日光溫室墻體上強(qiáng)制通風(fēng)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的影響

日光溫室墻體上強(qiáng)制通風(fēng)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的影響劉建 榮 ，溫 祥珍 ，李亞靈 ，白佳藝（ 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院， 山西 太谷 030801）摘 要 ：為了增強(qiáng)日光溫室的環(huán)境調(diào)控能力， 在日光溫室 后墻墻體上（ 1.5 m 高度）設(shè)置風(fēng)機(jī)（ 550 W）進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，測定不同通風(fēng)方式（頂部通風(fēng) 、底部通風(fēng)、 頂部通風(fēng)底部通風(fēng)、 全封閉狀態(tài)）下溫度和濕度的變化 。結(jié)果表明，春夏季后墻設(shè)置風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，能有效降低室內(nèi)溫度，改善相對(duì)濕度和 CO2供給， 與自然通風(fēng)（溫室頂部 底部通風(fēng)）相配合，可以使溫室內(nèi)溫度降低 78，且不同部位效果不同，即前部和后部的溫度從 40降低到 31，中部位置的溫度從 40降到 35，相對(duì)濕度從 29%提高到 36%；在全封閉狀態(tài)下，強(qiáng)制通風(fēng)使溫室內(nèi)前部 、中部溫度降低 45，相對(duì)濕度從 80%降低到 70%；秋季在底部通風(fēng)狀態(tài)下，強(qiáng)制通風(fēng)能使溫室內(nèi)的溫度降低 3左右，相對(duì)濕度變化較??；在頂部通風(fēng)狀態(tài)下，強(qiáng)制通風(fēng)不僅沒有降低室內(nèi)溫度，反而使溫室內(nèi)溫度略有升高，前部位置溫度從 31提高到 37，中部和后部位置溫度從 31分別提高到 35， 32，相對(duì)濕度從 44% 提高到51%，這是由于頂部通風(fēng)面積偏小，難以將熱量散出 。關(guān)鍵 詞 ：日光溫室；強(qiáng)制通風(fēng)； 溫度； 濕度中圖 分 類號(hào) ：S626.5 文獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí)碼 ：A 文章 編 號(hào) ：1002-2481（ 2018） 03-0421-05Effect of the Wall of Solar Greenhouse with Forced Ventilationon the Indoor Temperature and HumidityLIUJianrong， WENXiangzhen， LI Yaling， BAI Jiayi（ College ofHorticulture， Shanxi Agricultural University, Taigu 030801， China）Abstract： To enhance the effect ofenvironmental regulation ability, forced ventilation with fans（ 550 W） on the wall of back wall（ 1.5 m height） ofsolar greenhouse, environmental changes under different ventilation modes（ top ventilation, bottom ventilation, closed,top forced ventilation; temperature; humidity收 稿 日 期 ：2017- 11- 16基金 項(xiàng) 目 ：國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目 （ 61233006） ；山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（ FT201402- 05）作者 簡 介 ：劉建榮（ 1991-）， 女，山西柳林人，在讀碩士，研究方向：設(shè)施園藝 。溫祥珍為通信作者。doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2018.03.26日光溫室內(nèi)缺乏環(huán)境調(diào)控設(shè)備1，室 內(nèi) 氣溫經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) 3545的高溫；空氣濕度較低，有時(shí)甚至低于 302，高 溫 、干 燥結(jié)合成為溫室生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題3。因此，需要調(diào)控溫室環(huán)境來適合作 物 的生長，而經(jīng)濟(jì)有效的降溫方式主要是通風(fēng)，即通風(fēng)控制是控制栽培環(huán)境的一個(gè)關(guān)鍵性問題4。目前， 日光溫室的春夏季降溫措施包括自 然 通風(fēng)降溫和機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)降溫 。其中，自然通風(fēng)降溫一般通過溫室頂部天窗通風(fēng)和四周卷膜或開窗通風(fēng)5，但影響其通風(fēng)率的因素很多， 尚不能做到精 確控制6，所以，在實(shí)際使用中自然通風(fēng)很難達(dá)到 理 想的降溫效果。 而機(jī)械通風(fēng)具有通風(fēng)風(fēng)速的可控性7、降溫效山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018， 46（ 3）： 421-425 Journal of Shanxi Agricultural Sciences421· ·山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 年第 46 卷第 3 期果明 顯8、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)9，且利于自動(dòng)控制， 因 而在環(huán)境控制要求比較高的溫室中通常采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)。 在眾多的溫室中大部分的強(qiáng)制通風(fēng)都采用的是濕簾風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫系統(tǒng)8。國內(nèi) 外 許多專家主要利用 CFD（計(jì)算流體力學(xué)）對(duì)溫室內(nèi)利用濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的氣流運(yùn)動(dòng)10、風(fēng)速 分 布情況11和溫 室 內(nèi)溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬12的初 步 研究，但是采用濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)雖然降溫效果比較好，但是運(yùn)行能耗高，而且降溫效果受風(fēng)機(jī)和濕簾之間距離的影響，對(duì)溫室的尺寸也有一定的限制13。春夏季節(jié)通過自然通風(fēng)很難將熱量快速散出14，多數(shù)采用揭除農(nóng)膜的措施進(jìn)行降溫15，進(jìn) 入 夏季，日光溫室?guī)缀蹙筒簧a(chǎn)。 夏季是光熱資源最為豐富的季節(jié)，不生產(chǎn)意味著光熱資源的浪費(fèi)，成為影響產(chǎn)量提升的重要因素16。增加環(huán)境控制設(shè)備 、提高環(huán) 境 控制能力17，是提高日光溫室單產(chǎn)水 平 、產(chǎn) 品質(zhì)量，提高光能利用率最有效的手段18。本試驗(yàn)在日光溫室后墻上安裝強(qiáng)制 通 風(fēng)設(shè)備，測定了不同通風(fēng)狀態(tài)下的不同通風(fēng)效果，以期為日光溫室春夏季通風(fēng)降溫研究提供理論依據(jù)。1 材 料 和 方法1.1 試驗(yàn) 地 概況試驗(yàn) 于 2017 年 在山西省太谷縣（北緯 37°35，東經(jīng) 112°35） 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站的日光溫室內(nèi)進(jìn)行。 日光溫室坐北朝南，東西方向延伸，整體為紅磚鋼筋骨架結(jié)構(gòu)。 溫室東西延長 43 m，跨度 9.75 m，脊高 4.5 m，北墻高 3 m，后屋頂投影 1.3 m（圖 1），溫度頂部留有 0.5 m 寬頂通風(fēng)口，在距地面 0.4 m高處留有 1.8 m寬底通風(fēng)口，覆蓋 PO農(nóng)膜。1.2 試驗(yàn) 材 料1.2.1 材料 供試品種為無限生 長型番茄品種齊達(dá)利， 購于市場 。1.2.2 儀器與設(shè)備 鑄鐵交流鼓風(fēng)機(jī)（型號(hào)為CZR220V，功率為 550 W，腳底厚度 0.4 cm，整機(jī)高度 44 cm，風(fēng)口外徑 12.3 cm，轉(zhuǎn)速為 2 800 r/min），溫濕度測定儀（型號(hào)為 HOBORH/Temp/2xExternalH80- 007- 02） 。1.3 試驗(yàn) 方 法番茄 幼 苗于 2017年 2月 24日定植，行距 1.5m，株距 0.4 m，栽培密度為 3.3 株 /m2。番茄 采 用高線落蔓法管理 。試驗(yàn)時(shí)將日光溫室從上至下用農(nóng)膜隔離成 4 間，每間長 9 m，面積為 81 m2。試驗(yàn)設(shè) T和CK 共 2 個(gè)處理，其中， T 處 理 是在溫室北墻外側(cè)1.5 m高處安裝 2 個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，定時(shí)由外向內(nèi)鼓自然風(fēng)； CK是自然通風(fēng)。試驗(yàn)在春夏季進(jìn)行，墻體上的鼓風(fēng)機(jī)于 10： 0017： 00 工作，每次鼓風(fēng) 30 min，中間停 5 min；在以下4 種情況進(jìn)行試驗(yàn)： A. 在溫室頂部通風(fēng)口（利用卷簾機(jī)帶動(dòng)把保溫被向后墻卷起，使得風(fēng)口打開約20 cm）打開情況下； B. 在溫室底部通風(fēng)口（底部風(fēng)口在溫室前面位置，通過使用手搖式卷簾機(jī)將風(fēng)口打開約 110 cm） 打開情況下， 8： 30 打開底通風(fēng)口，18： 00 關(guān)閉風(fēng)口； C. 在溫室全封閉（不打開任何通風(fēng)口）情況下； D. 在溫室頂部和底部通風(fēng)口（打開方式同上部頂、 底部打開方式）開啟情況下 。試驗(yàn)在溫室各個(gè)小區(qū)內(nèi)前部（南） 、中部 、后部（北）方向距地面 150 cm高處設(shè) 3 個(gè)觀測點(diǎn)（圖 1），即前部測點(diǎn)（距溫室最南部 1.95 m），中部測點(diǎn)（距溫室最南部 5.85 m），北部測點(diǎn)（距北墻 0.1 m 左右） 。自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄頻率為每 30 min 記錄一次。1.4 數(shù)據(jù) 處 理數(shù)據(jù)采用 Excel 軟件進(jìn)行處理。2 結(jié)果與 分析2.1 在溫室全封閉情況下的鼓風(fēng)效果圖 2， 3 分別 為 在全封閉狀態(tài)下溫室內(nèi)不同部位 2 日（ 5 月 1516 日）內(nèi)的溫 、濕度動(dòng)態(tài)變化情況 。從圖 2 可以看出，在 10： 00 開始鼓風(fēng)處理時(shí)，處422· ·劉建榮等：日光溫室墻體上強(qiáng)制通風(fēng)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的影響理間 的溫度一樣，鼓風(fēng) 0.5 h 后差異逐漸出現(xiàn)；在11： 3014： 30 的高溫期間，鼓風(fēng) T 處理溫室前部位置的溫度約 45、中部位置的溫度約 44，對(duì)照（ CK）處理溫室的溫度約 49，鼓風(fēng) T 處理降溫幅度 45 ，全天從 10： 00 到 17： 00，平均降溫4 ；鼓風(fēng)結(jié)束時(shí) 2 個(gè)處理溫度趨于一致，之后氣溫開始大幅度下降，氣溫最低值出現(xiàn)在第 2 天 5： 00，約為 1415。就相對(duì)濕度來說，在全封閉狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部相對(duì)濕度下降明顯，中部位置相對(duì)較慢； 10： 00 開始鼓風(fēng)，鼓風(fēng)處理約 0.5 h 后，中部位置濕度下降比較明顯；在 14： 3015： 00 出現(xiàn)相對(duì)濕度最低值，鼓風(fēng) T處理中部位置約為 67%，CK處理約 78%，全天從 10： 00 到 17： 00 的處理期間，中部位置相對(duì)濕度平均為 80%，鼓風(fēng) T 處理平均降濕 10%，即為 70%左右；溫室前部白天高溫時(shí)段相對(duì)濕度平均在 30%以下，所以受到鼓風(fēng)的效果較明顯（圖 3） 。2.2 在頂部通風(fēng)情況下的鼓風(fēng)效果圖 4， 5 分別為在頂部通風(fēng) 狀 態(tài)下連續(xù) 3 日（ 5 月911 日）內(nèi)的溫濕度動(dòng)態(tài)變化 。從圖 4 可以看出，在 10： 00 開始鼓風(fēng)，約 1.5 h 后差異逐漸出現(xiàn)；在12： 0015： 00 的高溫期間，鼓風(fēng) T 處理溫室前部位置的溫度約為 37、中部位置的溫度約為 35、后部位置的溫度約為 32，與對(duì)照（ 31）相比，前部位置 、中部位置 、后部位置的溫度分別提高了6， 4， 1。在頂部通風(fēng)狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部相對(duì)濕度下降明顯，后部則由于頂部通風(fēng)口的存在濕度下降也較明顯，為 26%； 10： 00 開始鼓風(fēng)處理， 1 h 后溫室中部的相對(duì)濕度與對(duì)照（ CK）溫室基本一樣，變化不明顯，全天從 10： 00 到 17： 00 鼓風(fēng)處理期間，溫室中部相對(duì)濕度 51%，對(duì)照溫室濕度為 44%（圖 5） 。2.3 在底部通風(fēng)情況下的鼓風(fēng)效果圖 6， 7 分別為在底通風(fēng)狀態(tài)下連續(xù) 3 d（ 10 月46 日）內(nèi)的溫濕度動(dòng)態(tài)變化 。從圖 6 可以看出，在 10： 00 開始鼓風(fēng)時(shí)，不同處理間的溫度變化沒有顯著的差異，鼓風(fēng)處理 1 h 后鼓風(fēng) T 處理后面位置溫度明顯降低；在 12： 0014： 00 的高溫期間，鼓風(fēng)T 處理溫室前部位置的溫度約 24、中部位置的溫度約 25、后部位置的溫度約 23，對(duì)照（ CK）處理溫室的溫度約 26，降溫幅度為 23；全天從 10： 00 到 17： 00 處理期間平均降溫 2；鼓風(fēng)結(jié)束時(shí) 2 個(gè)處理溫度一致，之后， 2 個(gè)處理氣溫開始大幅度下降，氣溫最低值出現(xiàn)在第 2 天 5： 006： 00，為 913。423· ·山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 年第 46 卷第 3 期對(duì)于相對(duì)濕度來說， 在底通風(fēng)狀態(tài)下， 上午太陽出來之后溫室前部和后部相對(duì)濕度下降明顯，中部位置相對(duì)較慢；在 10： 00 開始鼓風(fēng)處理時(shí)，鼓風(fēng)T 處理中部位置的相對(duì)濕度與對(duì)照（ CK）處理溫室沒有顯著差異，而鼓風(fēng) T 處理前部位置 、后部位置的相對(duì)濕度較低，保持在 25%左右；全天在 10： 0017： 00 鼓風(fēng)處理期間 T 處理中部位置濕度與對(duì)照（ CK）變化趨勢一致；鼓風(fēng)結(jié)束后 T 處理前部和后部位置相對(duì)濕度變化趨勢一致，均比較低，約50%60%，鼓風(fēng) T處理中部位置與對(duì)照（ CK）相對(duì)濕度變化趨勢一致，均保持在 90%左右（圖 7） 。2.4 在頂 部 通風(fēng) 底部通風(fēng)情況下的鼓風(fēng)效果圖 8， 9 分別 為 在頂部 + 底部通風(fēng)狀態(tài)下連續(xù)3 日（ 4 月 13 日）內(nèi)的溫濕度動(dòng)態(tài)變化 。由圖 8 可知，從 10： 00 開始鼓風(fēng)處理時(shí) 2 個(gè)處理間有一定的差異；在 13： 3014： 30 的高溫期間，鼓風(fēng) T處理溫室前部位置的溫度約為 37、中部位置的溫度約為 38、后部位置的溫度約為 37、對(duì)照（ CK）處理溫室的溫度約 46，降溫幅度約 79；全天從 10： 00 到 17： 00，處理期間平均降溫約 78；鼓風(fēng)結(jié)束時(shí) 2 個(gè)處理溫度一致，之后， 2 個(gè)處理氣溫開始大幅度下降，氣溫最低值出現(xiàn)在第 2 天 7： 30，為 1518。而對(duì)于相對(duì)濕度來說，在頂部 底部通風(fēng)狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部位置由于底部通風(fēng)口打開相對(duì)濕度下降明顯，后部位置由于溫室頂通風(fēng)口打開相對(duì)濕度也下降得較明顯；在 10： 00 開始鼓風(fēng)處理時(shí)溫室中部位置的相對(duì)濕度與對(duì)照（ CK）處理溫室相比較降低得比較慢；全天從 10： 00 到17： 00 鼓風(fēng)處理期間，鼓風(fēng) T 處理溫室前部 、中部 、后部位置相對(duì)濕度分別為 27%， 37%， 27%，對(duì)照（ CK）溫室相對(duì)濕度為 28%，說明頂部 + 底部的通風(fēng)狀態(tài)對(duì)溫室前部和后部位置的濕度影響不是很明顯 。鼓風(fēng)結(jié)束之后，鼓風(fēng) T處理溫室前部和后部變化一致，中部位置與對(duì)照（ CK）處理溫室變化一致（圖 9） 。3 討論 與 結(jié)論強(qiáng)制通風(fēng)是調(diào)控溫室內(nèi)氣候的重要手段和方法， 許多研究已經(jīng) 證明了這一效果19。本試 驗(yàn) 利用鼓風(fēng)機(jī)在墻體上強(qiáng)制通風(fēng)研究了在不同通風(fēng)方式（頂部通風(fēng) 、底部通風(fēng) 、全封閉 、頂部通風(fēng) 底部通風(fēng)） 下鼓風(fēng)對(duì)溫室內(nèi)溫度和濕度的影響結(jié)果表明，在溫室頂部和底部通風(fēng)口全部開啟情況下，鼓風(fēng)可以分別使溫室內(nèi)前部和后部位置的溫度降低 9，中部位置降低 5，使其相對(duì)濕度從 28%提高到37%；在只有底部通風(fēng)狀態(tài)下，鼓風(fēng)使中部位置溫度降低 3，而中部位置的相對(duì)濕度與對(duì)照（ CK）處理變化趨勢一致，保持在 90%左右；在全封閉狀態(tài)下，墻體鼓風(fēng)使溫室前部和中部位置溫度降低45 ，中部位置相對(duì)濕度降低 10%并保持在80%左右 。這些都表明墻體鼓風(fēng)效果顯著，鼓風(fēng)加速了室內(nèi)空氣的流動(dòng)20，使 得 溫度降低21、相對(duì) 濕 度下降得較快22；盡管關(guān)于墻體鼓風(fēng)效果的報(bào) 道 較少，但在實(shí)際生產(chǎn)中種植者這方面的應(yīng)用還比較多，這也證明了強(qiáng)制通風(fēng)對(duì)溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)作用。 本試驗(yàn)測定中，發(fā)現(xiàn)在頂部通風(fēng)的情況下，墻體鼓風(fēng)不僅424· ·（上接 第 411 頁 ） 16曾群望 . 稀 土 元素在烤煙及其生態(tài)環(huán)境中的行為 J. 中國煙草科學(xué)， 1995（ 3）： 21- 24. 17古戰(zhàn)朝，習(xí)向銀，劉紅杰，等. 連作對(duì)烤煙根際土壤微生物數(shù)量和酶活性的動(dòng)態(tài)影響 J. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2011， 45（ 5）：508- 513. 18湛方棟，陸引罡，關(guān)國經(jīng)，等. 烤煙根際微生物群落結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化的研究J. 土壤學(xué)報(bào)， 2005， 42（ 3）： 488- 494. 19劉衛(wèi)群，姜占省，郭紅祥，等. 芝麻餅肥用量對(duì)烤煙根際土壤生物活性的影響J. 煙草科技， 2003（ 6）： 31- 34. 20蘇國棟，歐陽鋒聲 . 微肥稀土對(duì)烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 J. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自科科學(xué)版）， 1991， 17（ Z）： 337- 341. 21萬強(qiáng)，羅連光，彭先球，等. 高濃度多元稀土強(qiáng)力復(fù)合肥的研制及效果試驗(yàn)初報(bào)J. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2000（ 4）： 23- 24. 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