5.5.3 温室通风与气流调控在线视频

大家好

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《农业生物环境工程》 慕课

下面

我们继续学习第5部分

园艺设施环境调控

今天呢

我们主要来关注温室

温湿度环境调控中的

通风及气流调控

在这里

我们会介绍必要通风量的计算方法

通风系统的设置

以及温室气流调控的意义以及措施

说到必要通风量

大家是否还记得它的含义呢

是的

所谓必要通风量

就是根据设施内空气温度

湿度以及

空气质量等方面的调控需求

而确定的通风量

从定义我们就知道

温室必要通风量的计算

我们会考虑三方面的因素

一呢是考虑排出多余的热量

即控制室内的温度环境

二呢是排出室内多余的水汽

即控制室内的湿度环境

三是通过通风换气

来调控温室内的二氧化碳环境

在前面学习的时候

我们曾强调过

设计通风量

要求大于等于必要通风量

也就是说

必要通风量的计算

实际上是通风系统设计的一个最重要的依据

首先我们来看排除余热

控制温度所需的必要通风量

计算方法并不复杂

我们直接呢把计算公式给大家

这就是我们在前面

进行温室热平衡分析时用过的公式

公式的分子部分

就是我们需要排除的多余热量

而分母部分

是湿空气的定压比热

密度以及排风与进风之间的温度差

关于进风温度和排风温度

我们简单做一下说明

通常

我们直接取室外空气温度作为进风温度

而排风温度

当通风量较小

室内温度分布比较均匀的时候

我们可以近似地取室内

设计温度作为排风温度

如果从进风口到排风口有较大温差的时候

我们一般取室内设计温度为

进排风口的平均温度

由此就可以计算出排风温度了

关于通风需要排出的热负荷

我们以夏季为例

在夏季

影响室内热环境的主要因素

我们知道有太阳辐射

围护结构传热

以及室内水分蒸发所消耗的热量

那么根据热平衡关系

我们就可以求出通风需要排出的热量了

根据我们前面所学的通风率的概念

我们也可以用

必要通风率来表示必要通风量

也就是说必要通风率等于

必要通风量除以温室的地面面积

下面我们再来看看排出多余水汽

控制室内湿度的必要通风量

同样呢我们还是以必要通风率的形式

来进行分析

那么给出大家这样一个计算公式

公式中的分子部分

是温室内单位面积所产生的水汽量

而分母部分呢

则是空气的密度以及室内与室外空气的

含湿量之差

室内室外空气的含湿量

我们可以通过空气的温度

相对湿度等其他状态参数求得

那么这个室内空气中含有的水汽量

该如何获得呢

我们也给出大家这样一个计算公式

这个公式

大家是不是也很熟悉呢

是的

这也是在前面进行热平衡分析时

我们用过的方法

白天室内单位面积产生的水汽量

实际上是与太阳辐射有关

所以公式中的分子部分

是进入到温室内

被用于水分蒸发消耗掉的太阳辐射热量

分母就是水的蒸发潜热

这样根据前面的公式

我们就可以求出排除多余的水汽

所需要的必要通风量或者是必要通风率了

下面我们再来看一下

维持室内二氧化碳浓度所需要的必要通风量

根据前面二氧化碳调控的学习

我们知道

通风是调控室内二氧化碳最简单

最经济的办法

那么这个调控到底需要多少通风量呢

同样

如果按必要通风率来进行计算的话

这里呢也可以给出这样一个计算公式

公式中的分子第一部分

是植物的叶面积指数

乘以

植物叶面CO2的平均吸收强度

即表示光合作用消耗掉的CO2的量

第二部分是

单位温室面积的土壤呼吸产生的CO2

所以二者之差

就是温室需要补充的CO2的量

这个参数呢

这里我们都给出了

参考数值或者是获得的方法

分母部分

则是室外与室内空气的CO2浓度差

室外浓度呢可以按室外计算浓度取值

室内浓度可以按室内设计目标浓度取值

这里呢

学习了必要通风通量的计算方法

之前呢我们也学习了

设计通风量的计算方法

这样呢我们就可以进行通风系统的设计

或者是性能评价了

下面

我们再来看一下温室通风系统的设置

首先看一下自然通风系统

自然通风

我们通常是利用热压

或者是风压组织的通风

其中热压通风效果更稳定

为了获得良好的通风效果

通常要保证

进排风口的面积

和二者的高差

所以一般将进风口呢设置在侧墙

将排风口呢设置在屋顶

为了兼顾夏季风压通风

也会尽可能将

侧墙进风口设置在主导风向的迎风面上

对于屋顶排风口要特别注意做好防水

对于机械通风

我们有正压通风和负压通风

正压通风通常是利用管道进行送风

这里要注意保证送风量和送风范围

相对而言负压通风使用的更为广泛

通常一侧侧墙上安装排风机

相对一侧的侧墙上设置进风口

从而可以形成

贯通整个温室空间的气流

同时进风口呢也便于安装

湿帘降温设备

在通风系统设置方面

我们应该注意以下原则

首先呢无论是什么通风方式

通风量上

都要满足必要通风量的需求

否则呢达不到调控的目的

二是通风方式的选择

我们知道

自然通风方式的经济性最好

所以呢

在一些必要通风量不是很大的季节

应该优先考虑使用自然通风

当自然通风不能满足要求时

比如炎热的季节

再使用机械通风

也就是说

尽可能使用

自然通风与机械通风相结合的方式

三是在进风口和排风口的设置上

我们希望

组织的气流能够覆盖整个种植空间

所以通风口呢尽量

选择狭长或者连续的形式

并且气流方向

要与高大作物栽培行的方向平行

减少作物对通风的影响

前面我们介绍的都是基于

室内外空气交换为目的的通风

它具有调控室内空气温度

湿度以及CO2浓度等的作用

除此之外呢我们刚才也提到了

它可以组织室内的气流

实际上

气流也是一个重要的环境调控参数

那么

气流对作物的生长具有什么意义呢

首先我们知道在温室相对封闭的环境条件下

随着作物的光合和蒸腾等作用

作物冠层很容易产生温度

湿度

CO2等环境分布不均匀的问题

要想改变这一状况

只有提供一定的气流

所以适当的气流可以有利于

提高环境分布的均一性

其次适当的气流可降低叶面水汽

和CO2传输的阻力

有利于促进叶片蒸腾作用和光合作用

促进作物的生长

第三

在一定速度的气流的作用下

可以减少植物叶面的结露

有利于减少病害的发生

另外在一定气流的作用下

作物会产生一定的摇动

从而可以在一定的程度上

改善作物冠层内部彼此遮光的问题

有利于促进冠层

中下层叶片的光合作用

那么如何进行气流调控呢

目前常用的有两种方法

一就是我们前面讲过的通风

通风可以组织气流

但是

在较大的温室空间

有时仅靠通风组织气流是不够的

所以我们还要采取其他的措施

比如增加室内循环风机

通常也称为扰流风机来进行扰流

所以在一些大型温室中

我们经常会见到如图所示

在温室上空悬挂风机的情形

这种风机呢不是为了室内外空气交换

而是用来扰动室内空气实现气流调控目的的

在循环风机使用方面

因为每台风机都有它的服务半径

所以为了形成一个良好的气流环境

往往需要安装若干台

这是两个典型的安装案例示意图

比如

对于图中的小跨度温室空间

通过4台循环风机的接力

形成了覆盖整个温室空间的扰流效果

而对于大跨度空间

需要增加风机数量

比如这里安装了两组4台风机

形成两个接力调控的区域

我们总结一下

本次课程我们介绍了温室

三种必要通风量的计算方法

介绍了通风系统设置的原则

另外还介绍了

室内气流调控的意义以及调控措施

这些都是现代温室调控

非常重要的内容

希望大家能够理解掌握

好

这次课就讲到这里

谢谢大家