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温室空气源热泵供热系统研究

作　者: 陈冰
导　师: 罗小林
学　校: 昆明理工大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 温室 供热 热泵 单片机 控制
分类号: S625
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


温室是现代化农业的重要标志,为了保证温室内的作物一年四季都能够正常生长,必须在较冷季节对温室进行适当供热。本文通过对国内外温室供热现状的分析和总结,自行设计和搭建了温室空气源热泵供热系统,并开发了一套基于单片机的温室供热监控系统,最后对温室供热系统的性能和供热效果进行了试验研究。本文首先对温室的供热理论进行了分析,包括温室采暖热负荷的设计和计算,并对温室常用的增温方式与供热设备进行了分析和比较,在此基础之上,对温室的散热设备和采暖系统的布置情况进行了研究。热泵是一种高效节能的制热设备,而且在制热过程中对环境没有污染。作者在对热泵系统的工作原理和结构组成进行分析的基础之上,结合温室采暖理论对温室空气源热泵供热系统进行了设计,完成了系统的搭建,并对系统各部件的构成和参数进行了详细的说明。其次,针对本系统要实现的功能,作者以STC89C52单片机为核心,对控制系统的硬件和软件部分进行了设计,包括用户可以根据需要通过键盘设定温室温度值,利用温度传感器对温室进行多点温度采集,并通过LCD液晶屏实时显示,以及实现对调温设备的自动控制等。然后,利用VB语言设计了温室供热人机监控界面,通过此界面可以对温室温度、环境温度、水箱温度等参数进行实时监控,并可完成对试验数据的记录。最后,作者对搭建的温室供热系统进行了试验研究,包括空气源热泵的制热效率,水箱的保温性能和温室的加温效果研究。通过研究发现,在昆明地区气候条件下,试验期间空气源热泵机组的平均COP值为3.32；在无太阳辐射的情况下,12小时内水箱平均温降速率为0.29℃/小时；试验期间,无论阴天还是晴天,温室温度都能达到设定温度15℃以上,空气源热泵供热系统能够满足温室供热需求。作者在末尾对本文的研究内容进行了总结和展望,热泵作为温室的供热设备具有节能和环保等优点,在农业温室供热系统中应用前景广阔。

全文目录


摘要  3-4ABSTRACT  4-6目录  6-10第一章 绪论  10-16  1.1 课题研究背景  10-13    1.1.1 温室技术概况  11-12    1.1.2 热泵发展概况  12-13  1.2 课题研究现状  13-14    1.2.1 热泵供热技术研究现状  13-14    1.2.2 温室热泵供热技术现状  14  1.3 课题研究的主要内容  14-16第二章 温室供热理论  16-28  2.1 温室采暖热负荷理论  16-17    2.1.1 温室热量平衡  16-17    2.1.2 温室采暖热负荷设计  17  2.2 温室采暖热负荷计算  17-22    2.2.1 温室采暖室内、外温度  18-19    2.2.2 围护结构传热计算  19-20    2.2.3 冷风深透热损失  20-21    2.2.4 地面传热热损失  21-22    2.2.5 温室采暖总热负荷  22  2.3 温室增温方式与供热设备  22-25    2.3.1 温室增温方式  22-23    2.3.2 温室供热设备  23-25  2.4 温室采暖系统的布置  25-27    2.4.1 散热设备  25-26    2.4.2 散热器的布置  26    2.4.3 加温热水系统的布置  26-27  2.5 本章小结  27-28第三章 温室空气源热泵供热系统的原理及构建  28-41  3.1 热泵  28-30    3.1.1 热泵的原理  28-29    3.1.2 热泵的分类  29-30    3.1.3 热泵的性能指标  30  3.2 空气源热泵热水系统  30-33    3.2.1 空气源热泵热水机组的结构  31-32    3.2.2 空气源热泵空调机组的特点  32    3.2.3 空气源热泵空调机组变工况特性  32-33  3.3 温室空气源热泵供热系统的构建  33-40    3.3.1 系统的整体设计  33-34    3.3.2 系统的构建  34-39    3.3.3 数据采集  39-40  3.4 本章小结  40-41第四章 基于单片机的控制系统设计  41-57  4.1 控制系统的硬件设计  41-48    4.1.1 STC89C52介绍  41-42    4.1.2 温度采集电路的设计  42-44    4.1.3 显示电路的设计  44-45    4.1.4 键盘电路的设计  45-46    4.1.5 声光报警电路设计  46    4.1.6 复位电路设计  46-47    4.1.7 控制电路设计  47-48  4.2 控制系统的软件设计  48-52    4.2.1 软件功能  48    4.2.2 软件设计  48-52  4.3 上位机的实现  52-56    4.3.1 RS232通信电路的实现  52-53    4.3.2 上位机界面的设计  53-56  4.4 本章小结  56-57第五章 温室空气源热泵供热系统试验研究  57-70  5.1 试验方法及测试参数  58-59    5.1.1 系统试验方法  58-59    5.1.2 测试参数  59  5.2 空气源热泵机组热力性能研究  59-62    5.2.1 空气源热泵机组瞬时热力性能分析  60-61    5.2.2 空气源热泵机组日平均性能分析  61-62  5.3 蓄热水箱性能研究  62-65    5.3.1 蓄热水箱保温试验分析  63-64    5.3.2 蓄热水箱热损系数  64-65  5.4 温室加温效果研究  65-68    5.4.1 不同天气条件下温室内气温日变化  65-66    5.4.2 温室加温过程中瞬时气温变化  66-67    5.4.3 温室日平均气温变化  67-68  5.5 本章小结  68-70第六章 总结与展望  70-72  6.1 总结  70-71  6.2 工作中存在的问题及展望  71-72致谢  72-73参考文献  73-78附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文与其它  78-79附录B 试验相关图片  79

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 设施园艺（保护地栽培） > 温室
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