蔬菜大棚湿帘风机安装方法详解

2019-11-30 14:16:18 0

湿帘与风扇的降温技术:

(一)蒸发冷却原理

国内温室使用面积逐年增加,湿帘与风扇已成为温室的标准配备。原先以简易遮雨、遮荫的设施也纷纷改装湿帘。此篇文章用以介绍蒸发冷却原理,说明风扇与湿帘如何应用此原理。

环控技术中,要使温室内部温度低于大气温度,在夏天使温室内部气温低于30℃之内,唯有使用蒸发冷却技术与冷冻机械。但是冷冻机械的设备与能源成本十分昂贵,仅适用于为花期调整或组培苗生产的温室。

大气空气本身并不是完全干燥。平常的空气一定含有水蒸气,含有的水蒸气愈少,空气则比较干燥。含有的水蒸气量愈多,空气则愈潮湿。因此晚上空气比较潮湿,而在中午的空气较干燥,下雨之后空气则更加潮湿。

空气中的水蒸气具有压力,称为蒸气压。空气愈潮湿,水蒸气水分含量愈大,蒸气压愈大。在一定温度下空气中的水蒸气增加到了极限则称为达到饱和。饱和状态下空气无法再吸收水分,此时空气中的水蒸气压力称为饱和蒸气压。空气在尚未到达饱和时,所存在的蒸气压与当时温度的饱和蒸气压,两者的比例值一定少于或等于100﹪,此种比例值通称为相对湿度,单位为百分比(%)。相对湿度愈高,空气中水蒸气愈多,愈潮湿。相反地,相对湿度愈低,空气中水蒸气愈少,空气愈干燥。

空气与液态的水滴接触混合。水滴吸收了空气所含的热量使水滴变成了水蒸气(液体的水滴转变成了气体的水蒸气)。因此空气所含的热量减少,温度就降低,水蒸气增加,因此空气的相对湿度也随着增加。此种空气遇见了水滴,使温度降低而相对湿度增加的过程称为蒸发冷却。在气象量测中,温度计上面包裹着吸满水份的纱布,以足够的风速吹过温度计表面。因为水份的蒸发使温度降低。此蒸发冷却过程中温度到达无法再降低的底限温度称为湿球温度。

荷兰温室工程教科书则将空气比喻成海绵。水蒸气代表海绵内含有的水份。海绵愈干,能够吸收的空气水份则愈多,降温能力也愈强。空气愈潮湿,海绵愈湿,能够吸收的水份愈少,降温能力则愈差。

在同一温度下,相对湿度愈低,利用蒸发冷却技术所能降低的温度底限则愈低。而国内夏天白日高温虽也接近35℃,最低的相对湿度为50﹪左右,湿球温度大约27℃,因此无法将温室内部气温降到25℃以下。

使用蒸发冷却技术进行降温要合乎以下三条件:

一、在于空气中的大气温度与湿球温度差距要大,因此空气吸收水汽后,温度可以降得更低。

二、风量、水量要适当。

三、在于空气与水滴要能够充分混合,

因此空气与水滴接触的表面积要愈大愈好,时间要愈久愈好。上述的第一条件:大气温度与湿球温度相差要大,系由当地的大气气候决定。第二个条件则决于蒸发冷却系统的设计能否合理,能否满足以下要求:

a. 有足够的风量与风压。

b. 有足够的水量。

c. 风(空气之流量)与水滴有足够的接触时间,使水滴蒸发。

利用蒸发冷却之技术与设备主要为湿帘与风扇。使用湿帘与风扇设备是在温室一侧使用抽气负压风扇。另一端的墙壁由吸水物质构成,水自上方供水部流下,到底部集水部收集再送回上方循环使用,此种吸水物质被称为湿帘。由于风扇将大气抽入内部时空气被强制利用通过湿帘。藉由抽气作用使得外界空气通过湿帘材料间隙而进入内部。水流自上方流下,而在底部收集,流水作用使湿帘材料吸收水份,而材料的特殊结构内部有空隙存在,空气在空隙中穿透时与水面有接触作用,产生了蒸发冷却作用。空气与水份接触而产生蒸发冷却作用,冷空气通过温室内部进行降温作业。

湿帘此型设备成本不高,维护容易,使用简易。而且经过湿帘的冷空气只有携带水蒸气而不附着水滴,因此没有水滴进入温室内部而在植物表面凝结的问题。湿帘在国内的特殊问题在于青苔与长菌。原因在于国内傍晚相对湿度转为偏高,气温降低,风扇停止作用,湿帘也不再供水。但是因为空气高湿,湿帘内部水份不易蒸发,因此青苔(真菌)与细菌得以成长。

湿帘已制作成为固定形状,材料通常为相互折纹状的多孔纸材,俗称为蜂巢式湿帘,此型湿帘已普遍应用于国内温室与畜舍。

蜂巢式湿帘包括两部份,上面材料称为分配水用材料,底下部份为降温用材料,规格通常以a-H-W-D注明。a表示折纹角度,H为湿帘材料高度,W为宽度,D为厚度。W已固定为30公分。高度H可选择,这些规格都与湿帘降温效率有关。

湿帘的蒸发冷却计算公式如下:

Td为大气温度,Te 为通过湿帘后的空气温度,Tw 为大气温度的湿球温度。

以国内蝴蝶兰温室夏季降温作业为例,在35℃,50﹪RH的大气状态下通过湿帘后空气为27.5℃,当时湿球温度26.1℃,湿帘效率可计算如下:

二、湿帘的使用特性

湿帘的四项使用特性为购买成本,使用年限、压力、与降温作业效率。

(一)购买成本 湿帘的购买成本取决于供应厂商之制作技术与市场需求。例如有特殊防菌能力,处理的材料其成本即较高。

(二)使用年限 使用的材料,使用地区的水质与空气质量,整体系统的设计,使用者的维护保养等都有影响。

(三)压力降 用来表示风力通过湿帘后风压减少量,压力降在选择使用风扇时十分重要,工程要求标准通常为0.03kpa。影响因子与降温效率相同。

(四)降温作业效率 影响因子有整体的设计,使用的材料、厚度、作用角度、通过的空气速度,水流流量与使用时间。

三、影响蒸发冷却效率的主要影响因子

蜂巢式湿帘蒸发冷却效率的三个主要影响因子:

a .风速:材料厚度10公分,通过风速大于1.5米/秒后,对降温效率影响不大。材料厚度15公分,风速可增加到1.8米/秒。

b .角度:以45-45度的分配角度比30-30度的分配角度的效率高。

c .厚度:20公分厚湿帘其作业效率高于15公分厚湿帘,更高于10公分厚湿帘。

四、湿帘的最佳利用条件

a .风速以1.5公尺/秒左右最好,风速太快对降温效率之提升帮助不大,反而容易浪费能源。

b .材料分布角度45-45 比30-30 更好,有更佳冷却效率。

c .厚度15公分优于10公分。20公分可提高降温效率至90﹪以上,但是压力降显著增加,需要更多风扇与电力,因此并未合乎成本要求。

五、温室结构与湿帘的配合

温室结构与湿帘配合的重要性说明如下:许多使用者对湿帘的使用存有误解,认为有了湿帘与风扇,温室内部自然清凉无比,而忽略了温室结构与湿帘必须完善配合才能发挥湿帘的功效。然而湿帘只能提供在出口面的冷风,冷风自一侧流出,再由风扇吸至另一侧时,热量自温室各部份不断的传入,造成温度逐渐增加。通常50米的温室,温室两端的温度差可高达4-7℃。因此要发挥湿帘降温的效果必要与温室结构相互配合。一方面湿帘的降温效率要高,一方面冷风通过内部时热量吸收要少。

1、进入内部的主要热量来源如下:

a. 太阳光能量进入内部。

b. 周围的热量经过屋顶与四周墙壁传入内部。

c. 温室密闭性不良,外界空气自天窗、侧窗或墙壁破裂处等空隙渗入内部,使外界热量传进内部。

2、为了达到良好的湿帘降温效果,温室结构可实行的对策与限制条件为:

a. 减少阳光进入的比例 可以利用内外遮荫网以减少阳光进入量。但是阳光不足对特定作物可能引起徒长,因此必须考虑作物的需旋光性。

b. 减少周围温度的热量传递 使用热传系数小的覆盖材料,或是增加墙壁的绝热能力,使外界热量不易传入。

c. 减少外界空气的渗入 加强温室的气密性,减低外界空气进入机会。

d. 加大风量 加大风量相对地减少外界热量进入温室的影响比例,但是风量过大对作物成长有所影响。能源与湿帘系统之配合也都要重新设计考虑。

六、湿帘的规划设计

湿帘的规划设计必须决定所用风扇的风量与马力、湿帘的面积,供应的水量等。

1.温室通风量(单位换气量)规划,采用每分钟1.5~1.8倍体积之换气量,考虑条件:

2.依不同海拔高度修正温室通风量

海拔高度修正量的方法为:在海拔高于300米的山区,可增加1.2倍换气量,再以NGMA通则,修正海拔高度的影响。

高度修正量 = 0.04*温室海拔高度(米)/300 + 1.0

七、青苔与藻类等问题

国内使用湿帘时间集中于夏季,在傍晚停止供水后,大气相对湿度增高 ,因此无法使湿帘材料所含有水份完全蒸发。多余水份残存于材料内,半年之使用期间即有成长菌类、藻类、青苔等问题。

1)、对湿帘之影响有二种:

a、阻塞了孔隙,因此减低蒸发冷却效率并增加风扇动力的消耗。

b、杂菌成长因通风吸入温室内部,污染作物。

2)、解决长青苔等问题有使用药剂,改变湿帘材料,与调整环控策略等。

a .使用药剂: 使用次氯酸钠(NaClO)药片, 由于药剂溶化缓慢,可以稳定提供低浓度的氯溶液。湿帘水槽的清洗与药剂的补充更新可藉由电导度量测以调整控制。

b .以调整环控策略解决青苔问题,在湿帘停止供水后,风扇仍继续作业1小时以上,以加速湿帘内水份蒸发。

3)水中含盐份问题,水中杂质中以盐份问题最为麻烦,常有的化学杂子有钙离子、HCO3-、SO4- 等,而水中酸盐度(pH)值代表了离子的物性。解决之方式有两种:

a.水质的直接改良,在未流入湿帘材料之前,先检查离子所含浓度,如果超过使用范围,则预先处理改良。

b.水质所含杂质在容许范围,但是对湿帘有盐份累积问题,则以淋洗增加水量。

八、湿帘安装特殊注意事项

1、 湿帘与风扇之最佳距离为30-50米。超过60米风扇作业能力则失效。

2、 湿帘要连续设置,不要有缺口。如果中间缺口存在,产生的死角长度为缺口的4倍长。

3、湿帘配水十分重要,表面如果有干湿不均匀现象、表示水分配不均匀。

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