基于太阳光照强度的夏季玻璃温室温度建模
日光温室的热环境数学模拟及其结构优化

日光温室的热环境数学模拟及其结构优化日光温室的热环境数学模拟及其结构优化日光温室在现代农业中扮演着重要角色,能够为植物提供良好的生长环境,提高农作物的产量和质量。
然而,日光温室内的热环境对农作物的生长有着重要的影响。
因此,通过数学模拟和结构优化的手段,对日光温室的热环境进行研究具有重要意义。
日光温室的热环境主要包括日照、温度和湿度三个方面。
其中,日照是指温室内外的光照强度差异,对于植物的光合作用和生长发育至关重要。
研究中发现,日光温室内光照强度的分布受到温室结构和材料的影响。
为了确保植物能够充分接受阳光照射,可以通过数学模拟来预测不同结构和材料的温室内日照分布情况,进而进行结构优化,提高日照利用率。
温度是日光温室热环境的另一个重要指标,直接影响着植物的生理生化过程。
过高或过低的温度都会对植物生长产生不利影响。
温室内的温度受到多种因素的共同作用,包括外界气温、日照强度、辐射传热、温室结构和通风等。
通过建立数学模型,可以模拟不同因素对温室内温度分布的影响,进而通过结构优化和通风设计来调节温室内的温度,提供适宜的生长环境。
湿度是日光温室热环境的另一个重要参数,直接影响植物的蒸腾作用和水分平衡。
适宜的湿度对植物的生长发育至关重要。
温室内的湿度受到多种因素的影响,包括空气中的水分含量、植物的蒸腾作用、通风和排湿等。
通过数学模拟,可以研究不同因素对温室内湿度分布的影响,进而通过结构优化和湿度控制技术来调节温室内的湿度,为植物的生长提供良好的湿润环境。
针对日光温室的热环境数学模拟和结构优化,可以采用多种数值计算方法和优化算法。
其中,有限元法是一种常用的数值分析方法,可用于建立温室结构的数学模型,分析温室内的温度和湿度场分布。
同时,遗传算法等优化算法可用于寻找最优的温室结构设计方案。
通过数学模拟和结构优化,可以为日光温室提供更好的热环境,提高农作物的产量和质量。
在实际应用中,除了数学模拟和结构优化,还需要考虑温室内外的气象条件、作物种类及品种的特点等因素。
玻璃连栋温室设计方案

水源与电源
确保充足的水源和稳定的电力 供应,满足温室生产需求。
布局规划与设计思路
01
02
03
04
温室朝向
根据地理位置和气候条件,选 择合适的朝向,以充分利用太
阳能。
连栋设计
采用连栋式结构,提高土地利 用率,便于管理和机械化作业
。
功能分区
根据生产需求,合理划分育苗 区、种植区、采摘区等功能区
CO2施肥系统设计方案
CO2气源
采用工业级CO2气瓶或燃烧式CO2发生器作为气源,确保CO2浓度 稳定可靠。
CO2施肥控制器
根据温室内CO2浓度自动调节CO2施肥量,保证作物生长所需CO2 浓度。
CO2传感器
布置CO2传感器,实时监测温室内CO2浓度变化,为调控系统提供数 据支持。
05
水肥一体化灌溉系统设计方 案
市场需求
随着农业现代化的推进和人们对高品质农产品的需求增加,玻璃连栋温室的市 场需求不断扩大。
02
场地选择与布局规划
场地选址原则及要求
地理位置
选择地势平坦、开阔,阳光充足, 通风良好的地块,避免山谷、洼地
等易造成气流不畅的地点。
地质条件
土壤肥沃、排水良好,地下水 位低,避开地质灾害频发区域 。
交通便利
玻璃连栋温室设计方 案
• 温室概述与设计目标 • 场地选择与布局规划 • 温室结构与材料选择 • 环境调控系统设计方案 • 水肥一体化灌溉系统设计方案 • 智能化管理系统设计方案 • 经济效益分析与环保措施建议
目录
01
温室概述与设计目标
玻璃连栋温室定义及特点
玻璃连栋温室定义
农业温室环境温度的建模与仿真

agricultural greenhouse enViromnental temperature model was established based
II
on
AIⅨmodel,t11e强alysis results
show廿lat廿le model correctly,a11d it
can
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
can
图4—2温室中能量传递与平衡………..………………………..17
图4—3 图4—4 图4—5 图4—6 图4—7
PC板温室自动控制系统……………………………….…21 图4—8实验步骤…………………………………………….22
图4—9模型阶次估计………………….……………………..25
图4一10 2005年9月1l一14日的室外温度、湿度、风速、太阳辐射强度和仿真温
are
mally Influence factors ill greenhouse microclimate
enviro姗ent such船solar
radiation,
one
temperature,humidi吼C02
dominant factors
on
concen仃ation and ventilation etc,alld temperature is
度模型,结果表明:温室温度模拟值与实测值的变化趋势一致,模型能有效地模拟温
室内的温度,该成果为温室控制系统设计提供参考: (3)运用MATLAB图形用户界面建立温室温度建模与仿真系统; (4)总结本课题的研究意义,对温室小气候建模的研究工作进行设想和展望。
关键词:农业温室;温度;系统辨识法;.d魁模型
对农业温室环境系统的温度建模和仿真,论文首先分析监测到的温室内外数据,运用 相关性分析和相关性显著检验,确定了温度、相对湿度、太阳辐射强度和风速是影响 温室内温度的主要因子,然后运用残差分析法辨识模型的结构,利用递推最小二乘算 法确定模型的参数,并通过试验验证模型的正确性。 本文所做的主要工作有以下几个方面: (1)总结了国内外温室温度建模的方法和在该领域研究概况,指出对温室内温度 的研究对我国现代化温室产业的发展具有至关重要的意义; (2)研究了系统辨识技术在建模中的应用,基于ARX模型建立了农业温室环境温
日光温室设计方案

日光温室设计方案引言日光温室是一种利用日光照射和温室效应来增加农作物生长环境温度的设施。
它可以提供稳定的温度和较高的光照强度,为蔬菜、花卉和其他植物的生长创造良好的条件。
本文将介绍一个日光温室的设计方案,包括结构设计、材料选择以及光照管理策略等。
结构设计日光温室的结构设计需要考虑到温室的稳定性、通风性以及光线的透射和分布,下面是一个日光温室的基本结构设计方案:1.墙体结构:温室的墙壁采用双层玻璃或聚碳酸酯作为材料,这些材料既可以有效吸收和保留太阳能,又可以提供良好的绝缘性能。
2.屋顶设计:温室的屋顶采用半透明材料,如聚碳酸酯或类似材料。
这种设计可以使得光线透过屋顶进入温室,同时减少热能的损失。
3.支撑结构:为确保温室的稳定性,支撑结构需要具备足够的强度和抗风能力。
采用金属或钢结构作为支撑材料,可以提供稳定的结构支持。
材料选择选择适当的材料对于日光温室的设计十分重要,下面介绍一些常用的温室材料:1.玻璃:玻璃是一种常用的温室材料,它具有优良的透明性和保温性能。
双层玻璃可以更好地隔热,降低能量消耗。
2.聚碳酸酯:聚碳酸酯是一种轻质、高透明度且具有良好保温效果的材料。
它还具有抗冲击和耐紫外线的特性。
3.聚乙烯薄膜:聚乙烯薄膜是一种经济实用的温室材料,它具有良好的光透过性和保温性能,并且比较便宜。
综合考虑成本和性能,在温室的设计中可以根据不同地区的气候条件和作物种类来选择合适的材料。
光照管理策略在日光温室的设计中,合理的光照管理策略可以提高作物的生长效率和品质。
下面是一些常用的光照管理策略:1.光线透过率控制:通过调节温室材料的透光率和防晒措施来控制温室内的光线强度。
可以根据作物的需求和季节的变化,灵活调整光照条件。
2.反射板的使用:安装合适的反射板可以增加温室内的光线反射,提高光能利用率,进而促进作物的生长。
3.光照时间控制:通过调整灯光的亮度和工作时间来模拟不同季节的光照条件,帮助提前或延迟作物的生长周期。
《2024年日光温室的热环境数学模拟及其结构优化》范文

《日光温室的热环境数学模拟及其结构优化》篇一一、引言随着现代农业技术的不断发展,日光温室作为一种新型的农业设施,已经在农业生产中得到了广泛的应用。
然而,由于温室内部环境的复杂性,如何有效地模拟和控制其热环境成为了一个重要的研究问题。
本文旨在通过数学模拟的方法,对日光温室的热环境进行深入研究,并探讨其结构优化策略。
二、日光温室热环境的数学模拟2.1 模型建立为了对日光温室的热环境进行数学模拟,我们需要建立相应的数学模型。
模型中应考虑太阳辐射、空气对流、植物生长、土壤温度等多种因素对温室内热环境的影响。
根据热平衡原理和传热学理论,可以建立相应的热平衡方程,用于描述温室内各部分之间的热量传递和交换过程。
2.2 模拟方法在建立数学模型的基础上,我们可以采用数值计算方法进行模拟。
常用的数值计算方法包括有限元法、有限差分法等。
通过将这些方法应用于所建立的数学模型中,可以获得日光温室内温度、湿度等参数的空间分布和变化规律。
2.3 模拟结果分析通过模拟结果的分析,我们可以发现日光温室内热环境的分布规律和变化趋势。
例如,在一天的不同时间段内,温室内温度和湿度的变化情况;在不同季节和气候条件下,温室内热环境的差异等。
这些信息对于指导温室的运营管理和结构优化具有重要意义。
三、日光温室结构优化3.1 结构优化的必要性由于日光温室的结构和材料对温室内热环境具有重要影响,因此对温室结构进行优化是提高其性能的关键措施之一。
通过对日光温室的结构进行优化,可以改善其保温性能、采光性能和通风性能等,从而提高温室的运营效率和产量。
3.2 结构优化策略针对日光温室的结构优化,我们可以采取多种策略。
首先,可以优化温室的外壳材料和结构,以提高其保温性能和采光性能。
其次,可以调整温室的朝向和角度,以充分利用太阳辐射能。
此外,还可以通过设置合理的通风口和排风口,改善温室的通风性能。
最后,还可以采用智能控制系统,对温室内环境进行实时监测和控制。
日光温室温度分析模型与模拟

但是 , 在温室结构参数确定之后 , 由于太 阳高度 角随时间变化 , 要保持光线持续垂直照射到 O H斜 面是不可能的。并且 , 由于 日 光温室采光面是 由薄的透明材料所覆盖, 而采光面对直射光透过率与光线 入射角并不呈单调线性关系¨ , 】要满足在一天中温室 内获得 的光辐射达到设计要求 , 必须保证在一定 时间内直射光入射角介于 0  ̄ 5 之间。这一特性为 日光温室的采光面设计提供 了依据。 。 4。 此外 , 单斜面温室前部空间小 , 不适宜温室生产。因此 , 光温室采光 面的断截面多采用曲线或一坡 日
一
立式 , 如图 2 所示。实践证明, 在相同参数情况下半拱形温室温光性 能优于一坡一立式 ; 并且对半拱
形曲面形式的选取 , 在采光面的脊高 日和水平投影的长度 厶 一定的条件下, 不论采用椭圆、 双曲线、 半圆、 对数曲线、 抛物线 , 采光量差别甚微 。鉴于此 , 本次研究针对正弦曲线进行讨论 , 而不失一般性。
太阳直射光 、 散射光和反射光均可以透过采光面进入 日光温室 。散射光和反射光无方 向性 , 在透过
采光面进入温室的光辐射 中占很少份额 , 内接受 的光辐射主要源于直射光。 日光温室采光面的设 温室
计主要是保证直射光的透过量满足设计要求。 传统温室多为单斜面 日 光温室 , 结构如图 1 所示 。根据光 的反射与折射原理 , 当入射角 A= 0时 , 进
面温 室 的光照 设计 , 图 3所 示 。 如
正午阳光垂直照射在斜面 O ( A= ) 有 % = 0 一 , H即 0 时, 9 。 h 此时采 光面光照透过量最大 , 但温室脊高会太高 , 结构上不合理 。当非垂直入
玻璃温室方案

玻璃温室方案随着气候变化和环境污染的加剧,保护和改善农作物生长环境变得愈发重要。
而玻璃温室作为一种优质的农业技术手段,不仅能够保护农作物免受自然灾害和有害昆虫的侵袭,还能提供稳定的温度和湿度条件,以促进植物的生长。
本文将介绍一个创新的玻璃温室方案,以提供一个理想的温室环境供农作物生长。
温室结构设计该玻璃温室方案采用先进的结构设计,旨在优化温室内环境。
温室的框架采用高度耐候钢材料,确保结构的稳定性和耐久性。
同时,温室的墙面和天花板采用高透明度的玻璃材料,以提供充足的自然光照,促进植物光合作用。
此外,温室顶部设计了透明的天窗,可以定期进行通风和温度调节,以避免过热和温室效应。
能源与清洁技术该玻璃温室方案还结合了能源与清洁技术,以减少能源消耗和对环境的影响。
温室顶部设有太阳能板以收集太阳能,并转化为电力供温室内部的照明、供暖和通风系统使用。
太阳能供电系统不仅减少了对传统能源的需求,还降低了温室的运营成本。
此外,温室内使用的所有照明系统都采用LED灯,以提供高效而节能的照明效果。
水资源管理在温室方案中,水资源管理也是至关重要的一环。
温室内设置了先进的水循环系统,可以收集和储存雨水并进行循环利用。
通过喷灌和滴灌技术,可以将水资源直接送达植物根系,最大限度地减少水的浪费和蒸发。
此外,温室还配备了水质监测系统,以确保植物得到适量和适质的水源。
智能控制系统该玻璃温室方案还利用了智能控制系统来监控和调节温室环境。
通过传感器检测温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等参数,智能控制系统能够自动控制温室内的温度、湿度和通风条件,以确保最佳的生长环境。
此外,农民也可以通过手机应用程序远程监控和调整温室环境,提高农作物的管理效率。
结语以上是关于一个创新的玻璃温室方案的介绍。
通过先进的结构设计、能源与清洁技术、水资源管理和智能控制系统,这个温室方案为农作物提供了一个理想的生长环境。
希望这个方案能够为农业生产提供更多的机遇,同时保护环境和提高农作物的产量和质量。
玻璃育苗温室工程搭建方案

玻璃育苗温室工程搭建方案一、概述温室是一种人工环境控制的设施,可以为植物提供适宜的温度、湿度和光照条件,有利于植物的生长和发育。
玻璃育苗温室是一种利用玻璃覆盖的温室,适用于育苗和栽培一些对光照需求较高的植物,如蔬菜、花卉等。
搭建玻璃育苗温室需要考虑到温室结构、覆盖材料、通风、遮阳和灌溉等方面的问题。
二、选址1. 地势平坦:选址时应选择地势平坦、排水良好的地方,以避免因地势不平造成的温室立柱不稳和地基沉陷等问题。
2. 光照充足:温室应该选择阳光充足的地方,以保证植物在温室内能够得到足够的光照。
3. 便于供水和供电:选址时应考虑到温室的供水和供电问题,便于方便的进行灌溉和通风设备的安装。
三、结构设计1. 温室类型:玻璃育苗温室一般采用落地式玻璃覆盖,侧墙和屋顶也采用玻璃材料。
温室结构主要包括立柱、梁和屋顶。
2. 立柱和梁:温室的立柱和梁应选用抗压、抗弯、耐腐蚀的材料,如镀锌钢管或铝合金等,以确保温室的稳定性和使用寿命。
3. 屋顶设计:温室屋顶一般采用坡屋顶结构,以利于排水和采光。
屋顶覆盖材料可以选用钢化玻璃或夹层玻璃,具有透光性好、保温性能好、抗风压强、抗冲击强等特点。
四、覆盖材料1. 玻璃:温室覆盖材料主要采用玻璃,因其透光性好、保温性能好、抗风压强、抗冲击强等特点。
可以选用钢化玻璃或夹层玻璃,具有较好的保温性能和抗风压能力。
2. 保温材料:在玻璃育苗温室的结构设计中要考虑到保温材料的选择,以保证温室内的温度能够得到有效的维护。
五、通风设计1. 壁式通风:温室一般采用壁式通风,即在温室的侧墙上设置通风窗,以保证温室内的空气流通。
2. 顶棚通风:在温室屋顶上也可以设置顶棚通风设备,以利于排除温室内的热气和湿气。
3. 通风设备:在温室内安装通风设备,如通风扇、排气扇等,用于辅助温室内空气循环。
六、遮阳设计1. 遮阳网:在温室顶部设置遮阳网,以调节温室内的光照强度,避免日光过强导致植物叶片晒伤。
2. 遮阳材料:遮阳网的材料一般选用耐候性好的聚乙烯或聚丙烯材料,具有抗紫外线、抗老化、透光透气性好等特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
射 和相 对 湿 度 中 的 因 素 进 行 温 度 模 型 的 建 立 。 国
外 温 室 温度 模 型研 究 已经 取 得 显著 的成 果 J , 并 建 立 了成 熟 的温 室 模 型 J : 如荷兰 的 V e n l o型 温 室 系 统 模 拟模 型 K A S P R O、 比利 时 的半 一 维 温 室 小 气 候 模 拟 模 型G D G C M、 法 国的 G a r y等建 立 的 S I MU L S E R R E, 以及 美国的 P O L Y一 2模 型 。 同 时 , 国 内对 温 室 温 度 的 建 模, 也 取 得 了一 定 的进 展 _ 5 J , 这 些 研 究 已 经 通 过 试 验 建立 了玻 璃 温室 的 温度 模 型 , 为 温 室建 造 和温 室 环
( 1 )
式中
一 温 室 内部 容 积 ( I 1 " 1 。 ) ; P 一 空气 密 度 ( k g / m ) ; C 一 空气 比热 容 [ J / ( k g・ ℃) ] ; 室 内空 气温 度 ( ℃) ;
一
基金项 目:陕西 省教育厅 自然科学 专项 ( 2 0 1 3 J K 0 6 5 5) ; 国家 自然科 学 基金 项 目( 2 1 3 0 1 1 3 4) ; 西 安 工 程 大 学 大 学 生 创 新 创 业 计 划
2 0 1 5年 9月
农 机 化 研 究
第 9期
基 于 太 阳 光 照 强 度 的 夏 季 玻 璃 温 室 温 度 建 模
卢 嫂 ,李 彦 斌
7 1 0 0 4 8 )
( 西 安 工程 大 学 电子 信 息学 院 ,西 安
摘
要 :基 于传 热 学 、 能 量平 衡 以 及质 量 平 衡 的温 率 理论 模 型 , 在 分 析 太 阳 光 照 强 度 和 太 阳 辐 射 强 度 关 系 的 基 础
0 引 言
太 阳辐 射强 度 是 温 室 热 量 的 主 要 来 源 ¨ , 直 接 影
响温室温度 的变化 , 传 统 的 温 室 主 要 是 基 于 室 外 气 温、 土壤 温度 、 天空 辐射温度 , 太 阳辐射强度 , 散 射 辐
高; 虽 然 目前 市 场 已 有 现 成 的太 阳 总 辐 射 计 , 但 是 费
度 角是 影 响 太 阳辐 射 照 度 与 太 阳光 照 度 之 问关 系 的 主要 因素 。为 此 , 本 文 拟 选 择 夏 季 晴 天 这 个 特 定 条 件
下 太 阳光照 强 度对 温 室 温 度 的影 响进 行 分 析 , 并 建 立
相 应 的温室 温 度模 型 。
1 传 统模型分 析简化
用远 比光 照强 度 计 高 出许 多 。下 , 研 究 太 阳 光 照 强 度 对 温 室 温 度 的影 响 、 建 立两 者 之 间 的关 系 , 具 有 非 常重 要 的意 义 和 价 值 。通 过姚 万 祥等 人 ¨ 的研究 可 以看 出 : 晴空 指 数 和 太 阳高
传 统 的 温室 温度 动 态模 型 是 基 于 传 热 学 、 能 量 平
衡 和 质量 平 衡 的理 论 建 立 起 来 的数 学 模 型 , 通 常 是 将
境 因子 控 制 提供 了理 论基 础 和 实 际指 导 。
太 阳光 照 强 度 是指 单 位 面积 上 所接 受 可 见光 的能 量, 同时 也是 影 响 园 艺植 物 光 合 作 用 的重 要 自然 生 态 因子 。光 通 过影 响光 合 作 用 、 光 形 态 建 成 和 光 周 期
过 晴天 和 多 云 天 、 雨天 和 阴天 的试 验 验证 发 现 : 模 型 在 这 3种 天 气 的 均 方 根 误 差 分 别 是 0 . 5 0 0 3、 0 . 4 7 4 7、 0 . 6 2 9 1 ℃, 模 型 能精 确 地模 拟 晴 天 温 室 温 度 , 对 雨 天 和 阴 天 模 拟 效 果 也 较 好 。 这 种 建 模 方 式 在 节 约 成 本 的 同 时
也 提 出 了另 一 种 新思 路 , 有一 定 的参 考 和 推 广价 值 。 关 键 词 :太 阳光 照 强度 ;太 阳辐 射 强度 ;温 室 温 度
中 图 分 类 号 :¥ 6 2 5 . 5 2 文 献 标 识 码 :A 文章 编 号 :1 0 0 3 — 1 8 8 X( 2 0 1 5 ) 0 9 — 0 0 5 9 — 0 6
太 阳辐 射 强度 和太 阳光 照 强 度是 不 同的 两个 物 理 量, 但 它们 之 间 又存 在 一 定 的 转 换 关 系 。通 常 情 况 下, 太 阳光照度测试 相对 比较简单 , 测 试 设 备 普 及 率
收 稿 日期 :2 0 1 4 — 0 9 — 0 4
一
一
… l 一
温 室 内部 的 空 气 看 成 整 体 , 假设 空气均匀 混合 , 分 析
太 阳辐 射 强 度 、 自然 通 风 、 强制通风 、 作物 、 温 室 内 土 层, 以及 覆 盖 材 料 、 风机 、 侧窗 、 天 窗 和 内 外 遮 阳 等 因 素 对 温室 温 度 的影 响 , 最 后 建 立 温 室 内部 空气 的 能 量 平 衡模 型 方 程 , 方程 为
dT
Pl = + h+ + + f一
来 调 节 植 物 的生 长 发 育 , 而 对 光 照 强 度 的测 量 是 植 物 光 合 作 用 和生 长 研 究 的基 础 , 因 此 光 照 响 度 通 常在
农 业 生 产 中是 一 个 常 见 的测 量 因子 。
上 , 研究 _ 『夏 季 晴 天 玻 璃 温室 封 闭 情 况 下 太 阳光 照 强 度 和 温 室 温 度 关 系 ; 通 过 试 验 确 定 了温 室 自身 降 温 的 参 数 和 太 阳光 照 与 温 室温 度 变 化 率 之 间 的 参数 , 建 立 了 温 室 室 内温 度 和太 阳 光 照 以及 温 室 室 外 温 度 之 间 的模 型 ; 通