几种降温措施对玻璃温室内温度影响研究

刘春来 王现领

摘  要：针对北方地区夏季高温超过花卉正常生长温度，采用降温措施进行对比试验，试验结果表明湿帘风机+外遮阳降温措施的降温效果最好，但能耗大;湿帘风机+外遮阳+喷淋降温措施，也是一种较理想的降温措施，可节能38.3%。在3种不同喷水间隔的喷淋降温试验中，以开10min停5min方案降温效果最好。

关键词：温室;膜外喷淋;降温调控

中图分类号：S6-3                                             文献标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20181233004

天津地处华北平原，是北方花卉的重要中转集散地，属温带半湿润季风性气候，夏季经常出现连续高温高湿天气，使温室内的温湿度超过花卉生长的上限温度。根据实测资料，当夏季室外气温达到35℃时，不设降温系统的温室内温度接近60℃，在这种温度下，花卉是无法成活的。目前，温室降温措施主要包括自然通风、机械通风、湿帘、遮荫、喷雾、湿帘风机等方式，在实际应用时，一般都是几种方法联合应用。为了解各种降温措施的效果，本文对外遮阳、湿帘风机+外遮阳、外遮阳+喷淋、湿帘风机+外遮阳+喷淋等降温措施进行了试验研究。

1     材料與方法

1.1     试验场基本情况

2017年6—8月，试验在天津宁河农业生态园现代玻璃温室进行。该温室为传统的荷兰Venlo型温室，无侧窗和天窗。温室为南北宽12m、东西长28.8m的独栋玻璃温室，面积345.6m2。温室高4.0m，脊高0.9m。温室基础为钢筋混凝土结构，温室骨架为钢结构，温室四周及屋顶均为5mm钢化玻璃，无色透明，透光率60%。温室屋顶为折线形，外遮阳网距离屋脊0.6 m，遮阳网为黑色，遮光率为52%，开启由电机带动镀锌钢管完成。温室大门在西侧，推拉门，2.1m×2.0 m。室内地面为混凝土结构，温室内布置14个可移动式苗床，宽1.7m，长10m，高0.8m，苗床正下方为碎石。温室西侧安装风机两台，风机轴中心距室内地面1.2m，风机功率1.5kW，风量5.58万m?/h，叶轮直径1.4m。温室东侧安装湿帘，湿帘为10cm厚纤维质湿帘，尺寸1.1m×8m，湿帘水源为自来水管道向湿帘循环供水。温室外没有喷淋设备，需增设。

1.2     试验设计方案

为观测温室内温度变化，共设5种试验方案，具体包括：无降温措施;外遮阳措施;湿帘风机+外遮阳措施;外遮阳+喷淋措施;湿帘风机+外遮阳+喷淋措施。

试验时，温室内未种植植物。为观测温室立体空间温度变化情况，共设3个测点，测点布置在温室的中央，测点距离地面高度分别是1.2m、2.5m和4.1m，对应的温度分别称为室内1温度、室内2温度和室内3温度。温室内仪器为美德时TH101B型温湿度计，室外温度为红水温度计监测。

1.3     膜外喷淋试验设计方案

膜外喷淋系统由储水桶、潜水泵、管道和喷头组成。膜外喷淋水源为地下水。喷淋系统共安装40个微喷头，共10条支管，每条支管4个。支管间距3.2m，喷头间距3.3m。微喷头额定流量70mL/h，工作压力0.2MPa，射程3.2m。喷头安装在遮阳网下方。

2     结果与分析

2.1     无降温措施时，温室内温度变化试验

试验时，天气晴朗，微风，相对湿度33%，室外最高温度34℃。试验从10：00开始18：00结束。玻璃温室初始温度48℃，试验期间温室室内温度48～58～50℃。最高温度出现在16：00，相对于室外温度滞后明显。

2.2     外遮阳措施，温室内温度变化试验

试验从10：00开始，外遮阳开启，至18：00试验结束后关闭。玻璃温室内温度维持在44～46.3℃范围，与室外温度的相关性不显著。相对于无措施的玻璃温室温度，遮阳网的降温作用明显，可降低温度4～11.7℃左右。

2.3     湿帘风机+外遮阳措施，温室内温湿度变化试验

试验从10：00开始，外遮阳开启，玻璃温室初始室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为50℃、48℃、46℃，10：30室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为46℃、45℃、43℃，比初始温度降低4℃、3℃、3℃。10：30湿帘风机开启，11：00室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为45℃、42℃、33℃，温度又降低1℃、3℃、10℃。试验玻璃温室的湿帘风机中心距地面1.2m，与室内3温度计的位置高度一致，说明湿帘风机对同一层面的温室温度影响显著，对温室上层的温度影响不显著，对温室顶层的温度影响最小。

为了解湿帘风机的降温效果，开机1h后，即11：30，室内3温度降至31.5℃，关闭湿帘风机，12：00室内3温度上升至36℃。以后每0.5h启闭湿帘风机1次，室内3温度控制在31.3～36.3℃之间，温度上升4.3～4.6℃。因此，为控制室内温度在35℃以下，湿帘风机停机不宜超过20min。

15：30后湿帘风机关闭不再启动，室内3温度开始快速上升，17：00室内3温度达到41℃。室内2、室内3温度变化不明显。

2.4     外遮阳网+喷淋措施，温室内温湿度变化试验

膜外喷淋降温效果与温室自身的条件有关，还与喷淋时间和水温相关。试验用水为地下水，水温21℃。依据试验湿帘风机+外遮阳措施，湿帘风机停机不超过20min，并参考有关文献采用间隔喷淋的方式，确定3种喷淋方案，分别是开10min停5min，开5min停10min，开10min停10min。

试验于10：00开启外遮阳，11：00室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为45.5℃、44.2℃、43.0℃，这时开启喷淋系统，喷淋至12：00，室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为41.5℃、41℃、40℃，温度分别下降4℃、3.2℃、3.0℃。喷淋至12：30，室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为41.3℃、40.9℃、40℃，温度分别下降0.2℃、0.1℃、0.0℃。可见，喷淋超过1h后降温效果已不显著，喷淋最大降温幅度达3～4.2℃，但室内3温度仍高达40℃，远高于花卉适宜生长的温度。因此，为达到最佳降温效果，喷淋系统需与其他降温措施配合使用。

从12：30—13：30，采用开10min停5min喷淋方案，室内1温度、室内2温度、室内3温度从41.3℃、40.9℃、40℃到42.6℃、41.5℃、40.7℃，分别升温1.3℃、0.6℃、0.7℃;

从13：30—15：00，采用开5min停10min喷淋方案，室内1温度、室内2温度、室内3温度从42.6℃、41.5℃、40.7℃到44.8℃、44℃、42.4℃，分别升温2.2℃、2.5℃、1.7℃;

为进行开10min停10min的喷淋试验，先把室内1温度、室内2温度、室内3温度降低到42.8℃、42℃和41.2℃，从15：30开始开10min停5min的喷淋试验，至16：30喷淋试验结束时，室内1温度、室内2温度、室内3温度降低到44.7℃、43.8℃和42.9℃，分别升温1.9℃、1.8℃、1.7℃。

通过上述试验可知，水温21℃，喷淋系统可使温室内温度降低3～4.2℃，降温效果与喷淋时间为负相关。开10min停5min喷淋方案效果最好，但仅依靠外遮阳+喷淋的降温措施无法达到花卉适宜生长的温度。

2.5     湿帘风机+外遮阳+喷淋措施，温室内温湿度变化试验

10：00外遮阳开启，11：00室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为45.0℃、44.0℃、43.0℃。启动湿帘风机至12：00，室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为42℃、39℃、31.4℃，温度分别下降3℃、5℃、11.6℃，达到了花卉适宜生长的温度。这时关闭湿帘风机，启动喷淋系统，采用开10min停5min方案，14：00时室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为44.5℃、42℃、33.7℃，温度分别上升3.5℃、3.0℃、2.3℃。再次启动湿帘风机至15：00，室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为41.8℃、39.1℃、31.2℃，温度分别下降2.7℃、2.9℃、2.5℃。再次关闭湿帘风机，17：00时室内1温度、室内2温度、室内3温度分别为44.5℃、42℃、33.3℃，温度分别上升2.7℃、2.9℃、2.1℃。17：00后停止湿帘风机和喷淋降温措施，温室温度回升较快，18：00室内3温度上升到39.4℃。所以，温室若保持花卉适宜生长环境温度，至少喷淋2h后开启湿帘风机1h，否则，温度会快速回升超过花卉生长温度上限。

2.6     耗能对比分析

外遮阳+湿帘风机方式：1.5kW湿帘风机，2台，日工作12h，日耗电36kW·h。

外遮阳+湿帘风机+喷淋方式：湿帘风机与喷淋系统交替工作，每天工作4个周期，每个周期3h（湿帘风机工作1h，喷淋系统工作2h），喷淋水泵功率0.85kW，则日耗电：（3×1+0.85×3）×4=22.2kW。该措施比外遮阳+湿帘风机降温方式节能38.3%，但耗水33.6m3/d。

3     结论

项目开展了无降温、外遮阳、湿帘风机+外遮阳、外遮阳+喷淋和湿帘风机+外遮阳+喷淋等5种降温试验，掌握了各种降温措施下温室内温度变化规律，其中湿帘风机+外遮阳降温措施，室内3温度可降至31.5℃，是降温效果最好的措施;湿帘风机+外遮阳+喷淋降温措施，通过喷淋降温减缓温室温度上升速度，减少湿帘风机开机时间，可使室内3温度维持在33.7℃以下，也是较理想的降温措施。在3种不同喷水间隔的喷淋降温试验，以开10min停5min方案降温效果最好，可节能38.3%。

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