设施温度环境及其调控

一、温室作物对温度的基本要求
2、变温管理： 依据随光照昼夜变化的作物生理活动的中心，将
一日的时间划分为促进光合作用时间带、促进光合 产物转运的时间带和抑制呼吸消耗时间带等若干时 段。
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二、温室的温度环境特点与热平衡
1、温室温度变化特征
(1)、气温的季节变化 温室内的温度状
况随太阳辐射和室外气温的变化而变
番茄
茄子
甜椒
黄瓜
西瓜
温室 甜瓜 普通 甜瓜
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南瓜
昼气温
最高 最适 界限 温
35
25～ 20
35
28～ 23
35
30～ 25
35
28～ 23
35
28～ 23
35
30～ 25
35
25～ 20
35
25～
夜气温
最适 最低 温 界限
13～8 5
18～ 13
10
20～ 15
12
15～ 10
8
18～ 13
第三节 温度环境及其调控
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第三节 温度环境及其调控
• 一、温室作物对环境的基本要求 • 二、温室的热平衡原理 • 三、保温技术 • 四、加温技术 • 五、降温技术
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一、温室作物对温度的基本要求
1、温度三基点
表1 几种果菜类蔬菜生育的适宜气温、地温及界限温度
蔬菜 种类
单层覆盖
+2.3 ±1.1
双层覆盖
+4.8 ±1.4
三层覆盖
无小棚
一重为小棚
+6.3
+9.0
±1.4
±0.7
-1.7
+1.7
+4.1
四层覆盖
+9.0 ±0.7 +8.0
最大（℃）
+4.5
+7.0
+7.6
+9.0
备注
大部分一层为小棚膜
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三、温室保温技术
1、温室保温措施
(1)、采用多层覆盖，减少贯流放热量
化。有昼高夜低、大温差的特点。 日
光温室内的冬季天数可比露地缩短3～
5个月，夏天可延长2～3个月，春秋季
也可延长20～30d。
（2）、气温的日变化 春季不加温温
室气温日变化规律，其最高与最低气
温出现的时间略迟于露地，但室内日 温差要显著大于露地。
图1 无加温温室内温度的日变化 θi:室内气温 θo：室外气温
双重中空板 固定双重覆盖 充气膜塑料棚
固定式双重覆盖（俗称双大棚）
保温覆盖
保温帘
一层保温帘 二层保温帘
保温帘
草帘 泡沫塑料保温被
其它
小拱棚 浮面覆盖
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三、温室保温技术
1、温室保温措施
(1)、采用多层覆盖，减少贯流放热量
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三、温室保温技术
1、温室保温措施
(2)、增大温室透光率
要较高的温度，为15-22℃ 适宜环境温度为4-30℃，高温时应防护太阳辐射 在断奶时为25℃，长到90-110kg时降低到15℃ 母猪为15-20℃，仔猪出生时为30℃，其后逐渐降到21℃
，断奶时为25℃ 最佳温度20-25℃ 在舍内饲养为16-25℃ 刚出生的小鸡为35℃，然后每天大约下降0.5℃，四周以
2.47 2.47 4.40
2.47 2.47 3.53
3.83 4.40 5.81
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三、温室保温技术
2、常用农业生产温室的保温设计要求
表11 北方主要城市日光温室墙体设计参考值
城市 室外设 计温度℃
郑州
—7
西安
—8
济南
—
10
北京
—
12
银川
—
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墙体低限热阻值 度（m）
(3)、增大增大保温比
(4)、设置防寒沟，防止地中热量横向流出
(5)、农业设施的保温（建筑保温）
总热阻： Romin(ti tto)nRi
ti------冬季室内计算温度 to-----冬季室外计算温度
n------温度修正系数
Ri----内表面换热阻
t------室内气温与外壁内表面之间的容许温差。
(3)、土壤传导失
土壤传导失热包括土壤上下层之间的传热和土壤横 向传热，垂直方向上的传导失热，可以用土壤传热方程表示。
qs
t z
式中
t z
表示某一时刻土壤温度的垂直变化。其中t表示土壤温
度，z表示土壤深度， 为微分符号。λ是土壤的导热率， 除与土壤
质地、万分等有关外，还与土壤湿度有关，随土壤湿度增大而增大。
保温层厚度：
xx(R om inR ox)
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三、温室保温技术
2、常用农业生产温室的保温设计要求
种类 成年乳牛
肉牛 牛犊 成年猪 育肥猪 产仔母猪 产蛋鸡 肉鸡 孵化器
表6 通常畜舍内要求的适宜温度
畜禽要求的环境温度（℃）
最佳产奶温度10-20℃，但6-25℃对产量影响不大 最佳温度℃ 出生时为10-15℃，此后逐渐下降，在小肉牛生产中，需
2.12 2.82 3.59
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三、温室保温技术
2、常用农业生产温室的保温设计要求
表10 日光温室围护结构低限热阻值
室外设计温度 低限热阻值[（m2·℃）/W] ℃ 后墙、山墙 后屋面
—4
1.1
1.4
—12
1.4
1.4
—21
1.4
2.1
—26
2.1
2.8
—32
2.8
3.5
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[（m2·℃）/W]
土墙厚
最大值 最 小值
1.21
1.04
0.86
1.25
1.08
0.96
1.33
1.15
0.98
1.40
1.21
1.04
1.40
1.21
1.11
四、加温技术
1、常用的加温方式及特点
表13 采暖方式的种类与特点 （吴毅明等依据冈田修正，1990）
采暖方式 热风采暖
热水采暖
蒸气采暖
方式要点
对锅炉要求 比蒸汽的 低，水质处 理较容易
要用配管和 散热器，成 本较高
大型温室
其他
不用配管和 散热器，作 业性好，燃 气由室内补 充时，必 须通风换气
在寒冷地方 管道怕冻， 需充分集护
用100～ 110℃蒸汽 采暖，可转
换成热水和
热风采暖
余热少，停 机后缺少保 温性
预热时间 短，自动控 制稍难
对锅炉要求 高，水质处 理不严格 时，输水管 易被腐蚀
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三、温室保温技术
源自文库
1、温室保温措施
根据上述热收支状况分析，保温措施要考虑减少贯流放热、换气 放热和地中热传导，在白天尽量加大室内土壤对太阳辐射的吸收率。
(1)、采用多层覆盖，减少贯流放热量 多层覆盖是最有效、实用、 经济的方法。
层数 温差
平均（℃） 标准差
最小（℃）
表5-1 不加温温室多层覆盖室内外温差
上午日出后，每小时可升温5-8℃，正午时可以高于室外15-20℃。
下午每小时可降3-6℃，至凌晨最低。中国北方的节能型日光温室，
由于采光、保温性好，冬季日温差高达15～30℃，在北纬40°左右
地区不加温或基本不加温下能生产出黄瓜等喜温果菜。
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二、温室的温度环境特点与热平衡
1、温室温度变化特征
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室的热平衡原理
温室内的热量ΔQ=进入温室内的热 量（Qi）—散失的热量（Qo）。
温室内的热量来自两方面：一是太阳 幅射能，另一部分早班人工加热量。
热量的支出则包括如下几个方面：地 面、覆盖物、作物表面有效辐射失热； 以对流方式，温室内土壤表面与空气之 间、空气与覆盖物之间热量交换，并通 过覆盖物表面失热；温室内土壤覆盖表 面蒸发、作物蒸腾、覆盖物表面蒸发， 以潜热形式失热；通过排气将显热和潜 热排出；土壤传导失热。
(3)、温室内气温的空间分布 空间分布具有一定的不均匀性。
(4)、设施内“逆温”现象 通常温室内温度都高于外界，但在无多重覆盖的塑料
拱棚或玻璃温室中，日落后降温速度往往比露地快，常常 出现室内气温反而低于室外气温1～2℃的逆温现象。此外 室内气温的分布存在不均匀状况，一般室温上部高于下部， 中部高于四周。。
综上所述，可写出温室的热量平衡议程式如下：
q r q g q f q i q c q v q s （5.1）
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
(1)、贯流放热 把透过覆盖材
料或围护结构的热量叫做温室表 面的贯流传热量。
贯流传热量的表达式如下：
QtAv(th rto)
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表2 几种果菜类蔬菜生育的适宜气温、地温及界限温度
（单位：℃）
最高气温 25 25 23 23 25 25 20 22 30 30
气温 最适温 20～15 20～15 18～13 18～13 20～15 20～15 17～7 20～10 24～12 27～17
最低界限 8 8 5 5 8 8 2 2 2 10
三、温室保温技术
2、常用农业生产温室的保温设计要求
表12 畜舍的最低总热阻
冬季总度 日
推荐的最低总热阻值[（m2·℃）/W] 前开敞式畜舍 半开敞畜舍 环境控制畜舍
墙 屋顶 墙 屋顶 墙 屋顶
<2 500 —
2 501-6 000
—
>6 001 —
1.06 1.06 1.06
1.06 1.06 2.12
（5.2）
式中：Qt——贯流传热量，kJ·h-1; Aw—温室表面积，m2； ht—热贯流率，kJ·m-2·h-1℃-1； tr—温室内气温； to—温室外气温。 热贯流率的表达式为：
h t
1
ar
1 hr
d ro1 hro
式中αr, αro,hr,hro分别为温室内外的对流传 热率和辐射传热率，λ为导热率，d为材料 厚度。
10
23～ 18
15
15～ 10
8
15～
8
最高 界限
25 25 25 25 25 25 25 25
地温
最适 温
18～ 15
20～ 18
20～ 18
20～ 18
20～ 18
20～ 18
18～ 15
18～
最低 界限
13 13 13 13 13 13 13 13
一、温室作物对温度的基本要求
蔬菜种类
菠菜 萝卜 大白菜 芹菜 茼蒿 莴苣 甘蓝 花椰菜 韭菜 温室韭黄
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
(2)、通风换气放热
表4 每小时换气次数（温室密闭时）
保护地类型
覆盖形式
R（次·h-1）
玻璃温室
单层
1.5
玻璃温室
双层
1.0
塑料大棚
单层
2.0
塑料大棚
双层
1.1
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
后降至18-20℃
畜舍控制的温度（℃ ）
5-16
2-24
5-29 13-24 25-30
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三、温室保温技术
2、常用农业生产温室的保温设计要求
气候地区
表9 农场建筑需要的总热阻值
总热阻值[（m2·℃）/W]
墙
天花板
温暖地区（0℃ ）
适中地区（010℃）
寒冷地区（<10℃）
1.59 1.59 2.47
18.41 15.90
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
(2)、通风换气放热 温室内自然通风或强制通风，建筑材 料的裂缝，覆盖物的破损，门、窗缝隙等，都会导致室内 的热量流失。
温室内通风换气失热量 包括显热失热和潜热失热两部 分，显热失热量的表达式如下： Qv=R·V·F(tr-to) 式中：Qv—整个设施单位时间的换气失热量； R—每小时换气次数（表4）; F—空气比热，F=1.3 kJ·m-2·h-1℃-1; V—设施的体积，m3。
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
(1)、贯流放热
由式（5.2）可知，热贯流Qt就是由室内外温差引起的，由 室内流到室外的全部热量。表3列出若干物质的热贯流率。
表3 各种物质的热贯流率 （单位J：k·m-2·h-1℃-1）
种类
规格（mm） 热贯流率
种类
规格（cm） 热贯流率
玻璃
2.5
20.92
木条
厚8
3.77
玻璃
3~3.5
20.08
砖墙（面抹
厚38
5.77
灰）
聚氯乙烯
单层
23.01
钢管
47.84~53.97
聚氯乙烯 聚乙烯
双层 单层
12.55 24.29
土墙 草苫
厚50
4.18 12.55
合成树脂板 同上
FRP，FRA ，MMA
双层
20.92 14.64
钢筋混凝土
5
钢筋混凝土 10
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
(3)、土壤传导失
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二、温室的温度环境特点与热平衡
2、温室热支出的各种途径
(3)、土壤传导失
综上所述，不加温的目光温室内热收支平衡可用上 页图5-18加以概括，夜间室内空气的热量来源是地中 供热，热量失散主要是贯流放热和换气放热，据测定 不加温温室通过贯流放热占总耗热75%-80%，缝隙散 热也叫通换气放热，北方的日光温室由于密封性好， 占总耗热量的5%-6%，土壤横向热传导约占总耗热量 13%-15%。
直接加热空 气
采暖效果
停机后缺少 保温性，温 度不稳定
控制性能
预热时间 短，升温快
维修管理
因不用水， 容易操作
设备费用 比热水采暖
适用对象 各种温室
用60～80℃ 热水循环， 或由热水变 换成热气吹 入室内
因水暖加热 温度低，加 热缓和，余 热多，停机 后保温性好
预热时间 长，可根据 负荷的变动 改变热水温 度