技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種日光溫室光熱環(huán)境計算方法。

背景技術(shù)

日光溫室是一種高效、高產(chǎn)和節(jié)能的生產(chǎn)設(shè)施，也是目前設(shè)施農(nóng)業(yè)研究和推廣的重要內(nèi)容，在中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位。日光溫室為作物生長營造適宜生長環(huán)境，其光環(huán)境和熱環(huán)境是評價溫室性能和生產(chǎn)能力的重要指標。溫室光環(huán)境與溫室地理位置、溫室結(jié)構(gòu)特征、采光屋面材料和室內(nèi)墻體表面的光學(xué)參數(shù)息息相關(guān)，直接影響溫室內(nèi)栽培作物的光合生產(chǎn)能力；溫室熱環(huán)境主要由溫室結(jié)構(gòu)特征、建造材料的熱特性決定，是實現(xiàn)對溫室室內(nèi)溫度異步調(diào)控能力的關(guān)鍵因素，決定了溫室對太陽輻射能量的利用效率。

目前，日光溫室的結(jié)構(gòu)設(shè)計和建造水平普遍不高，導(dǎo)致日光溫室光環(huán)境和熱環(huán)境調(diào)控能力較差、生產(chǎn)效益低，急需一種日光溫室光熱環(huán)境計算方法對溫室結(jié)構(gòu)和性能進行評價和優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種日光溫室光熱環(huán)境計算方法，能夠?qū)崿F(xiàn)日光溫室室內(nèi)光環(huán)境和熱環(huán)境的長時間仿真與預(yù)測。

本發(fā)明實施例采用如下技術(shù)方案：

一種日光溫室光熱環(huán)境計算方法，包括：

S1、建立日光溫室三維結(jié)構(gòu)模型，對日光溫室的組件分別設(shè)置光熱特性參數(shù)；

S2、將日光溫室各組成部分的室內(nèi)表面組合在一起，構(gòu)造日光溫室室內(nèi)光分布計算的幾何模型，計算形狀因子；

S3、獲取外界逐時環(huán)境光照，在日光溫室采光面上構(gòu)造室內(nèi)光分布計算的初始光強，計算出日光溫室室內(nèi)光環(huán)境分布，得到日光溫室各組件內(nèi)表面中每個網(wǎng)格分布的光強值,進而按照時間序列逐次計算出不同時刻日光溫室內(nèi)的光環(huán)境；

S4、為日光溫室各組件分配計算節(jié)點，并將日光溫室室內(nèi)溫度作為單獨計算節(jié)點，建立日光溫室的熱環(huán)境計算模型；

S5、結(jié)合日光溫室結(jié)構(gòu)、環(huán)境條件及光分布計算結(jié)果，對日光溫室在整個作物生長季內(nèi)的光照和溫度狀況進行動態(tài)仿真和分析。

可選的，步驟S1包括：

確定日光溫室的地理位置和方位角，根據(jù)日光溫室結(jié)構(gòu)特征和材料光熱屬性差異將日光溫室分解，確定所述日光溫室的組件包括以下至少一種：后墻、后屋面、前屋面、南墻、北墻、土壤和走道；

建立每個組件的三維幾何模型，按照組件化設(shè)計方法合成真實的日光溫室三維模型，并分別設(shè)置日光溫室各組件的光熱特性參數(shù)。

可選的，步驟S2包括：

對于每個組件，提取出日光溫室內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

將各組件內(nèi)表面組合在一起，形成日光溫室光分布計算的封閉表面模型；

根據(jù)計算精度和計算效率的要求，對表面模型進行可控網(wǎng)格劃分，得到指定規(guī)模的網(wǎng)格模型；

根據(jù)組件的光學(xué)特征，對每個網(wǎng)格賦予光特性參數(shù)；

計算所有網(wǎng)格的形狀因子，面片S_i到S_j的形狀因子計算如下：