《园艺设施学》课件5第五章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章：设施通风换气与降温,（,6,学时）,第一节：设施通风,一、通风原理,所谓通风,就是把室内污浊空气直接或经净化后排至室外，把新鲜空气经适当处理后（如净化、降温、加热等）补充进来，从而保持室内空气环境符合卫生标准和满足工艺的需要。,对温室等园艺设施而言，通常只要求保持室内空气新鲜清洁，并在一定程度上改善室内气象参数（空气温度、相对湿度和气流流动速度）。其通风措施比较简单，无论对进风或排风一般都不进行复杂的处理。,二、设施通风目的：,通风换气是调控农业设施内环境的重要技术手段。农业设施是一个相对封闭的系统，在依靠围护结构形成的与外界相对隔离的设施内部空间中，可以创造适于动植物生长的、优于室外自然环境的条件。但另一方面，在相对封闭的设施内部空间中，室外热作用和动植物的生长发育活动等对设施内温度、湿度和空气成分等环境产生的影响容易积累起来，从而产生高温、高湿和不利于动植物生长发育的空气成分环境。这时，通风换气往往是最经济有效的环境调控措施。,主要作用有三个方面：,排除设施内的余热，抑制高温，使室内环境温度保持在适于植物生长的范围内。,排除余湿，降低空气湿度，使室内环境相对湿度保持在适于植物生长的范围内。,引入室外新鲜空气，调整空气成分，排去有害气体，提高室内,CO,2,的含量，使作物生长环境良好。,不同季节通风目的也不相同，夏秋季节通风主要是进行降温，靠通风消除室内余热，在盛夏余热值最大，所需的通风量也最大。冬季通风主要是调节温室的湿度和气体成分，对温室等设施冬季通风的同时也要带走大量的热，为了节约能源，仅维持最低的通风量即可。,三、通风换气设计的基本要求,首先，,通风系统应能够提供足够的通风量，具有有效调控室内气温、湿度和气体成分的足够能力，达到满足植物正常生长发育要求的环境条件。,其次，,要求通风量能够根据不同需要在一定范围内有效方便地进行调节。（因植物种类、生长发育阶段、地区和季节的不同，以及一日内不同的时间、不同室外气候条件而异）,再次，,具有适宜的气流速度，一般应为,0.3-1m/s,（,保证植物具有适宜的叶温和蒸腾作用强度以及有利,C02,扩散和吸收）,，,高湿、高光强时气流速度可适当高一些。系统的布置应使室内气流尽量分布均匀、合理，冬季避免冷风直接吹向植物。,最后，,考虑经济性，设备投资费用要低、耐用、运行效率高，运行管理费用低。在使用和管理方面，要求设备运行可靠，操作控制简便，不妨碍生产管理作业及遮荫面积小。,四、通风方法,1,、按工作动力不同分：,自然通风,强制通风,自然通风：,通过通风窗利用风压和热压产生的通风,*,自然通风可通过调节窗户开度来调节通风量。,*,自然通风通风量与室外风速、风向、通风窗位置、通风窗面积及室内外温差有关。,*,热压是利用温度差而产生室内外空气压力差，使室外低温空气流向室内高温空气，形成热压的自然通风。,*,决定热压通风量大小的主要因素：温室内外温差，通风窗高度差及面积。对于温室的热压通风，室内热空气通过屋面通风窗向外排出，室外空气通过侧墙通风窗进入温室。,*,风压是利用室外气流吹向建筑物时，在迎风面形成正压，背风面形成负压，气流由正压区开口流入，由负压区开口排出，形成风压作用的自然通风。,*,风压通风量的大小主要取决于室外风速大小、风向和通风窗面积。垂直于温室侧墙方向的风，对温室迎风侧墙和温室第一跨迎风面屋面将形成正压，对温室其它围护表面均形成负压。一般正压面风压高出负压面风压约一倍。,*,实际运行中很少出现垂直于某个侧面的风向，大部分都与温室形成一定角度。不论哪个方向的风，对屋面的风压分布影响都不大，主要影响在于侧墙。因此，布置侧墙通风口时，要充分考虑当地主导风向。,机械通风,依靠风机产生的压力强迫空气在设施内流动。,充气系统,DYQ-1,气泵,+,风管,+,逆止阀,+,密封皮,充气系统,环 流 风 机,2,、按作用范围不同分：,全面通风,局部通风,全面通风,对设施内进行全面换气，以对整个设施内的温、湿度和空气成分进行调控。,局部通风,范围仅限于设施的个别地点或局部区域，又分为,局部排风和局部送风,两种方式。,局部排风是在设施内污染源附近收集空气中有害污染物，集中直接排向设施外。例如在粪坑部位排风，以防止有害气体扩散。,在设施内空间较大，全面调控较困难或不经济时，可采用局部送风、局部调控植物附近区域环境。,五、通风量的计算,计算通风量，主要是用来确定风机的数量，进风窗、排风窗孔的面积，以满足正常生产的需求。,太阳能辐射热负荷正比于温室地面面积，故单位面积通风量，即,通风率,可定义为在单位时间内每单位温室地面面积所交换的空气容积（单位：,m,3,/m,2,.min,）。,适度遮荫，当室内最大太阳辐射强度在,5,万,Lx,左右时，每,m,2,地面面积基本通风量达到,2.5m,3,/min,，,即可大体上满足温室的降温需求。,V1=2.5L,B,（,V1,基本通风量,；,L,温室长度,；,B,温室宽度）,六、通风设备,（一）自然通风设备,1,卷膜开窗系统：,用于塑料温室的侧墙和屋顶卷膜开窗。卷膜开窗是将覆盖膜卷在钢管上，通过转动钢管，将覆盖膜卷起或放下。一般卷膜钢管长度在,60,米左右，分,手动和机动,两种。,S100,电动卷膜机,(,侧,/,顶,),要求卷膜轴不能有太大变形，卷起过程中能自锁，不能在重力作用下自行打开。带自锁功能的卷膜器，是利用齿扣在卷膜时自动锁定反方向转动，当反方向操作打开卷膜时，只要按下锁定器按钮，可使卷膜器靠重力作用反转。侧墙卷膜系统必须设卷膜限位器。,2,齿条开窗系统,大都为机械传动，少量用手链传动。,所用电机主要有,普通电机,（,220,或,380,伏）和,管道电机,（,220240,伏）。管道电机体积小、重量轻、遮光少、变速比小，应用较广。,天窗系统,齿轮、齿条,（二）强制通风设施,1,、换气扇的结构和安装设计,目前温室内安装的换气扇是,9FJ,系列轴流式节能通风机，依靠风机排气来实现温室的强制通风。,采用,9FJ,系列风机通风时，一般为负压通风，即从温室内抽空气，且和湿帘降温系统配套设计。风机数目必须满足在,25.4,帕空气静压下所需要的通风量，风机数目还取决于风机的大小，其大小的选择应保证温室排气侧相邻风机的间距不大于,7.62,米；风机排风口之间的净距或其与邻近障碍物之间的距离不小于风机直径的,1.5,倍。,设计时最好将风机布置在下风侧或温室端墙。如果必须将风机布置在上风侧，设计通风量至少应增加,10%,，风机电机功率必须大于,0.55kw,。,当设计风机数量在,3,台以下时，其中一台应为双速调节风机，以便满足不同通风量的需求。,TFJ,轴流式强力通风机,9FJ360-1600,轴流风机,该类型风机采用了新型空间挠曲扭面叶型，具有全压低、流量大、耗电少、噪音低、运转平稳、安全可靠和百叶窗自动开闭等特点。适合于输送温度不大于,70,，相对湿度不大于,90%,，含尘量或其它固体杂质含量不大于,100,毫克,/,米,3,的气体。是温室强制通风的理想设备。,2,、吸气口的面积和安装,由于温室的强制通风是由湿帘降温和风机来共同实现的。对于吸气口也应和湿帘降温部分一并来进行考虑设计。,鉴于风机低全压、大流量的特点以及温室的长度较大，空气阻力较大，进风口应较大，才能够保证温室通风系统的正常工作。一般吸气口的面积约为,3,倍的排风口面积。,若湿帘面积不能保证进风面积时，需增加进风口，以保证通风要求。,（三）换气窗的自动控制,换气窗的开启与否，主要取决于温室内的温度和相对湿度。目前，主要监测室内温度对换气窗控制设定温度档分,“,设定点,”,、,“,启动温差,”,和,“,环境温度,”,三个温度区。平时运行时，旋钮拔在,“,环境温度,”,档，指示传感器的实际温度（排风窗口温度），当室内温度达到,“,设定点,”,后，通风窗电机开启运行，打开天窗，进行自然通风，使温室内温度降低到,“,设定温度,”,上限温度值以下。运行后，若温度未降到规定范围内，再次启动电机加大天窗开度，直至符合规定的温度范围。,如果利用自然通风，未能达到要求，控温仪就启动遮荫系统降温，使室内温度达到要求；如果还未能达到要求，控制温仪就启动风机湿帘降温系统或喷雾降温系统，从而达到目的。这样不仅降低了温室内温度，而且使温室内空气保持清新。,当温度低于,“,设定温度,”,下限值时，应先关闭风机湿帘降温系统或喷雾系统；如果还低于其下限值，则逐渐关小天窗开度。使温室内的温度升高到下限温度以上。,第二节：降温设备,为保证良好的经济效益，必须保证一年四季都进行生产。当室内温度超过,35,时，就不能正常生产。,为维持室内气温、地温在适温范围内，需将流入室内的热量强制排除，以达到降温目的。降温方式依其利用的物理条件可分：,蒸发降温法,采用室内喷雾、喷水或设置蒸发器（湿墙、湿帘），通过水分蒸发,“,消除,”,太阳辐射热能。,遮光法,在屋顶以一定间隔设置遮光被覆物，可减少太阳净辐射约,50%,，室内平均温度约降低,2,。,通风换气法,利用换气扇等人工方法进行强制换气，降低温室内空气温度。,一、蒸发降温,利用空气的不饱和性和水的蒸发潜热来降温，当空气中所含水分没有达到饱和时，水会蒸发变成水蒸汽进入空气中，水蒸发的同时，吸收空气的热量，降低空气的温度，而空气相对湿度提高。同时温室中植物生长需要比较高的相对湿度，当相对湿度在,80,90%,时，不会对植物生长造成不利影响。蒸发降温过程中必须保证温室内外空气流动，排出高温、高湿的气体，补充进新鲜空气。目前采用的蒸发降温方法有,湿帘风机降温系统和喷雾降温,。,1,、湿帘风机降温系统,湿帘风机降温系统系中国农业大学的科技成果，富通公司拳头产品。被审定为国家级新产品，获农业部科技进步二等奖，国家科委科技进步三等奖。,（,1,）组成：,湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统，湿帘由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。,纵向通风原理图,湿帘降温装置的效率取决于湿帘的性能及过流面积大小。通常湿帘是满墙布置，以保证室内空气均匀分布。要求湿帘的耐久性良好。,湿帘材料要求主要包括：吸附水能力、通风透气性能、多孔性和耐用性；良好吸水性能使水均匀分布在湿帘上，透气性使空气流动阻力小，材料的多孔性则可提供更大的表面积，目前湿帘采用的材料有：白杨木细刨花、瓦楞纸、聚氯乙烯等。,湿帘降温原理,ZB,型湿帘纸采用独特的高分子材料与木浆纤维分子间双重空间交联，并用高耐水、耐候性材料胶结而成。即保证了足够的湿挺度、高耐水性能，又具有较大的蒸发比表面积和较低的过流阻力损失。降温效率高、使用寿命长便于自立支撑安装，是理想的换热增湿材料。,湿帘,+,上下卡条,（,2,）工作原理：,目前温室的湿帘降温系统，均采用纵向通风的方式进行设计；纵向通风是使温室内的气流方向与温室纵轴相平行，通风效率高。通常将湿帘布置在温室一个端墙，将通风机布置在另一面端墙。安装风机后对温室侧墙的日光透过率有一些影响。,风机抽风时，室内产生负压、迫使室外未饱和的空气流经多孔湿润湿帘表面时，空气中大量的显热转化为潜热，从而迫使进入室内空气的干球湿度降低,8,12,并源源不断地引入室内进行防暑降温。,（,3,）湿帘风机系统特点：,系统具有设备简单、能耗低、降温效率高、使用寿命长、阻力损失小、便于自立支撑安装、运行可靠等优点。,费用低（设备费用仅为空调的七分之一，运行费用为空调的十分之一）。,适用面积大范围广。如：空调加湿器、禽畜养殖场、纺织车间、温室、微生物培养车间等。,2,、喷雾降温系统,是直接将水以雾状喷在温室的空中，雾粒直径非常小，只有,10,微米，可在空气中直接汽化。雾粒汽化时吸收热量，降低室内空气温度，其降温速度快，蒸发效率高，温度分布均匀，是蒸发降温的最好形式。,（,1,）组成：,水过滤装置、高压水泵、高压管道、旋芯式喷头,（,2,）工作过程：,水经过滤器过滤，通过水泵加压由管道通到各个喷头，以高速喷出，形成雾粒。旋芯式喷头主要参数：喷量,60,100,克,/,分，喷雾锥角大于,70,，雾粒直径小于,10,微米。,一般是间歇式工作，喷雾,10,30,秒，停止工作,3,分钟，以便雾粒汽化。喷雾降温时还必须进行强制通风，以便排出高湿气体，否则将降低雾化降温效果。,喷雾降温效果好，但整个系统比较复杂，对设备要求较高，造价及运行费用都较高。,喷雾降温设施,雾化均匀，降温迅速，正常情况下几分钟可降温,4,以下,雾化喷淋进口喷头,大于,4000 m2,10,元,/,平方,（,3,）类型：,室内细雾降温、集中雾化降温等多种方式,二、屋面喷水降温,是将水均匀地喷洒在玻璃温室的屋面上，来降低温室内空气的温度。其物理原理是：当水在玻璃温室屋面上流动时，水与温室屋面的玻璃换热，吸收屋面玻璃热量，进而将温室内的余热带走；当水在玻璃屋面流动时，会有部分水分蒸发，进一步降低了水的温度，强化了水与玻璃之间的换热。另外，水膜在玻璃屋面上流动，可减少进入温室的日光辐射量，当水膜厚度大于,0.2,毫米时，太阳辐射的能量全部被水膜吸收并带走，这一点相当于遮荫。,组成：,水泵、输水管道、喷头,优点：,系统简单，价格低廉。但要有温度较低的水源，其降温效果与水温及水在屋面的流动情况有关，如果水在屋面上分布均匀时降温效果可达,6,8,，否则降温效果不好。,缺点：,耗水量大；水在屋面上结垢，影响透光率，清洗复杂。,三、遮荫降温,利用不透光或透光率低的材料遮住阳光，阻止多余的太阳辐射能量进入温室，保证作物能正常生长，又降低了温室内的空气温度。,由于遮荫材料不同和安装方式的差异，一般可降低温度,3,10,。,遮荫方法有室内遮荫、室外遮荫和屋面喷白降温。,遮荫材料有苇帘、黑色遮阳网、银色遮阳网、缀铝条遮阳网、镀铝膜遮阳网、石灰水等。,1,、室外遮荫降温系统,在温室骨架外另外安装一遮荫骨架，将遮阳网安装在骨架上，遮阳网可以用拉幕机构或卷膜机构带动，自由开闭。驱动装置可以手动或电动。使用时可根据需要进行手动控制、电动控制或与计算机控制系统联接进行自动控制。,优点：,降温效果好，直接将太阳能阻隔在温室外，各种遮阳网降温效果差别不大，都可以使用。,缺点：,骨架需要耗费一定的钢材；室外气候恶劣时，对遮阳网的强度要求较高；各种驱动设备在露天使用，要求设备对环境的适应能力较强，结构性能优良。,2,、室内遮荫系统,将遮阳网安装在温室内，在温室骨架上拉接一些金属或塑料的网线作为支撑系统，将遮阳网安装在支撑系统上，整个系统简单轻巧，不用另制金属支架，造价较室外遮荫低。,室内遮阳网一般采用,电动控制或电动加手动控制,。,在降温理论上比室外遮荫系统复杂；室外遮荫是太阳照射在室外的遮阳网上，被网吸收或反射，都是发生在温室外，由于这部分能量没有进入温室不会对温室的温度产生影响。而室内遮荫则是在阳光进入温室后进行遮挡，这时遮阳网要反射一部分阳光，因反射光波长不变，则这部分能量又回到室外，另外的一部分被遮阳网吸收，升高了遮阳网的温度，然后再传给温室内的空气，使温室内的空气温度升高。室内遮荫的效果主要取决于遮阳网的反射能力，不同材料制成的遮阳网使用效果差别很大，以缀铝条的遮阳网效果最好。,另外，室内遮荫系统一般还与室内保温幕系统共设，夏天使用遮阳网，降低室温，到冬季将遮阳网换成保温幕，夜间使用，可以节约能耗,20%,以上。,遮阳系统,拉幕系统,拉幕电机,3,、屋面喷白降温,是温室特有的降温方法，尤其是玻璃温室。它是在夏天将白色涂料喷在温室的外表面，阻止太阳辐射进入温室内。其遮荫率最高可达,85%,，可以通过人工喷涂的疏密来调节其遮光率，到冬天再将其清洗掉。,优点：,不需要制造支撑系统，造价低、施工方便。,缺点：,不能调节控制，对作物的生长有影响。,一般降温方式不是采用单一方法来实现，而是采用多种方法组合：如采用室内遮荫与冬季保温的组合；强制通风与蒸发冷却方式的组合；遮荫与湿帘风机降温系统的组合等等。,