（农业生物环境与能源工程专业论文）无锡地区生态温室餐厅热环境的研究.pdf

摘要 生态潺室餐弦怒以入为本、餐後为主、骂境为耱的静大型熬激蜜类建筑。生杰温室餐厅内豹 环境翘人和植物共存的环境，所以必须同时考虑人的舒适度和植物的生长条件要求。炎热的夏季， 必须采片j 降温措施，否则室内温度远邀高于室外，严黧影响生态温蛊餐厅的正常营业。冈此，在夏 季如翻采敬经济且节能的降温措施，这是一个值得深a 探讨和解决的阉题。 麓襞对托京、孟锡等缝区的生态溢室餐厅酶降瀑接施避幸亍调查和综台分辑后，巍秃镑进行r 器 种f ：况f 降温效果的实验研究。本次实验结果表晾在自然通风条件下，生态温室镄厅室内温度比 宜外濡度高，最大温麓为1 1 1 ，平均温度差值可达7 5 。c ；阴天祭件下。利用自然通风+ 外遮刖网 系统童内， 温度撼藏币大：瞎天蓉传下，盎然逐风+ 内， 遮辍网系绕能嫒室内温发最多比室癸瀑度 降德2 , 3 ，平均降低0 8 ；自然避风+ 连， 遮疆嬲+ 高薤徽喷雾系统淹使室内瀑度袋多比室外滠 度降低6 5 ，平均降低3 。c ；内外遮阳网+ 空调降温系统能使室内温度摄多比室外温度降低5 6 。c 。 在北京进行的湿帘风机的降温实验袋明，湿帘风机降温系统能使室内温度比室外温度最大降低 3 。7 + 平均降低l 。2 。 在实验研究静基础上，笔者建立了无棱镑、无久、无阻挡秘条件下的生态溢室餐厅中空调降瀑 的c f d 理论模型，预测了生态温室餐厅内部速度场和温度场的分布情况。数值模拟缩聚表明，空调 降温的生态温室餐厅的c f d 模拟结果与实验测试结暴基本吻合。然后利用c f d 模删来模拟高温天 气f 盼空调降瀛的生态滚室餐厅室内静滋度场蠢速凌场，著进孝亍了入麴舒适应评价。疆螽根据实验 和c f d 模拟的结果，提出了更合理的生态温室餐厅降温运行管理方法。 关键词：c f d 模拟，生态温室餐厅。降温，空调 a b s t r a c t e c o r e s t a u r a n ti sag i i e e n h o u s eb u 删i n gf o rp e o p l et od i n n e ra sw e l la sp r o v i 如ac o m f o r t a b l e e n v i r o n 1 1 c n t + f o rt h ee c o - r e s t a u r a n t ，p l a n t sg r o w t ha n dp e o p l e st h e r m a lc o m f o r tm # s tb ec o n s i d e r e d ， e s p e c i a l l yi nt h es u m m e r 哇l e ni n d o o ra 注t e m p e r a t u r ei ss oh i g h e rt h a tn o 啦n a lp r o d u c t i o na n db u s i n e s sl s i n t e r r u p t e d , s oae f f i e l e n t ，l o w - c o s t ，s a v e - - e l a e r g ya n dc o m f o r t a b l ec o o l i n gm o d e lm u s tt ob es e a r c h e do u t a ne x p e r i m e n tw a sc o n d u c t e dt o i n v e s t i g a t e t h ee f f e c t so fd i f f e r e n t c o o l i n gs y s t e m so n e c o - r e s t a u r a n tt h e n n a le n v i r o n m e n ti nb e i j m ga n dw u x ic i t y s i xd i f f e r e n ts y s t e m so f e n v i r o n m e n t a lc o n f f o l w e r ee v a l u a t e d ：( 1 ) f i x t u r ev e n t i l a t i o n ( n ( 2 ) n a t u r ev e n f i l a t i o l lw i t he x t e r i o rs h a d ec l o t h s ( n v e s ) ( 3 ) n a t u r ev e n t i l a t i o nw i t hi n t e r i o rs h a d ec l o t h s ( n v i s ) f 4 1l l a t t l r ev e n t i l a t i o nw i t hs h a d ec l o f l x sa n d m i c r o s p r a yc o o l i n gf n w s s ) ( 5 ) s h a d ec l o t h sw i t ha i rc o n d i t i o n ( s a c ) ( 6 ) e v a p o r a t i v ec o o l i n gp a d - f a np f ) n ”f m 括w c y ec o m p a r e dw i t ho u t d o o ra i rt e r a p e r a 组r e 。f o rn v ，t h ei n d o o ra i rt e r n p e r a t a f em w e a s e f u r t h e s ti 1 + l m a d a v e r a g e l y 7 5 f 髓n v e s ，i n c l o u d y d a y s ，t h e i n d o o r a i r t e m p e r a t u r e i s a l m o s t t h e s a m ew i 吐1o u t d o o r , f o rn v s s ，i ns u r r e yd a y s ，t h ei n d o o ra i rt e m p e r a t u r ed e c r a s ef u r t h e s t23 a n d a v e r a g e l y0 8 4 c f o rs a c ，t h ei n d o o ra i rt e m p e r a t u r ed e c r e a s ef u r t h e s t5 6 f o rp f ，t h ei n d o o ra i r t e m p e r a t u r e 幽c m a s ef i t r t h e s t3 7 a n da v e r a g e l y1 2 b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a l ! r e s u l t s 。 ac f dm o d e la b o u ta i rc o n d i t i o nc o o l i n ge f f e c ti l tt h e e c o - r e s t a n r a n t w i t h o u t p l a n t s ，p e o p l e a n d c o u n t e r c h e c k i s s e t u p 1 1 瓣m o d e l i s c o m p u t e d w i t h t h es t a n d a r d k - t u r b u l e n c em o d e l ；p r e d i c t e dv e t o c i t yf i e l d sa r dt e 越咛描慨d i s t r i b u t i o nh a v eb e e no b t a i n e d 弱e p r e d i c t i o n sw e c h e c k e da g a i n s tt h em e a s t w e t l t e a l t si n s i d et h ee x 秘n a n e n t a le c o - r e s t a u i m l ta n dc f dw a s c o n s i d e r e dp r a c t i c a b l e a n dt h e r m a lc o m f o r t a b l eo fp e o p l ei nt h eo e o - r e s t a u r m l te n v i r o n m e n tw i t ha i r c o n d i t i o ni so v a h l a t e d a nm o r er e a s o n a b l em a n a g e m e n tm o d e lo f t h ee e o - r e s t a u r a n ti sp r o p o s e d k e yw o r d s ：c f d ( c o m p u t a t i o n a lf l u i dd y n a m i c s ) s i m u l a t i o n ，e c o - r e s t a u r a n t ，c o o l m gs y s t e m a i rc o n d i t o n 珏 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 袋。尽我爨绱，豫了文中特到加以标注秘致谢的地方羚，论文中不包台其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：夺於今 时间：卿月力扫 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农她大学有关保嫠、使用学经论文的嫂定，鄄：学校有投镰麓 送交论文鲢复印件帮磁盘，允许论文被套褥静氆离，萄 ；王采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发袭、 传播学位论文的全部或部分内容。 保密豹学位论文在解密蘑应遵守藏拇泼) 磺究生签名：张劈 时阍：一磁莎月磊f ：i 导筛签名： 。? 零球 薅闻：知彩年多周知日 中国农业大学颧卜学谴论文第一。睾绪论 1 1 研究背景及意义 l ，1 1 磷究餐景 第一章绪论 我国是濡室栽培起源最早的国家，利用保护设施栽培蔬菜有着悠久的历史。早在西汉时期，在冬 季加温栽培生葱、韭菜等多种蔬菜。在公元前2 1 世纪，中圈开始用棚屋和温泉加温种菜种瓜。经过 研二千年的缓慢发展，中国在清朝出现了戳立油纸前窗的土温室，可以视为最早濑室的原始类型。 莺井温室栽培的起源，鞋罗马帝黉簸晕，为了能周年生产黄瓜，冬季用木籍装土一乏翻覆瓮云母片， 壹接剥箨太阳光透彳亍生产u j 。到了t 4 1 5 世纪，鼗溯其氇蓬家昶缝医舔护设藏裁培才有所发展。法国 在1 3 8 5 年出现了第一座前面有玻璃厝露依墙的最早玻璃溢室，其压六百余年才逐步矗j 现了性能结构 较好的单屋面温室( 1 8 0 0 年美国) ，烈屋面温室( 1 9 0 3 年荷兰) 和连栋温室( 1 9 6 7 年荷兰) 。数百年来 的温室类n g 演化模式可以归纳为：油宝氐原始温室一单屋面温室一双屋面温室一连栋温室这样四个阶 段。 世孬器国躲现代潺室，子2 罐纪6 海代逐步完善并抉遽发展。飙世赛上现代凝施辍艺发展情提来 看，特* 楚发达国家，琨霞温室大郡l i 大垄连拣遗室为主，其中塑料薄貘温室约6 。万公疆( 含中国的 b 光温室及塑料大棚) ，主要分布谯豫洲；玻璃温室约4 万公顷，主要分布在欧美；新型覆盖材料聚 碳酸媵板( p c 板) 漏室近几年来快速拨展，目前约有1 万公顷，零星分布于世界各国。近年来，我 国在人l ! 现代化连栋温室生产上取得了长足的进展。自1 9 7 7 年在北京玉渊谭公社建造的我国第一个犬 型连栋添室以采，g 迄今已有现代化丈型温室远2 0 0 0 公顷【2 j 。 现代溅童艇模较太，绣剩爝率菇，瑟实现对竞、瀑、承、气、l 豹综台拜凌清控，使室内翳操 持稳定、均匀涟添湿度，为生物提供最佳的生长环境，面疆在现代温室海易予采爝机械、电子、通讯 等行业中的最新技术，可实现整个生产过程，提高劳动生产率。温室的智能化生产写生物基因_ j 程新 技术的结台，傥温室生产已成为项新* 的高科技产业工程。然而，伴随现代温宣的发展和关注，设 施农业自身艟展中伴随而生的许多矛盾和问题也逐渐显现，并主要集中在以下方耐： 1 ) 瀑室波计建造蓠并泰考虑生产的豁静及融标。待温室建女 殿才决定温室盼嗣途，造成愿漏室的环 境条件或设备条佟与植物鲶生长要求不符，导致温室束褥剐缀好豹刹蠲，造成生产设餐_ 饕； 资源豹浪费。 2 ) 大型连橼滠誊豹g | 避孛表充分考虑我国的气候特点、生产方式及经济发震水平等实际情况，温室 的造价、能耗等过高，性能发挥却不理想。例如，引进的荷兰温宣设计时主要考虑保温和采光的问 题，适应于温簸小、光照低的气候条件，无法满足我国中部和南部的夏季降温要求，在北方地区保 温性能义照蛰不足。 3 ) 缺乏糖i 袭潞室管理和种植的a 荧，遗成了溢室麴功2 帮优势无法发挥，出现菜堕瀛室的产：餐与簿 易设穗托承平稳当，两成本却报凝。 由了在溉窒生产中存在的种种问题，如建设成本商，能耗高等，经营运作起来经常入刁；敷出， 亏损很大，有很多的大型温室已经停止使用，闲置着。根据目前的情况，怎样有效利用已有的资源， 达到资源的有澈酉已置扭转亏损的周嘲，这是温室行业所要灏i 临的问题，它关系到现代温室能不能 得1 0 有效的$ n j 秸和充分的发展。因此，温室功能也从最早的种植淀室至畜禽舍、从双擞温室至生态 l 温室餐厅方向发腱，提高了社会效茄、经济效益、生态效益n 生态温塞餐厅又n q l ；b i 光餐厅、餐饮温室、阳光酒店、生态酒店、绿色餐厅、黄食生态同等，是 温室业发展的一- i 崭新的形式。生态温室餐厅是现代设施农业和绿色餐饮的完美结台，用温室上程、 景观设计、鳓植技术来营造出一辨优羡的生态自然景观环境，以人失本、餐饮为主、环境为辅的一 静火型的濑寮癸建筑。它把温室的轻巧、便捷、硬朗的特点与建筑豹多功能性融为一体。罐建筑懿 & 黧性弥补澄簌短期性的不足，摆脱了传统意义上温室仅嗣于种植的局限性，使潞塞薨：有餐饮功能、 观赏功能、体闲功能、反季节植物和特种植物种植观赏功能、娱乐功能等，此外还有绿色食品币i 安 全食斛推，“功能等。 生态温窝餐厅是近几年才兴起的朝阳行业，它的兴起霄其必然性。随着人竹生活水平提高和消 费鼹念转交，治努以生态环境为主题的生态温室餐厅适合了瑗健都市a 放松势0 昭钵添生活需求。 因此，生态濑室餐厅一出现裁引起人翻的极大注意，受到了入 f l 的热燕欢迎，特* 8 是在我国的北方 地区，它的发展相当快。短短一两年的时间，仅北京地嚣已建成及待建的生态温室餐厅2 0 多家，每 家生态温室锯厅一开张，都会引来无数祟尚绿色食品的食客，带来了巨大的经济效益。生态温室餐 厅的菜谱也同样以绿色餐饮为主，在这里不但b 吃到各个攀节的新鲜蔬菜，还可晶尝到乌塌菜( 俗称 福菜) 、芦罄、伯人掌等特种蔬菜。 生态潺塞餐厅一般位于市邦区翱农业辩按园区或体阉度假区内或旁边，瑶积饕遽缀天，达到 5 0 0 0 1 5 0 0 0 r a 2 友右，生态温室餐厅内的空阐一般分为景联诞、餐饮区、功能区。螽蕊区里一般有 假山、瀑布、小桥、小溪、热带棱物等。超大的餐饮空间被糟心布置豹植株隔开或做成精致的包问。 功能区包括健身房、卡拉o k 演唱厅、儿童游戏厅、超市等。 生态渝窒餐厅最显著的特点是：1 ) 环境优美、舒适、安静祥和，能享受绿色、健康、营养的 美眯佳肴；2 ) 生态温室餐厅的环境多变性，定期的换植物竣规划，扶两吸g 顾客；3 ) 生态温室餐厅 比一般静餐厅二投资步，耜对其德建筑翔琏能褥舞更多政府弱鼓黝与扶持；4 ) 生态潺室餐厅是环保效 菇、社会效益、经济效益相结合的新辫的韭态。 【l e h b 还有结含绿色食品和安全食品拯j “功能等，揭 开了温室行业发展的崭新的页。 生态温室餐厅作为一个新生事物，目前也存在几种问题： 1 ) 许多生态瀛燮铰厅由生产性温室改建，功能不全，环境调控水平不离，易出现夏牵温度高，冬天 潺度低的淘题。生态温室餐厅是滠室i h 传统建筑斡结合瑟残静掰型温室类建筑，宅鼹生产牲漏室和 一般静寝厅币一样。僵现寿静生态温室餐厅一般是参照温寰设计瓶薄，按经验寒建设的，没有真正 将餐j 于所需霭的要求融入其中，可驭说只是橹温室的构槊与键厅的内容搭配在一起，没有真正将二 者融为一体，形成有机的整体。所以说目前没有一套真正意义上的“生态温室餐厅”建造原则和建 造体系。 2 ) 温室原用米种接，现用来餐饮。餐饮环境以人为本、环壤为辅。以前的温室只鬻裴满足植物生 艮羲件，但生态澄室餐厅需要闻潜满砖a 的舒适度和植物的鬟长条件。影睫入裁逡魔的嚣素很多， 生态淹室餐厅肉酌温度、湿度、风建、入豹心理、撬觉、昧觉等综台因素都影墒矮密静就餐心情。 3 ) 生态温室髅厅跟种植温室不一样，还需考虑人的舒适魔，所以不能把种植温室中的降温措施直 接引删别生态温室赣厅中。比如湿帘风机的噪音大，影响顾客的心情，不适合键饮隧使用。 4 ) 生态湍蜜餐厅中夏季降温采用空调降温方式。生态温室餐厅的覆盖材料一般是城璃或p c 板，它 们的传热强数大，所以耗能量大，比般餐厅多消耗3 4 倍。 2 中国农韭大学颈l 学位论文 第一章绪论 i i i 5 ) 生态灞袈餐厅分布地域厂，环境爱求不同，所种植植物不同，附属功能也不同，需要分别考虑 降温问题( 本文主要研究无锡地区) 。 1 1 2 研究意义 生态温童餐厅是近j l 年兴起的餐饮业态。现有豹生态滠宣餐厅是摄据温室设计规范，按经验米 建设的。炎热豹夏季普遍存在室内温度高的现象，严重影响餐厅的正常营业。怎样才能创造舒适的 就餐环境，又能满足植物的生长要求，成为人们越来越关注的问题。 生态温室餐厅降温最大的特点是采用了空调降温，但生态温室餐厅的围护结构的传热系数比一 般建筑的传热系数大，舨以空调的迓 亍费用e 相屑蔻积的餐厅多消耗3 4 倍。因此+ 生态温室餐厅 还必须躐箕他的簿温措施综台使用，降 氐运行费用，提离蜚泣利润。然露，夏季如籍采取经济且谬 能的降温措施，这方面豹研究几乎空自。 综上所遄，本文中先对现有的生态温室餐厅进行调奁后，根据各种降温方法的比较实验和空调 的c f d 模拟结果，提出了既满足人的舒适度，又满足植物的生长条件且节能又舒适的降温运行管理 方法，为生态温室餐厅的建设设计及运行管理提供了依据。 1 2 国内夕| 、研究现状 1 2 1 温寡热环境研究状况 国内外学者对温室热环境方面的研究较多，早期的温室研究多为实验研究，随赣计算机的发展 和滠室鑫动傀程度的提赢+ 温室研究采照了实验鞠c f d 摸撼缀合救方式。 蓠兰琵赫宁授农、监大学豹g e r a r d ，p a ，b o 一营对v 。越。滠室中缒自然通风、太l 麓辍射、对流换热、 作物蒸发荨过程鲍实验和理论豹研究基础上，建立了一个捆警复杂豹温室动态模型。1 9 8 9 年，国外 学者m o n t 鳓对温室喷雾降温方式进行了实验研究，1 9 9 4 年与a n t o n 合作研究了逋刚网的夏季降温 效果。b a i l e y ( 1 9 9 5 ) 和b o u l a r d ( 1 9 9 6 ，1 9 9 7 ) 等分别进 亍了温室自然通风和机械通风以及几种降温 方式综合使用的降温效果的研究。1 9 9 9 年，d a y 和b 越e y 研究了通风对温室室内温度的影响，研究 发现增大瀑室i 驻风曩可鞋有效降低燮 ；i ；1 9 溢度差。2 0 0 3 每，掰l 。娥，m k 。爵嗽 嘲等聚瘸数学计算 与实验穗结合 留磺究方法，对9 遮粥喷雾骅滠避毒亍了研究。2 0 0 3 年，w i l l i 趣，d h 1 碜 究了遮阳圈 自身温发对温塑内温度的影响，得到了遮阳网自身的温度盥按影响降温效果的结论。2 0 0 4 年，s e m ， v p 8 1 研究了一种程印度农村使用的廉价、节能、简易的温室降温方式，该方式将用厚度为2 4 舢l 的 镀铝反光薄膜安装在离地面2 5 m 商处，反光薄膜的反光蕊面向天空。实验结果表明：与不使用反 光薄膜楣眈，使用该方法可使进入溢寰的太阻辐射降l 氐4 3 ，同时温室内温度降低3 - - - 4 。2 0 0 4 年，a 1 - h e l n ，l 州研究了在e 度懿簧天气下湿帮一斑搬降漩系统在温室内豹降瀑效果，研究结象 表明：矗犬濑象内温度在3 0 5 1 范瀚，相对湿度在8 3 0 蘧丽；增热速箱礴后潞凌在稻4 7 5 ， 相对湿度诬8 1 2 ，使用澎帘一风机降温系统后温度范围谯2 8 3 2 ，相对湿度在3 9 3 4 4 ， 且新的湿帘降温设备使用降温效果可达到7 1 ，降温幅度为8 1 7 3 。2 0 0 6 年，n i d a ，h 1 0 研究 得到在喷嘴上附加安装小型风扇将使蒸发降温效率提高1 5 倍的结论，同时，其降温影响范围提高3 倍之多。 3 中国农业丈学硕七举位论文 第一章绪论 1 9 8 9 年，o k u s h i m a “等人第一次用c f d 来研究v e n l o 型漱赛雨气流流场。他们还将数值模拟 方法得到的结果和s a s e 在1 9 8 4 年做的实验结果进行了对照。他们的模拟结果和实验结果吻合的不 是很好。1 9 9 7 年，m i s t r i o f i s 【l “等进行了自然通风f 的温室内部环境研究。使用r n g 和c k 湍流模 型对零风速秆慨风速进行的模拟结果与变骏结果吻合得都很好，结果证明了在计算农业建筑物热压 通风方垂c f d 魁可芎亍的。1 9 9 8 年，l e e i n 转o o 露”1 等研究了自然遇凤连栋温室中，对一定体积风速 的c f d 模毅。风向、风速、进风口大小翻植物的静植蟊积等掰寄弱素都被议为是影响自然通风速率 承l j 塞度模式的因索。2 0 0 2 年，b a r t z a n a s - t e l ”等用c f d 来分析钡4 窗装有防虫网的圆拱形澡室通风过 程，在进风口和出风口装有防虫网同时用多孔材料模拟了作物，研究出了防虫网使温室内气流速率 降低一半的结论，同时也研究了不同风向对气流和温度场的影响。 国阿许多学者对温室内热环境进行了研究。 2 0 0 3 年，徐大成目在j 方型玻璃连橼滠室内进行了采用外遮鞫网、擞雾、羚熟交换器等降温方 式的降瀑效果实验。结累表明，单独使用辨遮箝网，可使温室内滋发降低5 7 0 c ；擎独采矧徽雾降 温装置，比塞外温度w 刚氐5 5 5 9 ；单独使用l 丛地下水为介质的冷热交换器降温，在开启一个 小时后，温室内温度比室外温度可降低7 9 ，且回升缓慢、平稳。2 0 0 3 年，胡燕，苗番燮1 6 1 进行 了在l ；_ i 遮阳网上的喷雾降温实验，这种降温方式能有效地将温室内温度下降到低_ 丁室外温度o6 2 。c ，降幅可达3 5 c 左右，并且温度分布均匀。2 0 0 4 年，稷绍明n _ 等研究了内外遮阳瞬和喷雾降 温结合豹雯验研究，维粜表羁! 单独采用内遮阳网可使室内滠度愆 界低1 c 左右；采翘在内遮阳 网上唼雾濂。蜜内温度比室，憾2 3 。2 0 0 5 年，张树阗【1 8 警铮对夏季温室内温囊的羲赢梯度 大丁1 0 的问题，进行了湿帘风机安装商度对降温效果影响的对比实验。 国内用c f d 来研究温室热环境的不是特别多。2 0 0 3 年，煮莉【1 9 1 研究了机械通风的华北型连栋 温室内温度场和速度场的数值模拟研究，讨论了入口风速和漫帘高度对温室可控距离的影响。2 0 0 4 年，李永砍刚研究了v e n l o 型温室窘然避风，讨论了室9 气候条 串帮温室开密方式笛辫寨对v e n l o 娶! 连栋温室自然通风的影响。2 0 0 4 年，陈感女酽1 谰c f d 方法建立嚣植物条停下采用滠帘蕊搬簿滚 系统的华j e 型连拣塑辫溢室盼c f d 瑗论模型，应用c f d 模拟了不嗣漫帘高度帮安装商度情况下华 北1 4 连栋塑料温室流场和温度场的分布。并进行了分析。2 0 0 4 年，余监军口2 佣c f d 模拟了采用局 部置换通风降温时的温室内温度场和逋魔场的研究。 1 2 2 温室型审壤建筑热环境研究状况 匡辨的许多学者簿温室型中庭建筑熊热环境送行了研究。其中，矗奉学者在这方面静研究成采 比较突出。日本村：周三口”等学者矛日用相似性法则，用实物模型采进行中庭热环境研究。通过将辎 射、对流、导热等因素进行联合实验研究，对天窗、地板发热擞与室内温度分布关系以及蹙面热流 对自然对流的影响等问题进行了研究。翻本_ 加腾等学者对中庭的墙体保温情况、墙体颜甑、玻璃 榜耨、空调布置簿遴行不嗣靛组合实验。研究结果表明：1 ) 在没有空调的情况下，盎然对流 乍片 较 大，中瘥温度分屡臻象不明显。2 ) 当空调送巍靠近姥垂时。纛矗麴气流运动被压遥谨，中涎囊有孵 显的温度分层。3 ) 没有天窗遮阳时，自然通风效栗更好。日本学者t o s h i a k io m o f i 等瞄1 学者利辩j 射 线追踪法计算具有复杂形状的室内太阳的热量，为室内太阳辐射热的计算开辟了新的途径，并对位 j ：东京的一问在南面和西面带有大面积玻璃窗的房间进行了联台模拟计算，得到较好的结果。1 9 9 5 4 中暇农业人学鞭i 学位论文 第二_ 章绪论 皇寰曼曼嘣篡曼曼! 鼎曼曼鼍曼曼冀篡曼皇舅置曼i l i i,a, i ! 年，s h i n s u k ek a i o 口6 博学者则利用联合模拟方法，对一幢1 3 0 m 商的中庭建筑进行了模拟，并对不l 琏】 的情况进行了比较。 国肉学者对中庭建筑热环境的研究的比较少。2 0 0 2 年，卫丹旧班高屡商办楼的温童型中庭为研 究对蒙避 7 研究。分析中庭热交换的实藤和中庭内遮阳、通风等方式对中庭热环境的影响。引入作 翔瀑度作为中庭热繇撬酶评价 标，提出了滋室型中旗控锘区的舒适温度范嗣，并运蠲c f d 模拟进 行分析热环境控制系统数优化设计。2 0 0 2 年，侯黪妒8 1 分析了冬簪躲台垂蠹露澄痊分布秘水平蕊温度 分布受太雕辐射羊“维护结构材料的影响。 1 2 3 入的热舒适性研究状况 人的热好适的研究工作始予1 9 世纪，程美鏊供暖毒8 冷空调工程瘘学会的标准中，对燕舒逡已 有明确的定义，即热舒适是对热巧境表示潢纛的慧识状态删。影响热舒逸的因素缀多，其中鼹主要 因索是空气温度、室内空气相对湿度、气流速度、平均辐射湿度、人体的活动量、衣服热腿等。其 中，前四个因素是环境因素，在此我们只对环境因素进行讨论。 1 ) 空气温度 指室内环境的干球温度，它被公认为是影响热舒适的主要因素，它直接影响人体通过对流及 辐射的热交羧。在承蒸气分压力不交莳情况下，空气温度升高使人体皮肤温度升高。人体对温度的 感觉胡当灵敏，通过祝体的冷燕感受可味对热环境戆冷热程度住出敏锐的剿断。 2 ) 气流速度 气流速度对人的热舒适主要有骶方霹的影响。方匿，空气漉速决定羞人体的对流教热龌；另 一方面，它还影响着空气的蒸发力，从耐影晌蒸发数热。当空气湿度低于皮肤滠度肘，流速增大， 产生散热效果。当空气温度高于皮肤温度时流速增加不仅造成较高的对流换热加热人体，而且搓离 了蒸发散热效率。 3 ) 湿度 对人体热舒适的作用与空气温度有多乏。当人体处于舒适状态时，皮肤干燥，蒸发散热率紧受汗 液分泌攀静限制两不受空气蒸袋率的限制。因此，舒适皮肤温度仅取决于环境温度、气流速度和平 均辐射溢度。国内外礤究表昵：当溢度在笳一2 5 范围内，相x 漫度在3 0 8 5 之润变纯时对人 体热感儿乎无影响p “。 4 ) 平均辐射温度 平均辐射温度决定了人体辐射散热的强度。在同样的室内空气参数祭件下，平均辐射温度裹， 人体增加热瞎：平均辐射灞度低，则会增加冷感。 人的热舒适性问题豹研究是建筑科学领域最早的研究课题之，无论在理论上还是实际应用上都 已经相羽比较成熟。1 9 1 9 年美国采暖通风工程师协会( a s h v e ) 研究了室内环境对人的热舒适度 熬影嗨。经过一系剐广泛敬调查研究后，1 9 2 3 年h o u g h t o n 及y a g l o u | 埘建立了有效温度e t 指标。 有效澡成缝会于球滠发、滠球瀑度与空气流逮产生楣等鹃热帮冷的感觉。同时，在英国受穗福德 ( b e d f o r d ) p j j 继续了由工业疲劳研究会掰开龟4 的研究工作，他对工厂熟环壤骰了广泛鲍调查研究褥 出了肖颦湿度指标。1 9 2 9 年，达夫顿( d u f l o n ) 研究了与人的活动量及表卷无关丽能用般的方法 充分表达环境热程度的指标，制成一种能测定包括辐射作用在内的恒温计。1 9 9 4 年r l a r o l c l t “l 鞍的测 5 中霹农业大学填+ 1 学垃论文第一幸绪论 试结栗表明：在高温和低温环境f ，工作时事故发生率急剧上升；在人们感到舒适时的工作效率并 不高，而在火部分人感到微冷时的时候工作效率较高。1 9 8 4 年，国际标准化组织( i s o ) 提出了室 内热环境评价与测量的新标准化方法( i s 0 7 7 2 6 ) 。在i s 0 7 7 3 0 标准中，j = jp m v 和p p d 指标米描述 乖l 评价热环境。该搀标综合考虑了人体活动情况、衣着情凝、湿度、浸度、流遥、平均辗射瀑度等 六个因素。 孺室内环境对人的热舒适度的影响方面的研究很少。1 9 9 9 2 0 0 0 年，日本人嶷岛爱美等洳j ，以 w b g t ( = ；! 疑球温度、黑球温度、千球温度) 为指标研究了温室内热环境对作业者舒适度的影响。2 0 0 1 年，日本人鹤崎孝等【3 q 测人的脉搏的方法研究了温室内热环城对作业者舒适度的影响。 本文中，根据实际情况，对模型避行了简化，不考虑生态温室餐厅内的人、植物、阻挡物等田 素。针对蕊他焉的模型，采用了采暖通风与空气调节设计簸范( g b j i g - - 8 7 ) q 中麓援定对夫魏 舒适度进行扔步豹评价。 1 3 研究内容 本、晗文主要对以f 几个方面的内容进行了研究： 1 ) 对北京、无锡等蛙区的生态温室餐厅进行调查，总结瑗窍生态温室餐厅的降瀣方式及其存在的 鲻题，势劈辑各种海温接施於降温殿理。 2 ) 在无锡四攀阳光生态餐厅和北京燕花山生态餐厅内进行现场实验，测试室内温度和湿度，并分 析各种降温方式的夏季降温效果。 3 ) 探裟内遮刚网和空调降温方式的c f d 数值模拟的计算方法，确定c f d 数值模拟的控制方程、湍 流模型、边界祭 牛处理的方法，以及控伟n 方程求解的规律。 4 ) 莱用c f d 方法模撼生态湿室餐厅肉的滠度场和速度璐瓣，对c f d 数值模拟结粜与现场实验澳l 试 第鬃进行瓣 和验谨。然后模 堇【离激气候下的室内温度场和遴度溺，对生态溢蜜镁厅内的环境进行 人的熟舒适度评价。 5 ) 以安鲶绪果和c f d 模拟结果为基础，提出合理、节能的降瀛措施运行管理方案，为生态温室餐 厅的降温运行管理提供理论依据和漩计依据。 l 。4 本文研究慝路 本文的研究思路如图l t 新示 6 中禽农业a 学硕士学位论文 第一章绪论 查阅文献研究分析生态温室餐厅附热环境且 对现有生态温室餐厅进行实地调查 上上 i 对不同降温形式避藉实验演l 试， 建立l 态湿室餐厅内空调降潺鹃c f d 模| 分耩降温效果型，摸攒滠度场和速度场 l 上 模拟结果与实验测试姑果 进行黠毖和验证 毒 模拟高温天气下，生态温室餐厅 空调降温的温度场和速度场 0 i 壤据实验结象帮c f d 攘撤结栗提出 。l 结论稻建议 7 l i 合理的降温运行方案 凰1 1 研究思路 中国农业大学颧j j 学纯论支第二章瑰寄生态温室锓厅降温措施曲调查研究 i i i i ii i i ii i u 第二耄现萄生态温窒餐厅降温措施的调查研究 我国绝大部分地区夏季湿度较赢。淀室内若不采墩簿滠措施，最矗温度会超过4 0 , c t “l 。嗣拙， 疑季降温是生态混宣餐厅正常运幸亍的一个必不可少的环节。在现有生态溺室餐厅量一般采剐的降溢 方式主要有自然通风降温、内外遮阳网降温、喷嚣降温、漫帘风机酶温、空调降濑等。下西介绍生 态温室餐厅的概述、备种降温原理、调查以及现有生态温室餐厅存在的问题等。 2 1 现鸯生态涅室餐厅的概述 2 1 1 现有生态温室餐厅建筑类型 舀前生态瀛塞餐厅的主要建筑形式有v e n i o 型、圆拱形屋面连栋温室、大翌! 钢架结构湍室以及 经过馥造酶异型温室等。 餐鼓匿一般采爝v e n l o 型瀑室和匿拱形攫嚣连拣瀣室。v e n l o 鍪! 温室2 0 世纪5 0 年代诞生在荷兰， 经过5 0 年的发碰，逖骅溆室邑在世界务器锝到了广泛的应用。它的特点避构件截西小、安装筒尊、 使用寿命b = = 、密封性能好够优点，还有保温姓能好且溢度分毒均匀翥利予室砖布景植物赡生长。敞 点是结构单一，特色不突出。圆拱彤屋面连橼湿寰的覆盖材料是薄膜，投资比v e n l o 型温室少。 景观观赏区一般采用大型钢架结构温室，其结构较简单，净高比较商且裁培空间相对人。景观 医内有假山、瀑布、亭、水系、热带植物等，这些需要很大的面积的同时还需要较高的高度。人型 钢结构温室的中间无往，更显得视野宽阔且美观。但是它韵结构热容大，室内升降温困难，空间内 瀛度极不均匀，雅以保证室内植物正常生长，且造价尚，能耗大，后期运行成本高。 育蝗生态瀑室餐厅是把瑗有的民崩建筑改建成生态漏室餐厅，如屋顶或楼前套接孺整漫施而建 造的。这样的生态温室餐_ _ 二的热蠖性好，有剩子控卷g 滠度，特尉是冬季静绦游簸粟好。 2 1 2 现有生态温赛餐厅的覆盖材料 生态湛蜜餐厅蛉覆盖材料主要的挂能要求是其有遮光瞧、保温链、防雾滴、使掰毒意、安全、 耐久、荧观簿，特g i 是对防雾漉性能的要求龙为严格。在生态温窒餐厅惠不允许出现雾漆魄现象， 否则不仅影响就餐环境，更影响了就餐者的心情和食欲。 覆盏材料由玻璃、p c 板、塑料膜等多种。玻璃的优点楚透光性优异，防雾滴能力强，使麒寿命 长。它的缺点是密度大，对骨絮承重要求严格，而且受到加工尺寸和承载能力的限制，建造和维修 难度大，费用相对较高：此外，玻璃的抗击性能差、易碎，所以要注意安全。p c 板鼹有均衡的机械 缝能及电性能，尺寸稳定性好，安装方便，使用寿命可达1 0 年，尤其抗冲击韧性好。塑料膜的防雾 滴性筹，往聪寿命短t 在生态淀宣餐厅里使用较少。目前生态温室餐厅的覆盖材料一般屋面采沼p c 投，侧蕊 墙煳玻璃，也有少数是把以前的生产：性塑料连栋温室改建成生态濂室餐厅来使用。 g 2 2 生态温室餐厅夏季降温原理及措施 在生态温室餐厅里使用的降温措施有很多种，常用的有通风降温、遮阳降温、蒸发降温、空调 醛瀑等。以f 是几静降温措旌的麓攀分绍。 1 ) 逶风降瀛 生态温盔餐厅是一个半封黼系统，依靠覆盖材料形成与外界相对隔离的室内空间，通过通风换 气排除多余的热量、抑制高温，且促使室内空气流动，有利于保持室内空气的清新。按通风系统的 m ：动力不同，可分为自然通风和机械通风两种形式。 f a l 自然通风 自然避风是借助瀑室融外的滚度嫠产生於“热莲域室外叁然风力产生匏“风压犍使空气流动。 自然通最系统投资少，运行不酒耗动力、节能、经济，是一释眈较经济的遁风方式。生态温室餐厅 一般设置自然通风系统，井往往在运行管理中优先启用。生态温室餐厅一般用崖面天窗和侧窗通风， 但天窗有结构投资大、密封性不好、安装防虫网不方便的缺点。北方的冬季寒冷，有些生态温室餐 厅为了考虑冬季保温不设置天窗只用推拉式侧窗进行通风。在南方的生态温室餐厅一般都设置天 窗和侧窗。 ( b ) 辊缀避风 撬械避风又称强翻通风，是依嚣风枫产生的风压强露l 空气流动，其作_ | | 能力强，通风效果稳定。 可以根据需强采用合适的通风量和一定数量的风枫，调节控制方便，并可通过风机和通风口的布簧 组织室内气流。便于在空气进入濑窒断1 进行降温的处理。通常在进风口处安装湿帘锋降温设备，健 室外空气进入室内前得到降温处理。风机的噪音大，不道台餐饮区的降温，适合景观区降温。 但是，攀纯避风换气对室内溢发的降低是毒一定壤壤躲，郾不可能将室晦遨发辩兰低于室外温 度豹承平。谯炎热静夏季，室夕 滋凌琢本已较离，即使袋麓较大的通风率，室内濑壤仍略高于室静， 必须鼹其 也鲍降强方式综合使用。 2 ) 遮阳降温 遮i | 降温是利用具有一定透光率的材料将一部分多余的光照进行遮挡。防止多余的太阳辐射能 在温室聚集，不i 止室内温度过高的降温方式，遮阳的优点在予，在使用中基本爿；消耗能源，运行管 理方便，赞弼低。温室遮船报据安装键罴霹分为外遮阳帮内遮鞭。走遮阳有遮阳、僚滠节鼓、湿度 控割及防雾浚等功能。有熊遮阳网采菇l 霹吸澎豹纱线遂稃镳织，由于纱线本身毵嚷牧定辩承分， 因而能辩澎魔越到一定豹调节作用。另外，纱线可吸收一部分从温室屋垂滴落的冷凝水，从而也减 少了雾滴现象。由于生态温室餐厅对温度的要求比生产性潞赛更高，因此遮阳系统赵必须的。北方 地区大部分生态温室餐厅安装了内外遮阳网，个别的生态温室餐厅没安装内遮阳是因为内遮刚网影 响室内景蕊的设鬣和照明灯具或中央空调的安装。屋顶可采用藤本类植物如紫藤、葡萄等既绿化鹾 西又达到遮刚鹃效果，或者在餐案上方奄置装馋伞也可以遮要遮阳匏嚣匏，同瓣营造了一静浪漫的 气氯。 遮阳降濑对抑制室内高温有着非常显著的作用，但宥遮阳与无遮阳的情况相比，控制同样室内 外温差所龠邋风率大为减少。炎热的夏季即使采用通风和遮阳接施，室内温度仍比室外高。当室内 遮| j | i | 网与湿帘风机降温系统、高压喷雾系统、空调等进行综合使用时，却能达到很好的降温效果。 9 中盈农业大擎颧l 学位论叟 第：章现有生态温室餐厅降瀣穗燕驰调查毋 究 3 ) 蒸发降温 蒸发降温是温室夏季生产环境调控中应用最为广泛且有效的降温技术之一，具有效果显著、经 济可靠等优点。北方地区的生态温室餐厅采甩了湿帘风机、商压喷雾等蒸发降温系统，在南方地区 普遍采捌高压喷雾降温系统。 ( a ) 澎帘风概是莛l 蒸发降温静源理把湿窜寨掇。机结台盼各效豹降温方式。漫帘风钒有投赘少、耗能 鼙少、降潞效果好等优点。但它运行时噪音大，温室内的漫度明显提高，不适台餐饮医舟勺降温。在 景观区里一般安装湿帘风机降温系统，既节能又能提高湿度有利于植物的生长。 ( b ) 茼压喷嚣是用高压主机将洁净水进入喷雾管道，再通过专用喷头的微孔喷山雾粒的喷雾方法。 这些微小雾粒漂浮环境空间，在空气中蒸发、气化、流动，达至姻日湿降温的降温方法。雾粒盼大小 与嚷头选臻燮号有关，摄援功自及要求不同可选霜不鼹墼弩豹徽喷头，雾粒直经为5 2 0 姻，嚷雾 鼙：o 。0 4 6 0 0 0 6 i j m i n 。激光季丁孔豹锶身不锈钢喷点喷头。其毒喷雾纲、耐蘑强、援力损失小静特 点。喷雾系统喷头孔径非常小，因此耍求水源要清洁干净，接近饮用水标准，以免堵塞喷头。通常 根据现场水源水质情况，对水源作相应的过滤净化处理，使之符合喷雾用水要求。 喷雾风机是喷雾和循环风扇的结台。能促进餐厅内部空气流通，提高水蒸气蒸发速度，尽可能增 大降温幅度和加快降温速度。在健用过程中无雾滴现象、雾纯细、射程远，如果配合大流量轴流风 规使用，增抽室内的舞 风量，键高空气流动速度，使空气保持予净渍薪，越造一个努适豹环境。北 方地区天气干燥，所以喽雾风枕缀透台在j 方地区的生态滠室镤厅使餍。它熬降漩效果好，所以在 南方有些生态灞室餐厅也采用喷雾风机。 喷雾风机的缺点在于喷嘴细且翁堵塞、价格昂贵，而凰对水清洁度要求商，故健剧前务必经过 过滤以防止堵塞喷头。 4 ) 空谓降漩 生态激室餐厅跟其袍种植生产性现代滠室豹最大的差髯魏楚采填空调为一种降潺或捅漏卦充 手段。空调宵降温效果好、嗓音，l 、翁控制的优点，但憝它的投资大、耗能多。在生态温室餐厅里 把柜式空调和中央空调结台使用，般餐饮区大厅里安装中央空调，包间里安装柜式空调。柜式空 调的优点是利于控制局部空间，缺点是不能接受计算机来统一控制管理。中央空调用控制主板统一 控制，只需鼹个主机和一个户外枫。所以投资成本比根式空调低且运行成本也比榧式空调经济。 2 1 3 现鸯生态滏室餐厅的降温接施酶调查 生态温室餐厅是近几年在北方率先创新并发展起来的，到目前为止全国已建和在建的生态温室 餐厅至少有2 0 0 多家。北京生态滴塑餐厅的发展迅速，已经有了2 0 多家。无锡作为一个旅游城市， 生态温室餐厅深受人们的关注。本文以北京和无锡两个地方为主要对象进行了生态温塞镯厅的降温 措施调查。涮镬结果如表2 一 所示。 表2 一l 申可知，生态温室餐弦的建筑形式一般采用v e n t o 型、嚣撰型等，妻镪参照生产型湛室 设计规范，按经验来建设的。生态濑窒餐厅大部分是新建的，少部分是已有的生产性温室改建的。 无锡地隧生态漏窝餐厅都采用天窗和侧窗自然通风系统，但北京地区考虑到冬季冷风的渗透，有些 生态温室餐厅没设置天窗。还有餐，j 二容易招苍蝇、蚊子等飞虫，所以在通风口必修安漱防虫网，在 天窗上安装防虫瞬比较麻烦。在无锡的大自然生态温室餐厅安装了湿帘风机，但夏攀：觅锡地区的湿 t 0 中霹农韭大学硼= 卜学救论文第二章现寄生态温塞餐厅降温措施鹩调查研究 皮赢，采j ； 4 湿帘风机后湿度商影响人的舒适，所以一直闲置不使用。湿帘风机不适合糍温离湿的南 方地区的生态温宝餐厅内。虽然湿帘风机的噪音大、提高童内的湿度等缺点，但它的运行费用比空 谰低，所阻在北京地区韵生态温室餐厅的景观区照常常使阐。湿帘风机降温系统在餐饮区不适合使 州，但一般爱季生态温室餐厅来说是营业淡季，顾客少，使用澎帘风机降低运行成本，所以