Повышение энергетической эффективности теплиц на основе оптимальной системы управления температурным режимом

• Автор: Малько, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 221 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛИЦ

БЛОЧНОГО ТИПА И ИХ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА

1.1 Характеристика и классификация объектов защищенного грунта

1.2 Требования к температурному режиму объектов защищенного грунта

1.3 Анализ динамических характеристик и энергетической эффективности теплицы

1.4 Методы исследования динамических характеристик на основе идентификации

1.4.1 Исследование динамических характеристик теплицы на основе метода активной идентификации с помощью тестовых сигналов специальной формы

Постановка задач исследования

Выводы по главе
ГЛАВА 2 СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ ТЕПЛИЦЫ
2.1 Разработка математической модели теплицы блочного типа как объекта с распределенными параметрами
2.2 Исследование теплицы на управляемость и наблюдаемость
2.3 Моделирование и синтез оптимальной системы управления температурным режимом
2.3.1 Требования к качеству переходного процесса канала управления температура воздуха в теплице температура теплоносителя
2.3.2 Выбор закона управления и критерия оптимизации для температурного режима теплицы
2.4 Подготовка системы управления температурным режимом теплицы к процедуре идентификации Выводы по главе
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТЕПЛИЦЫ НА ОСНОВЕ МЕТОДА АКТИВНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
3.1 Алгоритм идентификации САУ теплицы блочного типа
3.2 Исследование алгоритма идентификации на сходимость
3.3 Информационная технология идентификации передаточных функций
3.4 Использование результатов активной идентификации коэффициентов передаточных функций для контроля и диагностики системы управления теплицы
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА БЛОЧНОЙ ТЕПЛИЦЫ
4.1 Пассивный эксперимент по определению передаточной функции блочной теплицы в режиме обогрева
4.2 Исследование системы управления блочной теплицы в режиме нормальной эксплуатации
4.3 Моделирование и исследование температурного режима в теплице
4.4 Исследование динамических характеристик оптимальной системы управления температурным режимом теплицы в среде МАТЬАВ
Выводы по главе
ГЛАВА 5 РАСЧЕТ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕПЛИЦ
5.1 Расчет капитальных вложений
5.2 Определение годовых эксплуатационных затрат
5.3 Сравнение показателей энергетической эффективности нового и базового варианта
5.4 Техникоэкономическая оценка эффективности проектируемого технического решения
5.5 Показатели экономической эффективности капитальных вложений
5.6 Расчет чистого дисконтированного дохода
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Так для многопролетных теплиц при верхнем размещении нагревательных приборов потери тепла в 1,7 раза выше минимальных, при среднем размещении нагревательных приборов потери тепла в 1,4 раза выше минимальных, при комбинированном размещении в верхней части и в нижней части нагревательных приборов потери тепла в 1,7 раза выше минимальных. Наилучшим вариантом для снижения тепловых потерь до минимально возможных является размещение нагревательных приборов в верхней части теплицы и в нижней части 5,6,7. Для повышения энергетической эффективности теплиц необходимо поддержание температурного режима согласно агротехническим требованиям. Для обеспечения наивысшей урожайности культурных растений, возделываемых в теплицах необходимо создавать оптимальный микроклимат. Под микроклиматом теплицы нужно понимать взаимодействие всех систем технологического оборудования, жизнедеятельности агрофитоценоза растительного покрова, внешних климатических факторов 8. В частности нормируются такие параметры микроклимата как температура воздуха в теплице, влажность и скорость движения воздуха, освещенность, содержимое СС2. Все вышеперечисленные параметры микроклимата относятся к физиологическим факторам, так как они оказывают непосредственное влияние на продуктивность культурных растений. Наиболее ответственным режимом является температурный. В силу этого обстоятельства свидетельствует тот факт, что требуемое протекание биофизических и биохимических процессов фотосинтез, дыхание, транспирация возможно в определенном диапазоне температур 1,9. Таким образом, для достижения наилучшей урожайности культурных растений нужен оптимальный температурный режим при поддержании в норме остальных параметров микроклимата, причем технологическое оборудование должно быть экономически оправдано 1,8,,. Следует также отметить, что температурный режим имеет такое же большое значение во всех отраслях сельскохозяйственного производства. Попова С. Ю. отмечает, что основным фактором, определяющим расход энергии на обогрев теплиц, является температура . Приведем данные температурного режима в теплицах для условий световой зоны ,, к которым относится и Башкортостан. Солнечная погода . С . Пасмурная погода . С . Ночью . С . При этом температура грунта принимается от . С до С, а относительная влажность воздуха . Солнечная погода . С . Пасмурная погода . С . Ночью и о оо . Резкие колебания, как температуры, так и влажности воздуха ослабляют растения и вызывают появление заболеваний. На ранних фазах роста огурца причинами массового отмирания завязей нередко бывают понижения температуры воздуха, охлаждение грунта ниже . С, полив холодной водой с С с. Солнечная погода . С . Пасмурная погода . С . Ночью . С . Растения томата требовательны к условиям освещения и температуры. При С они прекращают рост, при X С не зацветают, при . С замедляют рост, а I С губительна для растений с. Солнечная погода . С . Пасмурная погода . С . Ночью . С . На 1й стадии агрофитоценоз не оказывает никакого влияния на теплообмен в воздушной и почвенной средах теплицы. На последующих стадиях перераспределение тепловых потоков осуществляется и в растительном покрове 4. Таким образом, нестационарность теплицы как объекта управления температурным режимом ОУТР в значительной степени определяется развитием растительного покрова. Количественная оценка температурного режима необходима для определения формирования тепловых процессов и их анализа в теплице. Для описания тепловых процессов, а именно температурных полей, нужен соответствующий математический аппарат. При составлении математических уравнений основываются на физических законах сохранения энергии, сохранения количества движения, сохранения массы. Для установления закономерностей формирования температурных полей используются, например, физические модели теплицы, исследование процессов на которых позволяет уже в ходе проектирования теплицы решить практически большинство задач по выбору оптимальной формы ограждения, формы и размещения тепловыделяющих элементов, систем отопления и вентиляции, схемы размещения датчиков температуры и влажности воздуха рисунок 2. Метод исследования тепловых процессов с применением физических моделей основывается на теории подобия 4,5,. Анализ динамических характеристик теплиц проводится на основе математической модели.