性。模拟结果表明:采用该热风供热系统可有效提高室内温度,植物生长区域温度范围是12.1~16.5℃,植物层温度分布均匀,无较大梯度变化。
运用所建CFD模型,采用对比模拟方式分析了温室供热与普通建筑供热的不同,验证了温室供热设计的重要性。最后,初步探讨了温室供热系统末端散热装置的布置形式对室内热环境的影响,并利用CFD软件进行了模拟研究分析。