温室设施环境调节与控制资料

以上关系代入式（4-31），可得温室必要通风率为：
L0 aI 0 (1 )(1 e) K j
j
Agj As
(ti t o )
m3/(m2· s)
（4-36）
cp a (t 2 t1 )
或近似地有：
aI 0 (1 )(1 e) KW (ti to ) L0 cp a (t2 t1 ) m3/(m2· s)
合理确定设计通风量是温室通风设计的一项重要工作 内容，其确定的依据是温室的必要换气量，需根据温室所 在地区的气候条件、温室的使用季节和栽培植物的要求等 方面条件进行计算确定。
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
温度条件常是温室环境调控中首要的调控目标，同时 抑制高温的必要通风量最大，通风量满足抑制高温方面要 求时，也能够相应地满足排湿与补充CO2方面的要求。
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
从图4-40可看出，遮阳的措施对抑制室内高温有着非常显著的 作用，有遮阳与无遮阳的情况相比，控制同样室内外温差所需通风率 大为减少。但是，仅靠遮阳和单纯通风对室内气温的降低也是有一定 限度的，即不可能将室内气温降到低于室外气温的水平。在炎热夏季 ，室外气温原本已较高，即便采用大通风率并辅以遮阳措施，室内气 温仍略高于室外，将不满足一些植物要求的温度条件，这时应考虑采 用对空气进行降温处理的措施。
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
二、温室通风系统的布置
（一）自然通风系统设置 温室中自然通风系统的设置，要求有足够的 通风能力的同时，室内气流应合理分布，通风系 统还应能够方便调节。
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（a）连续式屋脊天窗、推拉式侧窗 （b）上翻式天窗、卷帘侧窗
10
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
5
=0.65
图4-40 温室的通 风率与室内外温差
0 0.00
=0.25
0.05 0.10 0.15 0.20
通风率L 0 / m3· m-2· s-1
即室内外温差ti－to随通风率L0增大而减小，通风率较小时，通 风率的较少增加即可显著减少室内外温差（降低室内气温）。 随着通风率逐渐增大，室内气温降低速率逐渐减缓。
当通风率达到 0.10m3/(m2· s) （温室室内空间平均高度为 3m 左右 时，相当于换气次数约为2次/min或120次/h）左右时，温室内外气温 差已减少至1～2℃左右，则继续增加通风率时室内气温降低很小，却 使风机的运行耗能与运行费用不必要地增加。因此，从经济性的角度 考虑，一般通风率应在0.08m3/(m2· s)以下，或换气次数低于1.5次/min （90次/h）。
因此对于通风系统以抑制高温为目的运行时的情况， 通风量的确定可不考虑排湿与补充CO2方面要求。而在寒 冷的时期，温室内将没有通风抑制高温的要求，这时应根 据排湿与补充CO2方面要求确定合适的通风量。
1.控制室温的必要通风量
控制室温的最大必要通风量，是考虑在夏季炎热时期，正午 日照最强，气温接近最高的时刻，为了使温室内维持一定的温度 ，排除室内多余热量所需要的通风量。 根据第三章式（3-10），必要通风量应为：
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维持室内CO2浓度的必要通风量与室内外空气CO2浓 度差Co－Ci呈双曲线关系，因此利用通风换气来提高CO2 浓度也是有一定限度的，室内CO2浓度最多只能达到比室 外略低的水平。由于为维持室内CO2浓度的必要通风率远 低于抑制高温的必要通风率，因此，在为抑制室内高温进 行通风时，室内CO2浓度容易达到接近室外CO2浓度的极 限水平。 而在室外气温较低的时期，靠增大通风率来提高CO2 浓度不仅效率低，而且通风热量损失增大，所以应综合考 虑合理确定通风率，或为提高温室产品产量和质量水平， 温室密闭管理，进行CO2施肥，室内CO2浓度可以达到高 于室外的水平，并且可避免因通风损失室内的热量。
L ห้องสมุดไป่ตู้s L0
m3/(m2· s)
（4-39）
由上式可知，温室的通风率L0与室内外温差ti－to为双曲函数关 系（见图4-40）。 20
K =6W/(m2· ℃) W =1.5
温室内外温差(t i - t o) / ℃
15
a＝1.15kg/m3 c p＝1010J/(kg· ℃)
I 0 =949W/m2 a ＝1.2 e ＝0.6 ＝0.1
（三） 控制温室内湿度的必要通风量
温室通风换气是通过引入室外相对干燥的空气、排出较高 湿度的室内空气达到降低室内湿度的目的。其必要通风量须 能够排除在室内设定气温和相对湿度条件下植物蒸腾与土壤 蒸发所产生的水汽量。因此控制温室内湿度的必要通风率按 下式计算： lw0=ωp/ρa(di-d0) m3/(m2· s) (4-42) 式中 Wi，Wo —— 室内、室外空气的含湿量，g/kg干空气； ra —— 室内空气的密度，kg/m3； wp —— 温室内每单位面积产生的水汽量，g/(m2· s)。 对于wp，白昼可按下式计算： wp=eat I0(1-r)/r g/(m2· s) (4-43) 式中 r —— 水的蒸发潜热，r＝2442kJ/kg。 夜间按下式计算： wp=Kd(pws－pw) g/(m2· s) (4-44) 式中 Kd —— 质交换系数，s/m； pws —— 室内气温下的饱和水蒸汽压力，Pa； pw —— 室内空气的水蒸汽分压力，Pa。
表4-15 夏季室外水平面太阳总辐射照度（W/m2）
Qs aAsI 0 (1 )
大气透明度等级 3 4
北纬30º 北纬35º 北纬40º 1037 1000 1021 986 986 949
北纬45º 949 909
5
962
902
872
840
注：资料来源于《GBJ19-87 采暖通风与空气调节设计规范(2001年版)》
则温室必要通风量为：
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（4-37）
m3/s （4-38） 由式（4-36）与（4-37）可知，温室的必要通风量与温室本 身传热特性及室外气象条件有关，还与室内外温差ti－to有关， 即还取决于室内设定的热环境条件。 当t1＝to，t2＝ti时有：
L0 1 aI 0 (1 )(1 e) KW cp a (ti t o )
Q L cp a (t 2 t1 )
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m3/s 式中 Q —— 温室内需排除的多余热量（显热），W Cp—— 空气的定压质量比热，可取Cp＝1030J/(kg· ℃ )； ρa—— 室内空气的密度，kg/m3，近似有ρa＝353/(ti+273)； t1 —— 进入温室的空气温度，当未对进风进行降温处理时， t1＝to ℃； t2 —— 温室排风温度，当通风量不大，室内气温分布较均匀 时可近似取t2＝ti； ti，to —— 分别为室内与室外气温，℃。
2.维持CO2浓度的必要通风量
在日出后，植物进行光合作用将从温室内空气中大 量吸收CO2，使其浓度急剧降低。虽然室内土壤中微生 物的呼吸和有机物质分解将放出CO2，使室内得到CO2少 量补充，但远远满足不了需要。为维持植物继续进行正 常光合作用，在日出后温室即需要考虑进行通风，以从 室外空气中得到CO2的补充。
（c）连续式谷间窗、上悬式侧窗
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（d）卷帘谷间窗、卷帘侧窗
（e）Venlo型温室的交错式脊窗
以上常见的几种自然通风系统设置 ，为保证热压通风具有良 好的效果，应使通风的进、排风口的高差尽可能大，一般在侧墙 下部设置进风窗口，而在屋面上设置排风窗口，可获得较大的通 风窗间的高差。天窗设在屋脊处时（a、b、e），可获得最高的 排风口位置，但在覆盖塑料薄膜的温室中，从减少屋面覆盖薄膜 的接缝和方便开窗机构布置等方面考虑，也较多地将天窗设在谷 间（c、d）。
温室吸收的太阳辐射热为：
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W/m2 （4-35） 式中 I0 —— 室外水平面太阳总辐射照度，W/m2，对于夏季其取 值见表4-15； a —— 温室受热面积修正系数，一般取a＝1.0～1.3，温室面 积小时取较大值； ρ —— 室内日照反射率，一般取为0.1； τ—— 温室覆盖层的太阳辐射透过率，在无室外遮阳网和室 内遮阳幕时一般为0.6～0.7，有室外遮阳网时可取t＝0.2～0.3，有 室内反射型材料遮阳幕时，可取t＝0.3～0.4；
下面逐项计算上式中各项热量。通过温室覆盖层传出的热 量为： W （4-33 Qw K j Agj (ti t o ) KWAs (ti t o ) ） j

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式中 Kj —— 温室各部分覆盖层的传热系数，近似计算时可取 全温室覆盖层平均传热系数K=4～6W/(m2· ℃ )； Agj —— 温室覆盖层各部分面积，m2； Agj W W —— 温室散热比， ，连栋温室取为1.2～1.5， j As 单栋温室取为1.7～2.0。 通风换气排出的潜热量由下式计算： W Qe e(Qs ) （4-34） 式中e —— 蒸腾蒸发潜热与温室吸收的太阳辐射热之比，其值 大小与室内地面土壤潮湿状况、植物繁茂程度、室内外空气湿 度等因素有关，一般取e＝0.5～0.7，温室内地面土壤潮湿、植 物繁茂、室内外空气湿度较低时取较大值。
定义单位温室面积的通风量为温室通风率L0，即有：
Q L0 L / As cp a (t2 t1 ) As
m3/(m2· s)
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
式中 As —— 温室的地面面积，m2。 温室内白昼吸收的显热量来自太阳的短波辐射，而部分显热 量将通过覆盖层传出室外，部分被室内地面和植物等的水份蒸发 蒸腾作用消耗转化为潜热，并随通风气流排出室外。因此室内需 排除的多余显热量为上述部分的差值。 即根据式（4-24），考虑加温热量Qh=0，地中传热量相对较 小，取Qf≈0，则温室通过通风排出的热量为： Q= Qvo－Qvi= Qs－(Qw+Qe) W （4-32） 式中Qs —— 温室内吸收的太阳辐射热量，W； Qw —— 经过覆盖材料的传热量（对流、辐射），W； Qe —— 温室内水份蒸发吸收的潜热，由通风排出室外，W；
第四章 温室设施
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
环境调节与控制
第五节 温室通风换气
一、通风换气的基本要求与必要换气量
（一）基本要求
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
温室通风换气设计的基本要求是通风系统应能够提供足 够的通风量，具有有效调控室内气温、湿度和 CO2浓度的足 够能力，以满足室内栽培植物正常生长的要求，同时要求随 着栽培植物的生长发育阶段和栽培季节的不同，以及一日内 不同时间、不同室外气候条件时的不同需要，能在一定范围 内进行有效的调节。
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
为了维持室内CO2的必要浓度所需必要通风率Lc0由下式确定 ： LC0=(FcP-Ps)/(C0-Ci) m3/(m2· s) (4-40) 式中 Co ——室外空气CO2浓度，一般约为0.6g/m3； Ci—— 设定的室内空气CO2浓度，g/m3； P—— 单位植物叶面积对CO2的平均吸收强度，与植物 的种类、生育阶段、生长情况、温度及光照强度等因素有关、 一般约为0.58×10-3g/(m2· s)； fc—— 植物叶面积指数，一般为2～5； Ps—— 单位温室面积的土壤CO2呼出强度，g/(m2· s)， 与土壤中有机质含量，土壤温度、含水量和通气状况等有关， 可按下列经验公式计算： Ps=Ps0*3t/10 g/(m2· s) (4-41) 式中 Ps0——土壤0℃时的CO2释放量，一般肥沃的土壤约为 0.01×10-3g/(m2· s)；