NYDX农业生物环境工程课件PPT之第4章温室设施环境调节与控制.ppt

1、第四章 第四章 一、光照环境与作物（一）太阳辐射与光合有效辐射（一）太阳辐射与光合有效辐射第四章 第四章 （二）光照环境的要素（二）光照环境的要素第四章 （三）光照强度的度量（三）光照强度的度量光照度光照度第四章 光合有效辐射照度光合有效辐射照度 PAR光合有效光量子流密度光合有效光量子流密度 PPFD或或PPF第四章 太阳总辐射照度太阳总辐射照度各种光辐射度量单位的相互关系各种光辐射度量单位的相互关系第四章 第四章 0光饱和点光补偿点暗呼吸速度（四）光照强度与光合作用（四）光照强度与光合作用第四章 第四章 二、温室内的光照环境及影响因素（一）室外太阳辐射（一）室外太阳辐射2sin/ W/m)

2、sin(BAeCSsinsincoscoscossinLHL第四章 ）（12 15tH 365172360cos45.23n第四章 （二）影响温室内光照环境的主要因素（二）影响温室内光照环境的主要因素1. 室外光照条件室外光照条件2. 覆盖材料的透光特性覆盖材料的透光特性第四章 第四章 光线入射角光线入射角 q第四章 3. 温室的方位、结构与形式温室的方位、结构与形式屋面倾角屋面倾角bqbb东西向温室正午屋面日光入射图第四章 第四章 温室的朝向温室的朝向单栋与连栋单栋与连栋第四章 温室结构材料的遮光温室结构材料的遮光固定覆盖层的数量固定覆盖层的数量4. 温室使用状态温室使用状态覆盖材料老化覆盖

3、材料老化尘埃污染表面结露尘埃污染表面结露第四章 （三）温室内光照强度的计算（三）温室内光照强度的计算)1 (sd0ssddMMIIII第四章 321z321s0s1 1 11 1 1q第四章 0 II第四章 三三、人工光源人工光源光谱性能：光谱性能：效率：效率：其他：其他：第四章 几种人工光源几种人工光源不宜用作光合补光的光源不宜用作光合补光的光源但可作光周期补光的光源但可作光周期补光的光源第四章 气体放电光源气体放电光源荧光灯荧光灯第四章 高压水银荧光灯高压水银荧光灯金属卤化物灯金属卤化物灯第四章 高压钠灯高压钠灯第四章 低压钠灯低压钠灯第四章 各种荧光灯，高压钠灯及发光二级管的分光特性各种

4、荧光灯，高压钠灯及发光二级管的分光特性 荧光灯荧光灯金属金属卤化灯卤化灯高压高压钠灯钠灯发光二极管发光二极管白色白色标准标准白色白色三基色三基色红色红色蓝色蓝色红色红色LED蓝色蓝色LED光合有效光量子流密度光合有效光量子流密度mol/ m2s100100100100100100100100R/FR(600-700nm)/(700-800nm)300-4003.13.93.72.27.20.600400-50023.215.865.33.918.45.1096.1500-60052.839.532.030.755.958.40.24.0600-70024.845.43.766.526.738.

5、699.90.2700-8008.99.03.323.28.78.20.20.2R/FR(600-700nm)/(700-800nm)2.795.081.102.873.094.715620.98R/FR(6005 5nm)/(7305 5nm)3.819.702.708.012.746.0341480.81PFR/PR0.760.790.690.760.770.780.670.82第四章 各种人工光源的特性指标比较各种人工光源的特性指标比较人工人工光源光源功率功率(W)发光功率发光功率(lm/W)可视光比可视光比(%)使用寿命使用寿命(h)标准价格标准价格(日元日元)成本成本日元日元/(lm

6、1000h)白炽灯白炽灯10015211000190127低压低压钠灯钠灯18017535900029800105高压高压钠灯钠灯36012532120002450045金属卤金属卤化灯化灯4001103060001330050高频高频荧光灯荧光灯451003412000140026微波灯微波灯13038301000030000607红色红色LED0.042090500001050红色红色LD0.203590500005001420第四章 各种实用化人工光源的特征及应用范围各种实用化人工光源的特征及应用范围光源种类光源种类特征特征应用范围应用范围白炽灯白炽灯发光效率低，红色光和原发光效率低，红

7、色光和原红色光的成分多，成本低红色光的成分多，成本低廉廉 菊花，百合和康乃馨的开花菊花，百合和康乃馨的开花控制，草莓的休眠抑制；人控制，草莓的休眠抑制；人工气象室用光源工气象室用光源荧光灯荧光灯发光效率好，发热少，光发光效率好，发热少，光合成有效光谱对应，种类合成有效光谱对应，种类多，成本低多，成本低组织培养和种苗生产的照明；组织培养和种苗生产的照明；日常处理；人工气候室用光日常处理；人工气候室用光源源金属卤化灯金属卤化灯发光效率低，青色光成分发光效率低，青色光成分多，近似于太阳光光谱多，近似于太阳光光谱果树的补光照明；育种选拔果树的补光照明；育种选拔等生物学研究用人工光源；等生物学研究用人工

8、光源；人工气象室用光源人工气象室用光源高压钠灯高压钠灯功率高，发光效率好，红功率高，发光效率好，红色光成分多，寿命长色光成分多，寿命长兰花和秋海棠的补光照明；兰花和秋海棠的补光照明；育种选拨等生物学研究用人育种选拨等生物学研究用人工光源；人工气象室用光源工光源；人工气象室用光源第四章 四、光照环境的调控第四章 1.光照强度调控：光照强度调控： 2.光周期调控：光周期调控： 3.光质调节光质调节第四章 温室内光照环境的调控手段温室内光照环境的调控手段调控目的调控目的调控手段调控手段光照强度的调控光照强度的调控内外遮光处理内外遮光处理光调节性覆盖材料的选用光调节性覆盖材料的选用温室构造和建设方位的

9、选择温室构造和建设方位的选择人工光源补光人工光源补光放射板的利用放射板的利用覆盖材料的清洗和替换覆盖材料的清洗和替换光质的调控光质的调控覆盖材料的选择覆盖材料的选择采用特定光谱的光源补光采用特定光谱的光源补光光照周期的调控光照周期的调控人工光源补光人工光源补光遮光处理遮光处理光照分布的调控光照分布的调控人工光源的补光人工光源的补光反射板的利用反射板的利用扩散性覆盖材料的利用扩散性覆盖材料的利用温室的合理设计温室的合理设计第四章 光调节性覆盖材料的利用目的和方法光调节性覆盖材料的利用目的和方法调控类型调控类型调控目的调控目的利用资料利用资料光照强度调光照强度调控控遮光遮光塑料遮阳网，缀铝膜，白色

10、涂料塑料遮阳网，缀铝膜，白色涂料高温抑制高温抑制红外阻隔资料、遮光资料红外阻隔资料、遮光资料光量分布均匀化光量分布均匀化 光扩散型资材光扩散型资材(加强前卫，皱褶处理加强前卫，皱褶处理)光量增加光量增加反射板等反射板等光周期调控光周期调控花芽分化花芽分化高遮光率资材高遮光率资材光质调控光质调控病虫害防治病虫害防治紫外阻隔资材紫外阻隔资材植物的形态调节植物的形态调节 R/FR调节资材，用特定光谱的人工调节资材，用特定光谱的人工光源补光光源补光光合促进光合促进光质转换资材，用特定光谱的人工光光质转换资材，用特定光谱的人工光源补光源补光第四章 第四章 温度温度是影响植物生长发育的最重要环境因素，植物

11、在整个生命周期中的一切生物、化学过程，都必须在一定的温度条件下进行。其它环境因子大多直接或间接通过与温度条件相结合从而影响植物生长。 而温室最首要的基本功能则是可以突破自然条件的限制，可靠地提供满足植物生长的、优于自然界温度环境的条件。第四章 一、作物对温度的要求（一）温度对作物生育的影响（一）温度对作物生育的影响第四章 图 温 度对植物光合强度及呼吸强度的影响05101520253001020304050气温/ 光合作用或呼吸作用强度/mg(CO2)h-1真正光合作用表观光合作用呼吸作用图1 温度对植物光合强度及呼吸强度的影响第四章 蔬蔬 菜菜 种种 类类生生 长长 时时 期期对对 温温 度

12、度 的的 要要 求求 （）适宜温度适宜温度最最 高高 温温 度度最低温度最低温度白白 昼昼夜夜 间间黄黄 瓜瓜苗苗 期期1925282215苗期到开始结瓜苗期到开始结瓜2028332215结结 瓜瓜 期期2230382415番茄、辣椒番茄、辣椒苗苗 期期1521261810苗期到开始结果苗期到开始结果1925282010结结 果果 期期182630226茄茄 子子苗苗 期期1624282015苗期到开始结果苗期到开始结果1826302015结结 果果 期期2230342412菜菜 豆豆结结 荚荚 前前1723252015结结 荚荚 后后1826302212菠菠 菜菜122025142白菜、芹菜

13、、窝白菜、芹菜、窝苣、茴香、蒿子秆苣、茴香、蒿子秆122430152蔬菜的温度指标第四章 （二）温室的温度调控指标与变温管理（二）温室的温度调控指标与变温管理 第四章 低温界限早晨加温阴雨天输送适温日出时间正午抑制呼吸日落午夜抑制呼吸促进光合作用促输送抑制呼吸高温界限气温光合适温换气 晴天图图2 变温管理模式变温管理模式第四章 二、温室内的能量传递与温度特性（一）温室内的热量来源与温室效应（一）温室内的热量来源与温室效应第四章 第四章 第四章 第四章 图图3 温室中的能量传递与平衡温室中的能量传递与平衡 地中传热Qf通风Qvo长波辐射对流长波辐射对流通风Qvi太阳辐射吸收反射室内反射蒸腾蒸发Q

14、e加温热量QhQw Qs第四章 图图5 加温温室中夜加温温室中夜间的能量传递间的能量传递对流30地中传热 10冷风渗透10长波辐射35对流45长波辐射50加温热量100冷风渗透10地中传热100长波辐射45对流45长波辐射110对流-20图图4 不加温温室中夜不加温温室中夜间的能量传递间的能量传递第四章 （三）温室的温度特性（三）温室的温度特性 温室内的气温随时间变化的特性温室内的气温随时间变化的特性第四章 （一）温室采暖方式室外太阳辐射（一）温室采暖方式室外太阳辐射第四章 第四章 采暖方式技术要点采暖效果控制性能维修管理设备费用其 它适用情况电热采暖用电热温床线和电暖风采暖器加温停机后缺少保

15、温性预热时间短，控制性最好使用最容易设备费用低耗电多、费用大、不经济小型温室、育苗温室、地中加温、辅助采暖辐射采暖用液化石油气红外燃烧取暖炉停机后缺少保温性，可升高植物体温度预热时间短，控制容易使用方便、容易设备费用低耗气多，大量用不经济，可利用于CO2施肥临时辅助采暖火炉采暖用地炉或铁炉，烧煤，用烟道散热供暖封火时仍有一定保温性，有辐射加热效果预热时间长，管理费劳力，不易控制较容易维护，但操作费工设备费用低必须注意通风，防止煤气中毒土温室，大棚短期加温第四章 （二）温室热风采暖系统（二）温室热风采暖系统第四章 )(ihpahhttcQL第四章 （一）（一） 温室的保温温室的保温 通过围护结构

16、覆盖层的热量散失是温室热损失的主要部分，一般占总热损失的60%以上，多数情况占75%以上，因此，减少该部分热量损失是温室保温技术的重点。其技术措施有采用保温性好的覆盖材料和采用多层覆盖等。温室的覆盖材料及其保温性几种塑料薄膜的长波辐射分光透射率第四章 覆盖材料的红外辐射特性覆盖材料的红外辐射特性第四章 第四章 第四章 图 双层充气膜保温覆盖示意图图中空聚碳酸酯板（PC板）第四章 图 缀铝膜保温幕第四章 （二）合理设计与管理采暖设施（二）合理设计与管理采暖设施第四章 温室2温室3温室1锅炉四通阀全开四通阀全闭中间调节位回水供水预混组混合组混合组混合组图图 比例调节阀热水供暖调节系统比例调节阀热水

17、供暖调节系统第四章 供暖与补光供暖与补光第四章 （三）新能源（可再生能源）的有效利用（三）新能源（可再生能源）的有效利用第四章 第四章 温室的降温是温室温度环境调控的另一方面重要内容。温室的降温是温室温度环境调控的另一方面重要内容。 降低温室内温度的环境调控主要采用通风（自然通风与机降低温室内温度的环境调控主要采用通风（自然通风与机械通风）、蒸发降温（湿垫与喷雾降温等）和遮阳等三方面械通风）、蒸发降温（湿垫与喷雾降温等）和遮阳等三方面的技术和设备。其中通风与蒸发降温的内容详见本教材的其的技术和设备。其中通风与蒸发降温的内容详见本教材的其他章节，以下仅对温室的遮阳技术与设备进行阐述。他章节，以下

18、仅对温室的遮阳技术与设备进行阐述。1、自然通风（侧窗、顶窗开窗系统）、自然通风（侧窗、顶窗开窗系统）2、机械通风、机械通风3、蒸发降温（湿帘风机降温系统）、蒸发降温（湿帘风机降温系统）4、喷雾降温、喷雾降温5、内部搅动风扇、内部搅动风扇6、外遮阳系统、外遮阳系统7、内遮阳系统、内遮阳系统8、覆盖材料上喷涂遮阳材料、覆盖材料上喷涂遮阳材料 第四章 风机湿帘降温系统风机湿帘降温系统第四章 强烈的太阳辐射热通过透明覆盖材料大量进入温室内，这强烈的太阳辐射热通过透明覆盖材料大量进入温室内，这是夏季温室内产生高温状况的重要原因。因此，采用遮阳的办是夏季温室内产生高温状况的重要原因。因此，采用遮阳的办法，

19、大幅度减少进入温室的太阳辐射热能，对于抑制室内高温法，大幅度减少进入温室的太阳辐射热能，对于抑制室内高温具有显著的作用。作为抑制室内高温的技术措施，遮阳的优点具有显著的作用。作为抑制室内高温的技术措施，遮阳的优点在于，在使用中基本不消耗能源，运行管理方便，费用低。在于，在使用中基本不消耗能源，运行管理方便，费用低。遮阳按设置部位的不同分为室外遮阳与室内遮阳二种类型。遮阳按设置部位的不同分为室外遮阳与室内遮阳二种类型。室外遮阳是在温室外覆盖材料的上方，覆盖塑料遮阳网，这是室外遮阳是在温室外覆盖材料的上方，覆盖塑料遮阳网，这是用聚烯烃树脂为主要原料，通过拉丝后编织成的网状材料，有用聚烯烃树脂为主要

20、原料，通过拉丝后编织成的网状材料，有黑色、银灰色、绿色等多种产品。按编织的稀密程度不同有多黑色、银灰色、绿色等多种产品。按编织的稀密程度不同有多种型号，其遮光率从种型号，其遮光率从20%到到80%不等。室外遮阳网将太阳辐射不等。室外遮阳网将太阳辐射遮挡在室外，遮阳网自身吸收的热量散发到室外，因此其降温遮挡在室外，遮阳网自身吸收的热量散发到室外，因此其降温效果优于室内遮阳。效果优于室内遮阳。遮阳遮阳第四章 室内遮阳幕及拉幕机构 室外遮阳网第四章 双层充气温室双层充气温室第四章 习题：习题：第四章 第四章 第四章 一般如达到一般如达到90以上时，作物的蒸散以上时，作物的蒸散受到抑制，将影响和阻碍根

21、系对养分的吸收和输送，会造成受到抑制，将影响和阻碍根系对养分的吸收和输送，会造成光合强度的下降。持续的高湿度环境易使作物茎叶生长过旺光合强度的下降。持续的高湿度环境易使作物茎叶生长过旺，造成徒长，影响开花结实。一些植物如番茄、黄瓜会因高，造成徒长，影响开花结实。一些植物如番茄、黄瓜会因高湿度环境导致叶片缺钙和镁，使叶片失绿、光合效率及产量湿度环境导致叶片缺钙和镁，使叶片失绿、光合效率及产量下降。下降。 相对湿度过低，相对湿度过低，作物将部分关小气孔开度来控制蒸腾量作物将部分关小气孔开度来控制蒸腾量，这样将增大，这样将增大COCO2 2扩散阻抗，造成扩散阻抗，造成COCO2 2不足而减弱光合强度

22、。不足而减弱光合强度。如相对湿度过低而同时日照强烈、气温较高时，作物将失水如相对湿度过低而同时日照强烈、气温较高时，作物将失水过多而造成暂时或永久萎蔫。持续的低湿度环境将不仅影响过多而造成暂时或永久萎蔫。持续的低湿度环境将不仅影响园艺植物产品的产量，同时因水份不足，细胞缺水，产品会园艺植物产品的产量，同时因水份不足，细胞缺水，产品会萎蔫变形、纤维增多、色泽暗淡，影响其色、香、味，使产萎蔫变形、纤维增多、色泽暗淡，影响其色、香、味，使产品品质下降品品质下降湿度与病原微生物的繁殖密切相关，病原菌孢子的形成湿度与病原微生物的繁殖密切相关，病原菌孢子的形成、传播、发芽、侵染等各阶段，多需要、传播、发芽

23、、侵染等各阶段，多需要9090以上较高的相对以上较高的相对湿度，因此在持续的高湿度环境下植物易发生各种病害。湿度，因此在持续的高湿度环境下植物易发生各种病害。第四章 温室内空气中水份的增加主要归因于土壤表面的温室内空气中水份的增加主要归因于土壤表面的蒸发和植物叶面的蒸腾作用，而通风换气时室内湿度蒸发和植物叶面的蒸腾作用，而通风换气时室内湿度较大的空气向室外的排出，以及在覆盖材料的内侧和较大的空气向室外的排出，以及在覆盖材料的内侧和植物叶面产生的水汽凝结，是使室内空气中的水汽含植物叶面产生的水汽凝结，是使室内空气中的水汽含量减少的过程，室内空气的水汽在这些作用下达到一量减少的过程，室内空气的水汽

24、在这些作用下达到一种动态平衡状态，形成温室内不同于室外的特有的湿种动态平衡状态，形成温室内不同于室外的特有的湿度环境。温室内的湿度状况与上述影响室内水汽动态度环境。温室内的湿度状况与上述影响室内水汽动态平衡的因素，包括室内土壤湿度、植物的茂盛程度、平衡的因素，包括室内土壤湿度、植物的茂盛程度、室内加温和通风的情况、室内气温的变化以及室外气室内加温和通风的情况、室内气温的变化以及室外气象情况等因素有关。象情况等因素有关。第四章 水分来源第四章 （一）（一） 降低室内湿度的调节降低室内湿度的调节通风换气通风换气第四章 热交换器室内潮湿空气加热后的室外干燥空气室外干燥空气室内潮湿空气除湿型热交换通风

25、装置除湿型热交换通风装置第四章 第四章 其他降湿的技术与设备其他降湿的技术与设备第四章 （二）加湿调节（二）加湿调节第四章 加湿第四章 植物与水分第四章 第四章 第四章 温室设施内的空气环境，包括气流速度与气体组分两个温室设施内的空气环境，包括气流速度与气体组分两个方面。对于植物，其最重要的气体组分是方面。对于植物，其最重要的气体组分是CO2。一、一、CO2环境的调控环境的调控 （一）（一）CO2的环境与作物的生育的环境与作物的生育 绿色植物进行光合作用的反应为：绿色植物进行光合作用的反应为： 光能光能6CO2+6H2O C6H12O6+6O2叶绿素叶绿素 可见可见CO2是植物生命活动必不可少

26、的物质，是光合作用是植物生命活动必不可少的物质，是光合作用的原料。植物对的原料。植物对CO2吸收的速率反映了其光合作用的强度和吸收的速率反映了其光合作用的强度和物质生产的效率。物质生产的效率。第四章 第四章 图4-38 温室中的CO2收支换气进入CO2室外浓度室内温室内空气CO2光合成（昼）CO2气源室外CO2（昼夜）呼吸土壤中CO2微生物 呼吸 呼吸换气逸出CO2室外浓度室内土壤呼吸第四章 （二（二 ）CO2肥源及施肥设备肥源及施肥设备有机肥发酵有机肥发酵燃烧碳氢化合物燃烧碳氢化合物第四章 燃烧普通燃煤或焦炭燃烧普通燃煤或焦炭 燃料来源容易，一般1kg煤燃烧后大约产生24kg 的CO2，因此

27、费用低廉。但燃烧中常产生SO2及CO等有害气体，不能直接作为气肥使用。图4-39为国内厂家开发的采用普通炉具的CO2发生设备，在使用中是将普通煤炉燃烧的烟气经过过滤器除掉粉尘和煤焦油等成份，再用气泵送入反应室，烟气通入特别配置的药液中，通过化学反应，有害气体被吸收后，输出洁净的CO2。普通煤炉烟筒曝气管药 液反应室气 泵CO2过滤器图4-39 采用普通燃煤的温室气肥增施设备第四章 液态液态CO2第四章 化学药剂发生化学药剂发生CO2第四章 （三）（三）CO2环境的调控环境的调控第四章 CO2施用的浓度施用的浓度第四章 第四章 CO2的施用量的施用量 考虑植物光合作用对考虑植物光合作用对CO2吸

28、收的速度、温室空气渗漏产生的吸收的速度、温室空气渗漏产生的CO2损损失和温室内土壤呼吸补充部分失和温室内土壤呼吸补充部分CO2等因素，等因素，CO2的每小时施用量的每小时施用量Gc可按可按下式计算：下式计算： Gc= nV(CiCo)+3600As(fcPPs) g/h （4-30）式中式中Ci 设定的室内空气设定的室内空气CO2浓度，浓度，g/m3，一般情，一般情 况下，况下，1g/m3=530mL/L； Co 室外空气室外空气CO2浓度，一般可取为浓度，一般可取为0.6g/m3； n换气次数，次换气次数，次/h，一般，一般13次次/h； V温室内容积，温室内容积，m3； As温室地面面积，

29、温室地面面积，m2； P单位植物叶面积对单位植物叶面积对CO2的平均吸收强度，与植的平均吸收强度，与植 物的种类、生物的种类、生育阶段、生长情况、温度及光照育阶段、生长情况、温度及光照 强度等因素有关、一般约为强度等因素有关、一般约为0.510-3g/(m2s) 0.810-3g/(m2s) fc植物叶面积指数，一般为植物叶面积指数，一般为25； Ps单位温室面积的土壤单位温室面积的土壤CO2呼出强度，呼出强度，g/(m2s)， 与土壤中有机与土壤中有机质含量，土壤温度、含水量和通质含量，土壤温度、含水量和通 气状况等有关，一般情况可取为气状况等有关，一般情况可取为0.030.210-3g/(

30、m2s)。 一般每一般每1000m2温室，根据不同的施用浓度和使用时间长短，晴天温室，根据不同的施用浓度和使用时间长短，晴天施用量约需施用量约需1030kg，阴天施用量约，阴天施用量约515kg，雨天一般不考虑施用。，雨天一般不考虑施用。第四章 CO2的施用时期的施用时期第四章 第四章 第四章 第四章 第四章 第四章 （一）（一） 氨气和二氧化氮氨气和二氧化氮第四章 （二）二氧化硫和一氧化碳（二）二氧化硫和一氧化碳 在温室中放置采用煤、燃油等燃料的加温炉具、暖风机在温室中放置采用煤、燃油等燃料的加温炉具、暖风机或或CO2施肥设备时，如燃料中含硫较多，燃烧后将产生施肥设备时，如燃料中含硫较多，燃

31、烧后将产生SO2气体；未经腐熟的粪便及饼肥等在分解过程中，也会释放出气体；未经腐熟的粪便及饼肥等在分解过程中，也会释放出SO2。 SO2遇水或在湿度大的空气中将产生亚硫酸（遇水或在湿度大的空气中将产生亚硫酸（H2SO3），），能直接破坏作物叶绿体。一般能直接破坏作物叶绿体。一般SO2经叶片气孔侵入叶肉组织经叶片气孔侵入叶肉组织，生理活动旺盛的叶片先受害，产生如气孔机能失调、叶肉，生理活动旺盛的叶片先受害，产生如气孔机能失调、叶肉组织细胞失水变形、细胞质壁分离等，使植物的新陈代谢受组织细胞失水变形、细胞质壁分离等，使植物的新陈代谢受到干扰，光合作用受到抑制，氨基酸总量减少。蔬菜受害的到干扰，光合

32、作用受到抑制，氨基酸总量减少。蔬菜受害的叶片先呈现斑点，进而褪色漂白而坏死。叶片先呈现斑点，进而褪色漂白而坏死。 第四章 第四章 （三）乙烯和氯气（三）乙烯和氯气第四章 （四）（四） 氟化氢（氟化氢（HF）第四章 （五）臭氧（五）臭氧（O3）第四章 问题问题第四章 第四章 一、通风换气的基本要求与必要换气量 （一）基本要求（一）基本要求 温室通风换气设计的基本要求是通风系统应能够提供足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、湿度和够的通风量，具有有效调控室内气温、湿度和CO2浓度的足浓度的足够能力，以满足室内栽培植物正常生长的要求，同时要求随够能力，以

33、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。内进行有效的调节。第四章 第四章 1.控制室温的必要通风量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。，

34、排除室内多余热量所需要的通风量。 根据第三章式（根据第三章式（3-10），必要通风量应为：），必要通风量应为： m3/s式中式中 Q 温室内需排除的多余热量（显热），温室内需排除的多余热量（显热），W Cp 空气的定压质量比热，可取空气的定压质量比热，可取Cp1030J/(kg)； a 室内空气的密度，室内空气的密度，kg/m3，近似有，近似有a353/(ti+273)； t1 进入温室的空气温度，当未对进风进行降温处理时，进入温室的空气温度，当未对进风进行降温处理时，t1to ； t2 温室排风温度，当通风量不大，室内气温分布较均匀温室排风温度，当通风量不大，室内气温分布较均匀时可近似取时可

35、近似取t2ti； ti，to 分别为室内与室外气温，分别为室内与室外气温，。)(12apttcQL第四章 定义单位温室面积的通风量为温室通风率定义单位温室面积的通风量为温室通风率L0，即有：，即有： m3/(m2s) 式中式中 As 温室的地面面积，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

36、需排除的多余显热量为上述部分的差值。排除的多余显热量为上述部分的差值。 即根据式（即根据式（4-24），考虑加温热量），考虑加温热量Qh=0，地中传热量相对较，地中传热量相对较小，取小，取Qf0，则温室通过通风排出的热量为：，则温室通过通风排出的热量为： Q= QvoQvi= Qs(Qw+Qe) W （4-32）式中式中Qs 温室内吸收的太阳辐射热量，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），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，温室内水份蒸发吸收的潜热，由通风排出室外，W； s12aps0)(/AttcQAL

37、L第四章 下面逐项计算上式中各项热量。通过温室覆盖层传出的热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：量为： W （4-33）式中式中 Kj 温室各部分覆盖层的传热系数，近似计算时可取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全温室覆盖层平均传热系数K=46W/(m2)； Agj 温室覆盖层各部分面积，温室覆盖层各部分面积，m2； W 温室散热比，温室散热比， ，连栋温室取为，连栋温室取为1.21.5，单栋温室取为单栋温室取为1.72.0。 通风换气排出的潜热量由下式计算：通风换气排出的潜热量由下式计算： W （4-34）式中式中e 蒸腾蒸发潜热与温室吸收

38、的太阳辐射热之比，其值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，一般取度等因素有关，一般取e0.50.7，温室内地面土壤潮湿、植，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。物繁茂、室内外空气湿度较低时取较大值。jjjttKWAttAKQ)()(oisoigwjjAAWsg)(seQeQ 第四章 温室吸收的太阳辐射热为：温室吸收的太阳辐射热为： W/m2 （4-35）式中式中 I0 室外水平面太阳总辐射照度，室外水平面太阳总辐射照度，W/m2，对于夏季其取

39、，对于夏季其取值见表值见表4-15； a 温室受热面积修正系数，一般取温室受热面积修正系数，一般取a1.01.3，温室面，温室面积小时取较大值；积小时取较大值； 室内日照反射率，一般取为室内日照反射率，一般取为0.1； 温室覆盖层的太阳辐射透过率，在无室外遮阳网和室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内遮阳幕时一般为0.60.7，有室外遮阳网时可取，有室外遮阳网时可取t0.20.3，有，有室内反射型材料遮阳幕时，可取室内反射型材料遮阳幕时，可取t0.30.4；表表4-15 夏季室外水平面太阳总辐射照度（夏季室外水平面太阳总辐射照度（W/m2）注：资料来源于注：资料来源

40、于GBJ19-87 采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范(2001年版年版)1 (0ssIaAQ大气透明度等级大气透明度等级北纬北纬30北纬北纬35北纬北纬40北纬北纬45310371021986949410009869499095962902872840第四章 以上关系代入式（以上关系代入式（4-31），可得温室必要通风率为：），可得温室必要通风率为： m3/(m2s) （4-36） 或近似地有：或近似地有： m3/(m2s) （4-37） 则温室必要通风量为：则温室必要通风量为： m3/s （4-38） 由式（由式（4-36）与（）与（4-37）可知，温室的必要通风量与温室

41、本）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，还与室内外温差身传热特性及室外气象条件有关，还与室内外温差tito有关，有关，即还取决于室内设定的热环境条件。即还取决于室内设定的热环境条件。 当当t1to，t2ti时有：时有： m3/(m2s) （4-39）)()()1)(1 (12apoisg00ttcttAAKeIaLjjj)()()1)(1 (12apoi00ttcttKWeIaL0sLAL KWtteIacL)()1)(1 (1oi0ap0第四章 由上式可知，温室的通风率由上式可知，温室的通风率L0与室内外温差与室内外温差tito为双曲函数关为双曲函数关系（见图系（见图

42、4-40）。）。即室内外温差即室内外温差tito随通风率随通风率L0增大而减小，通风率较小时，通增大而减小，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）。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。随着通风率逐渐增大，室内气温降低速率逐渐减缓。051015200.000.050.100.150.20通风率L0 / m3m-2s-1温室内外温差(ti - to) / K=6W/(m2)W=1.5a1.15kg/m3cp1010J/(kg)I0 =949W/m2a1.2e0.60.1=0.65=0.25图4-40 温室

43、的通风率与室内外温差第四章 当通风率达到当通风率达到0.10m3/(m2s)（温室室内空间平均高度为（温室室内空间平均高度为3m左右左右时，相当于换气次数约为时，相当于换气次数约为2次次/min或或120次次/h）左右时，温室内外气温）左右时，温室内外气温差已减少至差已减少至12左右，则继续增加通风率时室内气温降低很小，却左右，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，一般通风率应在考虑，一般通风率应在0.08m3/(m2s)以下，或换气次数低于以下，或换气次数低于1.5次

44、次/min（90次次/h）。）。 从图从图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，室外气温原本已较高，即便采用大通风率

45、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。用对空气进行降温处理的措施。第四章 2.维持维持CO2浓度的必要通风量浓度的必要通风量第四章 第四章 第四章 （三）（三） 控制温室内湿度的必要通风量控制温室内湿度的必要通风量第四章 二、二、温室通风系统的布置温室通风系统的布置 （一）自然通风系统设置（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，通风系通风能力的同时，室内气流应合理分布，

46、通风系统还应能够方便调节。统还应能够方便调节。第四章 以上常见的几种自然通风系统设置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，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（风窗间的高差。天窗设在屋脊处时（a、b、e），可获得最高的），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

47、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（间（c、d）。）。 （d）卷帘谷间窗、卷帘侧窗（e）Venlo型温室的交错式脊窗（b）上翻式天窗、卷帘侧窗（c）连续式谷间窗、上悬式侧窗（a）连续式屋脊天窗、推拉式侧窗第四章 （二）温室机械通风的基本形式与布置 （a）（b）（c）图图4-42机械通风的几机械通风的几种布置形式种布置形式 排气通风系统的布置一般是将风机安装在排气通风系统的布置一般是将风机安装在温室的一面侧墙或山墙上，而将进气口设置温室的一面侧墙或山墙上，而将进气口设置在远离风机的相对墙面上。如图在远离风机的相对墙

48、面上。如图4-42（b）、）、（c）。）。第四章 （3）进排气通风系统，又称联合式通）进排气通风系统，又称联合式通风系统，是一种同时采用风机送风和风风系统，是一种同时采用风机送风和风机排风的通风系统，室内空气压力接近机排风的通风系统，室内空气压力接近或等于室外压力。因使用设备较多、投或等于室外压力。因使用设备较多、投资费用较高，实际生产中应用较少，仅资费用较高，实际生产中应用较少，仅在有较高特殊要求、而以上通风系统不在有较高特殊要求、而以上通风系统不能满足时采用。能满足时采用。第四章 论述题论述题:第四章 第四章 土壤的构成土壤的构成 土壤由固、气、液三相组成，温室土壤的性质与原耕作土壤由固、

49、气、液三相组成，温室土壤的性质与原耕作土壤及温室设施建造时间的长短有关。土壤及温室设施建造时间的长短有关。 土壤环境调节就是要创造能给植物根系提供适宜温度、土壤环境调节就是要创造能给植物根系提供适宜温度、一定的气体条件、足够水分与营养物质，并能支持固定好一定的气体条件、足够水分与营养物质，并能支持固定好植株，保证植物正常生长发育的人工环境。植株，保证植物正常生长发育的人工环境。 通常较肥沃土壤的三相比约为通常较肥沃土壤的三相比约为40: 28: 32，含有大量的团，含有大量的团粒结构，并具有适宜的酸碱度。粒结构，并具有适宜的酸碱度。第四章 一、温室土壤的气体调节 第四章 结构性差的土壤：结构性

50、差的土壤：易板结的土壤：易板结的土壤：低洼湿地：低洼湿地：第四章 （一）（一） 土壤水分调节标准土壤水分调节标准图4-43 土壤水有效性与pF值的关系湿干1.83.664.2(pF值)流动损失水迅速有效水难利用水无效水田间持水量生长障碍点永久萎蔫点第四章 1020土壤含水量（）田间持水量暂时萎蔫点永久萎蔫点无效水pF1234530第四章 第四章 Cp(%)脱水-总值的百分数100908070605040302010010203040 5060708090 10030%20%40%10%25% D 25% D25% D25% D根区深度D根区总深度的百分数 25 50 75100根区深度总值的百