（四）向高度装置化，技术集约化和自动化管理方向进军。 （五）应用信息技术，研究与开发植物工厂化生产技术体系。 思考题
1．园艺设施发展的意义及作用
2．国内外设施园艺技术上的差异点是什么？ 3．我国设施园艺急待解决的问题是什么？
第四章 温室通风换气与降温设备
第一节 通风设备
提要：本节主要讲述通风方式，通风量的计算及影响通风量的因素等内容。
一、通风原理
所谓通风就是把室内污浊空气直接或经净化后排至室外，把新鲜空气经适当处理后（如净化、降温、加热等）补充进来，从而保持室内空气环境符合卫生标准和满足工艺的需要。
对温室等园艺设施而言，通常只要求保持室内空气新鲜清洁，并在一定程度上改善室内气象参数（空气温度、相对湿度和气流流动速度）。其通风措施比较简单，无论对进风或排风一般都不进行复杂的处理。
温室等设施通风的目的有三个：①排除设施内的余热，使室内的环境温度保持在适于植物生长的范围内。②排除余湿，使室内环境相对湿度保持在适于植物生长的范围内。③调整空气成分，排去有害气体，提高室内空气中CO2的含量，使作物生长环境良好。
在不同的季节里通风的目的也不相同，夏秋季节通风主要是进行降温，靠通风消除室内余热，在盛夏余热值最大，所需的通风量也最大。冬季通风主要是调节温室的湿度和气体成分，对温室等设施冬季通风的同时也要带走大量的热，为了节约能源，仅维持最低的通风量即可。
通风方法一般有两种：
①自然通风 在温室等设施的适当位置设置窗户靠热压和风压作用进行通风，并可以通过调节窗户的开度来调节通风量。
②机械通风 依靠风机产生的压力强迫空气在设施内流动。 二、通风量的计算
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通风量的计算，主要是用来确定风机的数量，进风窗、排风窗孔的面积，以满足温室正常生产的需求。
由于太阳能辐射热负荷正比于温室地面面积，故温室单位面积的通风量，即通风率的定
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义为在单位时间内每单位温室地面面积所交换的空气容积（单位为：m/m.min）。
对于适度遮荫温室，当室内最大太阳辐射强度在50000Lx左右时，每平方米地面面积的基本通风量达到2.5m3/min，即可大体上满足温室的降温需求。基本通风量的计算见式4－2－1。
V1=2.5L·B (4－2－1)
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式中：V1—基本通风量，m/min；
2.5—每平方米地面面积的基本通风量，m3/m2min；
L—温室长度，m； B—温室宽度，m。
实际的设计通风量还要考虑温室所在地区的海拔（>300m）、室内太阳辐射强度（>50000Lx）、温室内允许温升（4℃）和风机湿帘间距离，上述基本通风量需进行相应的调整，引入修正系数。
ψ=ψ1·ψ2·ψ3 （4－2－2）
式中：ψ1—海拔高度调整系数 见表4－2－1 ψ2—光照强度调整系数 见表4－2－2 ψ3—空气温升调整系数 见表4－2－3
表4―2―1 海拔高度调整系数 海拔高度m ψ1 <300 1.00 300 1.04 600 1.08 900 1.12 1200 1.16 1500 1.20 1800 1.25 2100 1.30 2400 1.36 表4－2－2 光照强度调整系数 最大室内光照强度Lx ψ2 4000 0.80 45000 0.90 50000 1.00 55000 1.10 60000 1.20 65000 1.30 70000 1.40 75000 1.50 80000 1.60 表4―2―3 空气温升调整系数 空气温升Δt(℃) ψ3 5.5 0.70 5.0 0.78 4.4 0.88 4 1.00 3.3 1.17 2.8 1.40 2.2 1.75 另一个影响设计通风量的因素是湿帘与风机间的距离。当距离很短时，即使设计通风量足以满足热平衡的需求，但因通过温室断面的气流速度很低，从而引起室内气流不畅。为避免这种情况的发生，应保证足够的气流速度。当风机与湿帘间的距离D，小于30米时，应以下述风速系数ψf对基本通风量加以修正。
ψf=5.5/
D (4―2―3)
式中 D——风机与湿帘间距，m。
当风机与湿帘间距大于30米时，可不考虑ψf的影响，即忽略ψf仅按ψ1进行修正。当风机与湿帘间距小于30米时，设计通风量用ψ1和ψf中较大者进行修正。风速系数ψf见表4－2－4。
表4－2－4 风速系数 风机湿帘间距离m ψf 7.62 2.00 19.81 1.24 9.14 1.83 21.34 1.20 10.67 1.69 22.86 1.15 12.19 1.58 24.38 1.12 13.72 1.49 25.91 1.08 15.24 1.41 27.43 1.05 16.76 1.35 28.96 1.03 18.29 1.29 30.45 1.00 风机湿帘间距离m ψf 在确定适当的调整系数后，温室降温系统总通风量可由温室地面积乘以基本通风量和相
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应的调整系数来确定。
式中Vx—设计通风量，m/min。
当ψf大于ψ值时，用ψf代替ψ计算Vx值。
为了保证室内最佳气流速度和便于湿帘安装，风机与湿帘间距离最好在30~70米之间。对于超长温室，应考虑将湿帘安装在两侧端墙，而将排风机安装在温室中部侧墙或屋顶，使冷却空气从两侧端墙进入，从温室中部排出。
对于冬季机械通风，通风过程同样提供了冷却效果。但使用风机来提供适当的通风量和气流分布所依据的气流原理在冬季和夏季却有很大的差别。冬季室外的空气太冷，不能直接吹向作物。冬季通风要求气流必须为紊流。通风量则应大小适度。
当空气流量在每平方米温室地面面积为0.45~0.61m3/min时，室内空气温度可保持在室外温度以上8~11℃的范围内。很明显，增加通风量将降低室内外温差，反之亦然。表4－2－5列出了基于室内外温差的冬季通风设计调节系数ψd。
表4－2－5 室内外温差冬季通风设计调节系数 室内外温差℃ ψd 10.00 0.83 9.44 0.88 8.89 0.94 8.33 1.00 7.78 1.07 7.22 1.15 6.67 1.25 6.11 1.37 5.56 1.50 5.00 1.67 3
Vx=2.5L·B·ψ （4―2―4）
同样，温室所在地的海拔和温室内的光照强度对秋、冬、春各季温室内空气温度控制所需要的通风量也有直接的影响。夏季所用的高度系数和光照系数同样适合于冬季的温室通风设计。
单位温室地面面积的冬季设计通风量Vd，可表达为冬季基本通风量（0.45m3/m2.min）和高度、光照以及室内外温差调整系数的乘积，即：
Vd=0.45ψ1·ψ2·ψd m3/m2.min （4－2－5）
三、自然通风设施 （一）自然通风换气方式
通过通风窗利用风压和热压产生的通风，称为自然通风。
温室自然通风的通风量与室外风速、风向、通风窗位置、通风窗面积及温室的室内外温差有关系。
热压是利用温度差而产生室内外空气的压力差，使室外低温空气流向室内高温空气，形成热压作用的自然通风。风压是利用室外气流吹向建筑物时，在迎风面形成正压，背风面形成负压，气流由正压区开口流入，由负压区开口排出，形成风压作用的自然通风。
决定热压通风量大小的主要因素是：温室内外温差，通风窗高度差及面积。对于温室的热压通风，室内热空气通过屋面通风窗向外排出，室外空气通过侧墙通风窗进入温室。对于固定式屋面垂直通风窗（如锯齿形温室、屋脊窗温室等），其通风效率要高于同样通风面积的侧墙通风窗。
风压通风量的大小主要取决于室外风速的大小、风向和通风窗孔面积。垂直于温室侧墙方向的风，对温室迎风侧墙和温室第一跨迎风面屋面将形成正压，对温室其它围护表面均形成负压；垂直于温室的墙方向的风，除迎风墙面为正压外，其余各面均为负压。一般正压面的风压高出负压面的风压约一倍。实际运行中垂直于某个侧面的风向一般很少出现，大部分都与温室形成一定角度。不论哪个方向的风，对屋面的风压分布影响都不大，主要影响在于侧墙，也就是说，在温室侧墙通风口布置时，要充分考虑当地的主导风向。温室的主要通风降温季节为晚春到中秋，所以，温室侧墙通风口设计要尽量布置在上述季节的主导风向。
（二）自然通风开、关窗的机械设备
温室所用开、关窗系统主要包括：卷膜开窗系统和齿条开窗系统。
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1．卷膜开窗系统
主要用于塑料温室的侧墙开窗和屋顶卷膜开窗。卷膜开窗是将覆盖膜卷在钢管上，通过转动钢管，将覆盖膜卷起或放下。一般卷膜钢管长度在60米左右。分手动和机动两种，传动方式有软轴传动和直接传动两种。一般屋顶卷膜用机械传动或用软轴传动，侧墙卷膜用手动或机械直接传动方式。
对卷膜器的基本要求是在通长方向上卷膜轴不能有太大的变形，卷膜器在卷起过程中要能自锁，不能在重力作用下自行将卷起的幕膜打开。带自锁功能的卷膜器，是利用卷膜器中的齿扣在卷膜时自动锁定反方向转动，当反方向操作打开卷膜时，只要按下锁定器按钮，可使卷膜器靠重力作用反转。侧墙的卷膜系统还必须设卷膜限位器。一般卷膜限位器用DN20的钢管，每隔3~6米设置在温室的通风口外侧。
2．齿条开窗系统
齿条开窗系统大都为机械传动，也有少量用手链传动的。塑料温室用齿条开窗机构和玻璃温室基本相同，只是前者由于通风窗口重量较后者小，电机的负荷大大减小；从而每台电机的服务范围得到了扩大，也就是说塑料温室内电机数量比等面积玻璃温室少，一次性投资也相应降低，运行费用也相应降低。
齿条开窗系统所用的电机主要有两种形式。一种为普通电机，220伏或380伏；另一种为管道电机220~240伏。管道电机由于体积小、重量轻、遮光少、变速比小，应用较广。
（三）换气窗的自动控制
换气窗的开启与否，主要取决于温室内的温度和相对湿度。目前，主要监测室内温度。对换气窗控制设定温度档分“设定点”、“启动温差”和“环境温度”三个温度区。平时运行时，旋钮拔在“环境温度”档，指示传感器的实际温度（排风窗口温度），当室内温度达到“设定点”后，通风窗电机开启运行，打开天窗，进行自然通风，使温室内温度降低到“设定温度”上限温度值以下。运行后，若温度未降到规定范围内，再次启动电机加大天窗开度，直至符合规定的温度范围。
如果利用自然通风，还未能达到要求，控温仪就启动遮荫系统降温，使室内温度达到要求；如果还未能达到要求，控制温仪就启动风机湿帘降温系统或喷雾降温系统，从而达到目的。这样不仅降低了温室内温度，而且使温室内空气保持清新。
当温室里温度低于“设定温度”下限值时，应先关闭风机湿帘降温系统或喷雾系统；如果还低于其下限值，则逐渐关小天窗开度。使温室内的温度升高到下限温度以上。
四、强制通风设施
（一）换气扇的结构和安装设计
目前温室内安装的换气扇是9FJ系列轴流式节能通风机，依靠风机排气来实现温室的强制通风。该类型风机采用了新型空间挠曲扭面叶型，具有全压低、流量大、耗电少、噪音低、运转平稳、安全可靠和百叶窗自动开闭等特点。适合于输送温度不大于70℃，相对湿度不大于90%，含尘量或其它固体杂质含量不大于100毫克/米3的气体。是温室强制通风的理想设备。
温室采用9FJ系列风机通风时，一般均为负压通风，即从温室内抽空气，且和湿帘降温系统配套设计。风机数目必须满足在25.4帕空气静压下所需要的通风量，风机数目还取决于风机的大小，其大小的选择应保证温室排气侧相邻风机的间距不大于7.62米；风机排风口之间的净距或其与邻近障碍物之间的距离不小于风机直径的1.5倍。
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如有可能，设计时最好将风机布置在下风侧或温室端墙。如果必须将风机布置在上风侧，设计通风量至少应增加10%，风机电机功率必须大于0.55kw。当设计风机数量在3台以下时，其中一台应为双速调节风机，以便满足不同通风量的需求。
目前温室的湿帘降温系统，均采用纵向通风的方式进行设计；纵向通风是使温室内的气流方向与温室纵轴相平行，通风效率高。通常将湿帘布置在温室一个端墙，将通风机布置在另一落面端墙。安装风机后对温室侧墙的日光透过率有一些影响。
（二）吸气口的面积和安装
由于温室的强制通风是由湿帘降温和风机来共同实现的。对于吸气口也应和湿帘降温部分一并来进行考虑设计。
鉴于风机低全压、大流量的特点以及温室的长度较大，空气阻力较大，进风口应较大，才能够保证温室通风系统的正常工作。一般吸气口的面积约为3倍的排风口面积。 若湿帘面积不能保证进风面积时，需增加进风口，以保证通风要求。 复习思考题
1．什么是通风？通风的目的是什么？ 2．通风量的计算在夏季和冬季有何作用？ 3．影响自然通风量的因素有哪些？ 4．强制通风设备的布置方式是什么？
第二节 降温设备
内容提要：本节主要讲述温室降温的方法以及各种降温方式的原理、特点等内容。 温室生产为了保证其良好的经济效益，必须保证一年四季都进行生产。当温室内温度超过35℃时，温室内就不能正常生产。为了维持温室内气温、地温在作物生长发育适温范围内，需将流入温室内的热量强制排除，以达到降温的目的。温室降温方式依其利用的物理条件可分为以下几类：
加湿（蒸发）降温法 采用室内喷雾、喷水或设置蒸发器（湿墙、湿帘），通过水分蒸发“消除”太阳辐射热能。
遮光法 在屋顶以一定间隔设置遮光被覆物，可减少太阳净辐射约50%，室内平均温度约降低2℃。
通风换气法 利用换气扇等人工方法进行强制换气，降低温室内空气温度。
一、蒸发降温
蒸发降温是利用空气的不饱和性和水的蒸发潜热来降温，当空气中所含水分没有达到饱和时，水会蒸发变成水蒸汽进入空气中，水蒸发的同时，吸收空气的热量，降低空气的温度，而空气相对湿度提高。同时温室中植物生长需要比较高的相对湿度，当相对湿度在80~90%时，不会对植物生长造成不利影响。蒸发降温过程中必须保证温室内外空气流动，排出高温、高湿的气体，补充进新鲜空气。目前采用的蒸发降温方法有湿帘风机降温系统和喷雾降温。
（一）湿帘风机降温系统
由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统四部分组成，湿帘由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。
湿帘降温装置的效率取决于湿帘的性能、及过流面积大小。通常湿帘是满墙布置，以保证室内空气均匀分布。要求湿帘的耐久性良好。
湿帘材料要求主要包括：吸附水的能力、通风透气性能、多孔性和耐用性；良好的吸水性能使水均匀分布在湿帘上，透气性使空气流动阻力小，材料的多孔性则可提供更大的表面积，目前湿帘采用的材料有：白杨木细刨花、瓦楞纸、聚氯乙烯等。
（二）喷雾降温
是直接将水以雾状喷在温室的空中，因为雾粒的直径非常小，只有10微米，所以可在
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园艺设施学教案
