南昌地区花卉温室大棚雾化降温系统试验研究

收稿日期 : 2018 12 19; 修订日期 : 2019 01 23作者简介 : 丁德志 ( 1972 ) ， 男 ， 工程师 ， 主要从事农业设施与装备的研究工作 。基金项目 : 江西省级现代农业产业技术体系花卉产业专项 ( 赣农办字 2018 95 号 ) ; 江西省农牧渔业科研指导性项目 ( 赣农办字 2018 65 号 ) ; 新余市科技支撑项目 ( 余财教 2018 43 号 ) 。* 通讯作者 : 周 坚 ( 1965 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从事设施农业科学与工程方面的研究工作 ， Email: 575243297 qqcom。第 37 卷 第 1 期2019 年 2 月江 西 科 学JIANGXI SCIENCEVol37 No1Feb2019doi: 1013990/j issn1001 3679201901023南昌地区花卉温室大棚雾化降温系统试验研究丁德志1， 刘春萍1， 袁九香2， 严思堃1，周浩然3， 黄政淳1， 王克凤4， 杨 杨2， 周 坚1*( 1 江西省农业机械研究所 ， 330044， 南昌 ; 2 南昌市经济作物管理站 ， 330006， 南昌 ;3 江西农业大学 ， 330045， 南昌 ; 4 南昌市青山湖区喜洋洋花卉园艺中心 ， 330006， 南昌 )摘要 : 设计一种雾化降温系统 ， 阐述了其总体设计 、工作及其控制方法 。通过试验表明该雾化降温系结合风机 、湿帘的组合应用 ， 能有效降低南昌地区夏季花卉温室大棚内温度 5 8， 改善花卉作物生长环境 ， 减少种植风险 ， 满足高温天气花卉生产需求 。关键词 : 雾化降温 ; 花卉种植 ; 风机湿帘 ; 温室中图分类号 : S318 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 3679( 2019) 01 112 04Atomization and Cooling System of Flower Greenhousein Nanchang AreaDING Dezhi1， LIU Chunping1， YUAN Jiuxiang2， YAN Sikun1，ZHOU Haoran3， HUANG Zhengchun1， WANG Kefeng4， YANG Yang2， ZHOU Jian1*( 1 Jiangxi Agricultural Mechanization Research Institute， 330044， Nanchang， PRC;2 Nanchang Cash Crop Management Station， 330006， Nanchang， PRC;3 Jiangxi Agricultural University， 330045， Nanchang， PRC4 Xiyang Flower Gardening Center， Qingshan Lake District， Nanchang City， 330006， Nanchang， PRC)Abstract: A kind of atomization cooling system is designed， and its overall design， work and controlmethod are described The test results show that the combined application of the atomization andcooling system combined with fan and wet curtain can effectively reduce the temperature 5 8，improve the growth environment of flower crops and reduce the planting risk in the greenhouse shedof summer flowers in Nanchang area To meet the high temperature weather flower production re-quirementsKey words: atomization cooling; flower planting; fan wet curtain; greenhouse0 引言南昌年平均气温在 17 1 17 8 之间 ， 0积温 6 256 6 530。气温变幅大 ， 高温 ( 35) 平均日数为 36 9 d， 盛夏极端气温达 40以上 。受温室效应影响 ， 在自然通风状态下温室栽培温度高于室外 ， 温差可达 10 以上 ， 严重影响温室作物的生长 ， 降低温室周年使用率 1 4。温室降温常采用的降温方式包括风机通风 、遮阳 、湿帘 、机械制冷等 5。南昌地区主要采用内外遮阳 + 风机通风 + 湿帘的方式 ， 降温效果不能完全适合温室花卉的生长要求 ， 且控制方式单一 ， 自动化程度不高 6 7。冷雾降温技术具有环境友好 ，雾化效果好 ， 降温效果明显特点 。该试验研究利用温室现有的设备 ， 设计高压喷雾降温系统 。利用柱塞泵将过滤器净化处理过的水加压至 4 7MPa 左右 ， 通过高压厚壁 PE 管路输送到 “超微细 ”喷嘴雾化 ， 并高速旋转 ， 以 5 50 m 的超微雾粒子喷射到整个空间 ， 超微雾粒子在空气中吸收热量 ， 从液态变微颗粒雾蒸发 ， 大量吸收温室空气中的热量 ， 达到增湿 、降温 。整个过程为等焓绝热过程 8。1 雾化降温系统结构设计11 雾化降温系统的结构如图 1 所示 ， 水源部分的供水经过过滤器 8( 水质较差需要二级甚至多级过滤 ) 进入水箱 7，高压柱塞泵 5 加压后经高压 PE 管 9 输送到雾化喷头使之雾化 ， 产生悬浮在空气中的小雾滴 2。为防止喷头堵塞 ， 保持喷雾用水的纯净 ， 采用了前置过滤器 ( 精滤 ) 滤芯采用 PP 棉过滤 ， 适用深井水 、市政自来水 ， 纳污能力强 ， 使用寿命长 ， 成本低 ， 精度可达 5 m， 有效过滤泥沙 、铁锈 、藻类等杂质 。喷头采用带滤网或 PP 棉过滤的不锈钢高压雾化喷嘴 ， 顶杆 14 mm， 喷嘴孔径 02 mm， 喷雾量 49 89 mL/min， 喷雾有效距离 1 5 2 0 m 4。喷头通过不锈钢三通喷头座在单跨大棚的顶部一进二出排列一条直线 、水平喷射 ， 有效空间内高出123456798高压出水管高压出水回 水管压 强供水水 源1 控制系统 ; 2 电机 ; 3 调节溢流阀 ; 4 压力表 ;5 柱塞泵 ; 6 管路 ; 7 水箱 ; 8 过滤器 ; 9 高压 PE 管图 1 花卉温室雾化降温结构图生长架 15 m、间距 3 m 安装 。系统采用 WHW2615N柱塞泵 ， 配套动力 M2SE 22kWABB 电机 ， 水箱采用重力式供水方式 ， 水箱的容量是泵额定流量的 10倍 。12 雾化降温系统控制系统设计系统采用智能操作控制模式 ， 具有自动 、手动模式 ， 风机和湿帘正常使用时 ， 自动控制系统通过现场温度传感器反馈的数据与设定数据进行实时比对 ， 当温室内温度高于设定温值时 ， 系统自动开机喷雾降温 ; 当温室大棚内的温度被降到控制器事先设定的低温度值时 ， 该系统就自动停机 。控制系统也可作定时器 ， 在一定时间间隔内循环启动喷雾 ， 与风机和湿帘协同工作 ， 达到降低生长区环境温度 。控制柜面板具有实时显示温度和湿度传感器传输的数据 。开 始手 /自选择自动模式设置柱塞泵启动喷雾工作开始手动温度值设定定时间隔设定定时间隔时间完成温度 >设定上限温 度 <设定下限温度传感器柱塞泵停止YNNYY图 2 雾化降温系统控制系统示意图2 对比试验测试试验地点在南昌市青山湖区扬子洲喜洋洋花卉园艺中心基地 ( N2844'， E11554') ， 2018 年 7月日均最低气温 29， 日均最高 37。温室栽培品种主要有仙客来 、凤梨 、长寿花等 ， 当夏季温度超过 30时会影响花卉生长 。21 试验温室大棚条件试验采用了 4 m 6 m 56 m 的连栋大棚 、塑料薄膜覆盖 ， 能侧开窗卷膜通风 、开窗高度 1 2m( 试验采取闭窗 ) 。大棚两端面分别安装有风机和湿帘设备 ， 安装遮阳率 85%外遮阳网 。22 试验方法试验时温室内生长的植株为莫莱尔 F1 代杂交种仙客来 美蒂丝银饰叶 4225、斯玛蒂兹6090、拉蒂尼亚1010 3 个品种 。测量设备选用建大仁科的 RS WS N01 1温湿度变送器 ， 精度 : 温度 0 5 ( 25) ， 湿度3%RH( 5% RH 95% RH， 25) ; 选用建大仁311第 1 期 丁德志等 : 南昌地区花卉温室大棚雾化降温系统试验研究科的 RS GZWS N01 2 65535 光照度变送器 ， 精度 : 7%( 25) 。3* 温度传感器5.00m3.10m1.65m温 度传感器 喷 嘴 管 路56.00m3.10m温度传感器5.00 m1.65m3.10m3.10m56.00 m温 度传感器 喷 嘴 管 路图 3 传感器布置示意图每个温室内设置有 9 个温度计测试点 ， 测点分布完全相同 ， 温度计的排列是立体分布 。上部温度传感器测量高度为喷雾管道上方 043 m， 中部温度传感器测量高度为喷雾管道下方 0 20 m，下部温度传感器测量高度为仙客来幼苗叶面层 。光照度变送器测量位置为仙客来叶面层 。雾化降温系统采用定时间隔循环喷雾模式 ，间隔时间为 120 s。试验时 ， 系统开机 、待系统运行稳定后 ， 分别同时测出数值分为 : 风机 、风机 + 湿帘 、风机 + 雾化 、 风机 + 湿帘 + 雾化共 4 种试验模式 。不同的工作模式对温度的影响 ( 表 1 表3) 。表 1 大棚测点温度数据的比较 ( 上部 ) /工作方式温室内的测点位置1 1 上 1 2 上 1 3 上 2 1 上 2 2 上 2 3 上 3 1 上 3 2 上 3 3 上 时温 温差风机 332 336 364 358 354 382 372 360 358 351 19 31风机 + 湿帘 318 316 336 340 316 336 358 340 340 351 35 07风机 + 雾化 326 308 326 316 302 326 314 324 316 356 54 30风机 + 湿帘 + 雾化 289 296 302 296 282 298 284 294 294 356 74 54表 2 大棚测点温度数据的比较 ( 中部 ) /工作方式温室内的测点位置1 1 中 1 2 中 1 3 中 2 1 中 2 2 中 2 3 中 3 1 中 3 2 中 3 3 中 时温 温差风机 318 314 366 334 344 378 344 332 366 351 37 27风机 + 湿帘 301 301 318 316 311 328 321 306 328 351 50 23风机 + 雾化 300 318 306 304 310 334 302 310 338 356 56 18风机 + 湿帘 + 雾化 284 282 296 296 286 306 286 282 302 356 74 50表 3 大棚测点温度数据的比较 ( 下部 ) /工作方式温室内的测点位置1 1 下 1 2 下 1 3 下 2 1 下 2 2 下 2 3 下 3 1 下 3 2 下 3 3 下 时温 温差风机 316 316 336 318 314 346 314 318 328 351 37 05风机 + 湿帘 298 296 304 294 294 312 300 298 324 351 57 27风机 + 雾化 294 296 316 284 288 318 284 300 314 356 72 38风机 + 湿帘 + 雾化 278 276 288 282 276 294 282 274 292 356 82 62光照强度 /Lux 9 600 9 100 8 500 12 200 10 300 10 500 11 300 11 000 10 800 4 70023 试验结果与分析从数据可以观察发现单风机模式对于温室大棚上部 、中部气温的影响不明显 ， 对下部气温有 23 的降低 ; 风机 + 湿帘模式对气温有 3 5 的降低 ; 风机 + 雾化模式对气温有 3 5 的降低 ; 风机 + 湿帘 + 雾化模式对气温有 5 7 的降低 ， 在下部测点仙客来的叶面层有 7 的降低 ; 由于采用负压风机 ， 同一平面湿帘与风机方向相差411 江 西 科 学 2019 年第 37 卷2 3 。降温效果明显差别 ， 原因湿帘处未设置喷头 ， 风机设计不合理 。通过图 4 表明增加雾化功能温室湿度会有升高 ， 综合比较风机 + 湿帘模式和风机 + 雾化模式降温效果基本相同 ; 风机 + 湿帘 + 雾化模式比传统的风机 + 湿帘模式有 2 3 的降低 ， 整体比外温降温明显 ; 与去年同期相比 ， 试验的 3 个仙客来品种的表现 、拉蒂尼亚 1010 生长情况优 、其他品种无明显差异 ， 主要病害炭疽病 、细菌性软腐病发生率无变化 。05101520253035404550 ()020406080100120(%RH)10:06.8:06.6:06.4:06.2:06.0:06.22:06.20:06.18:06.16:06.14:06.10:06.12:06.8:06.6:06.4:06.2:06.0:06.22:06.20:06.18:06.16:06.14:06.10:06.12:06.8:06.6:06.4:06.2:06.0:06.22:06.20:06.18:06.16:06.14:06.10:06.12:06.8:06.6:06.4:06.2:06.2017 年 7 月 13 日 10：06-2017 年 8 月 19 日 8：36 每 30min 间隔采样数据大 棚内温度 大 棚外温度 大 棚内湿度 大 棚外湿度图 4 花卉温室大棚内外环境参数3 结论雾化降温系统结构简单 、成本低 ， 安装 、操作 、维修方便 ， 可优化升级现有的高档花卉温室大棚 ，满足高档花卉的工厂化生产要求 。通过温室大棚增加喷雾降温系统 ， 喷雾后普遍能够降温 7 8 ， 最大降幅达到 101 ， 能够解决花卉温室 ， 因高温问题 ， 对高档花卉的生产造成困扰 ; 达到降低温室温度满足盆栽花卉生产的目的 。喷雾系统产生大量的雾滴悬浮在空气中 ，温室长时间处于高湿状态 ， 对花卉的生产造成影响 ， 配合风机的使用 ， 将湿热空气排出 ， 降低雾滴形成 ， 有利于营造适合花卉在炎热季节的生长的微环境 。通过本系统结合现有花卉温室大棚 、优化风机湿帘 、遮阳等设备的控制方式改造 ， 增加高压喷雾降温系统 ; 在南昌地区普通机械通风温室的进一步开发 、应用 ， 温室利用率进一步提高 。能够应用满足温室大棚花卉 、养殖 、菌菇生产需求 。参考文献 : 1 王本根 华东地区连栋塑料温室夏季降温措施研究 D 杭州 : 浙江大学 ， 2004 2 王勇胜 南方地区红掌生产温室与环境控制 J 中国花卉园艺 ， 2012( 2) : 46 47 3 谭胜男 ， 汪小昆 ， 保智敏 ， 等 温室内喷雾降温系统的 CFD 模拟 J 江苏农业学报 ， 2013， 29( 2) : 283287 4 吕晓兰 ， 傅锡敏 ， 吴萍 ， 等 喷雾技术参数对雾滴沉积分布影响试验 J 农业机械学报 ， 2011， 42( 6) :70 75 5 鲁伟 ， 陈景波 ， 王煊 ， 等 基于 PLC 变频控制的温室雾化降温系统与试验研究 J 安徽农业科学 ，2015， 43( 24) : 311 314 6 周坚 ， 李宝光 南方型节能日光温室应用设想及理论初探 J 江西科学 ， 2015， 33( 6) : 883 887 7 赵德菱 ， 高崇义 ， 梁建 温室内高压喷雾系统降温效果初探 J 农业工程学报 ， 2000， 16( 1) : 87 89 8 周坚 ， 幸向亮 ， 林爱红 ， 等 1600m2植物工厂气雾栽培系统设计与研究 J 江西科学 ， 2017， 35( 6) : 918922 9 赵德菱 冷雾喷头的研究 J 南京工业职业技术学院学报 ， 2008， 8( 2) :檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶7 8( 上接第 97 页 ) 15 谭国良 ， 郭生练 ， 王俊 ， 等 鄱阳湖生态经济区水文水资源演变规律研究 M 北京 : 中国水利水电出版社 ， 2013 16 尹宗贤 ， 张俊才 鄱阳湖水文特征 ( ) J 海洋与湖沼 ， 1987， 18( 2) : 208 214 17 熊道光 鄱阳湖湖流特性分析与研究 J 海洋与湖沼 ， 1991， 22( 3) : 200 207511第 1 期 丁德志等 : 南昌地区花卉温室大棚雾化降温系统试验研究