[发明专利]太阳能热泵控温的温室大棚模型的建立方法

说明书

本发明公开了一种太阳能热泵控温的温室大棚模型，包括：以温室外环境因子为可测输入并以温室内温度为输出，分析温室温度系统的机理模型，以建立温室大棚温度系统模型描述温室内温度系统；根据平衡均相理论建立太阳能集热器的两相流模型；根据冰箱压缩机的运行机理建立计算其耗功率的太阳能热泵压缩机模型；建立冷凝器模型，并根据能量守恒定律建立方程。该模型解决由于太阳能辐射强度的随机性对模型仿真系统带来的波动，结果更符合实际情况，可为温室大棚规划建设带来便利，具有实用性与广泛性，简单易实现。

技术领域

本发明涉及温室大棚技术领域，特别涉及一种太阳能热泵控温的温室大棚模型。

背景技术

周围的环境中存在着无穷无尽的低品位热源，如空气、水、土壤、太阳能、工业废热等。由于它们的温度往往比较低，达不到温室大棚对用热的温度要求而不能直接加以利用。而热泵是一种能获取低位热能，经过电能做功，提供可被温室大棚所用的高位热能的装置。热泵的工作原理与制冷机相同，都是按逆卡诺循环工作。根据热源形式的不同，热泵可分为空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵和太阳能热泵等。

由于化石能源给环境带来了大量的污染，太阳能、风能等一次清洁能源被广泛应用已成为一种趋势，而太阳能热泵还未被使用在农业温室大棚中。温室大棚透光、密闭、保温的结构形成了一个与外界气候环境相对隔离的特殊的内部气候环境，它直接决定着温室内作物的生长状况，从而影响温室作物的产量、品质、供应期以及整个温室生产的经济效益。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种太阳能热泵控温的温室大棚模型，该模型具有实用性与广泛性，简单易实现。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种太阳能热泵控温的温室大棚模型，包括：以温室外环境因子为可测输入并以温室内温度为输出，分析温室温度系统的机理模型，以建立温室大棚温度系统模型描述温室内温度系统；根据平衡均相理论建立太阳能集热器的两相流模型；根据冰箱压缩机的运行机理建立计算其耗功率的太阳能热泵压缩机模型；建立冷凝器模型，并根据能量守恒定律建立方程。

本发明实施例的太阳能热泵控温的温室大棚模型，考虑了太阳辐射强度的随机性，可以更加真实地反映因其产生的温室大棚内温度的波动，并且进一步为温室大棚提供了一种新的控温途径，为后续温室大棚发展提供新的方向，解决由于太阳能辐射强度的随机性对模型仿真系统带来的波动，结果更符合实际情况，可为温室大棚规划建设带来便利，具有实用性与广泛性，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的太阳能热泵控温的温室大棚模型还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：根据温室系统中的能量变化情况确定温室内部的温度变化，所述能量变化包括显热交换和潜热交换，其中，所述显热交换包括入射到温室内的太阳辐射能、天窗自然通风换热、温室覆盖和维护材料缝隙泄漏换热，且所述潜热交换包括温室中的作物蒸腾作用。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：对温室内部建立能量平衡方程，其中，所述平衡方程为：

q_a＝q_rad+q_ven+q_conv-q_tran，

其中，q_a为温室内空气能量的变化，q_rad为射太阳辐射能，q_ven为天窗自然通风引起的空气对流热交换，q_conv为韫室内外空气通过温室覆盖、围护材料进行的热交换，q_tran为作物蒸腾作用消耗的潜热。

进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，根据制冷剂在集热器内流动所遵循的动量守恒定律，可得：