几种降温措施对玻璃温室内温度影响研究.pdf

p※农业科学 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 农业与技术 nbsp;2018, Vol.38, No.24 nbsp;9几种降温措施对玻璃温室内温度影响研究刘春来 nbsp;王现领（天津市水利科学研究院，天津 300060）摘 nbsp; 要针对北方地区夏季高温超过花卉正常生长温度，采用降温措施进行对比试验，试验结果表明湿帘风机外遮阳降温措施的降温效果最好，但能耗大；湿帘风机外遮阳喷淋降温措施，也是一种较理想的降温措施，可节能38.3。在3种不同喷水间隔的喷淋降温试验中，以开10min停5min方案降温效果最好。关键词温室；膜外喷淋；降温调控中图分类号 S6-3 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 文献标识码 A nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp;DOI 10.11974/nyyjs.20181233004天津地处华北平原，是北方花卉的重要中转集散地，属温带半湿润季风性气候，夏季经常出现连续高温高湿天气，使温室内的温湿度超过花卉生长的上限温度。根据实测资料，当夏季室外气温达到 35℃时，不设降温系统的温室内温度接近 60℃，在这种温度下，花卉是无法成活的 。目前，温室降温措施主要包括自然通风、机械通风、湿帘、遮荫、喷雾、湿帘风机等方式，在实际应用时，一般都是几种方法联合应用。为了解各种降温措施的效果，本文对外遮阳、湿帘风机 外遮阳、外遮阳 喷淋、湿帘风机 外遮阳 喷淋等降温措施进行了试验研究。1材料与方法1.1 nbsp; nbsp; 试验场基本情况2017 年 6 8 月，试验在天津宁河农业生态园现代玻璃温室进行。该温室为传统的荷兰 Venlo 型温室，无侧窗和天窗。温室为南北宽 12m、东西长 28.8m 的独栋玻璃温室，面积 345.6m2。温室高 4.0m，脊高 0.9m。温室基础为钢筋混凝土结构，温室骨架为钢结构，温室四周及屋顶均为 5mm 钢化玻璃，无色透明，透光率 60。温室屋顶为折线形，外遮阳网距离屋脊 0.6 m，遮阳网为黑色，遮光率为 52，开启由电机带动镀锌钢管完成。温室大门在西侧，推拉门， 2.1m 2.0 m。室内地面为混凝土结构，温室内布置 14个可移动式苗床，宽 1.7m，长 10m，高 0.8m，苗床正下方为碎石。温室西侧安装风机两台，风机轴中心距室内地面 1.2m，风机功率 1.5kW，风量 5.58 万 m/h，叶轮直径 1.4m。温室东侧安装湿帘，湿帘为 10cm 厚纤维质湿帘，尺寸 1.1m 8m，湿帘水源为自来水管道向湿帘循环供水。温室外没有喷淋设备，需增设。1.2 nbsp; nbsp; 试验设计方案为观测温室内温度变化，共设 5 种试验方案，具体包括无降温措施；外遮阳措施；湿帘风机 外遮阳措施；外遮阳 喷淋措施；湿帘风机 外遮阳 喷淋措施。试验时，温室内未种植植物。为观测温室立体空间温度变化情况，共设 3 个测点，测点布置在温室的中央，测点距离地面高度分别是 1.2m、2.5m 和 4.1m，对应的温度分别称为室内 1 温度、室内 2 温度和室内 3 温度。温室内仪器为美德时 TH101B 型温湿度计，室外温度为红水温度计监测。1.3 nbsp; nbsp; 膜外喷淋试验设计方案膜外喷淋系统由储水桶、潜水泵、管道和喷头组成。膜外喷淋水源为地下水。喷淋系统共安装 40 个微喷头，共 10 条支管，每条支管 4 个。支管间距 3.2m，喷头间距3.3m。微喷头额定流量 70mL/h，工作压力 0.2MPa，射程 3.2m。喷头安装在遮阳网下方。图 1 nbsp;膜外喷淋降温系统平面布置图图 2 nbsp;膜外喷淋降温系统立面布置图2结果与分析2.1 nbsp; nbsp; 无降温措施时，温室内温度变化试验试验时，天气晴朗，微风，相对湿度 33，室外最高温度 34℃。试验从 1000 开始 1800 结束。玻璃温室初始温度 48℃ ，试验期间温室室内温度 485850℃。最高温度出现在 1600，相对于室外温度滞后明显。图 3 nbsp;无措施时玻璃温室内温度变化曲线2.2 nbsp; nbsp; 外遮阳措施，温室内温度变化试验试验从 1000 开始，外遮阳开启，至 1800 试验结束后关闭。玻璃温室内温度维持在 4446.3℃ 范围，与室外温度的相关性不显著。相对于无措施的玻璃温室温度，遮阳网的降温作用明显，可降低温度 411.7℃左右。10 2018, Vol.38, No.24 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 农业与技术 nbsp;※农业科学图 4 nbsp;外遮阳开启时玻璃温室内温度变化曲线2.3 nbsp; nbsp; 湿帘风机 外遮阳措施，温室内温湿度变化试验试验从 1000 开始，外遮阳开启，玻璃温室初始室内1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 50℃ 、48 ℃、46℃，1030 室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 46℃ 、 45℃、 43℃，比初始温度降低 4℃、 3℃、 3℃。1030 湿帘风机开启， 1100 室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 45℃、 42℃、 33℃，温度又降低 1℃、3℃、 10℃。试验玻璃温室的湿帘风机中心距地面 1.2m，与室内 3 温度计的位置高度一致，说明湿帘风机对同一层面的温室温度影响显著，对温室上层的温度影响不显著，对温室顶层的温度影响最小。为了解湿帘风机的降温效果，开机 1h 后，即1130，室内 3 温度降至 31.5℃，关闭湿帘风机， 1200 室内 3 温度上升至 36℃。以后每 0.5h 启闭湿帘风机 1 次，室内 3 温度控制在 31.336.3℃之间，温度上升 4.34.6℃。因此，为控制室内温度在 35℃以下，湿帘风机停机不宜超过 20min。1530 后湿帘风机关闭不再启动，室内 3 温度开始快速上升， 1700 室内 3 温度达到 41℃。室内 2、室内 3 温度变化不明显。图 5 nbsp;湿帘风机 外遮阳时玻璃温室内温度变化曲线2.4 nbsp; nbsp; 外遮阳网 喷淋措施，温室内温湿度变化试验膜外喷淋降温效果与温室自身的条件有关，还与喷淋时间和水温相关。试验用水为地下水，水温 21℃。依据试验湿帘风机 外遮阳措施，湿帘风机停机不超过20min，并参考有关文献采用间隔喷淋的方式，确定 3 种喷淋方案，分别是开 10min 停 5min，开 5min 停 10min，开 10min 停 10min。试验于 1000 开启外遮阳， 1100 室内 1 温度、室内2 温度、室内 3 温度分别为 45.5℃ 、44.2 ℃、43.0 ℃，这时开启喷淋系统，喷淋至 1200，室 内 1温度、室内 2温度、室内 3温度分别为 41.5℃ 、 41℃、 40℃，温度分别下降 4℃ 、3.2℃、 3.0℃。喷淋至 1230，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 41.3℃ 、40.9 ℃、40 ℃，温度分别下降0.2℃ 、0.1 ℃、0.0 ℃。可见，喷淋超过 1h 后降温效果已不显著，喷淋最大降温幅度达 34.2℃，但室内 3 温度仍高达 40℃，远高于花卉适宜生长的温度。因此，为达到最佳降温效果，喷淋系统需与其他降温措施配合使用。从 1230 1330，采用开 10min 停 5min 喷淋方案，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度从 41.3℃ 、40.9℃、 40℃到 42.6℃ 、 41.5℃、 40.7℃，分别升温 1.3℃ 、0.6℃ 、0.7 ℃ ；从 1330 1500，采用开 5min 停 10min 喷淋方案，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度从 42.6℃ 、41.5℃、 40.7℃到 44.8℃ 、 44℃、 42.4℃，分别升温 2.2℃ 、2.5℃ 、1.7 ℃ ；为进行开 10min 停 10min 的喷淋试验，先把室内 1温度、室内 2 温度、室内 3 温度降低到 42.8℃、42 ℃和41.2℃，从 1530 开始开 10min 停 5min 的喷淋试验，至1630 喷淋试验结束时，室内 1 温度、室内 2 温度、室内3 温度降低到 44.7℃、 43.8℃和 42.9℃，分别升温 1.9℃ 、1.8℃ 、1.7 ℃ 。通过上述试验可知，水温 21℃，喷淋系统可使温室内温度降低 34.2℃，降温效果与喷淋时间为负相关。开10min 停 5min 喷淋方案效果最好，但仅依靠外遮阳 喷淋的降温措施无法达到花卉适宜生长的温度。 图 6 nbsp;水温 21℃，外遮阳 喷淋时玻璃温室内温度变化曲线2.5 nbsp; nbsp; 湿帘风机 外遮阳 喷淋措施，温室内温湿度变化试验图 7 外遮阳 湿帘风机 喷淋时玻璃温室内温度变化曲线1000 外遮阳开启， 1100 室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 45.0℃ 、44.0 ℃、43.0 ℃。启动湿帘风机至 1200，室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 42℃ 、39 ℃、31.4 ℃，温度分别下降 3℃ 、5 ℃、11.6℃，达到了花卉适宜生长的温度。这时关闭湿帘风机，启动喷淋系统，采用开 10min 停 5min 方案， 1400 时室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 44.5℃ 、42℃、33.7 ℃，温度分别上升 3.5℃ 、3.0 ℃、2.3 ℃。再次启动湿帘风机至 1500，室内 1 温度、室内 2 温度、室内3温度分别为 41.8℃ 、 39.1℃、 31.2℃，温度分别下降 2.7℃ 、温度（℃）温度（℃）温度（℃）温度（℃）※农业科学 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 农业与技术 nbsp;2018, Vol.38, No.24 nbsp;112.9℃、 2.5℃。再次关闭湿帘风机， 1700 时室内 1 温度、室内 2 温度、室内 3 温度分别为 44.5℃ 、42 ℃、33.3 ℃，温度分别上升 2.7℃ 、2.9 ℃、2.1 ℃。1700 后停止湿帘风机和喷淋降温措施，温室温度回升较快， 1800 室内 3 温度上升到 39.4℃。所以，温室若保持花卉适宜生长环境温度，至少喷淋 2h 后开启湿帘风机 1h，否则，温度会快速回升超过花卉生长温度上限。2.6 nbsp; nbsp; 耗能对比分析外遮阳 湿帘风机方式 1.5kW 湿帘风机， 2 台，日工作 12h，日耗电 36kWh。外遮阳 湿帘风机 喷淋方式湿帘风机与喷淋系统交替工作，每天工作 4 个周期，每个周期 3h（湿帘风机工作 1h，喷淋系统工作 2h），喷淋水泵功率 0.85kW，则日耗电（ 310.853）422.2kW。该措施比外遮阳 湿帘风机降温方式节能 38.3，但耗水 33.6m3/d。3结论项目开展了无降温、外遮阳、湿帘风机 外遮阳、外遮阳 喷淋和湿帘风机 外遮阳 喷淋等 5种降温试验，掌握了各种降温措施下温室内温度变化规律，其中湿帘风机 外遮阳降温措施，室内 3 温度可降至 31.5℃，是降温效果最好的措施；湿帘风机 外遮阳 喷淋降温措施，通过喷淋降温减缓温室温度上升速度，减少湿帘风机开机时间，可使室内 3 温度维持在 33.7℃以下，也是较理想的降温措施。在 3 种不同喷水间隔的喷淋降温试验，以开10min 停 5min 方案降温效果最好，可节能 38.3。参考文献[1] 胡燕 . 华东型连栋塑料温室夏季降研究 [J]. 农机化研究 ,2003246-47.[2] 程绍明 . 连栋塑料温室喷雾降温及外遮阴降温实验研究 [J].农机化研究 ,20042169-171.[3] 李红莲 . 不同降温措施对连栋玻璃温室内温度的影响 [J]. 沈阳农业大学学报 ,2006,372241-444.[4] 毛罕平 .Venlo 型连栋玻璃温室夏季温湿度的调控措施及效果[J]. 江苏农业科学 ,20083256-259.[5] 胡建 . 玻璃温室夏季单项降温措施的试验研究 [J]. 农机化研究 ,2010,088138-142.[6] 陶思远 . 大空间建筑节能屋顶喷淋器的实验研究 [Z]. 上海市制冷学会 2009 年学术年会 ,2009.[7] 王吉庆 . 几种降温措施在温室夏季降温中的应用研究 [J]. 农业工程学报 ,2006,0922257-260.[8] 赵惠忠 . 上海世博会主题馆空调屋顶节能研究 [J]. 暖通空调 ,2008,123896-99.[9] 胡建 . 现代温室夏季降温技术研究 . 农机化研究 ,2007,6618-21.作者简介 刘春来（1974-），男，河北任丘人，高级工程师，硕士，主要从事农田水利、非常规水资源利用方面的研究。各地区种植结构都比黑龙江变动大，说明相同时间各地区种植结构都与黑龙江省总种植结构不同。3结论2016 年之前为缓解农作物供给不足矛盾，黑龙江省主要农作物总播种面积不断增加； 2016 年农业部发布 全国种植业结构调整规划（ 2016 2020 年），调减非优势产区玉米的播种面积，扩种大豆杂粮薯类和饲草作物，优化种植业结构，主要农作物总播种面积出现下降 趋势。为加快构建现代农业产业体系，预计黑龙江省主要农作物还会进一步缩减，在保障粮食产量的前提下，继续优化种植业结构，为推进乡村振兴提供助力。黑龙江省总体种植结构变化较大，各地区种植结构呈现“增 - 减 - 增 - 减”变动趋势；且同时期各地区的种植结构与总体种植结构有很大的差别。调整种植业结构就是凸显各个地区优势产业，推进农业由增产导向转向提质。传统农业向现代农业的转型，需要解决种植业结构与现在农业发展环境的矛盾。现代化农业、绿色农业、休闲农业的兴起，是促进乡村振兴的有效手段，必须抓住发展机遇，主动作为、顺势而为，加快优化调整种植业结构，推动种植业转型升级，促进农业可持续发展。参考文献[1] 朱晶 , 李天祥 , 林大燕 , 等 .“九连增”后的思考 粮食内部结构调整的贡献及未来潜力分析 [J].农业经济问题 ,2013,341136-43.[2] 大力推进种植业结构调整促进农业提质增效和可持续发展农业部解读全国种植业结构调整规划 2016-2020年 [J]. 休闲农业与美丽乡村 ,2016516-31.[3] 乌玮琪 . 农业种植结构变化及其效果评价研究 [D]. 呼和浩特 内蒙古农业大学 ,2012.[4] 刘玉杰 , 杨艳昭 , 封志明 . 中国粮食生产的区域格局变化及其可能影响 [J]. 资源科学 ,200728-14.[5] 云雅如 , 方修琦 , 王媛 , 等 . 黑龙江省过去 20 年粮食作物种植格局变化及其气候背景 [J]. 自然资源学报 ,2005,205697-705.[6] 杜国明 , 张露洋 , 徐新良 , 等 . 近 50 年气候驱动下东北地区玉米生产潜力时空演变分析 [J]. 地理研究 ,2016,355864-874.[7] 杨光震 . 近 70 余年来东北地区种植结构变化研究 [J]. 中国农史 ,1985112-21.[8] 张莉 , 吴文斌 , 杨鹏 , 等 . 黑龙江省宾县农作物格局时空变化特征分析 [J]. 中国农业科学 ,2013,46153227-3237.[9] 李秀梅 . 有机产品认证助力龙江经济发展 [N]. 中国经济时报 ,2012-12-1915.[10] 郭晓鸣 , 曹二平 , 徐薇 . 论粮食合同订购后的生产规模控制[M]. 农村经济 ,1985101-3.作者简介 孙莹莹，女，东北农业大学资源与环境学院，研究方向土地利用规划。（上接第8页）/p