温室效应的现状范文

关键词：集约型；农业高科技；智能监控；水稻育秧大棚

中图分类号：S126文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20160230005

目前在国内虽然已经有不少企业或个人引进了国外先进的温室环境控制系统，对温室进行施肥、灌溉，在一定程度上实现了温室控制上的智能化、自动化，但是往往要引进这种温室控制系统的投资过于庞大，在日常维护上十分不便，且温室的控制管理操作人员需要具备较高的职业技能素质与丰富的工程施工技术经验，然而目前我国绝大多数农民还不具备管理与操作温室环境控制系统的能力。也就在一定程度上制约了温室环境控制系统的应用与发展。所以，开发低价位、实用性高的温室控制系统，在我国势必有巨大的市场强力，且对推进我国农业智能化、自动化进程有着重要的意义。

根据市场调查分析显示，目前我国在水稻育秧上迫切需要一种成本低、操作易的实用型温室监控系统，因此，针对这一要求结合我国温室大、面积广的实际特点，加强对水稻育秧大棚智能管理系统的研究，让其既能符合农民的实际经济承受能力，又能够实现日光温室智能基层控制系统的基本功能。

1课题研究的总体目标

项目以大棚温室作物生产智能化为突破口，围绕大棚温室环境信息监控及远程管理服务，进行大棚温室环境调控设备及基于物联网的远程管理服务系统的研发与应用。

2创新点

该系统平台定制化，针对性强，灵活性好，具备数据接收、管理的基本功能；还提供预警服务；提供远程控制特性化功能；所有设备采用间隔性供电超低功耗设计，系统可长期稳定运行。

3主要研究内容

该系统利用物联网技术，可实时远程获取温室内部的空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度、光照强度及风速、风向、雨量等信息，通过采集的参数来远程或本地自动调控湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备，从而保证温室内环境最适宜作物生长，为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。系统还可以通过计算机等信息终端向农户推送实时信息等，实现集约化、网络化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。

4社会效益、经济效益及环境保护效益

可根据环境温度状况自动调控风机、湿帘的工作状态，根据空气湿度自动进行自动加湿，根据土壤湿度自动进行灌溉，大幅降低劳动强度；通过基于物联网的远程管理服务系统，可远程查看所有温室的生产状况，可节省人员劳务成本10%以上。

通过对作物生长环境的温湿度、光照、CO2等参数的调控，加快作物的生长速度，有效提高作物品质，产量预期增加10%左右。

该系统的应用，可使自动灌溉施肥机，按作物不同生育期的需求及生长状况自动调控水肥药比例，避免浪费，预期降低生产中水、肥、药的投入约10%以上，减少环境污染和农药残留。

5结束语

温室效应的现状范文

关键词：变频空调器；能效指标；测试；工作原理

1、变频空调器的工作原理及技术特点

变频空调器采用低频起动方式，起动电流小，对电网无冲击作用，起动后以最大能力进行快速制冷制热运行，使室内温度尽快达到设定温度，接近或达到设定温度后，自动降低运行能力，进行保温运行以维持室内温度基本恒定，无普通空调器所不可避免的自动频繁开停现象。

变频空调器的技术关键在实现变频压缩机的变频调节和可变容量制冷系统的系统匹配和多变量动态控制。

变频压缩机工作时，由变频器向电动机定子侧线圈提供三相交流电流、产生回转磁场，受该磁场感应，在转子侧产生了二次电流，因回转磁场和二次电流产生的电磁作用而产生回转，压缩机电机的转速遵循以下规律：

N=120f(1-s)/p

其中N转速；f频率；p极数；s转差率

由此可见，只要能改变电动机输人频率，就能在大幅度范围内实现无级调速，从而改变压缩机的排气量，调节制冷系统中制冷剂的循环量，实现可变容量制冷剂循环。

由于制冷压缩机具有特定的负载特性，因而并不是改变压缩机电机的输人频率就可以使压缩机正常在一般情况下，制冷压缩机的负载为恒转矩负载，电机的转矩决定于：

T=K×(V/f)2

其中K系数；V压缩机输人电压；f压缩机输入频率；T转矩

则对制冷压缩机进行转矩控制时应有Vf＝常数。

由此可见，变频压缩机变频调速的关键在于寻求和确定适应于制冷压缩机特性的压频比。

2、实际空调器需求分析

以制冷为例，有制冷需求的房间对空调器的需求可分解为两个阶段，第一阶段希望使房间的温度尽快降到设定的温度，这一阶段可概括为室内工况条件不断变化的短期过渡过程，第二阶段即室内温度达到设定温度后，则希望保持一定量的制冷量输人以抵消室内的空调器负荷（主要是人、电器的散热）和通过房屋四壁的漏热（这一漏热量决定于室内外温差及四壁的漏热系数）从而维持室温基本恒定，这一阶段是一个长期的稳态过程，而且相比较第一阶段呈现出部分负荷的特征，尤其在经济相对宽裕的今天，大多数空调器房间因室内装修而具有更好的隔热效果。

另一方面，从气温变化的自然现象看，无论是日气温变化还是全年气温变化都呈现一定的自然规律，即使是最炎热的夏天，午后的气温达到最高点，在此之前或在此之后都有一个逐渐上升和不断下降的过程，当日最高气温和最低气温可相差89℃，而从全年看，每年的高温天气前后,总有渐变的过程。因此可以从全年气温的分类统计看,高温时段仅占极少部分，而空调器实际工作时的室外环境温度绝大部分为气温相对较低的时段，而室外环境温度的降低则使室内空调器负荷相应地降低。

综上所述，实际空调器需求呈现非常典型的部分负荷特性。

3、变频空调器能效指标及测试方法

3.1变频空调器能效比

在一定的室内外环境条件下，针对不同的室内空调器负荷，变频空调器有不同的制冷系统运行状态，可测出不同运行状态对应的能效比。

变频空调器为实现快速降温功能而设计了最大制冷能力运行状态，在该运行状态下变频压缩机以最高频率运行，例如100Hz或120Hz，由于压缩机电机是为适应整个频率范围而设计的（如10100Hz或10120Hz）在最高频率点,其电机效率必然相对较低，同时为经济起见，变频空调器室内外换热器、风机系统的配置相对于最大制冷能力不可能有太多的富余，另一方面变频器本身还要消耗一部分电功，因此在最大制冷能力运行状态时，变频空调器的能效比一般不会很高，甚至会因此时电机效率低和变频器额外消耗电功而比普通空调器的能效比还要低一点。但是在次高频率点或中间频率点（如80Hz、60Hz等）运行时，由于相对于此时的制冷剂循环量，室内外换热面积相对较大，从而使制冷系统的运行状态得到很大幅度的优化，同时电机运行又处于最佳效率点附近，因而尽管有变频器的额外耗功，变频空调器仍具有很高的能效比，同时智能化的变频空调器器会根据室外环境温度、室内温度与设定温度的差自动调节压缩机运行频率,输出不同的制冷量，所以实际测试操作过程中，除了最大制冷能力运行状态可人工控制确定外，中间运行状态很难确切地确定其具体运行频率（在变频空调器保持正常安装状态进行性能测试时，外部检测仪表是无法测得压缩机运行频率的，只能通过运行电流的变化感知变频空调器运行状态的变化）

综上所述，用变频空调器最大制冷能力运行状态工作时测得的能效比作为能效水平比较的基准，无论是变频空调器产品之间对比或是变频空调器与普通空调器对比都是不科学、不合理的，无法反映实际工作状态和真实能效水平。

3.2期间消耗电力

为衡量变频空调器的能效水平，中国冷冻空调器工业会建立了期间消耗电力的能效指标和相应的测试规范。中国冷冻空调器工业会根据中国温暖地带的气象数据统计确定了整个空调器使用季节各气温带的总发生时段数的分布规律，然后设计了与实际使用情况相接近的测试条件，在每一气温条件下测试计算出制冷或制热时的耗电量的最小、中间、额定三个数值，再通过一套计算公式计算出每一气温条件下的耗电量，最后计算期间消耗电力。

期间消耗电力=∑每一气温条件下的耗电量×该气温总发生时段数

测试条件：

房间大小：与空调器相符合的中国工业规格的平均水平的住宅（木结构、朝南、洋式房间）的房间为代表。

室外气温条件：温暖地区气候模型

设定室内温度：制冷时为27℃/制热时为20℃

制冷期间：6月2日―9月21日的3.6个月

制热期间：10月28日―4月1日的5.5个月

使用期间：06:00―24:00之间的18个小时

综上所述，显然，用期间消耗电力作为变频空调器的能效指标更科学、更合理、也能基本反映实际工作情况，但是用期间消耗电力指标来考核是很大的测试工作量和计算工作量。

3.3平均日耗电量

综合能效比、期间消耗电力两个能效指标及其测试方法的优点本文作者在此提出理论上科学合理、实践中简便易行且能适用于变频空调器的新的能效指标―平均日耗电量的概念及测试方法，以供大家做进一步探讨。

平均日耗电量是指在常年平均的热负荷作用下，变频空调器连续运行24h所耗的电量。

从上述的空调器实际使用过程分析看，空调器绝大多数工作时段处在部分负荷工作状态，因此从一年的使用范围看一定存在一个平均的空调器热负荷量，在具体确定上有两种方案，一是根据不同大小房屋特性，确定一系列与实际使用情况相当的空调器热负荷的绝对值，二是根据空调器最大制冷/制热能力，确定一个部分负荷系数（如70%或50%）积算出与实际使用情况相当的空调器平均热负荷，笔者认为由于目前变频空调器品种繁多，采用第二种方案更合理，也更简便易行。从消费者配置空调器的经济性考虑，笔者认为部分负荷系数取70%较为合适。

温室效应的现状范文篇3

1引言

学校建筑是学生学习生活的场所，调查研究表明：学生在教室和宿舍的时间占总在校时间的80%[1]，随着我国经济的高速发展，人们生活质量不断提高，学生对室内热环境的要求也越来越高，而高校建筑室内热环境对学生身心健康和学习效率也有较大的影响。

我国学者对高校建筑室内热环境的研究主要采用调查问卷、现场实地测试及数值软件模拟等方面进行研究，其中软件模拟主要是采用DEST（建筑环境及HVAC系统模拟的软件）、PKPM模拟软件（PK：排架框架设计、PMCAD：平面辅助设计，合称PKPM）和CFD（计算流体力学软件）对室内的热环境及能耗进行数值模拟，分析室内温度、风速、相对湿度、平均辐射温度等因素的影响。

本文总结了我国高校教学楼及学生宿舍在夏季的室内热环境，并从节能技术和典型项目等方面对近几年学者相关的研究成果进行分析、归纳，了解他们的研究动态，提出了此类研究发展的趋势。

2建筑热舒适性

2.1热舒适性定义及意义

“热舒适”是指人体对热环境的主观热反应。2013年，美国供暖、制冷与空调工程师协会标准（ASHRAEStandard55-2013）[2]中对热舒适的定义是指对热环境表示满意的意识状态，即人体对自身的热平衡条件和感觉到的环境状况综合获得是否舒适的感觉。Gagge[3]将热舒适定义为，一种对环境既不感到热也不感到冷的舒适状态，即人们在这种状态下会有“中性”的热感觉。Bedford[4]1936年提出热舒适的7级评价指标，这一指标也反映出热舒适和热中性是同义的。1966年ASHRAE开始使用7级热感觉指标（表1）。

以往人们在一定的实验环境下，来研究人们对环境的热感觉，这样受试者可以很好的回答对环境冷热感觉的真实感受，也会很方便填写调查问卷。但这种研究方法，不能反应热环境的动态变化对人体热舒适的影响。Cabanac[5]认为，将“热舒适”定义为“主观上对热环境满

2.2室内热舒适性的影响因素

关于室内热环境参数对热舒适的影响，许多学者作了大量的调查研究和理论分析。1962年，Macpherson[7]定义了影响热舒适感觉的6个因素：空气温度、空气流速、相对湿度、平均辐射温度、新陈代谢率和衣服热阻。在这6个因素的基础上，通过可控制环境参数的人工实验室和稳态条件下能量平衡的热舒适模型研究，Fanger[8]建立了热舒适方程，在搜集了1396名美国与丹麦受测对象的热感觉表决票的基础上，他提出了一个较为客观的度量热感觉的尺度指标―预期平均评价指标PMV（PredictedMeanVote），以反映对同一环境绝大多数人的冷热感觉。

建筑物室内热环境参数，如空气温度、空气流速、相对湿度、平均辐射温度等对热舒适均有影响，我们不仅要考虑单一参数对热舒适的影响，同时要针对不同参数的相互组合来讨论人体热舒适。实验测试可以发现各个影响因素是相互关联的，其中人体的新陈代谢、穿衣热阻因个体的差异而显得不同，实验测试起来差别较大，相对研究的比较少，其余四个因素的研究相对比较多。例如，当室内风速小于0.05m/s时，室内风速对热舒适几乎没有影响，空气相当于静止，人们会感到稍微不舒服；当风速达到0.2m/s时，人们可接受的热舒适区相当于降低1.1℃，此时人们也不会产生吹风感，反而觉得很舒适。由以上数据可以看出室内空气流动速度较小，应控制在0.2m/s左右[9]。

2.3热舒适性的评价指标

在长期的研究中，由于不同学者采用不同的研究方法，因而迄今为止提出的热舒适指标非常多，总的来说，大概有：预测平均投票值PMV、等效温度Teq（EquivalentTemperature）、新有效温度ET（NewEffectiveTemperature）、标准有效温度SET（StandardEffectiveTemperature）、主观温度Tsub（SubjectiveTemperature）、作用温度OT（OperativeTemperature）等。这些指标由于建立时，出发点的不同以及不同的有关变量，造成它们各自相应的作用和适用范围，不过在环境偏离舒适条件不远的范围内，它们的评价结果或者说指标值是比较接近的，但如果超出此范围，特别是在高温高湿区，不同指标的结果有较大的差别，有些指标甚至不能用。在这些指标中，只有PMV指标和SET指标综合考虑了影响人体热舒适的6个因素，因而得到了广泛的应用。

3高校建筑室内热环境的研究

3.1高校教学楼

近些年，重庆大学、西安建筑科技大学、湖南大学等学者对学校教学楼室内热环境进行了研究，取得了一定的研究成果。大学教室的主要使用者是18～28岁左右的青年，这个年龄段学生身体对环境变化的适应能力比较强，这是学者通过调查问卷及实地测试结果存在差异的主要原因，表明学生对温度、湿度、风速的可接受热舒适区范围比较广，比理论计算的数值范围要大一些。

2005年，重庆大学的罗明智[10]等学者以重庆地区高校的教学楼为研究对象，利用问卷调查和现场测试的方法，从主观和客观两方面描述了夏季教室内热环境的状况，实测得到学生中性温度（中性温度是一个人感觉最舒适的环境温度，在这个环境温度中，人们皮肤的蒸发、散热量最低，整个新陈代谢率也处于最低状态）为27.7℃，比预测中性温度高0.3℃，教室内的舒适区为ET（新有效温度）25.5～29.8℃，并分析了风速对人体热感觉的影响，认为高温的教室环境中，学生对风速的忍受极限相应增加，增加室内风速成为他们改善室内热环境的有效手段之一。

2010年，闫丙宏[11]等学者对天津某高校主教学楼室内热环境状况进行研究。首先，收集了180份问卷用以调查参与者在教室内的热感觉。然后以现场测试数据为基础，利用DEST软件对全年教室内的温度变化进行模拟。研究结果表明：在夏季，教学楼一楼阴面教室室内温度较阳面教室室内温度低1.5～2℃，室内热环境较好，现场测试结果与模拟结果基本一致。

2012年，清华大学的曹彬[12]通过对北京某高校教学楼和办公楼进行测试，分别测试其室内空气温度、平均辐射温度、相对湿度、风速等环境参数，并加以问卷调查的形式了解受试者个人主观热感觉，建立了人体热感觉与室内操作温度的对应关系。作者将受试者所在地以长江为界分为北方和南方，对其实测热感觉投票值TSV与室内操作温度（综合考虑了空气温度和平均辐射温度对人体热感觉的影响而得出的合成温度）分别进行线性回归所得方程如下所示：

由此得出，北方人实测中性温度（受试者的实际热感觉投票值TSV=0的温度）为26.87℃略高于南方人实测中性温度；由于TSV值随操作温度变化直线的斜率表示受试者对温度的敏感程度，可得出北方人对温度的敏感程度高于南方人。

为了更明确体现操作温度或新有效温度ET对人体热感觉的影响，本文现将国内部分高校建筑现场研究的操作温度与实际热感觉投票值TSV进行线性回归，所得方程如表2所示。其中TSV值随操作温度或新有效温度ET的变化直线的斜率表示受试者对温度的敏感程度。通过对比分析得出，我国由北向南地区受试者对温度的敏感程度依次降低，而实测中性温度则依次增加。

3.2高校学生公寓

学生公寓因其室内人员密度较大，人员年龄结构比较单一，与一般的居住建筑有一定的差别。据统计，学生宿舍占高校建筑总建筑面积的比例大约为15%～21%，学生在校期间，宿舍生活的时间占总时间的40%＼[17＼]。

我国地域辽阔，可以分为5个大的建筑气候区：严寒地区、寒冷地区、温和地区、夏热冬冷地区及夏热冬暖地区。对于严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷地区的高校建筑室内热舒适性研究的比较多，而对于夏热冬暖、温和地区的高校建筑室内热舒适性研究的还相对较少。

哈尔滨属于严寒地区，西安属于寒冷地区，重庆、成都、上海属于夏热冬冷地区，对比可以发现：在严寒地区，夏季室外气温昼夜变化较大，建筑围护结构传热系数小，屋内较凉爽，出现高温情况较少，昼夜温差比较大，人们着装较其它地区厚，学生对宿舍的热环境相对比较满意＼[18＼]；在寒冷地区，夏季的室外气温比较高，而且太阳辐射比较强，90%以上学生对宿舍的热环境感到不满意，宿舍内需要进行安装吊扇、外窗户需加外遮阳挡板来改善室内热环境＼[19＼]；在夏热冬冷地区，夏季这些地区不但室外温度高而且各区域的空气相对湿度也比较大，因此其高校公寓建筑的室内热环境比较恶劣，需安装空调系统进行调节室内热环境＼[20＼]。

2006年，同济大学夏博、刘加平院士＼[19，21＼]等学者，以西安某高校学生宿舍为研究对象，针对宿舍内的夏季热环境状况，利用问卷调查和现场测试的方法从主观和客观两个方面描述了公寓室内热环境状况。结果表明，学生宿舍内热环境处于ASHRAE给定的舒适区之外，80%以上的学生对室内热环境表示不满，明显感到夏季的炎热，建筑不能很好发挥其隔热的功能；并提出了可通过改善室外微气候、采用被动式的建筑手段和改进管理方法等方面改善室内热环境。

2009年，重庆大学王琳＼[22＼]通过对重庆地区高校学生宿舍调查和测试，对学生宿舍室内热环境进行了主观评价与客观分析；然后结合调查结果，利用DESTh软件模拟了不同围护结构热工性能和通风换气次数下室内的热环境参数，结合有效实感温度AT值（AmbientTemperature）的舒适度模型所确定热舒适评价标准，其模型是根据人体热平衡原理和我国人体特点所建立的，模型中AT值包含了四个影响人体热舒适的参数，分别是空气温度、相对湿度、风速和平均辐射温度。

通过理论计算的数据，可回归求得偏热、偏冷环境下的AT值简化公式：

ATr，h=-1.481+0.916Ta+0.949Pa（Ta>21℃）

8.152+0.665Ta-0.645Pa（Ta≤21℃）

其中，Ta为室内空气温度（℃），Pa为空气中的水蒸气分压力（kPa）。AT值不受地区的限制，适用于全国各地。利用AT公式计算上海、武汉、北京的AT值并与我国目前应用的地方人体舒适度统计模型计算结果相比较，可以确定出AT值的舒适度区间：AT28时为高温不适，15≤AT≤28时为舒适区。

作者同时对围护结构传热系数、外窗遮阳系数及通风换气次数等因素对室内热环境的影响分别进行了定量分析，得到了不同建筑形式、不同使用特征和不同位置学生宿舍室内冷、热不舒适时数和全年任意时刻室内的最佳通风换气次数。其中调查结果表明：夏季60%以上的学生可接受的温度范围为24～32℃，可接受的湿度范围为50%～90%，学生对湿度的敏感程度低于温度；模拟评价结果显示：单元型宿舍（如图1）不同朝向室内的热不舒适时数大小为：南向热不舒适时数最少，北向比南向高37～120h，西向比南向高79～152h，东向比西向高5～36h。

2013年，东华大学张宁波＼[20＼]等学者，以上海高校居住建筑为例，对我国的夏热冬冷地区室内热舒适性进行了研究，通过对自然通风条件下学生宿舍室内热环境进行了连续7d实测，分析了不同朝向宿舍室内热环境特征。结果表明：夏季在自然通风条件下，尽管夜间室内热环境略好于昼间，但温度均高于26℃；由于室内通风状况良好，房间内热湿环境仍处于多数学生可以接受的

图1单元式学生宿舍标准层平面

范围内，室内空气品质较好；另外，太阳辐射对房间内温度分布有重要影响，南向房间平均温度高于北向房间约0.8℃，昼间两者最大温差达2.6℃。

2015年，东北林业大学的程卫红＼[18＼]等对哈尔滨地区夏季自然通风下高校学生宿舍人体热舒适进行了研究，问卷调查分析统计：90%左右的学生对所处环境下的热湿感觉表示满意，99%学生对调查时所处环境下的吹风感表示可以接受。测试结果分析表明：在哈尔滨市夏季自然通风学生宿舍内，学生的热中性温度为23.2℃，热期望温度约25.2℃。

3.3改善高校建筑室内热环境的措施

通过对学校建筑室内热环境的研究，并结合学者对建筑节能改造技术的研究，总结出学校建筑室内热环境改善的主要措施如下＼[23，24＼]。

（1）对建筑围护结构进行改造：外墙和屋面的保温；确定合理的窗墙比，控制建筑物开窗面积；对外窗增设遮阳措施；尽量使用平开式外窗，其优点是开启面积大、通风、保温、抗渗性能良好。

（2）对建筑布局进行改造：合理的建筑布局使建筑形成穿堂风和利用楼梯间的烟囱效应，促进建筑内自然通风。

（3）对建筑外部环境进行改造：根据当地的气候条件和地理环境，合理规划布置建筑物；尽量增加建筑物外的绿化面积，改善建筑物的微环境。

（4）在建筑物的屋顶种上绿色植物，建成绿色屋顶，植物对于太阳辐射有很好的吸收效果，可以防止顶层房屋室内的温度过高。

4国内外高校典型节能建筑项目

高校作为教学、生活及科研的大型综合体，也是主要的能源单位之一。调查发现，目前全国校园能耗占社会总能耗的8%＼[25＼]，高校建筑能耗占学校总能耗的24%左右，并且通过调查夏热冬冷地区的13所高校的平均能耗发现，其平均能耗为全国人均能耗的2倍左右，其中最高的达到4倍之多，可见高校建筑能耗存在较大的节能潜力＼[26，27＼]。

我国高校建筑节能主要有4个方面，分别是建筑围护结构保温、建筑室内用电设备节能、可再生能源应用技术和建筑管理措施节能。部分高校在校园建筑和改造项目中采用了多种节能相关技术，其中，清华大学、同济大学文远楼和山东建筑工程学院分别根据其建筑节能方面的研究成果，建设了校园节能示范性建筑，表3列出了其代表性建筑采用的建筑节能技术[28～32]。从表3中可见，这3个高校的示范性节能建筑都综合采用了多项节能技术，包含了建筑形式及围护结构、室内环境控制、能源系统、测量和控制系统等多方面的优化技术。

5结语

（1）我国高校建筑夏季热环境普遍集中在对温度、湿度、平均辐射温度、空气流速的影响，而缺少了对服装热阻及人体的新陈代谢率影响的研究，而国外学者对这个两个方面的影响已经开始研究。

（2）对于严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷地区的高校建筑夏季室内热舒适性研究的比较多，而对于夏热冬暖、温和地区的高校建筑夏季室内热舒适性研究的还相对较少，可进一步对这两个气候区的高校建筑进行研究，进而总结出适用于高校建筑的热舒适性标准。