【摘 要】
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通风在日光温室的生产中起着十分重要的作用,日光温室需要通风系统来调节和控制室内的温度和湿度,为植物生长提供适宜的生长环境。夏季采用湿帘通风系统为日光温室降温,过渡季节使用自然通风降温,冬季采用热回收通风换气,可以更好地实现节能和环境控制。绿色农业在碳达峰,碳中和的征程中起到举足轻重的作用。本研究使用EnergyPlus软件实现了日光温室模型全年不间断运行,开展日光温室全年通风的能耗最优化数值模拟。
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通风在日光温室的生产中起着十分重要的作用,日光温室需要通风系统来调节和控制室内的温度和湿度,为植物生长提供适宜的生长环境。夏季采用湿帘通风系统为日光温室降温,过渡季节使用自然通风降温,冬季采用热回收通风换气,可以更好地实现节能和环境控制。绿色农业在碳达峰,碳中和的征程中起到举足轻重的作用。本研究使用EnergyPlus软件实现了日光温室模型全年不间断运行,开展日光温室全年通风的能耗最优化数值模拟。本文首先使用SketchUp建立日光温室模型,以黄瓜栽培环境控制为例,并结合Energy Plus模块分析了不同的通风工况,不同遮阳条件对日光温室环境的影响,分析了覆盖保温被,加入通风热回收等措施对日光温室环境的作用,选出了最节能的通风开启温度与通风口面积,以及遮阳时长与高度,保温被的覆盖时段。在此基础上,研究了各种措施对日光温室负荷,温度,能耗的影响规律,并进行了冬季日光温室加温费用分析。主要研究成果如下:（1）建立了日光温室自然通风模型、湿帘模型、遮阳模型、保温被模型、空气源热泵模型、通风热回收模型。在降低负荷方面,利用Energy Plus得到了各个季节的负荷值,夏季和过渡季节开启自然通风有降低负荷的作用,夏季冷负荷最小的通风开启范围为室内温度满足26-32℃且室外温度小于30℃时,冷负荷最小的自然通风开口面积为180 m~2。过渡季节负荷最低的自然通风开启温度范围为室内温度满足26-32℃且室外温度小于30℃时,负荷最低的通风口面积为100 m~2。遮阳时间越长,日光温室冷负荷越低;遮阳板高度越低,日光温室冷负荷越小;冬季与过渡季节夜晚覆盖保温被,热负荷降低明显。（2）在降低温度方面,夏季和过渡季节开启自然通风,降温效果明显,加入遮阳板温度有大幅度降低,且增温阶段增势变得缓慢;夏季室外温度最大达到37℃,经过处理室内温度处于18-31℃,证明了遮阳,自然通风与湿帘联合运行系统的降温效果。在提高室温方面,覆盖保温被,温度大幅提高,冬季夜间温度低至-12℃,在空气源热泵结合通风热回收外加保温被系统的运行下,整个冬季温度提高在16℃到26℃,加温效果显著。（3）在能耗方面,夏季开启通风耗电量平均降低了51%;过渡季节无保温被时间段,开启通风耗电量平均降低了86.7%;过渡季节加保温被时间段,加入保温被耗电量降低了47.6%。冬季加入通风热回收,耗电量平均降低了15%;各种通风及加温措施降低能耗效果显著。冬季总平均制热系数COP为3.3。且制热系数COP与室外温度变化趋势相同,当环境温度较高时,COP较大。夏季采用遮阳,自然通风与湿帘相结合的日光温室环境调控模拟节能效果最佳,该模式下夏季耗电为3633 k W·h;冬季采用空气源热泵结合通风热回收外加保温被的方式节能效果最好,冬季总耗电12785 k W·h;过渡季节遮阳与自然通风联合运行,保温被与热泵辅助控温的方案有最佳的节能效果,总耗电7490 k W·h。（4）在供暖费用方面,本系统单位日均所需供热量为1041.42 k J/（m~2·d）,相对供暖费用为0.044元/（m~2·d）,该加温系统在节能性和环保性方面具有明显的优势,与燃煤锅炉,天然气锅炉,电锅炉相比分别节能78.8%,74%,71%。经过模拟,得到了全年运行工况下最佳节能运行策略。
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