一种日光温室夜间室内外温差的估算方法技术

本发明专利技术提供了一种日光温室夜间室内外温差的估算方法,确定日光温室夜间室内外温差与温室建筑结构、室外气温、风速以及相对湿度的关系，并采用如下公式估算：分别计算温室保温常数γc＝15.6469×0.8585k·k‑0.3196，室外气温的温度系数γT＝0.0578·k‑0.7637，风速系数γW＝‑0.2669·k‑0.1977，湿度系数γHR＝0.0531·k‑0.0808，然后确定日光温室夜间室内外温差ΔT，由公式ΔT＝γc+γT·T+γW·W+γHR·HR计算。该方法可以简单、准确的对日光温室的保温性能进行定性的估算或评价，从而提高温室生产管理水平，并对温室空间进行合理布局，提高温室植物的培育效率和成活率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种日光温室夜间室内外温差的估算方法。
技术介绍
夜间日光温室所能维持的室内外温差是评价日光温室保温性能的关键指标，生产中，常因温室保温性能不足造成作物低温冷害发生。由于我国进行日光温室生产的地域广阔，气候类型多样，地方经济社会发展水平千差万别，生产中为适应各地气候与经济社会条件所建设的日光温室构型各异，标准化程度极低，以统计为基础，针对某一特定类型日光温室进行的研究较难直接推广至多类型温室；基于能量平衡的机理模型虽然解释能力较强，但因使用条件较为严格、输入参数较多，难以在生产中直接应用；因无法合理评估生产温室的保温性能造成茬口安排不合理、作物品种选择不科学、灾害风险难以控制等问题较为突出；同时，缺少通用统一的温室室内外温差评估方法对政府与农技部门的管理服务也是极大的挑战；因此，寻找简单、且准确的温室保温性能评价方法对提高温室生产管理水平、合理温室空间布局极为必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术在对温差方程充分分析的基础上，根据温室各部分建筑材料的热力学参数、构成以及几何特征，结合温室外的空气温度、风速、空气湿度等要素，提出一种定量化计算温室室内外温差，估算日光温室夜间温室内外温差的方法，为后续温室分类提供参考。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种日光温室夜间室内外温差的估算方法，确定日光温室夜间室内外温差与温室建筑结构、室外气温、风速以及相对湿度的关系，并采用如下方法估算：(1)定义温室室外气温为0℃、风速为0m/s、空气干洁(不含有水汽的纯净空气)情况下温室所能维持的室内外温差为温室保温常数γc，按照计算公式γc＝a·bk·kc计算确定，式中a、b、c为待定参数，k为综合传热系数；(2)表征室外气温的温度系数γT由公式γT＝0.0578·k-0.7637计算确定，式中：k为综合传热系数；(3)表征风速的风速系数γW由公式γW＝-0.2669·k-0.1977计算确定，式中：k为综合传热系数；(4)表征相对湿度的湿度系数γHR由公式γHR＝0.0531·k-0.0808计算确定，式中：k为综合传热系数；(5)确定日光温室夜间室内外温差ΔT，由公式ΔT＝γc+γT·T+γW·W+γHR·HR计算确定，式中：T为日光温室室外气温、W为日光温室室外风速、HR为日光温室室外相对湿度。进一步的，所述步骤(1)中的温室保温常数γc是在温室室外气温为0℃时，无风且空气干洁情况下测定的。更进一步的，所述空气干洁是指空气中不含有水汽。相对于现有技术，本专利技术所述的日光温室夜间室内外温差的估算方法具有以下优势：根据温室各部分建筑材料的热力学参数、构成以及几何特征，结合温室外的空气温度、风速、空气湿度等要素定量化计算温室室内外温差，并完成了各参数求解提出了温差方程，实现了夜间温室内外温差的估算；该方法可以简单、准确的对日光温室的保温性能进行定性的估算或评价，从而提高温室生产管理水平，并对温室空间进行合理布局，提高温室植物的培育效率和成活率。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为以本专利技术创造实施例所述的宝坻圣人庄经温差方程计算所得模拟温差与实测温差对比图；图2为以本专利技术创造实施例所述的北辰双街镇经温差方程计算所得模拟温差与实测温差对比图；图3为以本专利技术创造实施例所述的蓟县老宋庄经温差方程计算所得模拟温差与实测温差对比图；图4为以本专利技术创造实施例所述的武清农科院经温差方程计算所得模拟温差与实测温差对比图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术创造的限制。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。实用例1、夜间日光温室室内外温差估算方程检验选取天津市北部设施生产聚集区的典型棚室：宝坻圣人庄(117.28°E，39.74°N，海拔9.12m)、北辰双街镇(117.14°E，39.29°N，海拔5.16m)、蓟县老宋庄(117.30°E，39.82°N，海拔9.28m)、武清农科院(116.96°E，39.43°N，海拔6.95m)等4个二代日光温室进行小气候观测试验，观测段为2013年-2015年冬季(11月至翌年3月)。室内观测仪器为中环天仪(天津)气象仪器有限公司生产的DZN1型农田小气候观测仪(产地：中国；气温测量范围：-40℃～50℃，分辨力：0.1℃；空气湿度测量范围：5％RH～100％RH，分辨力：1％；总辐射测量范围：0～1400W/㎡，分辨力：5W/㎡)，观测要素为温室内的气温、湿度、总辐射。室外观测仪器为中环天仪(天津)气象仪器有限公司生产的DZZ6型自动气象站(产地：中国；气温测量范围：-50℃～50℃，分辨力：0.1℃；空气湿度测量范围：5％RH～100％RH，分辨力：1％；风速测量范围：0m/s～60m/s，分辨力：0.1m/s；总辐射测量范围：0～1400W/㎡，分辨力：5W/㎡)，观测要素为温室外的气温、湿度、风速及总辐射。温室具体建筑结构见表1。表1观测试验日光温室建筑参数*梯形结构；**三角形结构日光温室围护结构包括后墙、后坡、侧墙、前坡(包括前坡透明覆盖材料及保温被等)，每个围护结构可能具有一层或多层材料构成，各层围护的结构传热系数计算公式如下：a、rji＝δji/λji；其中：δji为材料层厚度、λji为材料导热系数、rji为单层结构热阻；b、其中：R0j为某一围护结构的多层结构热阻；c、Rj＝Rinj+R0j+Routj；其中：Rj为某一围护结构的传热阻、Rinj、R0j、Routj分别为内表面换热阻、该围护结构热阻和外表面换热阻；d、kj＝1/Rj；其中：kj为日光温室某一围护结构传热系数；e、综合传热系数为日光温室后墙、后坡、侧墙、前坡传热系数与其面积权重的乘积，其计算式为其中：Sn为日光温室暴露在空气中的总表面积、Sj为日光温室某一围护结构暴露在空气中的表面积、ηj为日光温室某一围护结构占综合传热系数的权重，其中：kj为日光温室某一围护结构的传热系数、k为日光温室综合传热系数。根据步骤a～e，结合表2所得数据，计算得出日光温室的综合传热系数，计算结果见表3。表2综合传热系数计算表根据所得综合传热系数采用本专利技术所述方法及公式计算温室的保温常数、气温系数、风速系数、湿度系数，具体数据如表3：表3基于总传热系数的保温方程各参数求算将室外气温、湿度及风速带入本专利技术中所确立的温差方程ΔT＝γc+γT·T+γW·W+γHR·HR，计算得出上述4个地区的实时模拟温差，并与实测温差结果做对比，对比图见图1～4，通过图1～4可以看出本专利技术中的对于温室内外温差的估算方法与实测值基本吻合，可用于对日光温室的保温性能进行定性的估算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种日光温室夜间室内外温差的估算方法，其特征在于，确定日光温室夜间室内外温差与温室建筑结构、室外气温、风速以及相对湿度的关系，并采用如下方法估算：(1)定义温室室外气温为0℃、风速为0m/s、空气干洁情况下温室所能维持的室内外温差为温室保温常数γc，按照计算公式γc＝15.6469×0.8585k·k‑0.3196计算确定，k为综合传热系数；(2)表征室外气温的温度系数γT由公式γT＝0.0578·k‑0.7637计算确定，式中：k为综合传热系数；(3)表征风速的风速系数γW由公式γW＝‑0.2669·k‑0.1977计算确定，式中：k为综合传热系数；(4)表征相对湿度的湿度系数γHR由公式γHR＝0.0531·k‑0.0808计算确定，式中：k为综合传热系数；(5)确定日光温室夜间室内外温差ΔT，由公式ΔT＝γc+γT·T+γW·W+γHR·HR计算确定，式中：T为日光温室室外气温、W为日光温室室外风速、HR为日光温室室外相对湿度。

【技术特征摘要】
1.一种日光温室夜间室内外温差的估算方法，其特征在于，确定日光温室夜间室内外温差与温室建筑结构、室外气温、风速以及相对湿度的关系，并采用如下方法估算：(1)定义温室室外气温为0℃、风速为0m/s、空气干洁情况下温室所能维持的室内外温差为温室保温常数γc，按照计算公式γc＝15.6469×0.8585k·k-0.3196计算确定，k为综合传热系数；(2)表征室外气温的温度系数γT由公式γT＝0.0578·k-0.7637计算确定，式中：k为综合传热系数；(3)表征风速的风速系数γW由公式γW＝-0.2669·k-0.1977计算确定，式中：k为综合传热...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛庆禹，黎贞发，宫志宏，刘淑梅，李春，
申请(专利权)人：天津市气候中心，
类型：发明
国别省市：天津;12