几种降温措施对玻璃温室内温度影响研究.pdf

农业科学                           农业与技术  2018, Vol.38, No.24  9几种降温措施对玻璃温室内温度影响研究刘春来  王现领（天津市水利科学研究院，天津 300060）摘   要：针对北方地区夏季高温超过花卉正常生长温度，采用降温措施进行对比试验，试验结果表明湿帘风机+外遮阳降温措施的降温效果最好，但能耗大；湿帘风机+外遮阳+喷淋降温措施，也是一种较理想的降温措施，可节能38.3%。在3种不同喷水间隔的喷淋降温试验中，以开10min停5min方案降温效果最好。关键词：温室；膜外喷淋；降温调控中图分类号： S6-3                                             文献标识码： A                                              DOI： 10.11974/nyyjs.20181233004天津地处华北平原，是北方花卉的重要中转集散地，属温带半湿润季风性气候，夏季经常出现连续高温高湿天气，使温室内的温湿度超过花卉生长的上限温度。根据实测资料，当夏季室外气温达到 35时，不设降温系统的温室内温度接近 60，在这种温度下，花卉是无法成活的 。目前，温室降温措施主要包括自然通风、机械通风、湿帘、遮荫、喷雾、湿帘风机等方式，在实际应用时，一般都是几种方法联合应用。为了解各种降温措施的效果，本文对外遮阳、湿帘风机 + 外遮阳、外遮阳+ 喷淋、湿帘风机 + 外遮阳 + 喷淋等降温措施进行了试验研究。1材料与方法1.1     试验场基本情况2017 年 6 8 月，试验在天津宁河农业生态园现代玻璃温室进行。该温室为传统的荷兰 Venlo 型温室，无侧窗和天窗。温室为南北宽 12m、东西长 28.8m 的独栋玻璃温室，面积 345.6m2。温室高 4.0m，脊高 0.9m。温室基础为钢筋混凝土结构，温室骨架为钢结构，温室四周及屋顶均为 5mm 钢化玻璃，无色透明，透光率 60%。温室屋顶为折线形，外遮阳网距离屋脊 0.6 m，遮阳网为黑色，遮光率为 52%，开启由电机带动镀锌钢管完成。温室大门在西侧，推拉门， 2.1m 2.0 m。室内地面为混凝土结构，温室内布置 14个可移动式苗床，宽 1.7m，长 10m，高 0.8m，苗床正下方为碎石。温室西侧安装风机两台，风机轴中心距室内地面 1.2m，风机功率 1.5kW，风量 5.58 万 m/h，叶轮直径 1.4m。温室东侧安装湿帘，湿帘为 10cm 厚纤维质湿帘，尺寸 1.1m 8m，湿帘水源为自来水管道向湿帘循环供水。温室外没有喷淋设备，需增设。1.2     试验设计方案为观测温室内温度变化，共设 5 种试验方案，具体包括：无降温措施；外遮阳措施；湿帘风机 + 外遮阳措施；外遮阳 + 喷淋措施；湿帘风机 + 外遮阳 + 喷淋措施。试验时，温室内未种植植物。为观测温室立体空间温度变化情况，共设 3 个测点，测点布置在温室的中央，测点距离地面高度分别是 1.2m、2.5m 和 4.1m，对应的温度分别称为室内 1 温度、室内 2 温度和室内 3 温度。温室内仪器为美德时 TH101B 型温湿度计，室外温度为红水温度计监测。1.3     膜外喷淋试验设计方案膜外喷淋系统由储水桶、潜水泵、管道和喷头组成。膜外喷淋水源为地下水。喷淋系统共安装 40 个微喷头，共 10 条支管，每条支管 4 个。支管间距 3.2m，喷头间距3.3m。微喷头额定流量 70mL/h，工作压力 0.2MPa，射程 3.2m。喷头安装在遮阳网下方。图 1  膜外喷淋降温系统平面布置图图 2  膜外喷淋降温系统立面布置图2结果与分析2.1     无降温措施时，温室内温度变化试验试验时，天气晴朗，微风，相对湿度 33%，室外最高温度 34。试验从 10:00 开始 18:00 结束。玻璃温室初始温度 48 ，试验期间温室室内温度 485850。最高温度出现在 16:00，相对于室外温度滞后明显。图 3  无措施时玻璃温室内温度变化曲线2.2     外遮阳措施，温室内温度变化试验试验从 10:00 开始，外遮阳开启，至 18:00 试验结束后关闭。玻璃温室内温度维持在 4446.3 范围，与室外温度的相关性不显著。相对于无措施的玻璃温室温度，遮阳网的降温作用明显，可降低温度 411.7左右。10 2018, Vol.38, No.24               农业与技术  农业科学图 4  外遮阳开启时玻璃温室内温度变化曲线2.3     湿帘风机 + 外遮阳措施，温室内温湿度变化试验试验从 10:00 开始，外遮阳开启，玻璃温室初始室内1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 50 、48 、46，10:30 室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 46 、 45、 43，比初始温度降低 4、 3、 3。10:30 湿帘风机开启， 11:00 室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 45、 42、 33，温度又降低 1、3、 10。试验玻璃温室的湿帘风机中心距地面 1.2m，与室内 3 温度计的位置高度一致，说明湿帘风机对同一层面的温室温度影响显著，对温室上层的温度影响不显著，对温室顶层的温度影响最小。为了解湿帘风机的降温效果，开机 1h 后，即11:30，室内 3 温度降至 31.5，关闭湿帘风机， 12:00 室内 3 温度上升至 36。以后每 0.5h 启闭湿帘风机 1 次，室内 3 温度控制在 31.336.3之间，温度上升 4.34.6。因此，为控制室内温度在 35以下，湿帘风机停机不宜超过 20min。15:30 后湿帘风机关闭不再启动，室内 3 温度开始快速上升， 17:00 室内 3 温度达到 41。室内 2、室内 3 温度变化不明显。图 5  湿帘风机 + 外遮阳时玻璃温室内温度变化曲线2.4     外遮阳网 + 喷淋措施，温室内温湿度变化试验膜外喷淋降温效果与温室自身的条件有关，还与喷淋时间和水温相关。试验用水为地下水，水温 21。依据试验湿帘风机 + 外遮阳措施，湿帘风机停机不超过20min，并参考有关文献采用间隔喷淋的方式，确定 3 种喷淋方案，分别是开 10min 停 5min，开 5min 停 10min，开 10min 停 10min。试验于 10:00 开启外遮阳， 11:00 室内 1 温度、室内2 温度、室内 3 温度分别为 45.5 、44.2 、43.0 ，这时开启喷淋系统，喷淋至 12:00，室 内 1温度、室内 2温度、室内 3温度分别为 41.5 、 41、 40，温度分别下降 4 、3.2、 3.0。喷淋至 12:30，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 41.3 、40.9 、40 ，温度分别下降0.2 、0.1 、0.0 。可见，喷淋超过 1h 后降温效果已不显著，喷淋最大降温幅度达 34.2，但室内 3 温度仍高达 40，远高于花卉适宜生长的温度。因此，为达到最佳降温效果，喷淋系统需与其他降温措施配合使用。从 12:30 13:30，采用开 10min 停 5min 喷淋方案，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度从 41.3 、40.9、 40到 42.6 、 41.5、 40.7，分别升温 1.3 、0.6 、0.7 ；从 13:30 15:00，采用开 5min 停 10min 喷淋方案，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度从 42.6 、41.5、 40.7到 44.8 、 44、 42.4，分别升温 2.2 、2.5 、1.7 ；为进行开 10min 停 10min 的喷淋试验，先把室内 1温度、室内 2 温度、室内 3 温度降低到 42.8、42 和41.2，从 15:30 开始开 10min 停 5min 的喷淋试验，至16:30 喷淋试验结束时，室内 1 温度、室内 2 温度、室内3 温度降低到 44.7、 43.8和 42.9，分别升温 1.9 、1.8 、1.7 。通过上述试验可知，水温 21，喷淋系统可使温室内温度降低 34.2，降温效果与喷淋时间为负相关。开10min 停 5min 喷淋方案效果最好，但仅依靠外遮阳 + 喷淋的降温措施无法达到花卉适宜生长的温度。 图 6  水温 21，外遮阳 + 喷淋时玻璃温室内温度变化曲线2.5     湿帘风机 + 外遮阳 + 喷淋措施，温室内温湿度变化试验图 7 外遮阳 + 湿帘风机 + 喷淋时玻璃温室内温度变化曲线10:00 外遮阳开启， 11:00 室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 45.0 、44.0 、43.0 。启动湿帘风机至 12:00，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 42 、39 、31.4 ，温度分别下降 3 、5 、11.6，达到了花卉适宜生长的温度。这时关闭湿帘风机，启动喷淋系统，采用开 10min 停 5min 方案， 14:00 时室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 44.5 、42、33.7 ，温度分别上升 3.5 、3.0 、2.3 。再次启动湿帘风机至 15:00，室内 1 温度、室内 2 温度、室内3温度分别为 41.8 、 39.1、 31.2，温度分别下降 2.7 、温度（）温度（）温度（）温度（）农业科学                           农业与技术  2018, Vol.38, No.24  112.9、 2.5。再次关闭湿帘风机， 17:00 时室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 44.5 、42 、33.3 ，温度分别上升 2.7 、2.9 、2.1 。17:00 后停止湿帘风机和喷淋降温措施，温室温度回升较快， 18:00 室内 3 温度上升到 39.4。所以，温室若保持花卉适宜生长环境温度，至少喷淋 2h 后开启湿帘风机 1h，否则，温度会快速回升超过花卉生长温度上限。2.6     耗能对比分析外遮阳 + 湿帘风机方式： 1.5kW 湿帘风机， 2 台，日工作 12h，日耗电 36kWh。外遮阳 + 湿帘风机 + 喷淋方式：湿帘风机与喷淋系统交替工作，每天工作 4 个周期，每个周期 3h（湿帘风机工作 1h，喷淋系统工作 2h），喷淋水泵功率 0.85kW，则日耗电：（ 31+0.853）4=22.2kW。该措施比外遮阳 + 湿帘风机降温方式节能 38.3%，但耗水 33.6m3/d。3结论项目开展了无降温、外遮阳、湿帘风机 + 外遮阳、外遮阳 +喷淋和湿帘风机 +外遮阳 +喷淋等 5种降温试验，掌握了各种降温措施下温室内温度变化规律，其中湿帘风机 + 外遮阳降温措施，室内 3 温度可降至 31.5，是降温效果最好的措施；湿帘风机 + 外遮阳 + 喷淋降温措施，通过喷淋降温减缓温室温度上升速度，减少湿帘风机开机时间，可使室内 3 温度维持在 33.7以下，也是较理想的降温措施。在 3 种不同喷水间隔的喷淋降温试验，以开10min 停 5min 方案降温效果最好，可节能 38.3%。参考文献1 胡燕 . 华东型连栋塑料温室夏季降研究 J. 农机化研究 ,2003(2):46-47.2 程绍明 . 连栋塑料温室喷雾降温及外遮阴降温实验研究 J.农机化研究 ,2004(2):169-171.3 李红莲 . 不同降温措施对连栋玻璃温室内温度的影响 J. 沈阳农业大学学报 ,2006,37(2):241-444.4 毛罕平 .Venlo 型连栋玻璃温室夏季温湿度的调控措施及效果J. 江苏农业科学 ,2008(3):256-259.5 胡建 . 玻璃温室夏季单项降温措施的试验研究 J. 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