夏季室外新風狀態溫度為37,相對濕度為80度對嗎新風溫度與濕度的關系 _生活密碼

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文|赫薰辭
編輯|赫薰辭
引言與其他溫室相比，中國日光溫室具有成本低、保溫性能好、能源效率高等特點，室外溫度達到-30℃左右，但這些設施仍然可以保證中國東北地區冬季僅依靠陽光的植物的適宜溫度。
中國設施園藝數據顯示，2020年中國日光溫室總面積為476萬公頃，其中約370萬公頃用于蔬菜作物，占總面積的78% 。

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日光溫室環境的有效控制對于蔬菜作物以及整個生態農業系統的健康發展至關重要，通風是溫室大棚室內外能量交換的重要策略，直接影響溫室的溫度和濕度。
確保植物適合的溫度很重要，主要目的是提供一種新穎的通風結構，有效提高冷卻速率并增加植物冠層的通風，這樣就獲得了一定的適宜溫度，以維持溫室植物的成熟。
溫室內小氣候的不均勻性引起了許多專家的關注，過熱和高濕度對溫室內的作物生產有害，因為這些條件可能會損害植物的生長和發育。

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在生產實踐中，空氣交換對于維持溫室內適當的環境起著至關重要的作用，通風可以減少溫室內外空氣的溫差，降低溫室內的濕度，消除有害氣體。
自然通風在CSG技術中發揮著重要作用，通風口配置是自然通風設計的關鍵要素，自然通風是維持溫室適當微氣候的有效方法，也減少了機械通風所需的能量。
外部空氣對于補充植物在光合作用過程中消耗的二氧化碳也至關重要，使用CFD研究單跨溫室的通風效率。

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建立了關系表達式得出結論：外部風速增加會導致外部與內部空氣交換率增加，從而降低溫室的通風交換效率。
第三代節能日光溫室自然通風模擬與能量交換研究采用的溫室為第三代節能日光溫室，位于農業大學，在連續晴天測量溫室內外溫度。
實驗溫室南北向7°，寬10m，長60m，屋脊高5.5m，北墻高4m，后屋面水平投影長度1.9m ，側墻和后墻墻厚0.5m ，另外，外墻覆蓋0.1m厚的保溫苯板，溫室前屋頂覆蓋0.15mm厚的聚苯乙烯薄膜。

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測量空氣溫度和濕度以及土壤溫度，土壤測點位于同一平面土壤下方0.5m，距前方2m、5m、8m 。
在分布在四個不同平面上的九個點測量空氣溫度和濕度，這些點分別位于x軸上距離前屋頂2m、5m和8m，距地面高度分別為1m、3m、5m和5.5m 。
采樣時間間隔為10分鐘，測試使用的實驗設備包括RC4HC溫濕度儀、自動記錄裝置、數據采集裝置和熱通量傳感器。

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溫度由RC4HC溫濕度記錄儀測量，儀器誤差低于±0.5℃，分辨率低于±0.1℃，測量范圍為-40℃至80℃ 。
美國Onset公司生產的HOBO可以測量并存儲數據，它還可以將數據發送到計算機并將數據輸出為Excel文件，自動記錄裝置每分鐘記錄一次數據，溫度誤差可控制在0.2℃以內，設備探頭暴露在空氣中時必須采取輻射防護措施。
使用的溫室通風對應于正面+頂部通風，采用SolidWorks建立溫室模型，x軸指向東，y軸指向頂部，z軸指向南，原點位于溫室的東北角。

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溫室常規通風對應的是正面+頂部通風，頂部通風口寬0.7m，前通風口寬12m，距地面1.5m，設計了三種不同的通風結構：A、B和C 。
考慮了外部流?。Ｐ脫≡竦某嘰縹?00m×100m×50m，該模型被輸入ICEM進行修剪，包括表面調整以及零件和主體創建。
在繪圖項目中，選擇了1:1比例，在ANSYSFluent中，模型被調整大小以匹配溫室的實際尺寸，由于調查了溫室的自然通風，因此溫室與外部環境之間的能量交換是一個重要因素。

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對于仿真來說，計算域的設置是一個重要的指標，溫室的幾何模型建立在計算域的水平中心。
將整個溫室和溫室外的部分空間設置為計算范圍，以提高模擬精度，ANSYSMeshing用于劃分幾何體，導入模型并將其放置在計算域的中心，模型被放大以適應溫室的實際尺寸。
進行定徑和網格劃分，以25mm的閾值進行網格劃分，頂部和側面通風口的網格劃分進行了細化，閾值為3毫米，選擇偏斜度作為網格質量評價的標準。

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該標準也稱為網格畸變，其參考值在0到1之間變化，值越接近0，網格質量越好，該模型的網格劃分對應于非結構化六面體網格，網格質量由網格畸變標準控制，最大畸變范圍為0.42~0.66，權重為0.24，平均值為0.52 ，標準差為0.07 。
為了提高網格質量并降低計算成本，進行了網格獨立性分析以確定網格尺寸的理想選擇。
稀疏網格與中等網格之間的平均偏差約為6.15%，中等網格和密集網格之間的平均偏差僅為0.90% 。

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本次數值模擬采用適度網格的網格生成方法，網格數量在4.68×106–4.77×106之間變化，平均值為4.72×106，sd為3019，考慮網格數量和最大畸變，可以得出網格劃分滿足仿真要求。
根據現代流體力學，氣體流動由三個方程描述：質量守恒方程、能量守恒方程和動量守恒方程，采用有限元離散方法對模擬流體進行分析，將分析的模型體離散成小的離散單元，然后通過數值模擬求解流體方程，生成流體的物理參數。
計算時，取南風向0°，模擬風速設定為1.5ms-1，溫室內的氣流表現出很大的雷諾數，這股氣流涉及的面積很大，而且還產生了漩渦。

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選擇標準k?ε湍流模型作為主要模擬方法，同時通過太陽射線追蹤方程導入太陽輻射。
在模型中，溫室的東、西、北三面被設置為不透明墻邊界，南屋頂被選為半透明邊界，隨后進行了參數化建模。
基于CFD模擬的夏季日光溫室通風結構優化與效率研究經過邊界設定和初步計算后，將CFD模擬結果與現場測量進行比較，驗證所建立模型的模擬精度。

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將溫度-濕度傳感器放置在土壤下方10厘米處，作為點1、2和3，還在不同平面上進行測量，在1m、3m、5m和5.5m的高度處進行測量，分別作為點(a)4-6、(b)7-9、(c)10-11和(d)12 ，數據表明模擬結果與實際測量結果一樣，因此數值模擬可以用來代表真實情況。
根據數據， 5m高度處的平均模擬值與平均測量值相差1.4℃ ，平均相對誤差為3.5%，最大平均相對誤差在5.5m高度處獲得。
這個位置對應于溫室的最高點，也靠近頂部通風口，由于溫室薄膜中存在間隙，位置12的溫度受到外部氣流的影響，在模擬中，外部風速和風向代表給定時間段內的平均值。

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這導致平均實時測量值與平均模擬值之間存在較大的相對誤差，在-0.1m高度處，平均模擬值與平均測量值相差0.94℃ ，平均相對誤差為3% ，正面和頂部通風口周圍區域容易受到外部氣流的影響，導致測量誤差較大，在這種情況下，平均相對誤差為8.3% 。
數據顯示，溫室實測值與模擬值最大相差3.5℃，最大相對誤差為8.3% ，最小相差0℃，平均相對誤差為3.38% ，變化的模式和準確度表明CFD模型是有效的。
這意味著模型中使用的方程、自然通風分析所選擇的材料以及基于不同通風結構的溫室降溫控制均適合該模型，該模型可用于不同條件下溫室內環境的分析和模擬。

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日光溫室數值模型的模擬結果與實際測量結果一致，這些數據為進一步的數值模擬提供了理論基礎，證明了研究具有實際應用價值。
夏季日光溫室需要更好的通風，以往的溫室通風結構是底部通風+頂部通風的組合，這種通風通常不能提供夏季農作物正常生長所需的條件。
利用Rhino和Grasshopper對沉陽市典型氣象年的天氣數據進行分析，模擬該地區的年風速和夏季風速，沉陽夏季盛行南風，平均風速1.5ms-1 ，模擬結果應用于邊界條件，外部風速選擇固定風向，對應1.5ms-1在西南方向。

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自然通風不能提供作物生長所需的環境條件，為了實現溫室內更高效的冷卻系統，有必要對通風結構進行改造。
【夏季室外新風狀態溫度為37,相對濕度為80度對嗎新風溫度與濕度的關系】主要研究了新增后屋頂通風對溫室降溫效率的影響，在相應的設計中，后屋頂通風口的面積與位于溫室后屋頂中部的頂部通風口的面積相同，隨后對冷卻效率和內部環境進行了模擬。
設計了三種不同的通風結構，這些結構用于模擬通風系統對溫室的冷卻效果，模擬結果表明，當所有通風口完全打開時，外部冷空氣由于壓力而通過頂部通風口進入溫室。

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由于冷空氣密度高，熱空氣密度低，冷空氣在溫室內傳播到地面，在后車頂通風結構中觀察到了這種運動模式。
等值線圖和矢量圖中已突出顯示植物區域，面積為2×10×56m3，還明確了廠區內的統計平均值、最大值、最小值和方差。
風壓在溫室屋脊和后屋頂處造成了較大的空氣渦流，由于外部冷空氣的作用，這種空氣渦流通過頂部通風口進入溫室。

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不同通風結構對溫室內部風速和降溫效率的影響研究還分析了溫室內的整體風速，數據表明，三種通風結構均穩定在60s 。
當結構A和B的內部風速穩定時，值相似，與冷卻速率一致， FTB中的內部風速高于FT和FB中觀察到的內部風速，在這種情況下，風速穩定在30秒，相當于比FT和FB快30秒。
穩定的風速值為1.2ms?1 ，前10s內FT的內部風速顯著高于FB，后來就更低了，對這種現象的一個可能的解釋是，在FB中，后屋頂的空氣渦流促進了外部空氣直接進入溫室內部，因此，根據結果，最佳結構對應于FTB通風。

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一般情況下，平均樹冠高度為2m，最佳的通風結構不僅要考慮整體的降溫速度和風速，還要考慮不同高度的具體數值。
考慮到植物冠層，確定2m及以下高度的冷卻速率和風速很重要，在四個水平面模擬溫室的降溫速率和風速。
數據表明，在冷卻效率和內部風速方面，結構C在四個平面上均比結構A和B表現出更好的性能。

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還模擬了內部溫度穩定在上述四個水平面后，不同通風結構引起的風速，與FT和FB相比，FTB產生了更合適的內部風速和平面均勻度。
當內外溫度達到平衡時，與FT和FB相比，FTB在所有平面上都表現出更快的風速， FTB在0.5m平面處觀測到的最大風速為3ms-1，這可能會改善植物冠層的通風。
一些溫室包括側通風結構，這些側通風口的通風效果尚未得到系統研究，模擬了有和沒有側通風口的溫室的冷卻速率和風速。

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由于風扇尺寸為1.2×1.2m2，側通風口的位置選擇在側壁的屋脊處，其尺寸為1.2×1.2m2 。FTB屋頂通風結構的側壁增加了兩個對稱的側通風口。
根據數據，在0s至120s的通風時間內，側通風口不會影響溫室內的冷卻或流場，在模擬有和沒有側通風口的溫室的熱環境后，繪制并分析了空氣溫度，具體來說，繪制了不同時間序列的兩種不同結構的平均空氣溫度。
在1秒到120秒之間，兩種配置產生的冷卻范圍和冷卻速率大致相同，兩種類型的溫室在通風口關閉的情況下內部溫度均為51°C 。

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在30s時，有側通風口的溫室降溫速率略高于無側通風口的溫室，帶有側通風口的溫室在通風期間表現出輕微的優勢，有側通風口的溫室溫度在120s時達到平衡，該值僅比無側通風口的溫室低0.45℃，側通風口對溫室的冷卻幾乎沒有任何影響。

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總結將新開發的通風結構的性能與包括前底部和屋頂通風的傳統結構進行了比較，通過現場測試和模擬研究了所提出的通風結構對溫室內溫度和速度分布的影響。
結果為日光溫室通風結構的設計和優化提供了理論依據，表明最佳配置對應于沒有側通風口的FTB通風，FTB穩定溫室溫度的速度比FT和FB快20秒。
綜合通風結構顯著減少了溫室內部空氣渦流的形成，提高了通風均勻性，這種結構提供了更高的通風通量，從而提高了冷卻速率，有效地增加了植物冠層的通風。
FTB的冷卻速率比FT和FB分別提高了24.84%和5.52% ，平均氣溫分別下降了13.81%和3.65% 。
證明在CSG上添加側通風口作為輔助通風策略可以在一定程度上使溫室內部的通風更加均勻，但對冷卻速度影響不大，不建議在CSG中使用側通風口進行通風。
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