夏季室外新风状态温度为37,相对湿度为80度对吗新风温度与湿度的关系 _生活密码

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文|赫薰辞
编辑|赫薰辞
引言与其他温室相比，中国日光温室具有成本低、保温性能好、能源效率高等特点，室外温度达到-30℃左右，但这些设施仍然可以保证中国东北地区冬季仅依靠阳光的植物的适宜温度。
中国设施园艺数据显示，2020年中国日光温室总面积为476万公顷，其中约370万公顷用于蔬菜作物，占总面积的78% 。

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日光温室环境的有效控制对于蔬菜作物以及整个生态农业系统的健康发展至关重要，通风是温室大棚室内外能量交换的重要策略，直接影响温室的温度和湿度。
确保植物适合的温度很重要，主要目的是提供一种新颖的通风结构，有效提高冷却速率并增加植物冠层的通风，这样就获得了一定的适宜温度，以维持温室植物的成熟。
温室内小气候的不均匀性引起了许多专家的关注，过热和高湿度对温室内的作物生产有害，因为这些条件可能会损害植物的生长和发育。

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在生产实践中，空气交换对于维持温室内适当的环境起着至关重要的作用，通风可以减少温室内外空气的温差，降低温室内的湿度，消除有害气体。
自然通风在CSG技术中发挥着重要作用，通风口配置是自然通风设计的关键要素，自然通风是维持温室适当微气候的有效方法，也减少了机械通风所需的能量。
外部空气对于补充植物在光合作用过程中消耗的二氧化碳也至关重要，使用CFD研究单跨温室的通风效率。

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建立了关系表达式得出结论：外部风速增加会导致外部与内部空气交换率增加，从而降低温室的通风交换效率。
第三代节能日光温室自然通风模拟与能量交换研究采用的温室为第三代节能日光温室，位于农业大学，在连续晴天测量温室内外温度。
实验温室南北向7°，宽10m，长60m，屋脊高5.5m，北墙高4m，后屋面水平投影长度1.9m ，侧墙和后墙墙厚0.5m ，另外，外墙覆盖0.1m厚的保温苯板，温室前屋顶覆盖0.15mm厚的聚苯乙烯薄膜。

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测量空气温度和湿度以及土壤温度，土壤测点位于同一平面土壤下方0.5m，距前方2m、5m、8m 。
在分布在四个不同平面上的九个点测量空气温度和湿度，这些点分别位于x轴上距离前屋顶2m、5m和8m，距地面高度分别为1m、3m、5m和5.5m 。
采样时间间隔为10分钟，测试使用的实验设备包括RC4HC温湿度仪、自动记录装置、数据采集装置和热通量传感器。

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温度由RC4HC温湿度记录仪测量，仪器误差低于±0.5℃，分辨率低于±0.1℃，测量范围为-40℃至80℃ 。
美国Onset公司生产的HOBO可以测量并存储数据，它还可以将数据发送到计算机并将数据输出为Excel文件，自动记录装置每分钟记录一次数据，温度误差可控制在0.2℃以内，设备探头暴露在空气中时必须采取辐射防护措施。
使用的温室通风对应于正面+顶部通风，采用SolidWorks建立温室模型，x轴指向东，y轴指向顶部，z轴指向南，原点位于温室的东北角。

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温室常规通风对应的是正面+顶部通风，顶部通风口宽0.7m，前通风口宽12m，距地面1.5m，设计了三种不同的通风结构：A、B和C 。
考虑了外部流?。Ｐ脱≡竦某叽缥?00m×100m×50m，该模型被输入ICEM进行修剪，包括表面调整以及零件和主体创建。
在绘图项目中，选择了1:1比例，在ANSYSFluent中，模型被调整大小以匹配温室的实际尺寸，由于调查了温室的自然通风，因此温室与外部环境之间的能量交换是一个重要因素。

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对于仿真来说，计算域的设置是一个重要的指标，温室的几何模型建立在计算域的水平中心。
将整个温室和温室外的部分空间设置为计算范围，以提高模拟精度，ANSYSMeshing用于划分几何体，导入模型并将其放置在计算域的中心，模型被放大以适应温室的实际尺寸。
进行定径和网格划分，以25mm的阈值进行网格划分，顶部和侧面通风口的网格划分进行了细化，阈值为3毫米，选择偏斜度作为网格质量评价的标准。

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该标准也称为网格畸变，其参考值在0到1之间变化，值越接近0，网格质量越好，该模型的网格划分对应于非结构化六面体网格，网格质量由网格畸变标准控制，最大畸变范围为0.42~0.66，权重为0.24，平均值为0.52 ，标准差为0.07 。
为了提高网格质量并降低计算成本，进行了网格独立性分析以确定网格尺寸的理想选择。
稀疏网格与中等网格之间的平均偏差约为6.15%，中等网格和密集网格之间的平均偏差仅为0.90% 。

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本次数值模拟采用适度网格的网格生成方法，网格数量在4.68×106–4.77×106之间变化，平均值为4.72×106，sd为3019，考虑网格数量和最大畸变，可以得出网格划分满足仿真要求。
根据现代流体力学，气体流动由三个方程描述：质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程，采用有限元离散方法对模拟流体进行分析，将分析的模型体离散成小的离散单元，然后通过数值模拟求解流体方程，生成流体的物理参数。
计算时，取南风向0°，模拟风速设定为1.5ms-1，温室内的气流表现出很大的雷诺数，这股气流涉及的面积很大，而且还产生了漩涡。

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选择标准k?ε湍流模型作为主要模拟方法，同时通过太阳射线追踪方程导入太阳辐射。
在模型中，温室的东、西、北三面被设置为不透明墙边界，南屋顶被选为半透明边界，随后进行了参数化建模。
基于CFD模拟的夏季日光温室通风结构优化与效率研究经过边界设定和初步计算后，将CFD模拟结果与现场测量进行比较，验证所建立模型的模拟精度。

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将温度-湿度传感器放置在土壤下方10厘米处，作为点1、2和3，还在不同平面上进行测量，在1m、3m、5m和5.5m的高度处进行测量，分别作为点(a)4-6、(b)7-9、(c)10-11和(d)12 ，数据表明模拟结果与实际测量结果一样，因此数值模拟可以用来代表真实情况。
根据数据， 5m高度处的平均模拟值与平均测量值相差1.4℃ ，平均相对误差为3.5%，最大平均相对误差在5.5m高度处获得。
这个位置对应于温室的最高点，也靠近顶部通风口，由于温室薄膜中存在间隙，位置12的温度受到外部气流的影响，在模拟中，外部风速和风向代表给定时间段内的平均值。

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这导致平均实时测量值与平均模拟值之间存在较大的相对误差，在-0.1m高度处，平均模拟值与平均测量值相差0.94℃ ，平均相对误差为3% ，正面和顶部通风口周围区域容易受到外部气流的影响，导致测量误差较大，在这种情况下，平均相对误差为8.3% 。
数据显示，温室实测值与模拟值最大相差3.5℃，最大相对误差为8.3% ，最小相差0℃，平均相对误差为3.38% ，变化的模式和准确度表明CFD模型是有效的。
这意味着模型中使用的方程、自然通风分析所选择的材料以及基于不同通风结构的温室降温控制均适合该模型，该模型可用于不同条件下温室内环境的分析和模拟。

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日光温室数值模型的模拟结果与实际测量结果一致，这些数据为进一步的数值模拟提供了理论基础，证明了研究具有实际应用价值。
夏季日光温室需要更好的通风，以往的温室通风结构是底部通风+顶部通风的组合，这种通风通常不能提供夏季农作物正常生长所需的条件。
利用Rhino和Grasshopper对沉阳市典型气象年的天气数据进行分析，模拟该地区的年风速和夏季风速，沉阳夏季盛行南风，平均风速1.5ms-1 ，模拟结果应用于边界条件，外部风速选择固定风向，对应1.5ms-1在西南方向。

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自然通风不能提供作物生长所需的环境条件，为了实现温室内更高效的冷却系统，有必要对通风结构进行改造。
【夏季室外新风状态温度为37,相对湿度为80度对吗新风温度与湿度的关系】主要研究了新增后屋顶通风对温室降温效率的影响，在相应的设计中，后屋顶通风口的面积与位于温室后屋顶中部的顶部通风口的面积相同，随后对冷却效率和内部环境进行了模拟。
设计了三种不同的通风结构，这些结构用于模拟通风系统对温室的冷却效果，模拟结果表明，当所有通风口完全打开时，外部冷空气由于压力而通过顶部通风口进入温室。

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由于冷空气密度高，热空气密度低，冷空气在温室内传播到地面，在后车顶通风结构中观察到了这种运动模式。
等值线图和矢量图中已突出显示植物区域，面积为2×10×56m3，还明确了厂区内的统计平均值、最大值、最小值和方差。
风压在温室屋脊和后屋顶处造成了较大的空气涡流，由于外部冷空气的作用，这种空气涡流通过顶部通风口进入温室。

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不同通风结构对温室内部风速和降温效率的影响研究还分析了温室内的整体风速，数据表明，三种通风结构均稳定在60s 。
当结构A和B的内部风速稳定时，值相似，与冷却速率一致， FTB中的内部风速高于FT和FB中观察到的内部风速，在这种情况下，风速稳定在30秒，相当于比FT和FB快30秒。
稳定的风速值为1.2ms?1 ，前10s内FT的内部风速显着高于FB，后来就更低了，对这种现象的一个可能的解释是，在FB中，后屋顶的空气涡流促进了外部空气直接进入温室内部，因此，根据结果，最佳结构对应于FTB通风。

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一般情况下，平均树冠高度为2m，最佳的通风结构不仅要考虑整体的降温速度和风速，还要考虑不同高度的具体数值。
考虑到植物冠层，确定2m及以下高度的冷却速率和风速很重要，在四个水平面模拟温室的降温速率和风速。
数据表明，在冷却效率和内部风速方面，结构C在四个平面上均比结构A和B表现出更好的性能。

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还模拟了内部温度稳定在上述四个水平面后，不同通风结构引起的风速，与FT和FB相比，FTB产生了更合适的内部风速和平面均匀度。
当内外温度达到平衡时，与FT和FB相比，FTB在所有平面上都表现出更快的风速， FTB在0.5m平面处观测到的最大风速为3ms-1，这可能会改善植物冠层的通风。
一些温室包括侧通风结构，这些侧通风口的通风效果尚未得到系统研究，模拟了有和没有侧通风口的温室的冷却速率和风速。

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由于风扇尺寸为1.2×1.2m2，侧通风口的位置选择在侧壁的屋脊处，其尺寸为1.2×1.2m2 。FTB屋顶通风结构的侧壁增加了两个对称的侧通风口。
根据数据，在0s至120s的通风时间内，侧通风口不会影响温室内的冷却或流场，在模拟有和没有侧通风口的温室的热环境后，绘制并分析了空气温度，具体来说，绘制了不同时间序列的两种不同结构的平均空气温度。
在1秒到120秒之间，两种配置产生的冷却范围和冷却速率大致相同，两种类型的温室在通风口关闭的情况下内部温度均为51°C 。

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在30s时，有侧通风口的温室降温速率略高于无侧通风口的温室，带有侧通风口的温室在通风期间表现出轻微的优势，有侧通风口的温室温度在120s时达到平衡，该值仅比无侧通风口的温室低0.45℃，侧通风口对温室的冷却几乎没有任何影响。

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总结将新开发的通风结构的性能与包括前底部和屋顶通风的传统结构进行了比较，通过现场测试和模拟研究了所提出的通风结构对温室内温度和速度分布的影响。
结果为日光温室通风结构的设计和优化提供了理论依据，表明最佳配置对应于没有侧通风口的FTB通风，FTB稳定温室温度的速度比FT和FB快20秒。
综合通风结构显着减少了温室内部空气涡流的形成，提高了通风均匀性，这种结构提供了更高的通风通量，从而提高了冷却速率，有效地增加了植物冠层的通风。
FTB的冷却速率比FT和FB分别提高了24.84%和5.52% ，平均气温分别下降了13.81%和3.65% 。
证明在CSG上添加侧通风口作为辅助通风策略可以在一定程度上使温室内部的通风更加均匀，但对冷却速度影响不大，不建议在CSG中使用侧通风口进行通风。
参考文献Xu, G., Liu, H., Liu, J., & Wang, S. (2017). Numerical simulation of airflow and temperature distribution in an arched plastic greenhouse equipped with different ventilation forms. Biosystems Engineering, 161, 124-135.Li, Y., Zhang, Y., Cai, Y., Liu, Y., & Liu, H. (2020). Performance analysis of different natural ventilation schemes in a greenhouse with an arched roof. Energies, 13(20), 5464.Zhang, J., Zhang, C., & Zhang, W. (2019). Investigation on temperature distribution and airflow pattern in an innovative greenhouse with different ventilation systems. Biosystems Engineering, 185, 20-31.Xin, S., Guo, X., & Wang, H. (2018). Analysis of cooling effectiveness and airflow distribution of natural ventilation greenhouse with horizontal mesh-shaded roof. Agricultural and Forest Meteorology, 253-254, 47-60.Zhang, Y., Lin, Z., Wang, J., & Gu, S. (2016). Numerical study on thermal environment and ventilation characteristics in a plastic greenhouse with an arched roof. Energy and Buildings, 112, 115-125.Zhang, W., Ma, X., Zhu, Q., & Li, B. (2021). Numerical study on the effect of the lateral ventilation design on the internal microclimate in a greenhouse. Energies, 14(10), 3113.

夏季室外新风状态温度为37,相对湿度为80度对吗 新风温度与湿度的关系

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