劉春來 王現(xiàn)領(lǐng)

摘? 要：針對北方地區(qū)夏季高溫超過花卉正常生長溫度，采用降溫措施進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽降溫措施的降溫效果最好，但能耗大;濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽+噴淋降溫措施，也是一種較理想的降溫措施，可節(jié)能38.3%。在3種不同噴水間隔的噴淋降溫試驗(yàn)中，以開10min停5min方案降溫效果最好。

關(guān)鍵詞：溫室;膜外噴淋;降溫調(diào)控

中圖分類號：S6-3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181233004

天津地處華北平原，是北方花卉的重要中轉(zhuǎn)集散地，屬溫帶半濕潤季風(fēng)性氣候，夏季經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)高溫高濕天氣，使溫室內(nèi)的溫濕度超過花卉生長的上限溫度。根據(jù)實(shí)測資料，當(dāng)夏季室外氣溫達(dá)到35℃時，不設(shè)降溫系統(tǒng)的溫室內(nèi)溫度接近60℃，在這種溫度下，花卉是無法成活的。目前，溫室降溫措施主要包括自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、濕簾、遮蔭、噴霧、濕簾風(fēng)機(jī)等方式，在實(shí)際應(yīng)用時，一般都是幾種方法聯(lián)合應(yīng)用。為了解各種降溫措施的效果，本文對外遮陽、濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽、外遮陽+噴淋、濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽+噴淋等降溫措施進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1? ? ?材料與方法

1.1? ? ?試驗(yàn)場基本情況

2017年6—8月，試驗(yàn)在天津?qū)幒愚r(nóng)業(yè)生態(tài)園現(xiàn)代玻璃溫室進(jìn)行。該溫室為傳統(tǒng)的荷蘭Venlo型溫室，無側(cè)窗和天窗。溫室為南北寬12m、東西長28.8m的獨(dú)棟玻璃溫室，面積345.6m2。溫室高4.0m，脊高0.9m。溫室基礎(chǔ)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，溫室骨架為鋼結(jié)構(gòu)，溫室四周及屋頂均為5mm鋼化玻璃，無色透明，透光率60%。溫室屋頂為折線形，外遮陽網(wǎng)距離屋脊0.6 m，遮陽網(wǎng)為黑色，遮光率為52%，開啟由電機(jī)帶動鍍鋅鋼管完成。溫室大門在西側(cè)，推拉門，2.1m×2.0 m。室內(nèi)地面為混凝土結(jié)構(gòu)，溫室內(nèi)布置14個可移動式苗床，寬1.7m，長10m，高0.8m，苗床正下方為碎石。溫室西側(cè)安裝風(fēng)機(jī)兩臺，風(fēng)機(jī)軸中心距室內(nèi)地面1.2m，風(fēng)機(jī)功率1.5kW，風(fēng)量5.58萬m?/h，葉輪直徑1.4m。溫室東側(cè)安裝濕簾，濕簾為10cm厚纖維質(zhì)濕簾，尺寸1.1m×8m，濕簾水源為自來水管道向濕簾循環(huán)供水。溫室外沒有噴淋設(shè)備，需增設(shè)。

1.2? ? ?試驗(yàn)設(shè)計方案

為觀測溫室內(nèi)溫度變化，共設(shè)5種試驗(yàn)方案，具體包括：無降溫措施;外遮陽措施;濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽措施;外遮陽+噴淋措施;濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽+噴淋措施。

試驗(yàn)時，溫室內(nèi)未種植植物。為觀測溫室立體空間溫度變化情況，共設(shè)3個測點(diǎn)，測點(diǎn)布置在溫室的中央，測點(diǎn)距離地面高度分別是1.2m、2.5m和4.1m，對應(yīng)的溫度分別稱為室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度和室內(nèi)3溫度。溫室內(nèi)儀器為美德時TH101B型溫濕度計，室外溫度為紅水溫度計監(jiān)測。

1.3? ? ?膜外噴淋試驗(yàn)設(shè)計方案

膜外噴淋系統(tǒng)由儲水桶、潛水泵、管道和噴頭組成。膜外噴淋水源為地下水。噴淋系統(tǒng)共安裝40個微噴頭，共10條支管，每條支管4個。支管間距3.2m，噴頭間距3.3m。微噴頭額定流量70mL/h，工作壓力0.2MPa，射程3.2m。噴頭安裝在遮陽網(wǎng)下方。

2? ? ?結(jié)果與分析

2.1? ? ?無降溫措施時，溫室內(nèi)溫度變化試驗(yàn)

試驗(yàn)時，天氣晴朗，微風(fēng)，相對濕度33%，室外最高溫度34℃。試驗(yàn)從10：00開始18：00結(jié)束。玻璃溫室初始溫度48℃，試驗(yàn)期間溫室室內(nèi)溫度48～58～50℃。最高溫度出現(xiàn)在16：00，相對于室外溫度滯后明顯。

2.2? ? ?外遮陽措施，溫室內(nèi)溫度變化試驗(yàn)

試驗(yàn)從10：00開始，外遮陽開啟，至18：00試驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉。玻璃溫室內(nèi)溫度維持在44～46.3℃范圍，與室外溫度的相關(guān)性不顯著。相對于無措施的玻璃溫室溫度，遮陽網(wǎng)的降溫作用明顯，可降低溫度4～11.7℃左右。

2.3? ? ?濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽措施，溫室內(nèi)溫濕度變化試驗(yàn)

試驗(yàn)從10：00開始，外遮陽開啟，玻璃溫室初始室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為50℃、48℃、46℃，10：30室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為46℃、45℃、43℃，比初始溫度降低4℃、3℃、3℃。10：30濕簾風(fēng)機(jī)開啟，11：00室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為45℃、42℃、33℃，溫度又降低1℃、3℃、10℃。試驗(yàn)玻璃溫室的濕簾風(fēng)機(jī)中心距地面1.2m，與室內(nèi)3溫度計的位置高度一致，說明濕簾風(fēng)機(jī)對同一層面的溫室溫度影響顯著，對溫室上層的溫度影響不顯著，對溫室頂層的溫度影響最小。

為了解濕簾風(fēng)機(jī)的降溫效果，開機(jī)1h后，即11：30，室內(nèi)3溫度降至31.5℃，關(guān)閉濕簾風(fēng)機(jī)，12：00室內(nèi)3溫度上升至36℃。以后每0.5h啟閉濕簾風(fēng)機(jī)1次，室內(nèi)3溫度控制在31.3～36.3℃之間，溫度上升4.3～4.6℃。因此，為控制室內(nèi)溫度在35℃以下，濕簾風(fēng)機(jī)停機(jī)不宜超過20min。

15：30后濕簾風(fēng)機(jī)關(guān)閉不再啟動，室內(nèi)3溫度開始快速上升，17：00室內(nèi)3溫度達(dá)到41℃。室內(nèi)2、室內(nèi)3溫度變化不明顯。

2.4? ? ?外遮陽網(wǎng)+噴淋措施，溫室內(nèi)溫濕度變化試驗(yàn)

膜外噴淋降溫效果與溫室自身的條件有關(guān)，還與噴淋時間和水溫相關(guān)。試驗(yàn)用水為地下水，水溫21℃。依據(jù)試驗(yàn)濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽措施，濕簾風(fēng)機(jī)停機(jī)不超過20min，并參考有關(guān)文獻(xiàn)采用間隔噴淋的方式，確定3種噴淋方案，分別是開10min停5min，開5min停10min，開10min停10min。

試驗(yàn)于10：00開啟外遮陽，11：00室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為45.5℃、44.2℃、43.0℃，這時開啟噴淋系統(tǒng)，噴淋至12：00，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為41.5℃、41℃、40℃，溫度分別下降4℃、3.2℃、3.0℃。噴淋至12：30，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為41.3℃、40.9℃、40℃，溫度分別下降0.2℃、0.1℃、0.0℃?？梢姡瑖娏艹^1h后降溫效果已不顯著，噴淋最大降溫幅度達(dá)3～4.2℃，但室內(nèi)3溫度仍高達(dá)40℃，遠(yuǎn)高于花卉適宜生長的溫度。因此，為達(dá)到最佳降溫效果，噴淋系統(tǒng)需與其他降溫措施配合使用。

從12：30—13：30，采用開10min停5min噴淋方案，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度從41.3℃、40.9℃、40℃到42.6℃、41.5℃、40.7℃，分別升溫1.3℃、0.6℃、0.7℃;

從13：30—15：00，采用開5min停10min噴淋方案，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度從42.6℃、41.5℃、40.7℃到44.8℃、44℃、42.4℃，分別升溫2.2℃、2.5℃、1.7℃;

為進(jìn)行開10min停10min的噴淋試驗(yàn)，先把室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度降低到42.8℃、42℃和41.2℃，從15：30開始開10min停5min的噴淋試驗(yàn)，至16：30噴淋試驗(yàn)結(jié)束時，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度降低到44.7℃、43.8℃和42.9℃，分別升溫1.9℃、1.8℃、1.7℃。

通過上述試驗(yàn)可知，水溫21℃，噴淋系統(tǒng)可使溫室內(nèi)溫度降低3～4.2℃，降溫效果與噴淋時間為負(fù)相關(guān)。開10min停5min噴淋方案效果最好，但僅依靠外遮陽+噴淋的降溫措施無法達(dá)到花卉適宜生長的溫度。

2.5? ? ?濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽+噴淋措施，溫室內(nèi)溫濕度變化試驗(yàn)

10：00外遮陽開啟，11：00室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為45.0℃、44.0℃、43.0℃。啟動濕簾風(fēng)機(jī)至12：00，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為42℃、39℃、31.4℃，溫度分別下降3℃、5℃、11.6℃，達(dá)到了花卉適宜生長的溫度。這時關(guān)閉濕簾風(fēng)機(jī)，啟動噴淋系統(tǒng)，采用開10min停5min方案，14：00時室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為44.5℃、42℃、33.7℃，溫度分別上升3.5℃、3.0℃、2.3℃。再次啟動濕簾風(fēng)機(jī)至15：00，室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為41.8℃、39.1℃、31.2℃，溫度分別下降2.7℃、2.9℃、2.5℃。再次關(guān)閉濕簾風(fēng)機(jī)，17：00時室內(nèi)1溫度、室內(nèi)2溫度、室內(nèi)3溫度分別為44.5℃、42℃、33.3℃，溫度分別上升2.7℃、2.9℃、2.1℃。17：00后停止?jié)窈燂L(fēng)機(jī)和噴淋降溫措施，溫室溫度回升較快，18：00室內(nèi)3溫度上升到39.4℃。所以，溫室若保持花卉適宜生長環(huán)境溫度，至少噴淋2h后開啟濕簾風(fēng)機(jī)1h，否則，溫度會快速回升超過花卉生長溫度上限。

2.6? ? ?耗能對比分析

外遮陽+濕簾風(fēng)機(jī)方式：1.5kW濕簾風(fēng)機(jī)，2臺，日工作12h，日耗電36kW·h。

外遮陽+濕簾風(fēng)機(jī)+噴淋方式：濕簾風(fēng)機(jī)與噴淋系統(tǒng)交替工作，每天工作4個周期，每個周期3h（濕簾風(fēng)機(jī)工作1h，噴淋系統(tǒng)工作2h），噴淋水泵功率0.85kW，則日耗電：（3×1+0.85×3）×4=22.2kW。該措施比外遮陽+濕簾風(fēng)機(jī)降溫方式節(jié)能38.3%，但耗水33.6m3/d。

3? ? ?結(jié)論

項(xiàng)目開展了無降溫、外遮陽、濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽、外遮陽+噴淋和濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽+噴淋等5種降溫試驗(yàn)，掌握了各種降溫措施下溫室內(nèi)溫度變化規(guī)律，其中濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽降溫措施，室內(nèi)3溫度可降至31.5℃，是降溫效果最好的措施;濕簾風(fēng)機(jī)+外遮陽+噴淋降溫措施，通過噴淋降溫減緩溫室溫度上升速度，減少濕簾風(fēng)機(jī)開機(jī)時間，可使室內(nèi)3溫度維持在33.7℃以下，也是較理想的降溫措施。在3種不同噴水間隔的噴淋降溫試驗(yàn)，以開10min停5min方案降溫效果最好，可節(jié)能38.3%。

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