农业生物环境工程 第二章 农业设施的采暖
《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件 (一)
《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件 (一)《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件包括了温室设施环境、温室设施的结构形式、温室设施的气候控制、温室设施环境调节与控制等内容。
在现代农业生产中，温室设施将起到越来越重要的作用，因此，掌握温室设施环境调节与控制的知识对于农业生产的发展至关重要。
第一章节介绍了温室设施环境，包括温室设施的概念、种类、结构和发展潜力等。
温室设施的种类很多，如塑料薄膜温室、玻璃温室、日光温室、伸缩膜温室等。
各种温室结构形式的优点不同，应根据生产需求和经济条件进行选择。
第二章节介绍了温室设施的结构形式，包括传统温室和异形温室。
传统温室一般是近似矩形的形状，而异形温室则包括圆形、拱形、多面体等不规则形状，其优势在于可以提高温室的采光效果、增加温室的空气对流和降低构造成本等。
第三章节介绍了温室设施的气候控制，包括温室内外气象条件、温室对气象条件的影响、温室内气候要求和气候控制方式等内容。
在温室内，气候控制是十分必要的，因为气候影响着蔬菜、花卉和水果等植物的生长和发育。
气候控制包括三个方面：温度、湿度和二氧化碳浓度的控制。
最后一章节是重点，介绍了温室设施环境调节与控制。
季节变化、温室建筑结构形式、种植作物的特性等因素都会影响温室设施内的环境，因此，需要采用不同的控制策略进行环境调节与控制。
这种调节与控制主要是通过智能设备实现的，可以实时监控温室内的各项环境参数，并自动调节温室内的环境。
总体来说，《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件全面介绍了温室设施的各个方面。
学生可以通过学习这些内容，了解温室设施的优缺点、结构形式、气候控制和环境调节与控制等知识，从而更好地掌握农业生产中的温室设施技术。
设施农业环境与智慧农业知到章节答案智慧树2023年山东农业工程学院
设施农业环境与智慧农业知到章节测试答案智慧树2023年最新山东农业工程学院第一章测试1.世界设施农业发展大体分为以下几个阶段？（）参考答案:多层阶段;原始阶段;飞跃阶段2.对农业生物的生长发育具有直接作用的环境因素，一般包括（）参考答案:土壤;湿度;温度;光照;气3.以下哪个国家的玻璃连栋温室实行自动化控制，生产管理水平堪称世界一流？（）参考答案:荷兰4.我国设施面积最大，自动化水平也最高。
（）参考答案:错5.《设施农业环境工程学》的内容不包括能源开发与利用。
参考答案:错6.设施农业的特征是不节约土地，增加水肥浪费。
参考答案:错7.以下不是目前我国设施农业的问题是（）。
参考答案:内部功能强8.下列不是我国设施蔬菜产量低、产值低原因的是（）。
参考答案:栽培技术先进9.我们国家今后设施结构发展应抓住两个重点：一是设施结构类型以塑料棚为主；二是高效节能。
参考答案:对10.玻璃温室不适合在我国发展的原因事气候条件和国情不同。
参考答案:对第二章测试1.大气上界和海平面的太阳辐射能的能量分布是相同的。
参考答案:错2.光合有效辐射是指单位时间内到达或通过单位面积的辐射能，又称辐射照度或辐射强度。
参考答案:错3.温室内的光照环境包括（）。
参考答案:光照时间;光照度;光均匀度;光质4.日光温室等单屋面温室内的光照时数一般比露地要短。
参考答案:对5.设施内由于骨架结构材料等影响，会产生不均匀的光分布。
参考答案:对6.300~380nm波长的近紫外线透过率高对果色、花色、维生素C等的形成有利，对设施保温有利。
参考答案:错7.覆盖材料内侧的冷凝的水珠对透光率的影响大于水膜。
参考答案:对8.北京地区越冬生产，下列哪种温室的透光率最高（）？参考答案:东西栋向单栋温室9.短日照植物在开花前需要每日光照时数少于某一个临界时数。
参考答案:对10.选择人工光源是应满足的哪些方面的要求（）。
参考答案:发光效率;使用寿命和价格;光谱能量分布;遮挡面积;光照度第三章测试1.白天温室上部温度一般高于下部，中部高于四周参考答案:对2.当进入温室内的热量大于散失的热量时，温室蓄热升温。
《农业生物环境工程》第3章 农业设施中的通风与降温
第 三
室内要求具有适宜的气流速度，分布均匀
章
农 业
通风换气设备运行可靠，操作控制简便，不妨
设 施
碍生产管理作业
中
的 通
设备耐用、投资费用低、运行效率高，运行管
风 与
理费用低
降
温
二、通风的基本原理与形式
作用范围：全面通风 局部通风
工作动力：自然通风 机械通风
1. 自然通风
借助设施内外的温度差产生的“热压”或室
第 外自然风力产生的“风压”促使空气流动。
三
章 通风系统投资省、不消耗动力，使用经济，应
农
业 设
优先采用。
施 中
通风能力有限，通风效果易受设施周围地势和
的
通 风
室外气候条件（风向、风速、室内外温差大小）
与 降
等因素影响。
温
2. 机械通风（强制通风、风机通风）
依靠风机产生的风压强制空气流动。
通风能力强，效果稳定。
风 与
工程计算中可忽略其差异，只计算其中之一即可。
降
温
②一般情况下的热压通风量计算
先假定中和面的位置，计算各窗口的余压：
Δpj=(rao－rai)ghj Pa （j=1，2，······）
式中 hj —— 各通风窗口至中和面的距离，窗口位于 中和面以上为正，以下为负，m。
逐一计算各通风窗口的空气质量流量，余压为正时
poa
设
施 中 的
余压的 计算： Δpx=(rao－rai)ghx Pa
通 风
式中 hx —— 窗口与中和面间高差，窗口在中和
与 降
面以上为正，以下为负，m；
温
2. 热压通风的计算
①全部通风窗口布置在二个高度上，且进风口
农业设施设计与建造复习(整理)
绪论1. 设施农业:按照动植物生长发育所需要的环境条件，运用农业生物环境工程技术，创造适于农业生物生命活动繁衍后代的保护性环境空间，并在这种环境工程设施内组织农业生产。
2、简述设施农业的特征及作用？答：特征：①高度集约生产②常年均衡供应③改善人的作业条件④需要与时俱进，不断创新作用：①“菜篮子”工程成功实施的保证②有利于农村的科技普及③可使农民脱贫致富，落实富民政策④可以培植农业经济新的增长点⑤有利社会稳定3. 什么是设施农业的工程防疫，具体防疫内容有哪些？答：工程防疫为实施动植物安全生产，创造有利于防疫和场区净化的工程技术措施。
具体内容:①场地选择：避开对动植物有害的场所；②建造布局：处理好动植物群体群落中的易感群、核心群和种畜群的优势位置；③工艺技术：创造有利于防疫的条件，减少或者杜绝感染的机会；④工艺流程：动物的异地转群，宜采取单向流程，以及整群转出、整群转入的全进全出工艺流程；⑤道路设置：施行净、污分道，梳状不知，防止交叉，内外分道，直线布置，防止迂回；⑥机具设备：组织通风气流流向，设置导流装置，设置舍内外定期消毒的配套设备，舍内安装微生物净化设备；⑦防疫沟、防疫林；⑧粪污处理杜绝反流。
4. 简述国外设施农业工程的发展趋势？答：①新植物品种的设施生产模式研究与开辟②设施安全与有机生产过程的关键控制技术研究与开辟③设施与设备的节能及新能源技术的研究与开辟④设施新材料技术的应用研究5. 试述我国设施农业工程的发展模式、特点？答：⑴发展模式：①引进、消化、吸收国外新兴技术；②广泛总结、改善和推广具有中国特色的节能日光型温室和简易节能开放式畜禽舍。
⑵特点：两种模式均具有节能、低价、小规模、环境调控程度低、主要依靠手工操作、劳动强度大等特点。
6. 简述我国设施农业工程的发展趋势？答：①开辟新型温室结构，制定设施标准体系；②开辟设施内环境控制技术与设备；③新品种引进与配套栽培技术研究；④开辟与应用设施生产机械化作业技术；⑤开展设施生产产业化体系及经营管理模式的研究；⑥开展无公害蔬菜生产技术的研究；⑦培养园艺设施管理的专门人材。
设施农业环境工程学
设施农业环境工程学复习资料名词解释设施农业环境工程学是研究环境因子与农业生物的相互作用机理以及相关的工程技术与配套设备的一门课程。
露点温度：湿空气的含湿量超过饱和而结露时的临界温度称为露点温度。
灵敏度：是指传感器或者检测系统在稳态条件下输出量的变化与引起输出量变化的物理量的比值。
分辨率：是指系统能检测到的被检测量的最小变化。
C02补偿点：指在光照条件下，植物叶片进展光合作用所吸收的CO量与叶片呼吸作用所释放的22CO量到达动态平衡时的外界环境中CO的浓度。
22。
02饱和点：在CO浓度增加到一定程度时，植物光合速率将不随CO浓度的增加而提高时的CO 2222浓度称为CO饱和点。
2光补偿点：实际光合作用合成的有机物正好抵偿呼吸作用的消耗时，植物吸收和放出的CO相等2时的光照强度为光补偿点。
原子吸收法原子吸收光谱利用能发出特征谱的光源，待测元素原子化后可以吸收这一特征谱。
通过测定特征辐射被吸收的大小来求出被测元素的含量。
氧化塘法：利用水塘中的微生物和藻类的共生作用去除废水中有机污染物的一种需氧生物处理方湿敏传感器：能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器。
化学耗氧量C OD〕:在一定条件下，氧化1L水中有机物所消耗化学剂的数量，换算成氧的毫克数表示，单位是mg/L。
化学需氧量（BOD5〕:常用来表示水体受污染的程度。
水中有机物在有氧条件下，被微生物分解时消耗氧的数量〔mg/L〕。
都市农业：以大城市为背景，依托大城市科技、经济和社会开展的优势，利用大城市的近郊或远郊土地资源、古迹、民俗、森林资源，广泛建立具有观光、休闲、旅游、技术示范特色的现代化高效农业园区即为都市农业。
含湿量：在含有1kg干空气的湿空气中所含有的水蒸气的质量。
粘滞性：流体在外力作用下流动时，流体内部质点间、相邻流层间或流体与固体壁面间因相对运动而产生的内摩擦力以阻滞相对运动的性质，称为粘滞性。
紊流：流体流动时，流体内各质点的横向运动。
温室建设与配套设施方案
第一章设计总说明根据贵单位拟建设一座现代化蔬菜生产、观光、展示为一体的大型农业生态示范基地的要求，结合我公司多年设计、生产经验，进行本次温室工程设计。
一、设计原则温室结构为一跨两尖顶全PC板温室。
本设计是在温室结构设计融入全国一建筑工程设计的基础上，按照合理的施工组织设计，根据设计的经济性、实用性、科学性和合理性编制的设计方案。
二、设计要求根据当地气候特点，兼顾温室的农艺要求和整体美观性，主体采用齿轮齿条式电动外遮阳网温室，该类型温室采用轻型钢结构，具有外形美观、坚固耐用、环境控制能力强；透光好、通风效果好；土地及空间利用率高；保温、降温效果佳、冬夏季运行成本较低等特点。
三、设计依据1、用户提供的温室使用功能及技术要求；2、作物育苗生长环境要求；3、相关温室及建筑工程标准：①《Q/JBAL1-2000温室通用技术条件》；②《美国NGMA温室结构设计荷载标准（1996年第二次修订版）》；③《建筑结构荷载规范GBJ9-87》四、设计依据分析1、结构形式根据客户提出的温室型式要求，确定温室形式为一跨两尖顶全PC板电动外遮阳网式单栋温室。
2、覆盖材料覆盖材料选用=6mm聚碳酸酯中空板覆盖，具有高强度、高寿命、抗老化、透光性好、防紫外线、隔热保温等多功能。
五、设计主要参数1、抗风力：8级2、抗雪载：0.3KN/m23、骨架使用寿命10年以上（自然灾害及认为损坏除外）六、总体设计特点根据该温室的特殊用途。
其总体原则是：1、按照因地制宜、满足使用的原则，结合当地地区气候条件和作物种植要求设计：提供先进、科学的温室设备及配套设施，为温室内的作物提供光、水、温度、湿度、通风等综合的理想生长环境。
2、温室整体外观整齐、规范，有良好的展示形象，兼顾生产、实用性能好，使用寿命长，防护性能好，并且方便管理。
第二章智能温室配置方案说明一、总体方案本现代化温室主要用于育苗、高档作物培育，温室设计面积为256m2 。
温室主体结构尺寸为：跨度（栋宽）8m，开间4.00m，共8间；肩高3m，顶高4.2m，外遮阳网高4.8m。
农业生物环境工程习题
农业生物环境工程习题作业（1）-2021091、山东济南某文洛型连栋玻璃温室，东西方向96m(共10跨，跨度为9.6m，每跨3个屋顶)，南北方向40m，天沟高度3.6m，屋脊高4.4m，室内上部覆盖缀铝膜保温幕。
原计划种植喜温的果菜类蔬菜，设计配置的采暖系统供暖量为500kw，试计算在冬季夜间室外计算气温-9℃的情况下，室内能够维持多高的气温。
现如果改种植花卉，要求夜间室内气温不低于18℃，试计算其冬季采暖热负荷应为多少？（冷风渗透产生的换气次数为1.5次/h，屋面传热系数为3.4w/(m2℃)，侧墙和山墙传热系数为6.2w/(m2℃)。
）解：1、温室面积及室内容积地面面积:as=长×宽=96×40=3840m2山墙面积:2×96×[3.6+0.5×(4.4-3.6)]=768m2侧墙面积:2×40×3.6=288m2屋面面积:10?3?2?40?(4.4?3.6)2?(9.6/3/2)2?4293.3m2室内容积:768×40=30720m32、全面覆盖材料热传导:qwj??kjagj(ti?to)j=[6.2×(768+288)+3.4×4293.3]×(18+9+3)=634332.6w3、地中传热:qf?kjsjasj(tito)=[0.24×(96×40-76×20)+0.12×76×20]×(18+9+3)=22176w4、冷风扩散耗热量qv冷风扩散量(换气次数为1次/h)l?11.5?30720nv??12.8m3/s360036003空气密度353?(ti?273)?353?(18?273)?1.22kg/m冷风渗透耗热量：⑤采暖热负荷qv?l?acp(ti?to)?3.71?1.226?1030?(12?15)?126492=12.8×1.22×1030×（18+9+3）=482534.4wqh=qw+qv+qf=(634332.6+482534.4+22176=1140043w单位面积的采暖负荷为：1140043/3840=296.9w/m212、武汉地区某存有窗式仔猪比涅，使用砖混结构，平屋顶。
设施农业环境工程学
太阳辐射
室内水平面 冬季 150～400 W/m2 夏季 300～600 W/m2
室外水平面 冬季 350～650 W/m2 夏季 900～1000 W/m2
夜间：
加温温室 不加温温室
采暖系统 加温热量 100～300W/m2
地面放热量 20～30W/m2
空气密度
m3 / s
ra 353 /(ti 273) 353 /(15 273) 1.226 kg/m3
冷风渗透耗热量：
Qv Lra cp (ti to ) 3.711.226 1030 (12 15) 126492 W
⑤采暖热负荷
Qh= Qw+Qv+Qf = 371460+126492+15552 =513504 W
As ( H j / 2 H y / 2)
2 屋面的面积为： As L1 4( H j H y ) 2 L1 2( H j H y ) (2L1 )
nL1 (2 H j / 3 H y / 3)
温室的容积为：
As (2 H j / 3 H y / 3)
4. 热水采暖系统的设备
⑵ 地中传热量
Qf Ksj Asj (ti to )
j
式中
ti、 to—— 室内与室外气温，℃； As j — 温室地面各分区面积，m2；
Ksj —地面各分区传热系数，W/(m2· ℃)。
10m 10m Ksj=0.24 Ksj=0.12 Ksj=0.06
⑶ 温室通风或冷风渗透耗热量
8 4 (5.2 3.5)
2
2
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章
农
业 温室的热平衡方程
设
蒸腾蒸发Qvl Qr
地中传热Qf
施
的
采 暖
(Qs+Qm+Qh+Qr)－(Qw+Qf+Qvs+Qvl+Qp) = 0
温室的热平衡方程 (Qs+Qh)－(Qw+Qf+Qvs+Qvl) = 0
采暖热负荷
Qh = (Qw+Qf+Qvs+Qvl) － Qs
长波辐射
冬季夜间采暖热负荷
业
设
施 P178
的
采
暖
覆盖方式
单层覆盖
固定双层覆 盖
室 内 （玻璃＋） 保 单层活动 温 保温幕 覆 盖
多层覆盖
外 覆 盖
活动覆盖
外层聚乙烯膜
覆盖材料
玻璃 聚乙烯薄膜 玻璃+聚氯乙烯薄膜 双层聚乙烯薄膜 中空塑料板材 聚乙烯薄膜 聚氯乙烯薄膜
无纺布 混铝薄膜 二层聚乙烯薄膜保温帘 聚乙烯薄膜+镀铝薄保温帘 双层充气膜＋缀铝膜保温帘
三
章 通风潜热损失
农
Qvl e Qs W
第
三 章
确定热负荷的方法
农
统计农业设施的所有热量收支（得热、失
业
设 热），根据能量平衡原理，由热平衡方程式计算。
施
的
采 暖
热负荷 = ∑失热 － ∑得热
（一）温室的热平衡分析
温室内的热量来源 白昼：室内外水平面太阳辐射热量
（北纬30°～45°地区、晴好天气、正午时刻）
太阳辐射
第 三 章
农
业
设 施
冬季 150～400W/m2
三
章
t —— 温室覆盖层太阳辐射透过率；
农
业 设
r —— 室内日照反射率，一般取为0.1 。
施
的
采
暖
2. 通过围护覆盖材料的传热量
Qw K j Agj (ti to ) W
j
式中 ti —— 室内气温，℃；
第
三 章
to —— 室外气温，℃；
农 业
Ag j —— 温室覆盖层各部分面积，m2；
设
90
100
110
120
1130月平均最低140气温
漠河
1月平均最低气温
-30.4
20～30℃
0～10℃
海拉尔 -27.3
东
富锦 -20.9
40
30
平均气温 ℃
20 16 12 10
8 4 0 -4 -8 -10 -12 -16 -20 -24 -28
喀什 -6.5
且末 和田 -8.9 -5.7 噶尔 -12.1
农业生物环境工程
Agricultural Bio-Environment Engineering
中国农业大学 水利与土木工程学院
农业建筑与环境工程系
2009年4月
第二章
第 农业设施的采暖
三 章 农 业 设 施 的 采 暖
第二章 农业设施的采暖
中国各地
一月平均气温
1月平7均0 最低气温80 50 10～25℃
50 长波辐射
对流 30
第
Qh = Qw+Qf+Qvs
35
对流
三 章
45
农 业
冬季夜间加温温室中
设
的热量平衡
施
加温热量Qh 100
覆盖层传热Qw 冷风渗透Qvs
的
10
采
暖
地中传热Qf 10
1. 温室内吸收的太阳辐射热量
Qs AsSt (1 r) W
第 式中 S —— 室外水平面太阳总辐射照度，W/m2；
三
章
农 业 设 施 的 采 暖
4. 通风耗热量
通风显热损失 Qvs Lracp (ti to ) W
式中 L — 通风量，m3/s；
cp — 空气定压质量比热容，1030J/(kg·℃)；
ra — 空气密度，kg/m3；
第
ra ≈ 353/( ti+273) 或 ra ≈ 353/( to+273)
Qf Ksj Asj (ti to )
j
式中 ti —— 室内气温，℃；
第
三 章
to —— 室外气温，℃；
农 业
As j —— 温室地面各分区面积，m2；
设
施 的
Ksj ——地面各分区传热系数，W/(m2·℃)。
采
暖
温室地面各分区传热系数
10m Ksj=0.24
10m Ksj=0.12
第
Ksj=0.06
施 的
Kj —— 各覆盖层的传热系数，W/(m2·℃)。
采
暖
传热系数 K
辐射 对流
对流
导热
辐射
辐射 对流
对流
导热 辐射
辐射
第
非透明平壁的传热
三
透明平壁的传热
章
农 非透明平壁的传热系数：
业
设 施 的 采 暖
K 1
R 1
1
j 1
i j j
W/( m2 ℃)
温
室
覆
盖
材
料
第 三
传 热
章系
农数
室内辐射 3～80mm
①封闭集热作用
第
室内地面、植物等吸收太阳辐射温度升高
三
章
→加热空气 →围护结构封闭保持
农
业
设 施
②温室透明覆盖材料对热辐射的选择透过作用
的
采
暖
温室的 热量收支
长波辐射 3～80mm 对流
反射
太阳辐射 0.2～3mm
设备发热
Qw
吸收
Qm 室内反射
通风Qvs
Qs
Qp
第 三
加温热量Qh
图例
乌鲁木齐 -15.2
北 哈尔滨 -19.7 林西 沈阳 -14.5 -12.7
西 酒泉 -10.0
格尔木 五道梁 -11.8
-17.3
北
兰州 -7.3
呼和浩特 -13.5
华 北京 -4.7
北 太原
-7.0 济南 -1.7
西安 -1.3
郑州 -0.3
大连 -5.3
青岛 -2.6
昌都
-2.5
成都
拉萨
5.6
南京 武汉 1.9
上海 3.3
2.8
杭州
3.6
-2.3
南昌
昆明 7.8
贵阳 4.9
长沙 4.6
4.9
福州 10.4
台北 14.6
广州
南宁 13.4
12.9
——— 河流
20
沈阳 -12.7
———
城市及一月 平均气温
海口 17.1
采暖系统的类型
一、采暖的能源
燃煤 燃油 天然气 电能 太阳能 地热能
冬季 350～650W/m2
的
夏季 300～600W/m2
夏季 900～1000W/m2
采
暖
夜间：
加温温室
不加温温室
采暖系统 加温热量 100～300W/m2
地面放热量 20～30W/m2
第 三 章
农 业
日光温室
墙面放热量
设 施
30～50W/m地2 面放热量
的 采
20～30W/m2
暖
温室效应
太阳辐射 0.2～3mm
(镀铝膜条比例66%)
稻草帘
复合材料保温被
传热系数K /W(m2·℃)-1
6.2 6.6 3.7 4.0 3.5 4.3 4.0 4.7 3.7 3.4 2.2
2.9
2.4
2.1～2.4
热节省率 /% 0 -6.5 40 35 43 31 35 24 40 45 65
53
61 61～66
3. 地中传热量
二、采暖方式
1. 根据采暖范围分类 全面采暖 局部采暖
第
三
2. 根据采暖设备分类
章
农
① 热水采暖
② 蒸汽采暖
业
设 施
③ 热风采暖
④ 电热采暖
的
采
⑤ 辐射采暖
⑥ 火炉采暖
暖
第一节 农业设施采暖系统设计热负荷
一、农业设施中的热平衡分析
热负荷
在室外气温to下，为维持要求的设施内气温ti， 采暖系统在单位时间内应向设施内提供的热量。