幾種降溫措施對玻璃溫室內溫度影響研究

劉春來 王現領

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

關鍵詞：溫室;膜外噴淋;降溫調控

中圖分類號：S6-3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181233004

天津地處華北平原，是北方花卉的重要中轉集散地，屬溫帶半濕潤季風性氣候，夏季經常出現連續高溫高濕天氣，使溫室內的溫濕度超過花卉生長的上限溫度。根據實測資料，當夏季室外氣溫達到35℃時，不設降溫系統的溫室內溫度接近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、機械通風、濕簾、遮蔭、噴霧、濕簾風機等方式，在實際應用時，一般都是幾種方法聯合應用。為了解各種降溫措施的效果，本文對外遮陽、濕簾風機+外遮陽、外遮陽+噴淋、濕簾風機+外遮陽+噴淋等降溫措施進行了試驗研究。

1? ? ?材料與方法

1.1? ? ?試驗場基本情況

2017年6—8月，試驗在天津寧河農業生態園現代玻璃溫室進行。該溫室為傳統的荷蘭Venlo型溫室，無側窗和天窗。溫室為南北寬12m、東西長28.8m的獨棟玻璃溫室，面積345.6m2。溫室高4.0m，脊高0.9m。溫室基礎為鋼筋混凝土結構，溫室骨架為鋼結構，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，外遮陽網距離屋脊0.6 m，遮陽網為黑色，遮光率為52%，開啟由電機帶動鍍鋅鋼管完成。溫室大門在西側，推拉門，2.1m×2.0 m。室內地面為混凝土結構，溫室內布置14個可移動式苗床，寬1.7m，長10m，高0.8m，苗床正下方為碎石。溫室西側安裝風機兩臺，風機軸中心距室內地面1.2m，風機功率1.5kW，風量5.58萬m?/h，葉輪直徑1.4m。溫室東側安裝濕簾，濕簾為10cm厚纖維質濕簾，尺寸1.1m×8m，濕簾水源為自來水管道向濕簾循環供水。溫室外沒有噴淋設備，需增設。

1.2? ? ?試驗設計方案

為觀測溫室內溫度變化，共設5種試驗方案，具體包括：無降溫措施;外遮陽措施;濕簾風機+外遮陽措施;外遮陽+噴淋措施;濕簾風機+外遮陽+噴淋措施。

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

1.3? ? ?膜外噴淋試驗設計方案

膜外噴淋系統由儲水桶、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。噴頭安裝在遮陽網下方。

2? ? ?結果與分析

2.1? ? ?無降溫措施時，溫室內溫度變化試驗

試驗時，天氣晴朗，微風，相對濕度33%，室外最高溫度34℃。試驗從10：00開始18：00結束。玻璃溫室初始溫度48℃，試驗期間溫室室內溫度48～58～50℃。最高溫度出現在16：00，相對于室外溫度滯后明顯。

2.2? ? ?外遮陽措施，溫室內溫度變化試驗

試驗從10：00開始，外遮陽開啟，至18：00試驗結束后關閉。玻璃溫室內溫度維持在44～46.3℃范圍，與室外溫度的相關性不顯著。相對于無措施的玻璃溫室溫度，遮陽網的降溫作用明顯，可降低溫度4～11.7℃左右。

2.3? ? ?濕簾風機+外遮陽措施，溫室內溫濕度變化試驗

試驗從10：00開始，外遮陽開啟，玻璃溫室初始室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為50℃、48℃、46℃，10：30室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為46℃、45℃、43℃，比初始溫度降低4℃、3℃、3℃。10：30濕簾風機開啟，11：00室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為45℃、42℃、33℃，溫度又降低1℃、3℃、10℃。試驗玻璃溫室的濕簾風機中心距地面1.2m，與室內3溫度計的位置高度一致，說明濕簾風機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。

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

15：30后濕簾風機關閉不再啟動，室內3溫度開始快速上升，17：00室內3溫度達到41℃。室內2、室內3溫度變化不明顯。

2.4? ? ?外遮陽網+噴淋措施，溫室內溫濕度變化試驗

膜外噴淋降溫效果與溫室自身的條件有關，還與噴淋時間和水溫相關。試驗用水為地下水，水溫21℃。依據試驗濕簾風機+外遮陽措施，濕簾風機停機不超過20min，并參考有關文獻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。

試驗于10：00開啟外遮陽，11：00室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為45.5℃、44.2℃、43.0℃，這時開啟噴淋系統，噴淋至12：00，室內1溫度、室內2溫度、室內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1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為41.3℃、40.9℃、40℃，溫度分別下降0.2℃、0.1℃、0.0℃。可見，噴淋超過1h后降溫效果已不顯著，噴淋最大降溫幅度達3～4.2℃，但室內3溫度仍高達40℃，遠高于花卉適宜生長的溫度。因此，為達到最佳降溫效果，噴淋系統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1溫度、室內2溫度、室內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1溫度、室內2溫度、室內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℃;

為進行開10min停10min的噴淋試驗，先把室內1溫度、室內2溫度、室內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，至16：30噴淋試驗結束時，室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度降低到44.7℃、43.8℃和42.9℃，分別升溫1.9℃、1.8℃、1.7℃。

通過上述試驗可知，水溫21℃，噴淋系統可使溫室內溫度降低3～4.2℃，降溫效果與噴淋時間為負相關。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到花卉適宜生長的溫度。

2.5? ? ?濕簾風機+外遮陽+噴淋措施，溫室內溫濕度變化試驗

10：00外遮陽開啟，11：00室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為45.0℃、44.0℃、43.0℃。啟動濕簾風機至12：00，室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為42℃、39℃、31.4℃，溫度分別下降3℃、5℃、11.6℃，達到了花卉適宜生長的溫度。這時關閉濕簾風機，啟動噴淋系統，采用開10min停5min方案，14：00時室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為44.5℃、42℃、33.7℃，溫度分別上升3.5℃、3.0℃、2.3℃。再次啟動濕簾風機至15：00，室內1溫度、室內2溫度、室內3溫度分別為41.8℃、39.1℃、31.2℃，溫度分別下降2.7℃、2.9℃、2.5℃。再次關閉濕簾風機，17：00時室內1溫度、室內2溫度、室內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后停止濕簾風機和噴淋降溫措施，溫室溫度回升較快，18：00室內3溫度上升到39.4℃。所以，溫室若保持花卉適宜生長環境溫度，至少噴淋2h后開啟濕簾風機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+濕簾風機方式：1.5kW濕簾風機，2臺，日工作12h，日耗電36kW·h。

外遮陽+濕簾風機+噴淋方式：濕簾風機與噴淋系統交替工作，每天工作4個周期，每個周期3h（濕簾風機工作1h，噴淋系統工作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+濕簾風機降溫方式節能38.3%，但耗水33.6m3/d。

3? ? ?結論

項目開展了無降溫、外遮陽、濕簾風機+外遮陽、外遮陽+噴淋和濕簾風機+外遮陽+噴淋等5種降溫試驗，掌握了各種降溫措施下溫室內溫度變化規律，其中濕簾風機+外遮陽降溫措施，室內3溫度可降至31.5℃，是降溫效果最好的措施;濕簾風機+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，減少濕簾風機開機時間，可使室內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，以開10min停5min方案降溫效果最好，可節能38.3%。

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