北方地区可变空间大跨度日光温室优化设计方法研究

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中文摘要：日光温室是我国独创的用于越冬蔬菜生产的一种农业设施类型，主要由北墙、东西山墙、后屋面、前屋面、土壤地面等外围护结构构成。现有日光温室单体较小，不利于机械化操作，劳动强度大，土地利用率低。为提高日光温室生产效率，需要在现有尺寸基础上加大日光温度跨度。然而日光温室跨度过大，对冬季营造喜温果菜所需要热环境是挑战。为解决这一问题，本研究基于课题组关于主被动式太阳能相变蓄热日光温室优化设计方法研究成果以及所提出的可变空间大跨度日光温室设计理念，结合实验研究以及理论分析方法，研究北方地区可变空间大跨度日光温室优化设计方法。相关研究工作如下: 1)基于土壤温度是研究日光温室热环境的重要条件，对日光温室土壤热特性在北京地区展开了实测研究，根据实测数据重点分析了日光温室土壤温度沿跨度变化规律。 2)结合传热学研究了日光温室土壤温度的传热机制，并结合热流相加法和温度场的叠加原理构建了沿跨度日光温室土壤温度的计算模型。 3)根据日光温室种植蔬菜的热环境需求，建立起对日光温室热环境的评价指标，结合研究团队前期日光温室建筑空间特征参数计算方法的研究基础，给出可变空间日光温室设计计算方法。并通过实测数据验证日光温室EnergyPlus和Fluent模拟的有效性。 4)结合所构建的评价指标，将土壤温度作为输入条件，利用EnergyPlus和Fluent能耗模拟软件对日光温室热环境及其负荷特性进行分析与评价，研究并提出可满足周年高效生产的可变空间大跨度日光温室设计条件。基于上述研究与分析，形成以下研究结果:掌握了日光温室土壤温度沿跨度方向上的变化规律;构建了日光温室沿跨度土壤温度计算模型，为日光温室热环境分析提供了重要条件;给出了可变空间日光温室设计计算方法，并结合工程案例给出了北京地区可变空间大跨度日光温室设计方案。研究可为我国北方地区日光温室适应气候高效低碳生产、土地有效利用，提供创新性设计理念与方法参考。

作者：

刘燕燕

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关键词：

日光温室可变空间土壤温度热环境实验数据模拟

授予学位：

硕士

学科专业：

建筑与土木工程

导师：

陈超

学位年度：

2022

学位授予单位：

北京工业大学

语种：

中文

中图分类号：