农业建筑环境工程 第三章 农业设施中的通风与降温.ppt

第三章第三章 农业设施中的农业设施中的 通风与降温通风与降温1 1第一节第一节 农业设施通风的基本形式与要求农业设施通风的基本形式与要求n n一、农业设施通风换气的目的与要求（）1、通风换气的目的排除多余热量，抑制高温排除多余热量，抑制高温春、夏、秋季，白昼太阳辐射强烈，室外气温较高，温室在封闭管理时室内气温可高于室外20以上。在完全不通风的情况下，室内气温甚至可超过50。通风可引入室外相对较低温度空气，排除室内多余热量，防止出现过高气温。2 23 3畜禽舍：畜禽舍：多余热量主要来自于室外热作用和畜禽产生的代谢热。在20左右气温时，畜禽每小时、每kg体重产生的显热，猪、牛等约为410kJ，鸡约为1520kJ。夏季这些热量在室内聚积，加上室外向室内传入的热量，室内将产生较高的气温。在现代集约化高密度养殖条件下，问题更为突出。通风可引入室外相对较低温度空气，排除室内多余热量，防止出现过高气温。4 4补充补充CO2，维持室内植物正常光合作用必，维持室内植物正常光合作用必要的要的CO2浓度浓度 n n白昼植物光合作用吸收CO2，室内CO2浓度降低。光合作用旺盛时，封闭管理室内CO2浓度降低至100mL/L（ppm）以下，不能满足植物光合作用需要。n n通风可从引入的室外空气中（CO2浓度330mL/L）获得CO2补充。在严寒冬季利用换气补充CO2会造成温室很大热量损失时，应考虑进行CO2施肥的措施。除此以外的情况，进行通风从室外空气中获得CO2补充是经济可行的方法。5 56 6畜禽舍：畜禽舍：畜禽的呼吸、排泄物等有机物的分解以及管理作业和设备的运行，将产生氨、硫化氢、二氧化碳、甲烷、粪臭素、一氧化碳等有害气体以及粉尘。为保持室内空气卫生，必须通风引进室外新鲜空气。7 7排除室内水汽，降低室内空气湿度排除室内水汽，降低室内空气湿度温温室室：在在封封闭闭管管理理的的情情况况下下，土土壤壤潮潮湿湿表表面面的的蒸蒸发发和和植植物物蒸蒸腾腾作作用用的的水水汽汽在在室室内内聚聚集集，往往往往产产生生较较高高的的室室内内空空气气湿湿度度，夜夜间间室室内内相相对对湿湿度度甚甚至至可可达达95%以以上上。高高湿湿度度环环境境影影响响植植物物的的蒸蒸腾腾，妨妨碍碍水水份份与与养养份份的的吸吸收收，不不利利生生长长发发育育，并并引引发发病病害。害。畜畜禽禽舍舍：畜畜禽禽的的呼呼吸吸和和体体表表蒸蒸发发、舍舍内内潮潮湿湿地地面面、饮饮水水设设备备、饲饲料料和和排排泄泄物物等等产产生生的的水水份份蒸蒸发发，将将大大量量增增加加室室内内空空气气中中水水汽含量。汽含量。通通风风可可有有效效排排除除室室内内水水汽汽，引引入入室室外外干干燥燥空空气气，降降低低室室内内空气湿度。空气湿度。促使室内空气流动，促进植物群落中的气体交换促使室内空气流动，促进植物群落中的气体交换8 82、通风换气设计的基本要求通风换气设计的基本要求 通风系统能够提供足够的通风量，具有有效调控通风系统能够提供足够的通风量，具有有效调控室内气温、湿度和室内气温、湿度和CO2浓度的足够能力，达到满浓度的足够能力，达到满足室内栽培植物正常生长要求的条件。足室内栽培植物正常生长要求的条件。通风量能够根据不同情况的需要在一定范围内有通风量能够根据不同情况的需要在一定范围内有效调节。效调节。具有适宜的气流速度，一般应为具有适宜的气流速度，一般应为0.31m/s右，右，分布均匀。分布均匀。设备投资费用低，耐用、运行效率高，运行管理设备投资费用低，耐用、运行效率高，运行管理费用低。费用低。通风换气设备运行可靠，操作控制简便，遮荫面通风换气设备运行可靠，操作控制简便，遮荫面积小，不妨碍室内生产作业。积小，不妨碍室内生产作业。9 9二、通风的基本形式与特点n n1、自然通风与机械通风（1）自然通风借助设施内外的温度差温度差产生的“热压”或室外自然风力自然风力产生的“风压”促使空气流动。n n通风系统投资省、不消耗动力，使用经济，应通风系统投资省、不消耗动力，使用经济，应优先采用。优先采用。n n通风能力有限，通风效果易受设施周围地势和通风能力有限，通风效果易受设施周围地势和室外气候条件（风向、风速）等因素影响。室外气候条件（风向、风速）等因素影响。1010n n自然通风系统由通风窗（脊窗、谷间窗、侧窗等）及相应的开闭机构组成，当其开闭采用电动或自动控制时，还包括电机及减速装置、控制器等。我国塑料薄膜日光温室和塑料大棚也多采用揭开棚膜的方法进行自然通风。11111212131314141515（2）机械通风）机械通风n n又称强制通风，是依靠风机产生的风压强制强制空气流动，其作用能力强，通风效果稳定。n n可在空气进入室内前进行加温或降温处理，便于组织室内气流和风量调控。n n设备和维修费用相对较大，运行需要消耗电能n n设备遮光，运行中产生噪音。1616171718182、全面通风与局部通风、全面通风与局部通风全面通风：对设施内进行全面换气，以对整个设施内的空气温度、湿度和空气成分进行调控。局部通风：通风范围仅限于设施的个别地点或局部区域。局部排风：在设施内污染附近收集空气中有害物，集中直接排向设施外。局部送风：在设施内采取局部送风，局部调控动植物附近区域环境。1919三、确定全面通风换气量的一般性方法三、确定全面通风换气量的一般性方法n n必要通风量必要通风量 根据控制温室内气温、湿度和根据控制温室内气温、湿度和CO2浓度等方面需要确定的通风量。浓度等方面需要确定的通风量。n n设计通风量设计通风量（设计换气量）（设计换气量）温室通风系统温室通风系统在单位时间内交换的室内外空气体积（温室的在单位时间内交换的室内外空气体积（温室的设计通风能力）。设计通风能力）。一般应有：一般应有：设计通风量设计通风量 必要通风量必要通风量 （在不致产生混淆时，以后不加以严格区分，二者采用同一符号（在不致产生混淆时，以后不加以严格区分，二者采用同一符号（在不致产生混淆时，以后不加以严格区分，二者采用同一符号（在不致产生混淆时，以后不加以严格区分，二者采用同一符号L L表达）表达）表达）表达）2020通风相关的标准通风相关的标准温室通风降温设计规范温室通风降温设计规范 （国家标准）（国家标准）GB/T 18621-2002温室通风设计规范温室通风设计规范 （农业行业标准）（农业行业标准）NY/T 1451-20072121换气次数换气次数n nL 通风量，通风量，m3/h或或m3/min；n nV 温室内部空间体积，温室内部空间体积，m3。2222n n在不同的时期，通风侧重的目的是不同的，所确在不同的时期，通风侧重的目的是不同的，所确定的三个必要通风量的数值相对大小有不同，应定的三个必要通风量的数值相对大小有不同，应按其中按其中最大值最大值确定为该时期的确定为该时期的必要通风量必要通风量。n n夏季及前后一段时期夏季及前后一段时期，排除，排除多余热量多余热量是通风的主是通风的主要目的，抑制高温的必要通风量最大，该时期通要目的，抑制高温的必要通风量最大，该时期通风量满足抑制高温方面要求时，也能满足排湿与风量满足抑制高温方面要求时，也能满足排湿与补充补充CO2方面要求。方面要求。n n寒冷时期寒冷时期没有通风抑制高温的要求，则应根据没有通风抑制高温的要求，则应根据除除湿与补充湿与补充CO2方面要求确定合适的通风量。方面要求确定合适的通风量。n n夜间夜间排湿是通风的主要目的，则应根据排湿的要排湿是通风的主要目的，则应根据排湿的要求确定合适的通风量。求确定合适的通风量。2323全面通风的基本微分方程式全面通风的基本微分方程式n nL全面通风量n nx有害物的散发量n ny0进风空气中有害物的浓度n ny某时刻设施内空气中有害物浓度n nV设施内空气体积n n微小时间间隔n n时间设施内空气有害物浓度增量2424在稳定状态下，全面通风体积流量体积流量L：又所以m3/s2525全面通风全面通风质量流量质量流量G：n nx有害物的散发量，J/kg，g/kg或ml/kgn nz设施内有害物浓度，J/kg，g/kg或ml/kgn nz0进风空气中有害物浓度，J/kg,g/kg或ml/kg2626（1）消除余热）消除余热n nQ设施内余热量,J/sn ncp空气的定压质量比热,cp=1030J/(kg.)n ntp排出空气的温度,n nti进风空气温度,2727（2）调节空气成分）调节空气成分n nx设施内某气体的散发量,g/sn ny0进风空气中该气体的浓度,g/m3n ny某时刻设施内空气该气体的浓度,g/m32828（3）排除多余水汽）排除多余水汽n nW设施内需排除的多余水汽量,g/sn ndp排出空气的含湿量,g/kgn ndj进风空气的含湿量,g/kgkg/sm3/s2929第二节第二节 农业设施的自然通风农业设施的自然通风n n自然通风因投资省、运行不消耗动力，节能、经济，在温室通风中得到广泛采用。n n自然通风系统的设计工作是根据其通风原理，依据温室通风的要求，合理确定通风窗的位置和大小。3030自然通风系统自然通风系统3131一、热压作用下的自然通风一、热压作用下的自然通风n n热压通风是利用温室内外气温不同而形成的空气压力差促使空气流动。ti r raito r raoFb pibFa piapoapobh1、热压通风的原理3232n nFa，Fb下部与上部通风窗面积，下部与上部通风窗面积，m2；n nh 二通风窗中心相距高度，二通风窗中心相距高度，m；n npia，poa 下部通风窗内、外空气压力，下部通风窗内、外空气压力，Pa；n npib，pob 上部通风窗内、外空气压力，上部通风窗内、外空气压力，Pa；n n ai，ao 室内、外空气密度，室内、外空气密度，kg/m3；n nti，to 室内、外空气温度，室内、外空气温度，。n n当当ti to时，时，ai to时，时，ai 0 可见，天窗内侧空气压力高于室外一侧压力，这可见，天窗内侧空气压力高于室外一侧压力，这可见，天窗内侧空气压力高于室外一侧压力，这可见，天窗内侧空气压力高于室外一侧压力，这个压力差即为个压力差即为个压力差即为个压力差即为热压热压热压热压。ti r raito r raoFb pibFa piapoapobh3434ti r raito r rao Fb pib Fa pia poa pobh vb va hahb中和面中和面只要打开天窗，空气就要从内向外流动，使得室内空气压力降低，下部侧窗内空气压力随之降低，使得pia pob3535 将室内某点的空气压力与室外同一高度上未受扰动的将室内某点的空气压力与室外同一高度上未受扰动的将室内某点的空气压力与室外同一高度上未受扰动的将室内某点的空气压力与室外同一高度上未受扰动的空气压力之差称为该点的空气压力之差称为该点的空气压力之差称为该点的空气压力之差称为该点的余压余压余压余压。余压沿设施高度方向的分。余压沿设施高度方向的分。余压沿设施高度方向的分。余压沿设施高度方向的分布如图所示。布如图所示。布如图所示。布如图所示。n n在上部窗口处，余压在上部窗口处，余压在上部窗口处，余压在上部窗口处，余压p pibibp pobob为正，向外排风；为正，向外排风；为正，向外排风；为正，向外排风；n n下部窗口处余压下部窗口处余压下部窗口处余压下部窗口处余压p piaiap poaoa为负，向内进风。为负，向内进风。为负，向内进风。为负，向内进风。n n余压从下至上逐步由负值增大为正值，其中某高度处余余压从下至上逐步由负值增大为正值，其中某高度处余余压从下至上逐步由负值增大为正值，其中某高度处余余压从下至上逐步由负值增大为正值，其中某高度处余压为零，该高度的平面称为压为零，该高度的平面称为压为零，该高度的平面称为压为零，该高度的平面称为中和面中和面中和面中和面。利用中和面的概念，某窗口处的利用中和面的概念，某窗口处的利用中和面的概念，某窗口处的利用中和面的概念，某窗口处的余压余压余压余压 p px x可采用下式可采用下式可采用下式可采用下式计算：计算：计算：计算：n n p px x=(=(aoao aiai)g)gh hx x Pa Pa n nh hx x窗口与中和面间高差，窗口在中和面以上为正，以窗口与中和面间高差，窗口在中和面以上为正，以下为负，下为负，mm；3636下部与上部通风窗口的余压分别为：下部与上部通风窗口的余压分别为：n npa=(ao ai)gha Pan npb=(ao ai)ghb Pan n式中式中 ha，hb 分别为下部和上部通风窗口分别为下部和上部通风窗口与中和面的高度差，与中和面的高度差，m。ti r raito r rao Fb pib Fa pia poa pobh vb va hahb中和面中和面37372、中和面位置的确定、中和面位置的确定当进排气口面积已知时，中和面与进风口中心之间的高差hj为：3838窗口的局部阻力系数查下表或根据窗口的局部阻力系数查下表或根据窗口的局部阻力系数查下表或根据窗口的局部阻力系数查下表或根据39394040当进排气口面积未知时，可按下式计算：41413、热压通风的计算、热压通风的计算n n由气体伯努利方程：因为：Zo=Zi，Vo=0空气流量为：4242n n通过进风口通过进风口Fa与排风口与排风口Fb的空气流速的空气流速va和和vb与其与其内外压力差具有如下关系：内外压力差具有如下关系：poa-pob=aogh .pia-pib=aigh又4343n n由以上关系可得：由以上关系可得：n n同时由流动的连续性方程，进入和流出设施的同时由流动的连续性方程，进入和流出设施的空气空气质量流量质量流量应相等，有：应相等，有：n n即：即：Aa，Ab 进风口与排风口面积，进风口与排风口面积，m2；a，b 进风口与排风口流量系数。进风口与排风口流量系数。（1）（2）4444n n由（1）和（2）联立解之：n n由由由由 353/353/T T，有，有，有，有 aoao/aiai T Ti i/T To o，代入上式，有，代入上式，有，代入上式，有，代入上式，有式中式中 Ti，To 室内、外空气的热力学温度，室内、外空气的热力学温度，K。4545n n则热压通风产生的进风口风量为：则热压通风产生的进风口风量为：n n记：记：4646n n则则则则进风口进风口进风口进风口风量的计算式：风量的计算式：风量的计算式：风量的计算式：n n同理可得到同理可得到同理可得到同理可得到排风口排风口排风口排风口风量为：风量为：风量为：风量为：n n 以上二式即为热压自然通风系统的通风量计算以上二式即为热压自然通风系统的通风量计算以上二式即为热压自然通风系统的通风量计算以上二式即为热压自然通风系统的通风量计算式，进风口风量与排风口风量因空气密度差异略有不式，进风口风量与排风口风量因空气密度差异略有不式，进风口风量与排风口风量因空气密度差异略有不式，进风口风量与排风口风量因空气密度差异略有不同，工程计算中可忽略其差异，只计算其中之一即可同，工程计算中可忽略其差异，只计算其中之一即可同，工程计算中可忽略其差异，只计算其中之一即可同，工程计算中可忽略其差异，只计算其中之一即可4747关于流量系数关于流量系数n n进风口与排风口的流量系数与进、排风口的形式、窗洞进风口与排风口的流量系数与进、排风口的形式、窗洞进风口与排风口的流量系数与进、排风口的形式、窗洞进风口与排风口的流量系数与进、排风口的形式、窗洞口形状以及窗扇的位置、开启角度、洞口范围内的设施口形状以及窗扇的位置、开启角度、洞口范围内的设施口形状以及窗扇的位置、开启角度、洞口范围内的设施口形状以及窗扇的位置、开启角度、洞口范围内的设施构件阻挡情况等因素有关，可按表查取。构件阻挡情况等因素有关，可按表查取。构件阻挡情况等因素有关，可按表查取。构件阻挡情况等因素有关，可按表查取。n n当湿垫安装在进风口时，流量系数可取为当湿垫安装在进风口时，流量系数可取为当湿垫安装在进风口时，流量系数可取为当湿垫安装在进风口时，流量系数可取为0.20.20.250.25。n n当防虫网安装在进风口时，流量系数为：当防虫网安装在进风口时，流量系数为：当防虫网安装在进风口时，流量系数为：当防虫网安装在进风口时，流量系数为：0 0通风窗口未安装防虫网时的流量系数；通风窗口未安装防虫网时的流量系数；通风窗口未安装防虫网时的流量系数；通风窗口未安装防虫网时的流量系数；n n 防虫网的通风阻力系数，对于防虫网的通风阻力系数，对于防虫网的通风阻力系数，对于防虫网的通风阻力系数，对于20204040目的防虫网，目的防虫网，目的防虫网，目的防虫网，可根据其积尘程度，在可根据其积尘程度，在可根据其积尘程度，在可根据其积尘程度，在1.81.84.04.0范围内取值，积尘严范围内取值，积尘严范围内取值，积尘严范围内取值，积尘严 重时取较大值；重时取较大值；重时取较大值；重时取较大值；AA通风窗洞口计算面积，通风窗洞口计算面积，通风窗洞口计算面积，通风窗洞口计算面积，mm2 2；A An n防虫网面积，防虫网面积，防虫网面积，防虫网面积，mm2 2。4848进、排风窗口流量系数进、排风窗口流量系数49495050对于通风窗口分布于三个以上高度对于通风窗口分布于三个以上高度 利用中和面的概念，先假定中和面的位置，计算利用中和面的概念，先假定中和面的位置，计算利用中和面的概念，先假定中和面的位置，计算利用中和面的概念，先假定中和面的位置，计算各窗口的余压：各窗口的余压：各窗口的余压：各窗口的余压：h hj j各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面以各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面以各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面以各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面以 上为正，以下为负，上为正，以下为负，上为正，以下为负，上为正，以下为负，mm。通过各通风窗洞口的空气通过各通风窗洞口的空气通过各通风窗洞口的空气通过各通风窗洞口的空气质量流量质量流量质量流量质量流量可逐一用下式计算可逐一用下式计算可逐一用下式计算可逐一用下式计算（j=1，2，）5151n n上式中：上式中：上式中：上式中：n n当余压为正时取正值，为排风量，取当余压为正时取正值，为排风量，取当余压为正时取正值，为排风量，取当余压为正时取正值，为排风量，取 a a=aiai；n n余压为负时取负值，为进风量，取余压为负时取负值，为进风量，取余压为负时取负值，为进风量，取余压为负时取负值，为进风量，取 a a=aoao。n n空气密度可近似按空气密度可近似按空气密度可近似按空气密度可近似按 ai ai=353/=353/T Ti i 与与与与 ao ao=353/=353/T To o计算。计算。计算。计算。n n算结果应满足：算结果应满足：算结果应满足：算结果应满足：n n如上式不能满足，则应适当调整中和面高度，重新试算，如上式不能满足，则应适当调整中和面高度，重新试算，如上式不能满足，则应适当调整中和面高度，重新试算，如上式不能满足，则应适当调整中和面高度，重新试算，直至满足要求。直至满足要求。直至满足要求。直至满足要求。n n若若若若 ，中和轴偏下，应上移。，中和轴偏下，应上移。，中和轴偏下，应上移。，中和轴偏下，应上移。5252n n北京地区某连栋塑料温室，东西方向共北京地区某连栋塑料温室，东西方向共8 8连栋，单栋跨连栋，单栋跨度为度为8m8m，温室东西长，温室东西长64m64m，南北宽，南北宽33m33m，面积，面积2112m2112m2 2。温室设有侧窗和谷间天窗自然通风系统（见下图），东温室设有侧窗和谷间天窗自然通风系统（见下图），东西二侧的侧窗长度西二侧的侧窗长度30m30m，高度，高度1.6m1.6m，中心离地面高度，中心离地面高度1.4m1.4m；共；共5 5个天窗，通长个天窗，通长33m33m，开启到最大时天窗实际，开启到最大时天窗实际过风高度过风高度0.8m0.8m，窗口中心离地高度，窗口中心离地高度3.6m3.6m。试计算在春季。试计算在春季室外气温室外气温2424、室内气温、室内气温3030时的自然通风量能否满时的自然通风量能否满足排除室内足排除室内150W/m150W/m2 2热量的要求。热量的要求。5353n n解：计算必要通风量取排除空气的温度取排除空气的温度t tp p=t=ti i=30=30，进风空气温度，进风空气温度t tj j=t=to o=24=24，则必要通风量：则必要通风量：热压自然通风量热压自然通风量通风窗面积：通风窗面积：A Aa a=23016=96m=23016=96m22A Ab b=132m=132m2 2进排风通风窗口高度差：进排风通风窗口高度差：h=36-14=22mh=36-14=22m取取 a a=b b=0.63=0.635454n n则热压通风量：n n满足要求5555n n某温室采用自然通风，其侧窗通风面积为50m2，中心离地高度1m，天窗通风面积为60m2，中心离地高度4m，侧窗与天窗的流量系数均为0.65，则在室外气温10，室内气温28，室外风速较小可忽略不计时，其自然通风量可达到多少？单位时间内，其能够排除的热量为多少？5656进、排气窗口面积的确定进、排气窗口面积的确定（1）排风温度（tp）td作业地带温度h地板到排气口中心的垂直距离a温度剃度，一般a=1.05757（2）进排风窗孔的面积）进排风窗孔的面积5858按通风量平衡方程，Ga=Gb，且近似认为：则上述公式可简化为：可见进排风窗孔面积比是随中和轴的位置变化。5959一座自然通风猪舍，饲养100头育成猪，每头68100kg育成猪夏季通风换气量为3.36m3/分.头，如果猪舍的进排风窗孔的中心高度差为3m，进、排风窗孔的面积比为2:1，流量系数,夏季通风室外计算温度为26，排风窗中心到猪舍地面的垂直距离为4m，试计算猪舍夏季的进、排风窗口的面积。6060猪舍进、排风窗口的面积比为6161n n进气窗口面积：夏季猪舍内温度允许比室外计算温度高36262排气窗口面积：排气窗口面积：6363二、风压作用下的自然通风二、风压作用下的自然通风n n室外自然风气流遇建筑物发生绕流，建筑物周室外自然风气流遇建筑物发生绕流，建筑物周围出现变化的气流压力分布。围出现变化的气流压力分布。n n建筑物迎风面气流受阻，形成滞流区，建筑物迎风面气流受阻，形成滞流区，流速降流速降低、静压升高；低、静压升高；n n侧面和背风面气流流侧面和背风面气流流速增大和产生涡流，静压速增大和产生涡流，静压降低。降低。6464n n由于风的作用，在建筑由于风的作用，在建筑由于风的作用，在建筑由于风的作用，在建筑表面形成比远处未受扰表面形成比远处未受扰表面形成比远处未受扰表面形成比远处未受扰动处升高和降低的空气动处升高和降低的空气动处升高和降低的空气动处升高和降低的空气静压称为静压称为静压称为静压称为风压风压风压风压。n n由于风压的作用，建筑由于风压的作用，建筑由于风压的作用，建筑由于风压的作用，建筑物迎风面室外空气压力物迎风面室外空气压力物迎风面室外空气压力物迎风面室外空气压力大于室内，侧面和背风大于室内，侧面和背风大于室内，侧面和背风大于室内，侧面和背风面室外气压小于室内，面室外气压小于室内，面室外气压小于室内，面室外气压小于室内，外部空气将从迎风墙面外部空气将从迎风墙面外部空气将从迎风墙面外部空气将从迎风墙面上的开口处进入室内，上的开口处进入室内，上的开口处进入室内，上的开口处进入室内，从侧面或背风面开口处从侧面或背风面开口处从侧面或背风面开口处从侧面或背风面开口处流出。流出。流出。流出。+C+建筑物周围的气流与静压分布6565n n风压以气流静压升高为正压，降低为负压，其大小与气风压以气流静压升高为正压，降低为负压，其大小与气风压以气流静压升高为正压，降低为负压，其大小与气风压以气流静压升高为正压，降低为负压，其大小与气流流流流动压动压动压动压成正比。风压在建筑物各表面的分布与建筑物体成正比。风压在建筑物各表面的分布与建筑物体成正比。风压在建筑物各表面的分布与建筑物体成正比。风压在建筑物各表面的分布与建筑物体型、部位、室外风向等因素有关，在风向一定时，建筑型、部位、室外风向等因素有关，在风向一定时，建筑型、部位、室外风向等因素有关，在风向一定时，建筑型、部位、室外风向等因素有关，在风向一定时，建筑物外表面上某处的物外表面上某处的物外表面上某处的物外表面上某处的风压风压风压风压p pv v可采用下式计算：可采用下式计算：可采用下式计算：可采用下式计算：n n aoao室外空气密度，室外空气密度，室外空气密度，室外空气密度，kg/mkg/m3 3；n nv vo o 室外风速，室外风速，室外风速，室外风速，m/sm/s；n nC C 风压体型系数，其取值与建筑物外形及具体部风压体型系数，其取值与建筑物外形及具体部风压体型系数，其取值与建筑物外形及具体部风压体型系数，其取值与建筑物外形及具体部位、风向有关。位、风向有关。位、风向有关。位、风向有关。6666+0.80.50.5Cfl+0.80.50.5C0.8lf0.5C0.8屋面类型屋面类型屋面类型屋面类型风风风风 压压压压 体体体体 型型型型 系系系系 数数数数双坡屋面双坡屋面双坡屋面双坡屋面a a a aC C中间值按中间值按中间值按中间值按插入法计插入法计插入法计插入法计算算算算与气流平与气流平与气流平与气流平行的表面行的表面行的表面行的表面风压体型风压体型风压体型风压体型系数均为系数均为系数均为系数均为0.70.715150.60.630300 060600.80.8拱形屋面拱形屋面拱形屋面拱形屋面f f/l lC C中间值按中间值按中间值按中间值按插入法计插入法计插入法计插入法计算算算算0.10.10.80.80.20.20 00.50.50.60.6落地落地落地落地拱形拱形拱形拱形屋面屋面屋面屋面f f/l lC C中间值按中间值按中间值按中间值按插入法计插入法计插入法计插入法计算算算算0.10.10.10.10.20.20.20.20.50.50.60.66767风压通风的计算风压通风的计算n n情况一：情况一：温室所有进风口的风压系数和流量系数均相同，分温室所有进风口的风压系数和流量系数均相同，分温室所有进风口的风压系数和流量系数均相同，分温室所有进风口的风压系数和流量系数均相同，分别为别为别为别为C Ca a，a a，所有排风口的风压系数和流量系数均相同，所有排风口的风压系数和流量系数均相同，所有排风口的风压系数和流量系数均相同，所有排风口的风压系数和流量系数均相同，分别为分别为分别为分别为C Cb b，b b。n n风口的内外压差与通过风口的流速间具有下列关系风口的内外压差与通过风口的流速间具有下列关系风口的内外压差与通过风口的流速间具有下列关系风口的内外压差与通过风口的流速间具有下列关系pva，pvb 进风口进风口(a)与排风口与排风口(b)外侧风压，外侧风压，Pa；pi 温室内空气压力，温室内空气压力，Pa；ai，ao 室内与室外空气密度，室内与室外空气密度，kg/m3；va，vb 进风口与排风口空气流速，进风口与排风口空气流速，m/s；6868n n等式左端相加：等式左端相加：等式左端相加：等式左端相加：n n式中式中式中式中v vo o室外风速，室外风速，室外风速，室外风速，m/sm/s；n n C Ca a，C Cb b 进风口与排风口风压体型系数进风口与排风口风压体型系数进风口与排风口风压体型系数进风口与排风口风压体型系数n n等式右端相加：等式右端相加：等式右端相加：等式右端相加：则则6969n n同时由流动的连续性，进入和流出设施的空气质量流同时由流动的连续性，进入和流出设施的空气质量流同时由流动的连续性，进入和流出设施的空气质量流同时由流动的连续性，进入和流出设施的空气质量流量应相等，有：量应相等，有：量应相等，有：量应相等，有：n n以上二式连立，解出：以上二式连立，解出：以上二式连立，解出：以上二式连立，解出：即：7070n n则风压通风产生的进风口风量为：则风压通风产生的进风口风量为：n n同理有排风口风量为：同理有排风口风量为：即：即：其中：其中：7171n n情况二：情况二：不属于情况一的其它一般性情况不属于情况一的其它一般性情况不属于情况一的其它一般性情况不属于情况一的其它一般性情况在各窗洞口处室外与室内的空气压差为：在各窗洞口处室外与室内的空气压差为：在各窗洞口处室外与室内的空气压差为：在各窗洞口处室外与室内的空气压差为：n npvj 各窗洞口处风压，各窗洞口处风压，Pa。n n通过各通风窗洞口的空气质量流量可逐一用下式计算通过各通风窗洞口的空气质量流量可逐一用下式计算通过各通风窗洞口的空气质量流量可逐一用下式计算通过各通风窗洞口的空气质量流量可逐一用下式计算n nAj 各窗洞口面积，各窗洞口面积，m2；n nj 各窗洞口流量系数。各窗洞口流量系数。（j=1，2，）（j=1，2，）7272n n但一般情况下但一般情况下但一般情况下但一般情况下p pi i并不已知，计算中可先假定一个数值并不已知，计算中可先假定一个数值并不已知，计算中可先假定一个数值并不已知，计算中可先假定一个数值（如取（如取（如取（如取p pi i0 0），逐一计算各窗洞口空气流量，显然），逐一计算各窗洞口空气流量，显然），逐一计算各窗洞口空气流量，显然），逐一计算各窗洞口空气流量，显然进风量总和应与排风量总和相等，应有：进风量总和应与排风量总和相等，应有：进风量总和应与排风量总和相等，应有：进风量总和应与排风量总和相等，应有：n n当上式不能满足时，调整当上式不能满足时，调整当上式不能满足时，调整当上式不能满足时，调整p pi i的大小再进行试算，直至的大小再进行试算，直至的大小再进行试算，直至的大小再进行试算，直至满足要求。满足要求。满足要求。满足要求。n n所有进风口的进风量之和或所有排风口的排风量之和所有进风口的进风量之和或所有排风口的排风量之和所有进风口的进风量之和或所有排风口的排风量之和所有进风口的进风量之和或所有排风口的排风量之和即风压自然通风量。即风压自然通风量。即风压自然通风量。即风压自然通风量。n n作为更加简便的估计方法，在美国常使用下面的经验作为更加简便的估计方法，在美国常使用下面的经验作为更加简便的估计方法，在美国常使用下面的经验作为更加简便的估计方法，在美国常使用下面的经验公式计算风压通风量：公式计算风压通风量：公式计算风压通风量：公式计算风压通风量：F进风口面积总和或进风口面积总和或排风口面积总和，排风口面积总和，m2；E风压通风有效系数，风压通风有效系数，风向垂直于墙面时取风向垂直于墙面时取E=0.50.6，风向倾斜时取，风向倾斜时取E=0.250.35。7373三、热压风压共同作用的自然通风三、热压风压共同作用的自然通风n n首先首先假设中和面的高度假设中和面的高度，则各通风窗口处室内、，则各通风窗口处室内、外空气压差为：外空气压差为：n n aiai，aoao室内与室外空气密度，室内与室外空气密度，室内与室外空气密度，室内与室外空气密度，kg/mkg/m3 3；n ngg重力加速度，重力加速度，重力加速度，重力加速度，m/sm/s2 2；n nh hj j各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面各通风窗口至中和面的距离，窗口位于中和面以上为正，以下为负，以上为正，以下为负，以上为正，以下为负，以上为正，以下为负，mm；n nv vo o室外风速，室外风速，室外风速，室外风速，m/sm/s；n nC Cj j各通风窗口的风压体型系数。各通风窗口的风压体型系数。各通风窗口的风压体型系数。各通风窗口的风压体型系数。（j=1，2，）7474n n各通风窗口的空气质量流量：各通风窗口的空气质量流量：n nF Fj j各窗洞口面积，各窗洞口面积，各窗洞口面积，各窗洞口面积，mm2 2；n n j j各窗洞口流量系数。各窗洞口流量系数。各窗洞口流量系数。各窗洞口流量系数。n n计算中统一取排风量为正，进风量为负。计算中统一取排风量为正，进风量为负。计算中统一取排风量为正，进风量为负。计算中统一取排风量为正，进风量为负。n n计算结果应满足：计算结果应满足：计算结果应满足：计算结果应满足：n n当上式不能满足时，调整中和面的高度再进行试算，当上式不能满足时，调整中和面的高度再进行试算，当上式不能满足时，调整中和面的高度再进行试算，当上式不能满足时，调整中和面的高度再进行试算，直至满足要求。直至满足要求。直至满足要求。直至满足要求。n n进风量求和或排风量求和即为所给条件下自然通风的进风量求和或排风量求和即为所给条件下自然通风的进风量求和或排风量求和即为所给条件下自然通风的进风量求和或排风量求和即为所给条件下自然通风的通风量。通风量。通风量。通风量。（j=1，2，）7575n n实际情况下，温室是同时存在风压与热压二种自然通风作用的。这时通风量的计算较为复杂，实用上可采用如下方法估计通风的效果，通风量为n nLw，Lt分别为按风压和热压单独作用情况下计算的通风量，m3/s。7676n n由于室外自然风力和风向有不断变化的特点，同时受地形、附近建筑物及树木等障碍物的影响，因此利用风压的自然通风效果具有较大的不确定性。在设计中，为保证温室具有足够的通风能力，只考虑热压作用进行计算，据此设计自然通风系统，确定通风窗口面积。但是，自然通风系统的设计布置方案以及生产中的运行管理等，也必须同时考虑风力对自然通风的影响。7777n n图示三连栋温室，二侧窗为上卷式卷帘窗，窗洞口全长图示三连栋温室，二侧窗为上卷式卷帘窗，窗洞口全长为为30m30m，窗口下边沿离地高度为，窗口下边沿离地高度为0.6m0.6m，卷帘全开启时上，卷帘全开启时上边沿离地高度为边沿离地高度为1.8m1.8m。在温室每个脊部设有天窗，在图。在温室每个脊部设有天窗，在图示风向下，天窗仅开启背风面一侧，每个天窗口形成有示风向下，天窗仅开启背风面一侧，每个天窗口形成有效通风面积为效通风面积为30m0.6m30m0.6m的通风口，其中心离地高度为的通风口，其中心离地高度为5.4m5.4m。试计算在下列三种情况下的温室自然通风量：。试计算在下列三种情况下的温室自然通风量：室外风速室外风速=0=0，气温为，气温为5 5，室内气温为，室内气温为2828；室外风室外风速速v vo o=3.5m=3.5m，温室内外气温均为，温室内外气温均为2020；室外风速室外风速v vo o=3.5m=3.5m，室外气温为，室外气温为5 5，室内气温为，室内气温为2828。（各通风。（各通风口的流量系数均取为口的流量系数均取为0.650.65。）。）n n 7878四、自然通风的组织四、自然通风的组织1、夏季自然通风应设置足够的进、排气口面积，使设施内通风流畅，没有滞留的场所。合理组织好穿堂风，即在满足夏季通风为主的有窗式畜禽舍里，往往采取对面开窗（南北），而且常打开畜舍两端的门，以组织好穿堂风；此外还可以加设天窗或增加上部排气口标高、接近地面处还可以安装百叶窗等措施79792、冬季自然通风、冬季自然通风南方地区，在设施上部开设少量的排气孔就可以满足热压换气的要求。北方地区，为了减少热量通过维护结构散失，对其保温和密闭性能要求比较高，以保持室内适宜的环境温度。因此必须注意设置合理的通风制度。8080第三节第三节 农业设施的机械通风农业设施的机械通风n n一、农业设施机械通风的基本形式（一）进气式通风（正压通风系统）（正压通风系统）采用风机将室外新鲜空气强制送入室内，使室内空气采用风机将室外新鲜空气强制送入室内，使室内空气压力形成高于室外的正压，迫使室内空气从排气口流出。压力形成高于室外的正压，迫使室内空气从排气口流出。n n对温室密闭性要求低；对温室密闭性要求低；对温室密闭性要求低；对温室密闭性要求低；n n进风口集中，