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光伏温室光热环境数值建模及性能分析

来源：花匠小妙招时间：2024-11-26 04:42

光伏温室光热环境数值建模及性能分析

【摘要】： 光伏温室顶层所铺设的光伏面板改变了温室内光环境和温度环境,进而会对温室内作物的生长产生负面影响,而合理的光伏面板排布可以提高温室内部太阳辐射和温度场的均匀度。为分析光伏面板对温室内温度及太阳辐射分布的影响,提高温室内作物产量和经济效益,对光伏面板的排布方式进行研究具有重要意义。本文详细讨论了在不同光伏面板排布方式下温室内温度环境和太阳辐射环境的分布问题,主要研究内容及成果如下:首先,本文以Venlo型光伏温室为研究对象,对光伏温室内环境参数模型进行分析,提出基于CFD的温室温度场模型,实现对CFD模型计算域、控制方程、湍流模型和辐射模型的选择,并在模拟中加入作物多孔介质模型。其次,提出一种温室外太阳辐射模型,进而分析光伏面板倾斜面的太阳辐射强度以及太阳高度角与温室顶层玻璃透射率的关系。针对光伏温室内部结构复杂,入射太阳辐射较难分析的问题,建立Daysim入射太阳辐射模型,对光伏温室内部太阳辐射环境进行全年动态模拟。然后,为验证建立的温室模型,对光伏温室内环境变量进行实地试验测量。进而通过建立的温室模型对温室内环境进行仿真模拟,将模拟结果与实测值进行对比,从而验证了所建立的温室模型的可靠性和准确性。最后,在验证了温室模型可靠性的基础上,设计三种不同光伏面板排布方式,包括直线型排布(方案A)、交错型排布(方案B)和棋盘型排布(方案C),对不同排布方式下光伏温室内环境进行深入研究。提出光伏面板传热模型,将光伏面板作为热源,分析其对温室内温度场分布的影响。以光伏温室内太阳辐射均匀度、温度场分布、温室内降温能耗以及发电量为评价标准,对三种排布方案性能进行分析。通过计算分析,直线型排布方案在太阳辐射和温度场均匀度,以及发电量方面均优于另外两组方案,且具有更低的温室能耗要求。分析结果表明,直线型排布方案为三种方式中性能最优方案,且本文提出的光伏温室物理模型分析方法,可为光伏温室设计提供理论依据。

【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017

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