《水產生物技術概論》課程綜述論文：水產養殖溫室熱濕環境研究目錄TOC\o"1-3"\h\u20703《水產生物技術概論》課程論文：水產養殖溫室熱濕環境研究 123482一、引言 11455二、水產養殖溫室研究現狀 232496三、水產養殖溫室熱濕環境研究現狀 227074四、研究述評 412733主要參考文獻： 4摘要：近年來，溫室養殖使水產養殖生物有了合適的生存環境，達到了高產、高質、高效的要求。但作為水產養殖行業的一個新興研究領域，溫室養殖存在著許多不足，如高溫高濕的環境、勞動生產環境惡劣、溫室能量的分配是不均勻的、清潔能源的利用率低。因此，本研究的應用是方便可靠的、精確地建立溫室熱濕環境模型對于水產養殖業發展至關重要。依此綜述了學者們對水產養殖溫室內熱濕環境的研究，希望可以為相關的研究提供一定的參考依據。關鍵詞：水產養殖溫室；熱濕環境；文獻研究一、引言在我國漁業經濟技術飛速發展的今天，廣大養殖戶都開始關注水產養殖業的發展。傳統的水產養殖存在著較多的弊端，比如，受到自然災害的沖擊更大、占用了大片的水資源、經濟損失大等等。而工廠化水產養殖，就是以養殖工程和水處理有關器械為依托的現代水產養殖，以及生產中工藝過程和流水線連續、作業性是根本，采用有關的現代化措施進行水質，水溫的處理、溶解氧的調控等，有養殖面積少、養殖密度大，室內溫度環境可控性強的優勢。可以給水產養殖生物一個適宜的生存環境，達到更高效的目的、對產量和品質的要求。水產養殖溫室中的熱濕環境對養殖過程有著至關重要的影響。環境溫度是魚類生長發育過程中最主要的影響因子。其原因是環境溫度對水溫的作用，水溫變化會影響魚類冬，夏季休眠和繁殖情況，并且養殖水體將和室內空氣不間斷地對流換熱。一般濕度不直接影響魚類生長發育，而濕度則能對養殖水體溶解氧和養殖溫室環境狀況產生直接的影響。一是濕度大容易造成養殖設施腐蝕和發霉，而且大多數工廠化養殖車間多為鋼結構，容易引起鋼結構的結露腐蝕，不但使養殖溫室的外觀遭到破壞，壽命縮短，且容易引起水體污染。二是濕度大，既影響水產飼料和水產品質量安全，并給水產養殖工作人員帶來了不適的工作環境。基于此，本文對學者們對水產養殖溫室內熱濕環境的研究進行總結。二、水產養殖溫室研究現狀水產養殖溫室的結構種類繁多。如果按養殖環境來區分，可以分為2種模式，分別是多育苗的室內水產養殖溫室和多養殖的室外水產養殖溫室。通常室內溫室通常是簡易房屋周圍用磚砌空心墻包圍，采用單雙層塑料薄膜遮蓋頂棚，溫室大門上方裝有調節室內空氣換氣扇。室內養殖溫室以育苗和養殖溫室為主、保種繁育溫室和工廠化養殖車間等。室外養殖溫室通常是長方形的東西向雙坡式。北側和東、西兩側需修建空心墻，近門設置換氣扇通風換氣，并需要做支架來支撐。20世紀80年代以前，國內水產養殖溫室大多是簡易溫室，頂部多用塑料薄膜覆蓋。塑料薄膜盡管耐候性較差，壽命較短，年年需要換，但它有價格便宜、投資少等優勢，在當前，不苛求溫室內溫度的條件仍適用。在溫室數量飛速發展的今天，它的構造和規格有許多樣張。比如現在普遍使用的半永久性養殖溫室，一般都是以玻璃或者樹脂板為覆蓋材料，它有安裝規范、密封措施好的優點，并且使用壽命長，性能優越，可以連續數年維持室內溫度不變。我國現有半永久性養殖溫室150萬m2左右，而且簡易養殖溫室比半永久式養殖溫室多2-3倍左右。我國學者蔣明健[1]提出了簡易溫室和半永久溫室相結合的設想，對用于設施化水產養殖的傘式溫室大棚進行研究，它的特點是成本低廉、可重復利用，環保，節約、能達到環保的有益效果。鄭榮進等[2]浙江大學校園，設計并搭建了以可再生能源加熱為主的設施式水產養殖實驗溫室，這種溫室可以對各種材料墻體進行性能研究，可以在養殖溫室內進行太陽能與熱泵組合集熱試驗、圍護結構熱濕傳遞問題等等。廣饒縣海洋與水產局[3]開發出冬暖式塑料簡易漁業大棚，該大棚既可縮短養殖物養殖周期，并降低越冬損耗。這類大棚在廣饒縣已經開發了近百個，成為地方漁業經濟新增長點。三、水產養殖溫室熱濕環境研究現狀當前國內外的研究學者對果蔬類日光溫室的熱濕環境進行了大量的研究。如國外學者FatnassiH[4]建立了以潛熱通量與感熱通量為基礎的溫室氣候模型，通過準確地估計溫室部件間感熱通量和潛熱通量，平衡系統內部能量與質量，由此精確反演室內空氣溫度及水蒸氣含量；Mashonjowa[5]等建立了GDGCM模型，模擬了番茄溫室自然通風下熱環境。模型能夠精確模擬溫室熱環境的變化情況，可用來模擬溫室內通風量和不同覆蓋膜材料的效果；Abdel-GhanyA[6]等研究了不同遮蔭方式對溫室太陽輻射和熱輻射的影響；MustafaOmerA[7]對各類低能耗日光溫室的設計進行了分析，提出了一種能夠避免溫室內溫度出現過大偏差的系統溫室，并且提出了有利于溫室節能的對策；MdShamimAhamed[8]等對養殖溫室建筑材料節能潛力進行了研究和探討、設計尺寸及不同環境控制措施供熱效率。我國有關研究學者張勇[9]針對西北地區日光溫室的典型特征，對于室內和室外太陽輻射，空氣溫度、連續觀測了各個結構構件溫度分布及其他有關參數，以實測數據為基礎，日光溫室傳熱性能分析；王曉微[10]從大棚微氣候形成的物理原理說起，基于此，本文開展了研究，構建了大棚內與微氣候有關的機理性模型；崔思宇[11]在研究基礎上，提出了計及太陽輻射及室外環境狀況下土壤水分蒸發非穩態地表熱濕耦合物理模型及三維數學模型；范穎超[12]以傳熱學和熱力學理論為基礎，就拿連棟PC板溫室來說吧，溫室微氣候變化分析與動態模擬。同一年范穎超[13]根據日光溫室熱濕環境的國內外研究狀況，從四個方面對日光溫室熱濕環境研究的內容進行了探討，指出了當前國內溫室熱濕環境研究中的不足之處及其發展方向；王軍偉[14]闡明了常規后墻日光溫室的研究機制，對2種日光溫室最熱月與最冷月室內外溫濕度的變化進行了監測，對2種太陽溫室后墻材料熱性能差異進行了分析。齊波[15]等根據江蘇省淮安地區日光溫室冬季傳熱情況，合理地構造傳熱模型，文中還對日光溫室設計及傳熱問題進行了分析和構造；郭江濤[16]介紹了溫室大棚干濕簾的熱濕控制系統，并且對整個系統傳熱傳質過程進行了分析，建立了溫室傳熱模型；胡萬玲[17]等通過試驗，采用數值模擬方法，分析了蒸發器空氣側凝結液在高溫蒸發情況下的產生及分布特點，及增設三角翼型渦發生器對蒸發器強化傳熱傳質作用。針對水產養殖溫室熱濕環境進行的數值模擬研究，常結合各地的氣候特點和溫室類型，建立在能量傳遞，質量傳遞的基礎理論之上，建立了溫室的數學模型。近年來，不少學者在這方面做了不少的研究：國外有關研究學者：Klemetson與Rogers[18]建立溫度控制模型，模擬科羅拉多州淡水蝦池，研究不同情況下池塘溫度的仿真計算。但這種模型常用來考慮減少熱損失；據養殖池塘熱力研究，Zhu等[19]認為、化學垂直分層現象等，對每層能量消耗進行了分析，構建了水體分層動態模型；Sarkar和Tiwari[20]對溫室的工作機理進行了分析，建立了養殖溫室能量平衡方程，研究了溫室養殖池塘升溫條件；Li[21]等闡述了水產養殖溫室各部件的對流換熱，傳熱、輻射換熱和蒸發散熱時的不同特性，構建了動態養殖溫室模型，并將其運用到南卡羅來納州對蝦養殖溫室，但是，該模型忽略了養殖物的水面擾動作用。國內學者郭秀云[22]等對養殖水體水溫和溶解氧進行了研究、pH值與氨氮之間關系，分析了水溫對于養殖動物成長的影響、攝食與繁殖等效應；焦文靜[23]用試驗解釋供水溫度和空氣溫度、相對濕度，海水鹽度等因素對換熱產生影響，利用染色法直觀地顯示池內水流情況，并且對池中傳熱傳質過程進行了仿真；胡彭超[24]對水產養殖溫室內熱濕傳遞的過程機制進行了解釋，用動態觀點構造了溫室微氣候非穩態數學模型，在水產養殖池塘中進行了實驗，模擬結果表明，池塘一天中會出現明顯熱分層[25]，但是，這種模型對覆蓋材料透光特性的研究還很不充分，對于太陽輻射通過覆蓋材料時，模擬結果誤差很大；朱芳等[26]為預報密閉遮光型甲魚溫室內濕熱環境，建立了一維傳熱的理論模型，但是，這種模式僅適用于甲魚；裴雷[27]研究對象大型雙層塑料薄膜水產養殖溫室，根據熱濕平衡的原理，建立了大規模雙層塑料薄膜水產養殖中溫室熱環境的數學模型，模型中僅考慮了冬季溫室的熱環境狀況；賈少剛[28]等以30m2溫室為研究對象，計算溫室熱負荷，對并聯式太陽能熱泵供暖系統進行優化設計，并對系統關鍵部件進行了計算與選擇。經過上面的了解，現在，目前，還缺少一個能對水產養殖溫室熱濕環境進行預測的模式。四、研究述評我國工廠化水產養殖業的發展比發達國家要晚。國外工廠化水產養殖模式裝備與技術在最近70年代才初步涌入我國。至20世紀90年代后期，伴隨著中國經濟和技術的飛速發展，我國工廠化循環水養殖模式得到了快速推廣，大面積著手工廠化養殖基地的建設。我國水產養殖溫室建設常以經驗為主，理論技術支持不足，致使設計不盡合理，保溫效果不好，魚苗的生長狀況及品質也不好。不同養殖溫室室內溫度設置迫在眉睫、濕度調控數據庫等，為治理和調控熱濕環境提供數據依據。當前對溫室傳熱傳濕問題的研究主要有模型數值模擬和開展現場試驗兩種。為此，結合我國的氣候特點，對水產養殖溫室內的熱濕傳遞現象進行了分析，以及水產養殖溫室熱濕環境分布模式，是當前我國水產養殖溫室的研發方向。主要參考文獻：[1]蔣明健.設施化水產養殖傘式溫室大棚簡介[J].漁業致富指南,2019(19):32-33.[2]鄭榮進,孫文君,張建高,尹凡,張安來,陶衛平,傅莉霞.基于可再生能源供熱的設施水產養殖試驗溫室設計[J].農業工程學報,2021,27(10):218-221.[3]廣饒縣海洋與水產局.廣饒發展冬暖式塑料大棚漁業[J].中國水產,2021(02):31.[4]FatnassiH,BoulardT,BouirdenL.Development,validationanduseofadynamicmodelforsimulatetheclimateconditionsinalargescalegreenhouseequippedwithinsect-proofnets[J].ComputElectronAgric,2013(98):54-61.[5]MashonjowaE,RonsseF,MilfordJR,PietersJG.ModellingthethermalperformanceofanaturallyventilatedgreenhouseinZimbabweusingadynamicgreenhouseclimatemodel[J].SolarEnergy,2013(91):381-393.[6]Abdel-GhanyA,PicunoP,Al-Helal,I.etal.Radiometriccharacterization,solarandthermalradiationinagreenhouseasaffectedbyshadingconfigurationinanaridclimate[J].Energies,2015,8(12):13928-13937.[7]MustafaOmerA.Greenhousesforfoodproductionandtheenvironmen[J]t.GlobalJTechnolOptim,2016,07(01),1-17.[82]MdShamimAhamed,HuiqingGuo,KarenTanino.Energysavingtechniquesforreducingtheheatingcostofconventionalgreenhouses[J].BiosystemsEngineering,2019(178):9-33.[9]張勇.西北日光溫室傳熱學簡化模型構建及溫光高效新結構初探[D].西北農林科技大學,2017.[10]王曉微.基于CFD的大棚微氣候與通風調控研究[D].武漢大學,2019.[11]崔思宇.日光溫室地表面熱濕耦合傳遞規律的研究[D].太原理工大學2018.[12]范穎超.現代溫室的微氣候模擬分析[D].河北工程大學,2019.[13]范穎超,張杰,胡彭超.日光溫室熱濕環境研究進展[J].科技創新與應用,2020(07):15.[14]王軍偉,洪忠舉,郭世榮,李樹海,孫錦,王健,魏斌.冬夏兼用型日光溫室內熱濕性能分析與應用效果[J].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