《农业生物环境工程》第4章温室设施环境调节与控制5课件.ppt

1、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

2、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。，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Cp10

3、30J/(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

4、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(Q

5、w+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)(/AttcQALL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=46

6、W/(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

7、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，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

8、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（4-3

9、1），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(12apoisg00ttcttAAKeIaLj

10、jj)()()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。051015200.0

11、00.050.100.150.20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

12、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

13、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、温室通

14、风系统的布置二、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，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

15、，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

16、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: