19 中華人民共和國 國家知識產(chǎn)權局 12 發(fā)明專利申請 10 申請公布號 43 申請公布日 21 申請?zhí)?201810803323 2 22 申請日 2018 07 20 71 申請人 中國農(nóng)業(yè)大 學 地址 100094 北京市海淀區(qū) 圓明園西路2號 申請人 華北電力科 學研究院有限責任公司 72 發(fā)明人 巨云濤 袁姝 劉珂 馬雅蓉 陳璨 吳林 林 劉輝 74 專利代理機構 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事 務所 普通 合 伙 1 1201 代理人 張潤 51 Int Cl G05B 17 02 2006 01 54 發(fā)明名稱 太陽能熱泵 控溫的溫室大棚模型 57 摘要 本發(fā)明公開了一種太陽能熱泵控溫的溫室 大棚模型 包括 以溫室外環(huán)境因子為可測輸入 并以溫室內溫度為輸出 分析 溫室溫度系統(tǒng)的機 理模型 以建立溫室大棚溫度系統(tǒng)模型描述溫室 內溫度系統(tǒng) 根據(jù)平衡均相理論建立太陽能集熱 器的兩相流模型 根據(jù)冰箱壓縮機的運行機理建 立計算其耗功率的太陽能熱泵壓縮機模型 建立 冷凝器模型 并根據(jù)能量守恒定律建立方程 該 模型解決由于太陽能輻射強度的隨機性對模型 仿真系統(tǒng)帶來的波動 結果更符合實際情況 可 為溫室大棚規(guī)劃建設帶來便利 具有實用性與廣 泛性 簡單易實現(xiàn) 權利要求書2頁 說明書8頁 附圖2頁 CN 110737204 A 2020 01 31 CN 110737204 A 1 一種太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 包括 以溫室外環(huán)境因子為可測輸入并以溫室內溫度為輸出 分析溫室溫度系統(tǒng)的機理模 型 以建立溫室大棚溫度系統(tǒng)模型描述溫室內溫度系統(tǒng) 根據(jù)平衡均相理論建立太陽能集熱器的兩相流模型 根據(jù)冰箱壓縮機的運行機理建立計算其耗功率的太陽能熱泵壓縮機模型 以及 建立冷凝器模型 并根據(jù)能量守恒定律建立方程 2 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 還包括 根據(jù)溫室系統(tǒng)中的能量變化情況確定溫室內部的溫度變化 所述能量變化包括顯熱交 換和潛熱交換 其中 所述顯熱交換包括入射到溫室內的太陽輻射能 天窗自然通風換熱 溫室覆蓋和維護材料縫隙泄漏換熱 且所述潛熱交換包括溫室中的作物蒸騰作用 3 根據(jù)權利要求2所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 還包括 對溫室內部建立能量平衡方程 其中 所述平衡方程為 qa q rad qven qconv qtran 其中 q a為溫室內空氣能量的變化 q rad為射太陽輻射能 q ven為天窗自然通風引起的空 氣對流熱交換 q conv為韞室內外空氣通過溫室覆蓋 圍護材料進行的熱交換 q tran為作物蒸 騰作用消耗的潛熱 4 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 其中 根據(jù)制冷劑在集熱器內流動所遵循的動量守恒定律 可得 vm v f xvfg vfg v g vf 并且 由所述能量守恒定律 可得 hfg h g hf UL f h c hr 其中 P為集熱器中制冷劑的壓力 C f為摩擦阻力系數(shù) G為單位集熱面積上制冷劑的質 流量 D i為集熱管的內徑 v m為制冷劑均相比容 v g為制冷劑飽和氣比容 v f為制冷劑飽和液 比容 x為制冷劑干度 為集熱器中的制冷劑流量 W為集熱器板寬 F 為太陽集熱器的效 率因子 h g為制冷劑的飽和氣焓 h f為制冷劑的飽和液焓 I為太陽能輻射度 為透射吸收 率 U L為熱損系數(shù) h c為集熱器與周圍環(huán)境空氣間的對流換熱系數(shù) h r為集熱器與周圍環(huán)境 間的當量輻射換熱系數(shù) T f為集熱器中制冷劑的平均溫度 T a環(huán)境溫度 5 根據(jù)權利要求4所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 還包括 在所述太陽能輻射度視為與時間有關的隨機變量時 列寫在能量守恒定律方程中加入 隨機量的方程 其中 W t 是一個維納過程 權 利 要 求 書 1 2 頁 2 CN 110737204 A 6 根據(jù)權利要求5所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 其中 如果所 述二階矩過程 W t t 0 滿足具有獨立增量 對任意的t s 0 增量W t W s N 0 2 t s 且 0 W 0 0 則確定為所述維納過程 7 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 所述太陽能熱 泵壓縮機模型采用冰箱壓縮機 所述冰箱壓縮機的耗功率為 其中 P comp為壓縮機實際耗功率 為壓縮機中的制冷劑流量 P 1 P 2為分別為壓縮機吸 和排氣壓力 v 1為壓縮機吸氣比容 k為絕熱指數(shù) comp為壓縮機的總效率 8 根據(jù)權利要求7所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 其中 所述壓 縮機的制冷劑流量與所述集熱器的制冷劑流量的關系為 其中 NC為集熱器組數(shù) 9 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 所述冷凝器模 型放熱量為 其中 Q c為冷凝放熱量 h 2和h 3為冷凝進出口制冷劑的焓值 10 根據(jù)權利要求9所述的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 其特征在于 在熱泵與溫 室進行能量交換時 溫室內空氣能量的變化等于所述冷凝放熱量 權 利 要 求 書 2 2 頁 3 CN 110737204 A 太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 技術領域 0001 本發(fā)明涉及溫室大棚技術領域 特別涉及一種太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 背景技術 0002 周圍的環(huán)境中存在著無窮無盡的低品位熱源 如空氣 水 土壤 太陽能 工業(yè)廢熱 等 由于它們的溫度往往比較低 達不到溫室大棚對用熱的溫度要求而不能直接加以利用 而熱泵是一種能獲取低位熱能 經(jīng)過電能做功 提供可被溫室大棚所用的高位熱能的裝置 熱泵的工作原理與制冷機相同 都是按逆卡諾循環(huán)工作 根據(jù)熱源形式的不同 熱泵可分為 空氣源熱泵 水源熱泵 土壤源熱泵和太陽能熱泵等 0003 由于化石能源給環(huán)境帶來了大量的污染 太陽能 風能等一次清潔能源被廣泛應 用已成為一種趨勢 而太陽能熱泵還未被使用在農(nóng)業(yè)溫室大棚中 溫室大棚透光 密閉 保 溫的結構形成了一個與外界氣候環(huán)境相對隔離的特殊的內部氣候環(huán)境 它直接決定著溫室 內作物的生長狀況 從而影響溫室作物的產(chǎn)量 品質 供應期以及整個溫室生產(chǎn)的經(jīng)濟效 益 發(fā)明內容 0004 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一 0005 為此 本發(fā)明的目的在于提出一種太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 該模型具有 實用性與廣泛性 簡單易實現(xiàn) 0006 為達到上述目的 本發(fā)明一方面實施例提出了一種太陽能熱泵控溫的溫室大棚模 型 包括 以溫室外環(huán)境因子為可測輸入并以溫室內溫度為輸出 分析溫室溫度系統(tǒng)的機理 模型 以建立溫室大棚溫度系統(tǒng)模型描述溫室內溫度系統(tǒng) 根據(jù)平衡均相理論建立太陽能 集熱器的兩相流模型 根據(jù)冰箱壓縮機的運行機理建立計算其耗功率的太陽能熱泵壓縮機 模型 建立冷凝器模型 并根據(jù)能量守恒定律建立方程 0007 本發(fā)明實施例的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 考慮了太陽輻射強度的隨機 性 可以更加真實地反映因其產(chǎn)生的溫室大棚內溫度的波動 并且進一步為溫室大棚提供 了一種新的控溫途徑 為后續(xù)溫室大棚發(fā)展提供新的方向 解決由于太陽能輻射強度的隨 機性對模型仿真系統(tǒng)帶來的波動 結果更符合實際情況 可為溫室大棚規(guī)劃建設帶來便利 具有實用性與廣泛性 簡單易實現(xiàn) 0008 另外 根據(jù)本發(fā)明上述實施例的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型還可以具有以下 附加的技術特征 0009 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 還包括 根據(jù)溫室系統(tǒng)中的能量變化情況確 定溫室內部的溫度變化 所述能量變化包括顯熱交換和潛熱交換 其中 所述顯熱交換包括 入射到溫室內的太陽輻射能 天窗自然通風換熱 溫室覆蓋和維護材料縫隙泄漏換熱 且所 述潛熱交換包括溫室中的作物蒸騰作用 0010 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 還包括 對溫室內部建立能量平衡方程 其 說 明 書 1 8 頁 4 CN 110737204 A 中 所述平衡方程為 0011 qa q rad qven qconv qtran 0012 其中 q a為溫室內空氣能量的變化 q rad為射太陽輻射能 q ven為天窗自然通風引起 的空氣對流熱交換 q conv為韞室內外空氣通過溫室覆蓋 圍護材料進行的熱交換 q tran為作 物蒸騰作用消耗的潛熱 0013 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 其中 根據(jù)制冷劑在集熱器內流動所遵循的 動量守恒定律 可得 0014 0015 vm v f xvfg vfg v g vf 0016 并且 由所述能量守恒定律 可得 0017 0018 hfg h g hf UL f h c hr 0019 其中 P為集熱器中制冷劑的壓力 C f為摩擦阻力系數(shù) G為單位集熱面積上制冷劑 的質流量 D i為集熱管的內徑 v m為制冷劑均相比容 v g為制冷劑飽和氣比容 v f為制冷劑飽 和液比容 x為制冷劑干度 為集熱器中的制冷劑流量 W為集熱器板寬 F 為太陽集熱器 的效率因子 h g為制冷劑的飽和氣焓 h f為制冷劑的飽和液焓 I為太陽能輻射度 為透射 吸收率 U L為熱損系數(shù) h c為集熱器與周圍環(huán)境空氣間的對流換熱系數(shù) h r為集熱器與周圍 環(huán)境間的當量輻射換熱系數(shù) T f為集熱器中制冷劑的平均溫度 T a環(huán)境溫度 0020 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 還包括 在所述太陽能輻射度視為與時間有 關的隨機變量時 列寫在能量守恒定律方程中加入隨機量的方程 0021 0022 其中 W t 是一個維納過程 0023 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 如果所述二階矩過程 W t t 0 滿足具有 獨立增量 對任意的t s 0 增量W t W s N 0 2 t s 且 0 W 0 0 則確定為 所述維納過程 0024 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 所述太陽能熱泵壓縮機模型采用冰箱壓縮 機 所述冰箱壓縮機的耗功率為 0025 0026 其中 P comp為壓縮機實際耗功率 為壓縮機中的制冷劑流量 P 1 P 2為分別為壓縮 機吸和排氣壓力 v 1為壓縮機吸氣比容 k為絕熱指數(shù) comp為壓縮機的總效率 0027 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 所述壓縮機的制冷劑流量與所述集熱器的 制冷劑流量的關系為 說 明 書 2 8 頁 5 CN 110737204 A 0028 0029 其中 NC為集熱器組數(shù) 0030 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 所述冷凝器模型放熱量為 0031 0032 其中 Q c為冷凝放熱量 h 2和h 3為冷凝進出口制冷劑的焓值 0033 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 在熱泵與溫室進行能量交換時 溫室內空氣 能量的變化等于所述冷凝放熱量 0034 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出 部分將從下面的描述中變 得明顯 或通過本發(fā)明的實踐了解到 附圖說明 0035 本發(fā)明上述的和 或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得 明顯和容易理解 其中 0036 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型的流程圖 0037 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型的結構圖 0038 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的溫室大棚溫度系統(tǒng)模型的示意圖 0039 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的溫室大棚溫度系統(tǒng)模型的示意圖 具體實施方式 0040 下面詳細描述本發(fā)明的實施例 所述實施例的示例在附圖中示出 其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件 下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的 旨在用于解釋本發(fā)明 而不能理解為對本發(fā)明的限制 0041 下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 0042 圖1是本發(fā)明一個實施例的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型的流程圖 0043 如圖1所示 該太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型包括以下步驟 0044 在步驟S101中 以溫室外環(huán)境因子為可測輸入并以溫室內溫度為輸出 分析溫室 溫度系統(tǒng)的機理模型 以建立溫室大棚溫度系統(tǒng)模型描述溫室內溫度系統(tǒng) 0045 可以理解的是 以溫室外環(huán)境因子為可測輸入 以溫室內溫度為輸出 建立溫室大 棚溫度系統(tǒng)模型描述溫室內溫度系統(tǒng) 如圖2所示 在模塊M101中 建立溫室大棚溫度系統(tǒng) 模型 0046 具體而言 以溫室外環(huán)境因子 太陽輻射強度 溫度 濕度 C0 2濃度 風速和風向 等 為可測 不可控 輸入 以溫室內溫度為輸出 分析了溫室溫度系統(tǒng)的機理模型 經(jīng)合理 簡化后 建立溫室大棚溫度系統(tǒng)模型描述溫室內溫度系統(tǒng) 0047 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 還包括 根據(jù)溫室系統(tǒng)中的能量變化情況確 定溫室內部的溫度變化 能量變化包括顯熱交換和潛熱交換 其中 顯熱交換包括入射到溫 室內的太陽輻射能 天窗自然通風換熱 溫室覆蓋和維護材料縫隙泄漏換熱 且潛熱交換包 括溫室中的作物蒸騰作用 0048 可以理解的是 如圖3所示 溫室大棚溫度系統(tǒng)模型包括以下假設 將溫室內部空 說 明 書 3 8 頁 6 CN 110737204 A 氣系統(tǒng)作為一個整體 溫室系統(tǒng)中的能量變化情況決定了溫室內部的溫度變化 能量變化 包括顯熱交換和潛熱交換 顯熱交換包括入射到溫室內的太陽輻射能 天窗自然通風換熱 溫室覆蓋和維護材料縫隙泄漏換熱 潛熱交換包括溫室中的作物蒸騰作用 0049 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 還包括 對溫室內部建立能量平衡方程 其 中 平衡方程為 0050 qa q rad qven qconv qtran 0051 其中 q a為溫室內空氣能量的變化 q rad為射太陽輻射能 q ven為天窗自然通風引起 的空氣對流熱交換 q conv為韞室內外空氣通過溫室覆蓋 圍護材料進行的熱交換 q tran為作 物蒸騰作用消耗的潛熱 0052 具體而言 對溫室內部建立能量平衡方程 0053 qa q rad qven qconv qtran 0054 其中 q a為溫室內空氣能量的變化 單位為W J s 1 q rad為射太陽輻射能 單位為 J s 1 q ven為天窗自然通風引起的空氣對流熱交換 單位為J s 1 q conv為韞室內外空氣通 過溫室覆蓋 圍護材料進行的熱交換 單位為J s 1 q tran為作物蒸騰作用消耗的潛熱 單位 為J s 1 0055 0056 其中 air為空氣密度 在海拔0m 標準大氣壓情況下取1 292kg m 3 C air為空氣熱 容量 1 005kJ kg 1 K 1 V為溫室容積 單位為m 3 T in為溫室內的溫度 單位為K t為時間 單位為s 0057 qrad Qrad Ag 0058 其中 為溫室覆蓋材料的太陽輻射透過率 無量綱 Q rad為太陽輻射強度 單位為 W m 2 A g為溫室地表面積 單位為m 2 0059 qven airCairGw Tout Tin 0060 其中 G w為天窗的自然通風率 單位為m 3 s 1 T out為溫室外的溫度 單位為K 0061 進一步地 綜合考慮風壓和熱壓作用 溫室天窗自然通風率的計算公式如下 0062 0063 0064 其中 S為溫室有效通風面積 單位為m 2 A w為天窗總面積 天窗長度 寬度 個 數(shù) 單位為m 2 為開窗角度 C d為流量系數(shù) 無量綱 C w為綜合風壓系數(shù) 無量綱 U為溫室外 風速 單位為m s 1 g為重力加速度 9 8m s 2 H為溫室進風口中心與出風口中心的垂直 距離 單位為m 0065 在忽略熱壓作用的影響時 可將上式簡化為 0066 0067 qconv A chc Tout Tin 0068 其中 A c為溫室表面積 覆蓋于維護材料總面積 單位為m 2 h c為溫室覆蓋與圍護 說 明 書 4 8 頁 7 CN 110737204 A 材料的熱傳導系數(shù) 單位為J s 1 K 1 0069 qtran A l E 0070 其中 A l為溫室內作物冠層面積 單位為m 2 為水的蒸發(fā)潛熱 單位為2 450J kg 1 E為溫室作物葉片蒸騰速率 單位為kg s 1 m 2 0071 作物葉片的蒸騰速率如下 0072 0073 0074 式中 為飽和水汽壓隨溫度變化曲線的斜率 單位為kPa K 1 R n 為作物冠層所 得凈輻射 單位為W m 2 LAI為作物冠層葉面積指數(shù) 葉面積m 2 地表面積m 2 需用冠層分析 儀測量 無量綱 r b為作物葉片邊界層空氣力學阻抗 可根據(jù)Stanghellini給出的方法確 定 單位為s m 1 r l為作物葉片對水汽的阻抗 氣孔平均阻抗 可根據(jù)Stanghellini給出 的方法確定 單位為s m 1 為濕度計常數(shù) 0 0646kPa K 1 e in為溫室內空氣實際水汽 壓 單位為kPa 為溫室內空氣飽和水汽壓 單位為kPa RH in為溫度內相對濕度 0075 進一步地 此變量可表示為 0076 R n R n 1 exp k LAI 0077 其中 k為作物冠層消光系數(shù) 需用冠層分析儀測量 無量綱 R n為到達作物冠層 上方的太陽凈輻射 單位為W m 2 0078 由研究表明 0079 Rn c Qrad 0080 0081 Tin T in 273 15 0082 其中 c為常數(shù) 無量綱 可根據(jù)Stanghellini給出的方法確定 T in 溫室內的溫度 單位為 e 00 時的空氣飽和水汽壓 取 6107kPa 0083 并將上式在T in T x處Taylor展開 忽略二次以上項 得 0084 0085 0086 在步驟S102中 根據(jù)平衡均相理論建立太陽能集熱器的兩相流模型 0087 可以理解的是 本發(fā)明實施例利用平衡均相理論 建立了太陽能集熱器的兩相流 模型 也就是說 可以利用平衡均相理論 即假定氣液兩相具有相同的流速 并如圖2所示 在模塊M102中 建立太陽能集熱器的兩相流模型 0088 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 其中 根據(jù)制冷劑在集熱器內流動所遵循的 動量守恒定律 可得 說 明 書 5 8 頁 8 CN 110737204 A 0089 0090 vm v f xvfg vfg v g vf 0091 并且 由能量守恒定律 可得 0092 0093 hfg h g hf UL f h c hr 0094 其中 P為集熱器中制冷劑的壓力 C f為摩擦阻力系數(shù) G為單位集熱面積上制冷劑 的質流量 D i為集熱管的內徑 v m為制冷劑均相比容 v g為制冷劑飽和氣比容 v f為制冷劑飽 和液比容 x為制冷劑干度 為集熱器中的制冷劑流量 W為集熱器板寬 F 為太陽集熱器 的效率因子 h g為制冷劑的飽和氣焓 h f為制冷劑的飽和液焓 I為太陽能輻射度 為透射 吸收率 U L為熱損系數(shù) h c為集熱器與周圍環(huán)境空氣間的對流換熱系數(shù) h r為集熱器與周圍 環(huán)境間的當量輻射換熱系數(shù) T f為集熱器中制冷劑的平均溫度 T a環(huán)境溫度 0095 具體而言 P為集熱器中制冷劑的壓力 單位為kPa C f為摩擦阻力系數(shù) G為單位集 熱面積上制冷劑的質流量 單位為kg m 2 s D i為集熱管的內徑 單位為m v m為制冷劑均 相比容 v g為制冷劑飽和氣比容 單位為m 3 kg v f為制冷劑飽和液比容 單位為m 3 kg x為制 冷劑干度 為集熱器中的制冷劑流量 單位為kg s W為集熱器板寬 單位為m F 為太陽集 熱器的效率因子 h g為制冷劑的飽和氣焓 單位為J kg h f為制冷劑的飽和液焓 單位為J kg I為太陽能輻射度 單位為W m 2 為透射吸收率 U L為熱損系數(shù) h c為集熱器與周圍環(huán)境 空氣間的對流換熱系數(shù) 單位為W m 2 h r為集熱器與周圍環(huán)境間的當量輻射換熱系 數(shù) 單位為W m 2 T f為集熱器中制冷劑的平均溫度 單位為K T a環(huán)境溫度 單位為K 0096 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 還包括 在太陽能輻射度視為與時間有關的 隨機變量時 列寫在能量守恒定律方程中加入隨機量的方程 0097 0098 其中 W t 是一個維納過程 0099 將其中的變量I 即太陽能輻射度視為一個與時間有關的隨機變量時 可以列寫在 能量守恒定律方程中加入隨機量的方程 0100 0101 其中 W t 是一個維納過程 0102 太陽能輻射度I本來只與變量 有關 但在增加了隨機量之后即成為與時間也有 關的一個變量 加入隨機量之后將導致 也變?yōu)橐粋€與時間有關的隨機變量 0103 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 其中 如果二階矩過程 W t t 0 滿足具 有獨立增量 對任意的t s 0 增量W t W s N 0 2 t s 且 0 W 0 0 則確定 為維納過程 0104 具體而言 W t 是一個維納過程 它是一個具體而又典型的隨機過程 它是布朗運 說 明 書 6 8 頁 9 CN 110737204 A 動的數(shù)學模型 且屬于獨立增量過程 對于給定的二階矩過程 W t t 0 如果它滿足 具 有獨立增量 對任意的t s 0 增量W t W s N 0 2 t s 且 0 W 0 0 則稱此 過程為維納過程 0105 需要說明的是 求解隨機微分方程的工具層出不窮 可以使用SUNDIALS 它是一組 適用于線性 非線性 微分 代數(shù)方程的求解工具集 此外 Matlab也有自帶的SDE Toolbox 工具箱 此工具箱中為一組求解各種形式隨機微分方程 組 的Matlab程序集 參看工具箱 中的說明 便可學會使用其中的SDE Toolbox Models Library 其中包括十種不同形式的 隨機微分方程 組 只要輸入相應的參數(shù) 便可求解 0106 在步驟S103中 根據(jù)冰箱壓縮機的運行機理建立計算其耗功率的太陽能熱泵壓縮 機模型 0107 可以理解的是 如圖2所示 在模塊M103中 建立太陽能熱泵壓縮機模型 利用小型 全封閉活塞式壓縮機的運行機理 建立計算其耗功率的太陽能熱泵壓縮機模型 也就是說 利用冰箱壓縮機的運行機理 即利用小型全封閉活塞式壓縮機的運行機理 建立計算其耗 功率的太陽能熱泵壓縮機模型 如圖4所示 0108 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 太陽能熱泵壓縮機模型采用冰箱壓縮機 冰 箱壓縮機的耗功率為 0109 0110 其中 P comp為壓縮機實際耗功率 為壓縮機中的制冷劑流量 P 1 P 2為分別為壓縮 機吸和排氣壓力 v 1為壓縮機吸氣比容 k為絕熱指數(shù) comp為壓縮機的總效率 0111 具體而言 P comp為壓縮機實際耗功率 單位為W 為壓縮機中的制冷劑流量 單位 為kg s P 1 P 2為分別為壓縮機吸 排氣壓力 單位為kPa v 1為壓縮機吸氣比容 單位為m 3 kg k為絕熱指數(shù) comp為壓縮機的總效率 0112 壓縮機中的制冷劑質流量為 0113 0114 其中 V th為壓縮機的理論容積輸氣量 單位為m 3 s V為壓縮機的輸氣系數(shù) c為容 積系數(shù) p為壓力系數(shù) T為溫度系數(shù) l為泄露系數(shù) 0115 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 壓縮機的制冷劑流量與集熱器的制冷劑流 量的關系為 0116 0117 其中 NC為集熱器組數(shù) 0118 由于之前加入的隨機量 使 變成了一個與時間有關的隨機變量 則此處的 也 將變成一個與時間有關的隨機變量 0119 在步驟S104中 建立冷凝器模型 并根據(jù)能量守恒定律建立方程 0120 可以理解的是 如圖2所示 在模塊M104中 建立冷凝器模型 最后利用能量守恒定 律建立方程 0121 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 冷凝器模型放熱量為 說 明 書 7 8 頁 10 CN 110737204 A 0122 0123 其中 Q c為冷凝放熱量 h 2和h 3為冷凝進出口制冷劑的焓值 0124 具體而言 Q c為冷凝放熱量 單位為W h 2 h 3為冷凝進出口制冷劑的焓值 單位為J kg 由于之前加入的隨機量 使 變成了一個與時間有關的隨機變量 則此處的Q c也將變成 一個與時間有關的隨機變量 0125 進一步地 在本發(fā)明的一個實施例中 在熱泵與溫室進行能量交換時 溫室內空氣 能量的變化等于冷凝放熱量 0126 可以理解的是 q a為溫室內空氣能量的變化 Q c為冷凝放熱量即太陽能熱泵與溫室 大棚之間的能量交換值 由于只有熱泵與溫室進行能量交換 即Q c q a 由于之前加入的隨 機量 使Q c變成了一個與時間有關的隨機變量 則本發(fā)明建立的太陽能熱泵控溫的溫室大 棚模型也將變成一個與時間有關的隨機變量 0127 根據(jù)本發(fā)明實施例提出的太陽能熱泵控溫的溫室大棚模型 考慮了太陽輻射強度 的隨機性 可以更加真實地反映因其產(chǎn)生的溫室大棚內溫度的波動 并且進一步為溫室大 棚提供了一種新的控溫途徑 為后續(xù)溫室大棚發(fā)展提供新的方向 解決由于太陽能輻射強 度的隨機性對模型仿真系統(tǒng)帶來的波動 結果更符合實際情況 可為溫室大棚規(guī)劃建設帶 來便利 具有實用性與廣泛性 簡單易實現(xiàn) 0128 此外 術語 第一 第二 僅用于描述目的 而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量 由此 限定有 第一 第二 的特征可以明示或者 隱含地包括至少一個該特征 在本發(fā)明的描述中 多個 的含義是至少兩個 例如兩個 三 個等 除非另有明確具體的限定 0129 在本說明書的描述中 參考術語 一個實施例 一些實施例 示例 具體示 例 或 一些示例 等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征 結構 材料或者特 點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中 在本說明書中 對上述術語的示意性表述不 必須針對的是相同的實施例或示例 而且 描述的具體特征 結構 材料或者特點可以在任 一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合 此外 在不相互矛盾的情況下 本領域的技 術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結 合和組合 0130 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例 可以理解的是 上述實施例是示例 性的 不能理解為對本發(fā)明的限制 本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述 實施例進行變化 修改 替換和變型 說 明 書 8 8 頁 11 CN 110737204 A 圖1 圖2 圖3 說 明 書 附 圖 1 2 頁 12 CN 110737204 A 圖4 說 明 書 附 圖 2 2 頁 13 CN 110737204 A