温室设施环境调节与控制资料优秀PPT.ppt
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1、第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制第四章 温室设施环境调整与限制第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制第五节 温室通风换气 一、通风换气的基本要求与必要换气量(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供应足够的通风量,具有有效调控室内气温、湿度和CO2浓度的足够实力,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,以及一日内不同时间、不同室外气候条件时的不同须要,能在确定范围内进行有效的调整。第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制 合理确定设计通风量是温室通风设计的一项重要工作内容,其确合理确定
2、设计通风量是温室通风设计的一项重要工作内容,其确合理确定设计通风量是温室通风设计的一项重要工作内容,其确合理确定设计通风量是温室通风设计的一项重要工作内容,其确定的依据是温室的必要换气量,需依据温室所在地区的气候条件、温定的依据是温室的必要换气量,需依据温室所在地区的气候条件、温定的依据是温室的必要换气量,需依据温室所在地区的气候条件、温定的依据是温室的必要换气量,需依据温室所在地区的气候条件、温室的运用季节和栽培植物的要求等方面条件进行计算确定。室的运用季节和栽培植物的要求等方面条件进行计算确定。室的运用季节和栽培植物的要求等方面条件进行计算确定。室的运用季节和栽培植物的要求等方面条件进行计
3、算确定。温度条件常是温室环境调控中首要的调控目标,同时抑制高温的温度条件常是温室环境调控中首要的调控目标,同时抑制高温的温度条件常是温室环境调控中首要的调控目标,同时抑制高温的温度条件常是温室环境调控中首要的调控目标,同时抑制高温的必要通风量最大,通风量满足抑制高温方面要求时,也能够相应地满必要通风量最大,通风量满足抑制高温方面要求时,也能够相应地满必要通风量最大,通风量满足抑制高温方面要求时,也能够相应地满必要通风量最大,通风量满足抑制高温方面要求时,也能够相应地满足排湿与补充足排湿与补充足排湿与补充足排湿与补充CO2CO2方面的要求。方面的要求。方面的要求。方面的要求。因此对于通风系统以抑
4、制高温为目的运行时的状况,通风量的确因此对于通风系统以抑制高温为目的运行时的状况,通风量的确因此对于通风系统以抑制高温为目的运行时的状况,通风量的确因此对于通风系统以抑制高温为目的运行时的状况,通风量的确定可不考虑排湿与补充定可不考虑排湿与补充定可不考虑排湿与补充定可不考虑排湿与补充CO2CO2方面要求。而在寒冷的时期,温室内将没方面要求。而在寒冷的时期,温室内将没方面要求。而在寒冷的时期,温室内将没方面要求。而在寒冷的时期,温室内将没有通风抑制高温的要求,这时应依据排湿与补充有通风抑制高温的要求,这时应依据排湿与补充有通风抑制高温的要求,这时应依据排湿与补充有通风抑制高温的要求,这时应依据排
5、湿与补充CO2CO2方面要求确定合方面要求确定合方面要求确定合方面要求确定合适的通风量。适的通风量。适的通风量。适的通风量。第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制1.限制室温的必要通风量限制室温的必要通风量 限制室温的最大必要通风量,是考虑在夏季燥限制室温的最大必要通风量,是考虑在夏季燥热时期,正午日照最强,气温接近最高的时刻,为热时期,正午日照最强,气温接近最高的时刻,为了使温室内维持确定的温度,解除室内多余热量所了使温室内维持确定的温度,解除室内多余热量所须要的通风量。须要的通风量。依据第三章式(依据第三章式(3-10),必要通风量应为:),必要通风量应为:m3/s式中式中
6、Q 温室内需解除的多余热量(显热),温室内需解除的多余热量(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,当未对进风进行进入温室的空气温度,当未对进风进行降温处理时,降温处理时,t1to ;t2 温室排风温度,当通风量不大,室内气温室排风温度,当通风量不大,室内气温分布较匀整时可近似取温分布较匀整时可近似取t2ti;ti,to 分别为室内与室外气温,分别为室内与室外气温,。第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制 定义单位
7、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L0L0,即有:,即有:,即有:,即有:m3/(m2s)m3/(m2s)式中式中式中式中 As As 温室的地面面积,温室的地面面积,温室的地面面积,温室的地面面积,m2m2。温温温温室室室室内内内内白白白白昼昼昼昼吸吸吸吸取取取取的的的的显显显显热热热热量量量量来来来来自自自自太太太太阳阳阳阳的的的的短短短短波波波波辐辐辐辐射射射射,而而而而部部部部分分分分显显显显热热热热量量量量将将将将通通通通过过过过覆覆覆覆盖盖盖盖层层层层传传传传出出出出室室室室外外外
8、外,部部部部分分分分被被被被室室室室内内内内地地地地面面面面和和和和植植植植物物物物等等等等的的的的水水水水份份份份蒸蒸蒸蒸发发发发蒸蒸蒸蒸腾腾腾腾作作作作用用用用消消消消耗耗耗耗转转转转化化化化为为为为潜潜潜潜热热热热,并并并并随随随随通通通通风风风风气气气气流流流流排排排排出出出出室室室室外外外外。因因因因此此此此室室室室内内内内需需需需解解解解除除除除的的的的多余显热量为上述部分的差值。多余显热量为上述部分的差值。多余显热量为上述部分的差值。多余显热量为上述部分的差值。即即即即依依依依据据据据式式式式(4-244-24),考考考考虑虑虑虑加加加加温温温温热热热热量量量量Qh=0Qh=0,
9、地地地地中中中中传传传传热热热热量量量量相相相相对对对对较较较较小,取小,取小,取小,取Qf0Qf0,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:,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=Qvo Q=QvoQvi=QsQvi=Qs(Qw+Qe)W (Qw+Qe)W (4-324-32)式中式中式中式中Qs Qs 温室内吸取的太阳辐射热量,温室内吸取的太阳辐射热量,温室内吸取的太阳辐射热量,温室内吸取的太阳辐射热量,WW;Qw 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),经过覆盖材料的传热量(对流、辐射),经过覆盖材料的传热量
10、(对流、辐射),WW;Qe Qe 温室内水份蒸发吸取的潜热,由通风排出室外,温室内水份蒸发吸取的潜热,由通风排出室外,温室内水份蒸发吸取的潜热,由通风排出室外,温室内水份蒸发吸取的潜热,由通风排出室外,WW;第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制 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
11、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取的太阳辐射热之比,其值蒸腾蒸发潜热与温室吸取的太阳辐射热之比,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。第四章 温
12、温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制温室吸取的太阳辐射热为:温室吸取的太阳辐射热为:温室吸取的太阳辐射热为:温室吸取的太阳辐射热为:W/m2 W/m2 (4-354-35)式中式中式中式中 I0 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,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/m2W/m2,对于夏季其取,对于夏季其取,对于夏季其取,对于夏季其取值见表值见表值见表值见表4-154-15;a 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a a1.01.01.31.3,温室面,温室面,温室面
13、,温室面积小时取较大值;积小时取较大值;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,一般取为室内日照反射率,一般取为室内日照反射率,一般取为0.10.1;温室覆盖层的太阳辐射透过率,在无室外遮阳网和室内温室覆盖层的太阳辐射透过率,在无室外遮阳网和室内温室覆盖层的太阳辐射透过率,在无室外遮阳网和室内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遮阳幕时一般为遮阳幕时一般为遮阳幕时一般为0.60.60.70.7,有室外遮阳网时可取,有室外遮阳网时可取,有室外遮阳网时可取,有室外遮阳网时可取t t0.20.20.30.3,有室,有室,有室,有室内反射型材料
14、遮阳幕时,可取内反射型材料遮阳幕时,可取内反射型材料遮阳幕时,可取内反射型材料遮阳幕时,可取t t0.30.30.40.4;表表表表4-15 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(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/m2W/m2)注:资料来源于注:资料来源于注:资料来源于注:资料来源于GBJ19-87 GBJ19-87 采暖通风与空气调整设计规范采暖通风与空气调整设计规范采暖通风与空气调整设计规范采暖通风与空气调整设计规范(2001(2001年版年版年版年版)大气透明度等级大气透明度等级大气透明度等级大气透明度等级北纬北纬北纬北纬30
15、30北纬北纬北纬北纬3535北纬北纬北纬北纬4040北纬北纬北纬北纬45453 310371037102110219869869499494 4100010009869869499499099095 5962962902902872872840840第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制 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
16、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)第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制由上式可知,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削
17、减室内外温差(降低室内气温)。随风率的较少增加即可显著削减室内外温差(降低室内气温)。随着通风率渐渐增大,室内气温降低速率渐渐减缓。着通风率渐渐增大,室内气温降低速率渐渐减缓。图图4-40 4-40 温室的通温室的通风率与室内外温差风率与室内外温差第四章 温温室室设设施施环环境境调调节节与与控控制制 当当通通风风率率达达到到0.10m3/(m2s)(温温室室室室内内空空间间平平均均高高度度为为3m左左右右时时,相相当当于于换换气气次次数数约约为为2次次/min或或120次次/h)左左右右时时,温温室室内内外外气气温温差差已已削削减减至至12左左右右,则则接接着着增增加加通通风风率率时时室室内内
18、气气温温降降低低很很小小,却却使使风风机机的的运运行行耗耗能能与与运运行行费费用用不不必必要要地地增增加加。因因此此,从从经经济济性性的的角角度度考考虑虑,一一般般通通风风率率应应在在0.08m3/(m2s)以以下,或换气次数低于下,或换气次数低于1.5次次/min(90次次/h)。)。从从图图4-40可可看看出出,遮遮阳阳的的措措施施对对抑抑制制室室内内高高温温有有着着特特别别显显著著的的作作用用,有有遮遮阳阳与与无无遮遮阳阳的的状状况况相相比比,限限制制同同样样室室内内外外温温差差所所需需通通风风率率大大为为削削减减。但但是是,仅仅靠靠遮遮阳阳和和单单纯纯通通风风对对室室内内气气温温的的降
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