1、蒸发降温对南方温室环境温湿度的影响论文题目： 蒸发降温对南方温室环境温湿度的影响 学 院： 专业年级： 学 号： 姓名： 指导教师、职称： 2014 年 5 月 Evaporative cooling effect on the temperature and humidity of the south greenhouseCollege： Horticulture Specialty and Grade： Facility agricultural science and Engineering 2010 目录摘要 1Abstract 11蒸发降温措施介绍 21.1湿帘风机降温 21.2内屋
2、面喷雾降温 21.3屋顶喷淋降温 32实验设备与仪器简介 32.1实验设备简介 32.1.1 Venlo型PC板温室 32.1.2湿帘风机系统 42.1.3内屋面喷雾 42.1.4屋顶喷淋 42.2实验仪器简介 42.2.1 TRMWS温室环境测试系统 42.2.2 PTS-3环境温湿度传感器 52.2.3尼尔森EZ ProTM Jr. 8300 控制器 53 实验方案 53.1设备与仪器的布置 53.2实验步骤 53.3数据处理方式 64数据分析 64.1无调控措施下温室环境温湿度变化规律 64.2单一调控措施对温室环境温湿度的影响 84.2.1湿帘风机降温对温室环境温湿度的影响 84.2.
3、2内屋面喷雾降温对温室环境温湿度的影响 94.2.3屋顶喷淋降温对温室环境温湿度的影响 104.3组合调控措施对温室环境温湿度的影响 114.3.1湿帘风机+屋顶喷淋降温对温室环境温湿度的影响 114.3.2湿帘风机+内屋面喷雾降温对温室环境温湿度的影响 134.4南方温室蒸发降温措施的经济性分析 144.4.1设备投入费用 144.4.2运行成本费用 144.4.3不同降温措施的经济性分析 155总结与讨论 155.1总结 155.2讨论 16参考文献 16附录一 图版 18致谢 19摘要：本文针对南方温室夏季温度过高,不适宜植物生长的问题,以Venlo型PC板温室为研究对象,利用湿帘风机系
4、统、内屋面喷雾、屋顶喷淋这些常见的蒸发降温设施进行研究,对这些设施单一及组合使用时温室的温湿度变化及经济性进行了分析研究。研究结果表明:降温速率为湿帘风机+内屋面喷雾（1.1/min）湿帘风机+屋顶喷淋（1.0/min）湿帘风机（0.6/min）内屋面喷雾（0.14/min）屋顶喷淋（0.1/min）,降温效果为湿帘风机+屋顶喷淋（38.9%）湿帘风机+内屋面喷雾（36.5%）湿帘风机（22.7%）屋顶喷淋（15.1%）内屋面喷雾（7.9%）。湿度变化情况为湿帘风机+屋顶喷淋（24.1%）内屋面喷雾（19.2%）湿帘风机+内屋面喷雾（16.0%）湿帘风机（14.3%）屋顶喷淋(8.5%)。以降
5、温效果为1%所需费用为标准进行经济性分析，结果为湿帘风机（0.44元）湿帘风机+内屋面喷雾（0.31元）湿帘风机+屋顶喷淋（0.29元）内屋面喷雾（0.18元）屋顶喷淋（0.10元）。关键词：南方温室；蒸发降温；温湿度影响；经济性Abstract : Aiming at southern greenhouse summer temperature is too high, not suitable for plant growth, Venlo type PC board greenhouse as the research object, by using the wet curtain f
6、an system, the roof of spray, spray roof within these common evaporative cooling facilities for research, to the facilities of the single and combined, this paper analyzes the changes of temperature and humidity of southern greenhouse and economy. The results show that the cooling rate of the wet cu
7、rtain fan +the roof of spray (1.1 /min) wet curtain fan +spray roof (1.0 /min) wet curtain fan (0.6 /min) the roof of spray (0.14 /min) spray roof (0.1 / min), the effect of wet curtain cooling fan + spray roof (38.9%) wet curtain fan + the roof of spray (36.5%) wet curtain fan (22.7%) spray roof (1
8、5.1%) the roof of spray (7.9%). Humidity changes as wet curtain fan + spray roof (24.1%) the roof of spray (19.2%) wet curtain fan + the roof of spray (16.0%) wet curtain fan (14.3%) spray roof (8.5%). The cooling effect of 1% to the cost of standard economic analysis, the result is wet curtain fan
9、(0.44 yuan) wet curtain fan + the roof of spray (0.31 yuan) wet curtain fan + spray roof (0.29 yuan) the roof of spray (0.18 yuan) spray roof ( 0.10 yuan) .Keywords : southern greenhouse; evaporative cooling ; temperature and humidity ; economy温室是具有调控光、温、水、气等环境因子，用来栽培植物的设施，在不适宜植物生长的季节，能为植物生长提供适宜的环境条
10、件。温室的种类很多，根据覆盖材料区分可以分为塑料温室、玻璃温室、PC板温室；按温室结构又可以分为单栋温室、连栋温室等 1。现代化的温室可以通过电脑控制温室内的温湿度、光照等条件，为植物生长提供适宜的环境条件。塑料大棚和连栋温室是目前我国常用的温室类型，其中引进最早的智能温室是Venlo型温室, 这种温室是多脊连栋小屋面类型的温室,构架率低, 透光性强、密封性和工艺质量好。20世纪90年代，大型连栋温室被引进我国，在学习借鉴国外先进温室建造、种植技术的基础上，温室生产逐步向规模化、集约化和科学化的方向发展2。经过30年的发展，我国温室大棚的发展取得了瞩目的成绩，温室生产产量跃居世界第一，温室的生
11、产、应用以及设备技术研究方面都得到很大进步，自行设计、研制出了一批适合我国的温室设施，温室类型已逐步向现代化、集约化、科学化的方向发展，形成了适应不同区域与植物的温室类型与设备3。夏季温度过高是温室生产中制约温室生产的一大问题。我国南方地区夏季温度普遍过高，夏季室外环境温度高达30以上，温室内的温度在封闭状态下可高达5070，即使开启所有的天窗和侧窗温室内的气温仍可能会高于40。当气温达到33以上时会对大多数植物的生长产生影响，温室的生产将会受到抑制3。因此，夏季使用有效的降温措施来降低温室内的温度,使其适合植物的生长栽培是夏季温室生产必须解决的问题。本文针对夏季南方温室内温度过高，利用湿帘风
12、机系统、内屋面喷雾、屋顶喷淋及这些降温措施的两种组合湿帘风机+屋顶喷淋、湿帘风机+内屋面喷雾这些蒸发降温的措施对温室进行降温研究，从而得出各个降温措施对温室内的温湿度的影响，及各种降温措施经济性的分析,为南方温室夏季降温提供一定的依据。1蒸发降温措施介绍温室常见的蒸发降温措施包括湿帘风机系统、内屋面喷雾、屋顶喷淋这三种降温方式。另外有些温室还会用到制冷机降温的方式，这种降温方式投入很大且非常耗能，生产上很少使用,在这里就不做讨论。1.1湿帘风机降温湿帘风机系统降温时由输水设备将水输送到湿帘顶部，水从湿帘的顶部流下，流经整个湿帘，开启风机后风机将温室内的空气抽到室外，温室内产生负压，室外未饱和的
13、空气通过湿润的湿帘表面进入室内，从而增加了进去室内空气的湿度，使得干燥的热空气变为湿润凉爽的空气，起到降温增湿的作用4。湿帘风机系统能快速有效降低温室内的温度，使其达到适宜植物生长的温度。单独使用该降温系统时，能够降温610。在高温干燥的条件下，湿帘风机系统能很大程度降低温室内的温度。开启湿帘风机系统后，经湿帘进入的空气可以使温室内的空气达到以每小时20次的速度更新时，就能使温室内的温度达到适宜植物生长的温度5。由于湿帘风机降温系统只对从湿帘处进入的空气有降温增湿的作用，对于因光照引起的温室内温度升高降温效果不明显6。另外，高湿也容易使微生物滋生,增加植物染病的机会7。1.2内屋面喷雾降温内屋
14、面喷雾降温也称高压喷雾降温与冷雾降温,是现代温室使用的较先进的降温方式,其工作原理是水经过系统配备再经过滤系统后,进入增压泵，将水压升高至4MPa以上,将水输送到输水管道,然后到达孔径很小的喷嘴处喷出，喷出的雾滴直径在20m以下, 由于雾滴很轻能悬浮在空气中,继而迅速蒸发吸收空气中的热量,从而使温室内的温度下降8。因为雾滴很小很轻,能悬浮在温室中且迅速蒸发,所以不会浸湿地面。内屋面喷雾降温与湿帘风机系统降温相比,湿帘风机系统能够使温室内的温度下降610,内屋面喷雾能够使温室内的温度下降359。内屋面喷雾降温系统要装配高压雾化喷头和喷管，成本较高，并使温室内部湿度过高，容易使植物感染病菌10。另
15、外,当温室外界湿度过高时，内屋面喷雾的降温效果会受到影响。内屋面喷雾降温适合任何大小的场所,其降温过程节水、节能、无污染，运行费用低。内屋面喷雾还可用于喷洒消毒、药剂等方面，是温室降温技术的发展方向11。1.3屋顶喷淋降温屋顶喷淋是将水喷淋在屋顶上，水流经屋面，通过水与屋面及屋面与室内空气的热量交换、水吸收红外辐射、水的汽化蒸发来使温室内得温度下降12。由于水只流经屋面，没有进入室内，因此该方法对温室内的湿度影响不大。若将深井水用于屋顶喷淋，则降温效果更佳。屋顶喷淋的缺点是需水量大，在水资源缺乏的地区具有局限性。由于Venlo型温室自身的保温性能强，在阳光强烈的夏季屋顶喷淋并不能明显降低温室内
16、的温度13。在水质硬的地方，屋顶喷淋会在屋面上形成水垢，降低温室的透光性14。与湿帘风机和内屋面喷雾这些蒸发降温设施相比，屋顶喷淋增加的是温室外的湿度，室内湿度不会发生大的变化，所以避免了容易滋生微生物的问题 15。2实验设备与仪器简介实验所用的设备有Venlo型PC板温室、湿帘风机系统、内屋面喷雾、屋顶喷淋。实验所用到的仪器有TRMWS温室环境测试系统，PTS-3环境温湿度传感器，尼尔森EZ ProTM Jr. 8300 控制器。2.1实验设备简介2.1.1 Venlo型PC板温室实验所用的温室为Venlo型PC板温室，温室现代化程度高、密闭性好,可以对光、温、水等环境条件进行调节。温室主体
17、钢结构采用双面热镀锌加固处理，可满足教学中反复拆装、环境监测与调控的要求。温室开间（平行于天沟方向温室最终承力框架之间的距离）2.4m,温室跨度（垂直于天沟方向温室的最终承力构架支撑点之间的距离）1.5m，温室肩高（温室内地面到温室天沟下表面的距离）2.0m，温室顶高2.8m，外遮阳高3.4m。实验所用温室的排列方式为南北走向，南墙装有湿帘，北墙装有风机。南北走向长4.8m,侧窗装在西墙，门装在东墙。东西长3.0m。建筑面积：5.0m3.2m=16m2（基础为20cm墙）。 图1 温室整体示意图 图2 温室北面墙示意图温室的各项性能指标：风载：0.35KN/；雪载：0.35KN/；恒载：15.
18、0/；最大排雨量：140mm/h ；电参数：220V/380V，50Hz；抗震：地震7级。2.1.2湿帘风机系统湿帘风机系统由湿帘（见图A）和风机（见图B）组成,湿帘由原纸加工生产而成，实验所用温室的2个湿帘安装在温室的南墙上,尺寸均为高950mm宽1200mm厚100mm。风机安装在温室的北墙上,风机尺寸为高830 mm宽830 mm厚370mm,风机叶直径720mm,风叶转速600转/分,电机转速1400转/分,风量18000m3/h，输入功率370 W。2.1.3内屋面喷雾内屋面喷雾系统由尼尔森EZ ProTM Jr. 8300 控制器、增压泵和喷头组成。增压泵的功率为54W，流量为15
19、0L/h。工作压力为482.65KPa。喷头型号为TW1510,材质为黄铜,喷孔直径为0.3mm，喷出的雾滴直径1020m。2.1.4屋顶喷淋屋顶喷淋由输水管道与喷头组成。实验所用温室的喷头安装在温室屋顶的四个角上。喷头工作压力为100300Kpa，流量为130160L/h,射程为03m。2.2实验仪器简介2.2.1 TRMWS温室环境测试系统温室环境监测系统（见图C）是专为温室监测，科学实验研究开发而生产的多因素自动温室环境监测仪器。可用于测量环境温湿度、土壤温湿度、太阳辐射、二氧化碳和其它气象因素。系统由一个液晶显示字符和具有记录能力的TRM-ZS1气象环境记录仪1台，传感器（温度，湿度，
20、土壤温度，土壤湿度，光合有效辐射，热流量，二氧化碳，微风）按所需的配置，观察支架1套，实时监控和分析软件（CD-ROM）1套，和数据通信和传感器连接电缆组件。2.2.2 PTS-3环境温湿度传感器PTS-3环境温湿度传感器可用于气象观测，温室监测、植物栽培养殖控制等领域。可以测量-50150的环境温度，其精确度为0.1，温度分辩率为0.1，测量的湿度范围为0100%，湿度精度2%RH，湿度分辩率0.1%RH。其保护壳呈圆柱型,可适应-3050的环境。2.2.3尼尔森EZ ProTM Jr. 8300 控制器EZ ProTM Jr. 8300 控制器（见图D）采用先进的电子科学技术，可由人工设置
21、灌溉时间自动启动，也可人工手动开启控制。EZ ProTM Jr. 8300 控制器有一个COM公共端子，若要同时控制几个水泵继电器时，就可以将其串联起来，将其连接在水泵继电器端子和公共端子之间，这样就可以同时控制这几个水泵了。EZ ProTM Jr. 8300 控制器工作时不需要交流电源，锂电池为编好的程序来供能，程序运行稳定，对每一站都可以设置不同的延迟时间。控制器的三个独立程序，每个程序都有三个开始时间，开始时间可以重叠，还有三个灌溉日历，能满足不同的需求。该控制器的程序有重要日设置，万年历，预留雨量传感器接口，水预算选择，减少或增加灌溉水量为1%200，可以设定每月或每年的灌水量， 配有
22、手动测试和循环测试两个循环，灌水时间从1min到119min。3 实验方案3.1设备与仪器的布置 实验选择在9月份福建农林大学园艺学院教学温室进行。TRM-ZS1气象生态环境记录仪安装在温室内，PTS-3型环境温湿度传感器1、2、3、4在温室内平均分布（见图E），温室外PTS-3型环境温湿度传感器5、6放置于温室南墙外（见图F）。3.2实验步骤1、首先选择两天晴朗且气温较高的天气在不采取任何降温措施的情况下由PTS-3温湿度感器自动采集温室内外24小时的温湿度变化情况。分析找出一天中温度较高的时间段进行实验。2、选择天气晴朗温度较高且相对稳定的时候进行实验。实验开始前一天先将温室闭，第二天实验
23、时先开启TRMWS温室环境测试系统，一段时间后再开启降温措施,记录温室的温湿度变化。3、每次做完实验临走前封闭温室，下次做实验时打开温室环境监测系统然后再开启降温措施,记录温室的温湿度变化。3.3数据处理方式1、观测温室处于封闭状态下时，温室内外的温湿度变化，分析一天中哪个时间段温室内外温湿度最适合做蒸发降温的实验。2、分析各种蒸发降温措施对温室内外温湿度的影响。绘制折线图，清晰简明地表达出温室内外温湿度变化趋势，同时计算各降温措施的降温速率和降温效果。公式一中的时间为10min。 (公式一) (公式二) 3、通过计算各降温措施的成本费用，计算降温效果为1%所需的费用。进一步分析各种降温措施的
24、经济效益。4数据分析4.1无调控措施下温室环境温湿度变化规律 首先选择两天晴朗天气由PTS-3型温湿度传感器自动采集温室内外24小时的温湿度变化情况。选取一天中温度较高的时间段做蒸发降温的实验。图1与图2为室外24小时温室度变化情况，图3和图4为室内24小时温湿度变化情况。图3 晴朗天气一室外24小时温湿度变化图4 晴朗天气二室外24小时温湿度变化由图3和图4分析可知午后13:0016:00室外的温度在一天相对较高,且湿度最低。温湿度在一天中也现对稳定。图5 晴朗天气一室内24小时温湿度变化图6 晴朗天气二室内24小时温湿度变化由图5和图6可以看出温室内的温度在13:0016:00温度较高，湿
25、度在一天中也最低。所以综合上述实验得出蒸发降温的实验选择在13:0016:00这段时间进行，此时室内外的温度较高,蒸发降温的效果最好。4.2单一调控措施对温室环境温湿度的影响4.2.1湿帘风机降温对温室环境温湿度的影响图7 湿帘风机降温温室内外温度的变化由图7可以看出14:16至15:00室外温度变化不大，实验开始前温室外的温度为30.3，温室内的温度为35.2，此时温室内外的温度相差4.9。在14:20打开湿帘风机后温室内的温度迅速下降，7min后温室内的温度与室外温度有一个交汇点，10min后温室内的温度下降速率变慢，20min后温室内的温度趋于稳定，此时温室外的温度为30.8，温室内的温
26、度为27.2，温室内、外温差-3.6。打开湿帘风机后温室内的温度下降了8.0，降温效果为22.7%。在开启湿帘风机后的10min温室内的温度下降了6.0,所以湿帘风机的降温速率为0.6/min。湿帘风机开启后室外未饱和的空气经多孔湿润的湿帘后变成湿冷的空气持续进入室内，短时间内室内的温度迅速下降，最终使温室内的温度比室外的温度还低。图8 湿帘风机降温温室内外湿度的变化由图8可知14:16至15:00室外湿度变化不是太大，实验开始前温室外的湿度为67.9%，温室内的湿度为61.7%，温室外的湿度比室内湿度高6.2%。14:20打开湿帘风机后温室内的湿度开始上升，在14:24左右温室内外的湿度大致
27、相同，之后温室内的湿度持续增加，在14:40左右温室内的湿度趋于平衡，此时温室内的湿度为76.0%，温室外的湿度为66.2%，此时温室内的湿度比室外湿度高9.8%。整个实验过程室内湿度升高了14.3%，室外的湿度则下降了1.7%。湿帘风机将湿冷的空气送去室内，进入温室中的空气携带了大量水分所以对温室内湿度的影响较大。由图7和图8可知湿帘风机开启后，温室内的温度在短时间内会明显下降，湿度在短时间内也上升，温度下降和湿度升高呈负相关的关系。4.2.2内屋面喷雾降温对温室环境温湿度的影响 图9 内屋面喷雾降温温室内外温度的变化由图9可以看出13:00至13:50室外温度基本稳定，温差不超过1.0，1
28、3:13实验开始时温室外的温度为31.2，温室内的温度为35.1，此时温室内外的温度相差3.9。30min后温室内的温度下降至32.3，之后温度趋于稳定，此时温室外的温度为31.8，温室内、外温差0.5。打开内屋面喷雾后温室内的温度下降了2.8，降温效果为7.9%。在开启内屋面喷雾后10min温室内的温度下降了1.4，内屋面喷雾的降温速率为0.14/min。内屋面喷雾开启后雾滴弥漫在温室中与温室内的空气混合, 水蒸发吸收空气中的热量, 从而达到使温室内的温度降低。但在单一实验过程中由于温室处于密闭状态下,温室内的热量只能由显热转化为潜热，热量无法散发到室外，所以蒸发降温效果不是很好。图10 内
29、屋面喷雾降温温室内外温度的变化由图10可知实验开始前温室外的湿度为66.8%，温室内的湿度为62.2%。温室外的湿度比室内高4.6%。由于内屋面喷雾不能持续开启，所以内屋面喷雾开1min停止3min。13:13打开内屋面喷雾后温室内的湿度开始上升，在13:15温室内外的湿度大致相同，之后由于关闭内屋面喷雾所以温室内的湿度相对稳定，之后再次开启内屋面喷雾温室内的湿度再次升高。32min后温室内的湿度趋于平稳。此时温室内的湿度为81.4%，温室外的湿度为66.2%，此时温室外的湿度比室内低15.2%。整个实验过程中温室外的湿度下降了0.6%，温室内的湿度升高了19.2%。由于内屋面喷雾直接使水弥漫
30、在整个温室中，且温室处于密闭条件下，所以对温室内湿度的影响很大。由图9和图10可知内屋面喷雾开启后，温室内的温度会缓慢下降，湿度在短时间内升高，温度下降和湿度升高呈负相关的关系。4.2.3屋顶喷淋降温对温室环境温湿度的影响图11 屋顶喷淋降温温室内外温度的变化由图11可以看出，实验开始前温室外的温度为33.7，温室内的温度为41.8，此时温室内外的温度相差8.1。在14:06打开屋顶喷淋后温室内的温度开始下降，50min后下降至35.5，之后温度趋于稳定。此时温室外的温度为30.8，温室内、外温差为4.7，相比实验开始前温室内外的温差缩小了3.4。且室内温度一直高于室外温度。整个实验中温室内的
31、温度下降了6.3。降温效果为15.1%。在开启屋顶喷淋10min后温室内的温度下降了1.0，所以屋顶喷淋的降温速率为0.1/min。开启屋顶喷淋后由于室外喷淋水分蒸发的原因，使温室外周围的温度下降了2.9。屋顶喷淋是将水喷淋在屋顶上，水流经屋面，水吸收红外辐射而使温室内的温度下降。但在夏季阳光强烈的时候，由于温室自身保温性强，所以降温效果不是很明显。图12 屋顶喷淋降温温室内外湿度的变化由图12可知实验开始前温室外的湿度为60.4%，温室内的湿度为61.1%，温室内湿度比室外湿度高0.7%。14:06打开屋顶喷淋后温室外的湿度迅速升高，开始实验2min后室外湿度超过温室内的湿度，之后室外湿度呈波动上升，室内湿度也呈上升趋势。33min后室内的湿度超过室外湿度。之后室内湿度均高于室外。实验结束室外湿度为为67.1%，室内湿度为69.6%。整个实验过程中室外的湿度升高了6.7%，室内湿度升高了8.5%。内屋面喷雾将水喷淋在屋顶，没有进去温室内，所以对温室内湿度的影响不是很大。由图11和图12可知屋顶喷淋开启后，温室内的温度缓慢下降，湿度升高，温度下降和湿度升高呈负相关的关系。经分析上述三种降温措施其降温速率为湿帘风机（0.6/min
