濕簾-風機系統對鋼結構大蠶房的溫濕度調控特性＊

江卸清，陳偉國，祝正獻，戎鳳鳴，趙明珠，錢秋杰，戴建忠，楊一平

（1.浙江米賽絲綢有限公司，浙江 海寧 314408； 2.海寧市經濟作物技術服務站，浙江 海寧 314400；3.浙江雅云生態農業有限公司，浙江 海寧 314407）

家蠶是一種變溫動物，體溫隨環境溫度而變化，大蠶期適宜飼育溫度在23℃～25℃，如長時間在30℃以上的高溫下飼養，會導致齡期經過縮短，食桑減少，蠶體虛弱，易誘發蠶病，影響蠶繭產質量［1］。江浙一帶受亞熱帶季風氣候影響，夏季高溫，平均氣溫接近30℃，最高氣溫甚至超過35℃，比飼養適溫高5℃甚至10℃，夏秋季氣候不適宜養蠶，是近20年來夏蠶和早秋蠶飼養大幅減少或終止飼養的主要原因。隨著規模化蠶桑基地的發展，為了提高桑園、蠶室和人員利用率，連續多批次養蠶是必然選擇，因此，創造良好的養蠶條件，高溫季節的蠶室降溫是重要的環境控制技術。

濕簾-風機系統是目前農業設施中常用的一種降溫方式，在溫室種植、畜禽飼養等農業生產中得到廣泛應用［2］。近年來，蠶室降溫引進試用濕簾-風機系統［3，4］，但對于濕簾-風機與養蠶生產的匹配和合理使用等方面還缺乏相關試驗研究。本文通過對鋼結構大蠶房室在濕簾-風機系統不同工作狀態時的室內外溫濕度實測，根據室內溫濕度的分布規律，結合大蠶飼養和上蔟營繭期間對溫濕度的不同要求，為濕簾-風機系統的優化使用提供參考。

1 研究對象概況

1.1 地點與時間

本研究選擇在浙江雅云生態農業有限公司鋼結構大蠶房，安裝有濕簾-風機系統。測試時間在2020年8月下旬至9月上旬高溫季節進行。

1.2 蠶房結構

鋼結構大蠶房東西長60 m，南北寬20 m，總面積1200 m2，屋檐高4 m，人字梁頂高5.5 m，室內無柱且貫通成一個大空間，屋頂及四周墻壁采用厚度為75 mm保溫夾心彩鋼板。

1.3 濕簾-風機

濕簾安裝在大蠶房北墻，厚0.1 m，寬3.6 m，高1.0 m，濕簾底部離室內地面0.4 m安裝，每幢大蠶房共9塊濕簾，總面積32.4 m2。1220型負壓風機安裝在南墻，共9臺，離地高0.3 m，風葉直徑1.1 m，輸入功率1.1 kw，額定風量37000 m3/h。

1.4 工作原理

開啟風機將室內高溫空氣向室外排出，使室內產生負壓；同時，濕簾表面淋水，室外熱空氣被風機產生的負壓通過濕簾的孔隙吸入室內時，濕簾表面水分蒸發而吸收通過濕簾空氣的熱量，使之降溫后進入室內，與室內空氣混合而降低氣溫，又經風機排出室外，如此循環往復，達到降溫的目的［5］。因此，在使用濕簾-風機系統降溫時，必須關閉門窗。

2 測試儀器和方法

2.1 測試儀器

RC-5 U盤溫度記錄儀（江蘇省精創電氣股份有限公司），測溫范圍-30℃～70℃，測溫精度±0.5℃，任意設置間隔10s以上自動記錄一次。

GT8907數字式多功能風速儀（深圳市聚茂源科技有限公司），風速測量范圍0.0～45.0 m/s，測量精度±3%±0.1 m/s；風溫測量范圍0～45 ℃，測溫精度±1℃；濕度測量范圍10%HR～90%HR，測量精度±5%。

2.2 檢測方法

2.2.1 室內外日氣溫相關性

鋼結構大蠶房關閉門窗，濕簾-風機系統不工作，檢測比較室內外氣溫日變化情況。沿大蠶房東西長軸方向各1/3處設3個室內水平檢測點，北墻外無太陽光直射處設1個室外檢測點，將RC-5 U盤溫度記錄儀分別掛置于各檢測點，離地高1 m。垂直檢測點設在大蠶房正中心位置，離地高2 m、1 m和0.1 m，室外檢測點不變。RC-5 U盤溫度記錄儀設置每10分鐘自動記錄1次數據，水平檢測和垂直檢測均不少于24 h，以比較自然狀態下室內水平和垂直位置與室外氣溫的日變化規律。

2.2.2 濕簾-風機對日氣溫變化的調控作用

根據2.2.1檢測結果，選擇在高溫時段（9∶00～18∶00）9組濕簾-風機全部開啟，比較室內外氣溫變化，方法同2.2.1垂直檢測。

2.2.3 濕簾-風機對氣流方向小氣候的影響

鋼結構大蠶房9組濕簾-風機全部開啟，用GT8907數字式多功能風速儀檢測溫度、濕度和風速，檢測點按氣流方向設離濕簾1 m、南北向中間、離風機1 m，均在離地高1 m處檢測。

2.2.4 濕簾-風機不同開啟狀態對室內溫濕度的調節作用

檢測時，鋼結構大蠶房不養蠶，地面無障礙物，上部空間掛有方格蔟。濕簾-風機開啟組合設：風機全開濕簾不開、風機全開濕簾開2/3、風機和濕簾開全，檢測點設置在室內正中心位置離地高2 m、1 m、0.1 m，以室外離地高1 m為對照，在10∶00、12∶00和14∶00檢測溫度、濕度。

2.2.5 養蠶和上蔟期間溫濕度實測

在5齡第三天和上蔟第二天時，根據當時環境溫濕度確定濕簾-風機是否開啟，在8∶00、12∶00和16∶00檢測溫度、濕度，檢測點設置同2.2.4。

3 結果與分析

3.1 自然狀態下室內外氣溫日變化規律

從圖1、圖2可看出，鋼結構大蠶房室內外氣溫日變化趨勢一致，但室外氣溫波動幅度明顯大于室內，白天室外氣溫高于室內氣溫，夜間室外氣溫低于室內氣溫，表明鋼結構大蠶房隔熱保溫性能良好。

圖1，室外最高氣溫35.5 ℃出現在13∶00～14∶00，比室內最高氣溫33.8℃高出1.7℃；室外最低氣溫25.3℃出現在凌晨4∶00，比室內最低氣溫28.7℃低3.6℃；室外日溫差10.2℃，室內日溫差5.1℃；大蠶房東、中、西3個不同位置日平均氣溫相差0.1℃，表明大蠶房內水平溫度較均勻。

圖2，室外最高氣溫36.0℃出現在13∶00，室內2 m、1 m和0.1 m高處最高氣溫為34.2℃、33.9℃和32.9℃，分別比室外低1.8℃、2.1℃和3.1℃，離地2 m比0.1 m高出1.3℃；室外最低氣溫26.1℃出現在凌晨5∶00，室內2 m、1 m和0.1 m高處最低氣溫為29.0℃、28.8℃和28.6℃，分別比室外高2.9℃、2.7℃和2.5℃；室外日平均氣溫30.5℃，室內2 m、1 m、0.1 m高處日平均氣溫為31.1℃、30.8℃和30.5℃，即每高1 m平均氣溫上升0.3℃，表明在自然狀態下室內氣溫的垂直溫差較大。

3.2 濕簾-風機對日氣溫的調節效果

圖3為9∶00～18∶00濕簾-風機全部開啟的降溫效果，室外最高氣溫36.1℃出現在13∶00，室內2 m、1 m、0.1 m高處最高氣溫為32.4℃、30.6℃和29.7℃，分別比室外低3.7℃、5.5℃和6.4℃，高度越低降溫幅度越大，符合冷空氣下沉的特點，2 m、1 m高處比0.1 m高處氣溫分別高出2.7℃和0.9℃；室外日溫差10.6℃，室內2 m、1 m、0.1 m的日溫差分別為3.4℃、1.8℃和1.2℃，高度越低日夜溫差越小。可見在高溫時段開啟濕簾-風機的降溫效果非常明顯，且平衡了日夜溫差。

3.3 濕簾-風機產生的氣流方向小氣候分布特性

室內氣流因風機產生的負壓從濕簾端向風機端運動，分布規律表現為濕簾端風速最小、氣溫最高、相對濕度最低，風機端風速最大、氣溫最低、相對濕度最高（圖4）。兩端氣溫相差0.7℃，濕度相差2.1個百分點，濕簾端風速0.45 s/m，風機端風速0.76 s/m，差異較大。在養蠶生產中應注意分布規律可能產生的發育不齊現象。

3.4 濕簾-風機不同開啟狀態的降溫效果

圖5為大蠶房9臺風機全部開啟，濕簾不噴水，從上午10∶00到下午14∶00，室內氣溫與室外氣溫均呈上升趨勢，室內外氣溫差異不明顯，表明僅開風機通風狀態下的降溫效果不佳。

圖6為大蠶房9臺風機全部開啟，均勻間隔6塊濕簾噴水，另3塊濕簾不噴水，室內氣溫明顯低于室外氣溫，離地面越低降溫效果越明顯，下午14∶00離地高0.1 m氣溫比室外氣溫低4.5℃。

圖7為大蠶房9臺風機全部開啟，9塊濕簾全部噴水，三個時段室內氣溫下降幅度均大于2/3濕簾噴水（圖6），下午14∶00離地高0.1 m氣溫比室外氣溫低6.1℃，表明濕簾-風機系統全部開啟有明顯的降溫效果。

需要說明的是，大蠶房屋頂安裝9只無動力通風器，開啟濕簾-風機系統時從屋頂通風器吸入大量熱空氣，可能削弱濕簾-風機系統的降溫效果。

3.5 濕簾-風機不同開啟狀態對濕度的影響

圖8為大蠶房9臺風機全部開啟，濕簾不噴水，從上午10∶00到下午14∶00，室內空氣相對濕度逐漸下降，但與室外空氣相對濕度無明顯差異。

圖9為大蠶房9臺風機全部開啟，均勻間隔6塊濕簾噴水，另3塊濕簾不噴水，室內空氣相對濕度明顯高于室外空氣相對濕度，且離地越低空氣相對濕度越高。下午14∶00室外空氣相對濕度49.8%，遠低于5齡期空氣相對濕度65%～70%的適宜范圍，易導致桑葉快速干癟，而室內離地0.1 m的空氣相對濕度70.4%，有利于桑葉保鮮。

圖10為大蠶房9臺風機全部開啟，9塊濕簾全部噴水，室內空氣相對濕度的上升趨勢比圖9更加明顯，下午14∶00室內離地0.1 m的空氣相對濕度76.4%，超過了養蠶適宜范圍。

結合圖5～圖7、圖8～圖10可看出，只開風機不開濕簾對室內氣溫和空氣相對濕度的影響都很小，濕簾全部開啟的降溫增濕效果優于濕簾部分開啟，即濕簾-風機系統在降溫的同時必然產生增濕效果。

3.6 養蠶環境中溫濕度實測

鋼結構大蠶房飼養5齡蠶第三天時濕簾-風機全部開啟，室內氣溫顯著低于室外氣溫，見圖11，下午12∶00和16∶00離地0.1 m的氣溫為28.5℃、28.4℃，分別比室外氣溫低4.4℃、3.1℃；但相應的室內空氣相對濕度也高于室外，見圖12，下午12∶00和16∶00離地0.1 m的空氣相對濕度為77.6%、80.5%，超過5齡期適宜范圍。

3.7 上蔟營繭環境中溫濕度實測

鋼結構大蠶房上蔟第二天時不開啟濕簾-風機，僅開門窗自然通風時的室內外溫濕度見圖13、圖14。上午8∶00室內外氣溫均低于28℃，下午12∶00和16∶00室內外氣溫上升到33℃左右，室內各點溫度均略低于室外溫度；相反，室內空氣相對濕度均高于室外，這是因為熟蠶在營繭前排出大量水分使空氣相對濕度上升，下午12∶00和16∶00離地0.1 m空氣相對濕度72.9%、70.4%，分別比室外高22.6和20.6個百分點，表明在自然通風狀態下室內濕空氣排出效果較差，需要通過風機強制通風排濕降溫。

4 結論與討論

通過對鋼結構大蠶房使用濕簾-風機系統的測試結果表明，降溫效果良好，室外氣溫36℃時，室內氣溫可下降到約30℃；但同時，室內空氣相對濕度上升到76.4%，甚至80%以上，高于適宜濕度范圍。由于風機產生較強的定向氣流，室內小氣候順氣流方向的分布規律表現為：濕簾端風速小、氣溫高、相對濕度低，風機端風速大、氣溫低、相對濕度高，其中兩端氣溫相差0.7℃；垂直方向氣溫相差較大，2 m、1 m高處比0.1 m處最高氣溫分別高出2.7℃和0.9℃，其原因既與冷空氣下沉的特點有關，也受到濕簾-風機的安裝高度和上層空間方格蔟遮擋的影響。濕簾開啟與否或開啟數量是影響濕簾-風機系統降溫效果和濕度增加的主要因素，由于大蠶房在養蠶期間和上蔟營繭時的溫濕度要求不同，宜根據濕簾和風機的作用特點組合使用，如5齡期以微氣流通風、桑葉保濕為目標，可保持少量風機常開，白天開啟部分濕簾降溫，下午高溫時段增加風機和濕簾開啟數量；上蔟營繭階段要求微氣流通風、空氣濕度偏低為宜，此時應關閉濕簾，只開風機。通過對養蠶和上蔟期間的環境溫濕度實測表明，簡單的開啟或關閉濕簾-風機系統不能很好調控室內溫濕度，有條件配備蠶室智能控制系統的，可以設置溫度和濕度的上限、下限參數，自動控制濕簾和風機的開啟，并且通過不同開啟組合，實現蠶室環境溫濕度的合理調控。

濕簾-風機系統的工作原理與空調完全不同，其特點是降溫的同時必然增濕，因而適用性受到一定限制。使用空調降溫雖然效果更好，但前期投資和使用成本是濕簾-風機系統的10倍和3.5倍［3］，在小蠶室使用可以承受［6］。而大蠶期極大的飼養空間，選擇有一定降溫作用的濕簾-風機系統，既緩解了高溫季節養蠶難題，而且投入產出比更高，具有良好的推廣應用價值。

夏秋高溫季節使用濕簾-風機系統降溫外，與遮陽、通風等其他降溫方式組合使用，在提高降溫效果的同時降低運行成本［3,7］。遮陽網是蠶室防高溫的常用方法，尤其是東西朝向的蠶室下午溫度明顯偏高，遮陽網可阻擋陽光直射帶來的熱量。無動力屋頂通風器是依靠熱空氣上升的原理加速排熱，不需要消耗電能，但與濕簾-風機系統安裝在同一蠶室的，須注意兩者的協調，濕簾-風機系統開啟時，最好能關閉通風器風口，迫使更多空氣通過濕簾進入室內，達到更好的降溫效果。