农业设施夏季降温方法概述(修改稿)

1、农业设施夏季降温方法概述万正林 罗庆熙（西南大学园艺园林学院 重庆市蔬菜学重点实验室 400716）摘要：农业设施夏季降温方法很多，如自然通风降温、强制通风降温、湿帘风机系统、喷雾法、遮阳法等。本文综述了近年来常用的降温方法和一些新的正处于研究中的方法，以期为农业生产做有效的指导。关键词：农业设施 温度 降温 自然通风降温 辅助设施降温温度是影响园艺植物生长发育的最重要的环境因子，它影响着植物体内一切的生理变化，是植物生命活动最基本的要素。园艺设施内温度的调节包括保温、加温和降温3个方面。温度调控要求达到能维持适宜作物生长发育的设定温度，温度的空间分布均匀，时间变化平稳。现代化的设施不仅要能使

2、其作物安全越过寒冷的冬天，还要能安全渡过炎热多雨的夏天，相应夏季降温也就显得相当的重要。这里就对当前农业设施的夏季降温方法进行综述，为农业生产提供有效指导。当前常用的降温方法大致可以归纳为两个大类：一是自然通风降温；二是辅助设施降温。下面就从这两个方面进行概述。1.自然通风降温采用自然通风降温，主要考虑当地的室外温度，顶窗、侧窗的位置及数量。自然通风降温最好的降温效果可达到室内外温差35。采用自然通风降温的设施主要以单栋小型为主，它是利用设施内外的气温差产生的重力达到换气的目的，效果比较明显。闫恩诚等研究发现，在华南型温室中采用自然通风是一种有效而低廉的降温措施；联栋温室的通风效果与联栋数有关

3、，联栋数越多，通风效果越差。一般自然通风降温主要有以下几种方式：1.1底窗通风型 从门和边窗进入的气流沿着地面流动，大量冷空气随之进入室内，形成室内不稳定气层，把室内原有的热空气顶向设施的上部，在顶部就形成了一个高温区。如果这种通风类型是在夏季对作物的生长没多大的影响，但如果是寒冷的冬天，就会对作物造成危害。因为在棚四周或温室的底部和门口附近的秧苗会受到“扫地风”的影响，因此在初春，应避免底窗、门通风。必须时，在门下部50cm高处用塑料薄膜挡住，日光温室和塑料大棚目前底窗与侧窗通风时，多用扒缝方式，通风口不开到底，多在肩部开缝（即“肩部通风”）。1.2天窗通风型 天窗通风包括开天窗和顶部扒缝，

4、天窗面积是固定的，通风效果有限，不如扒缝的好。天窗的开闭与当时的风向有关，顺风开启时效果好；逆风开启时增加进风量，排气的效果就差。天窗的主要作用就是排气，所以最好采用双向启闭的风窗，尽量保持顺风开窗的位置，才有利于排气。扒缝通风的面积可随室温和湿度高低调节，调节控制效果好。1.3底窗（侧窗）、天窗通风型 天窗主要起排气作用，底窗或扒缝主要是进气，从侧面进风，冷气流进室内，将热空气向上顶，所以排气效果明显。一般进入设施内的风速，迅速衰减一半，并且继续削弱，春季通风时间极短或不通风，通风面积控制在2%5%。随季节和外温的变化，开窗时间、面积要随之加长、加大。在5月中旬以后最高气温可以达到40左右，

5、此时开窗或扒缝面积要占到围护结构总面积的25%30%。如果设施只依靠自然通风降温，室外温度在不超过30左右才可行，如果温度高于30，最好采用别的降温方式。随着设施农业的迅速发展，设施研发人员研究出了一种新型的顶部全开型温室，它的通风方式就是全打开顶部，以利于夏季自然通风（如下图）。这种设施就很好的解决了上面的通过底窗、天窗而不能解决的高温难题。通常，这种通风方式要是在夏季配合其他的降温设备，效果会更好。2.辅助设施降温2.1遮光降温法 遮光20%30%时，室温相应降低46。一般遮阳方法有：内遮阳和外遮阳。外遮阳降温系统是采用缀铝遮阳网及电动或手动拉幕系统，安装在温室的顶部外侧，距温室顶部大概4

6、050cm的位置，遮挡强烈的阳光直接照射，利用铝缀表面阻挡并反射阳光来降低温室内部的温度。据观测，覆盖遮阳网后，地表平均最高气温比无覆盖低7.612.3，这对农作物的根系和植物生长发育有利，可以改善和提高蔬菜作物的光合作用效率，从而促进植株生长速度。遮阳网的遮阳率不同，在选择遮阳网时，要根据种植作物的种类及作物对阳光的需求来定。一般遮阳网都做成黑色或墨绿色，也有的做成银灰色。内遮阳降温采用的一般就是银灰色的遮阳幕，还可以兼做保温幕，故内遮阳幕又有人称为内保温幕。采用室内遮阳系统的目的是阻隔部分进入温室的阳光，通过内遮阳可以有效的降低太阳辐射的强度。目前使用较多的是铝箔材料编织的内遮阳保温幕，其

7、具有遮阳和保温的两种功能。对于内遮阳上部的热空气层，可采用顶部开窗或排风扇排出室外。除了利用内外遮阳网外，也可以在温室覆盖材料表面喷涂白色遮光物，大部分的涂料在夏季过后即自然剥落，少数需使用肥皂及刷子来清洗。目前，市场上有专业生产商来生产专用涂料和专用清洗剂，如可降温油漆。此类涂料与外部遮阳的原理相同，目的也是减少进入温室的阳光，但其遮光、降温效果略差，不如外部遮阳，因为此法遮阳时仍有部分光线可穿透涂料进入室内，光线穿透量的多少视涂料喷涂的厚度而定。此法在Venlo型温室上应用较广泛，初期一次性投资较少，但每年需要重新喷涂，因此费工费时。2.2强制通风降温法 也称机械通风降温，一般只用于联栋温

8、室。指在通风的出口和入口处增设动力扇，吸气口对面装排风扇，或排气口对面装送风扇，使室内外产生压力差，形成冷热空气的对流，从而达到通风换气的目的。强制通风一般有温度自控调节器，它与继电器相配合，排风扇可以根据室内温度变化情况自动开关。通过温度自动控制器，当室温超过设定温度时即进行通风。强制通风存在耗电高的缺点。一般强制通风的方式大致可以分为以下几种：低吸高排型 即吸气口在温室的下部。排风扇在上部。这种通风方式风速较大，通风快，但温度分布不均匀，在顶部及边角常出现高温区；高吸高排型 即吸气口和排风扇都在温室上部，这种配置方式往往使下部热空气不易排出，常在下部存在一个高温区域，对作物生长不利；高吸低

9、排型 即吸气口在上部，排风扇位于下部。室内温度分布较均匀，只有顶部小范围内的高温区。强制通风降温是有控温仪按照作物生长需要的温度，和实际室内温度高低发出信号，排风扇自动开关，高温、高湿及有害气体随时排除，所以其效果比自然通风降温的好。2.3屋面喷淋降温法 在屋脊的顶端设置水管、喷头，利用微喷系统将水直接喷洒在温室屋顶，流水层可吸收投射到屋面的太阳辐射8%左右，并能利用水分蒸发带走潜热，降低屋顶温度，室温可降低34。此种方法在Venlo型的玻璃温室结构中应用较多，但需要考虑安装费和清除玻璃表面的水垢污染问题。且水质硬的地区需对水进行软化处理后再使用。2.4雾帘降温法 雾帘降温法是相对于屋面喷淋法

10、而言的，屋面降温法是在温室屋顶喷淋冷却水，利用水的传导冷却、水吸收红外辐射和水的汽化蒸发达到温室内的降温效果。而雾帘降温法是在温室内距屋面一定距离铺设一层水膜材料，在其上淋水喷淋，依靠水的蒸发吸热以及空气和水膜之间的热对流交换来降温。实验证明，与屋面喷淋相比，室内水膜的降温效果更好，温室内水膜下方的平均气温可以降低到比外界气温低2左右。1985年，浙江农业大学农业工程系对室内水膜降温进行了研究，利用塑料编织布作为水膜层材料，通过光谱分析证明，塑料编织布作为水膜层遮阳材料对作物的光合作用虽有影响，但在夏季较强烈的太阳光下，影响相对较小。1988年改进了实验方法，将在水膜材料上方喷淋该为在水膜上方

11、喷雾降温，取得了比喷淋水膜降温更好的效果，但存在水膜上方水层分布不均匀、局部有积水、水膜材料下面有时会滴水和水雾不够细等缺点。2000年，沈明卫等在喷雾水膜降温系统研究成果的基础上发展了一种在遮阳网上喷雾的降温系统，在一定程度上解决了喷雾水膜降温系统存在的问题。2.5湿帘风机降温系统 这种降温措施是现代温室内的通用设备，主要利用水的蒸发吸热原理达到降温的目的。该系统的核心是能让水均匀地淋湿湿帘墙，当空气穿透湿帘介质时，与湿润介质表面进行水汽交换，将空气的显热转化为汽化潜热，从而实现对空气的加湿与降温。一般，湿帘安装在温室的北侧一端，风机安装在温室的南侧一端。当需要降温时，通过控制系统的指令启动

12、风机，将室内的空气强行抽出，造成负压；同时水泵将水打在对面的湿帘上。室外空气被负压吸入室内时，以一定的速度从湿帘的缝隙穿过，导致水分蒸发、降温，冷空气流经温室，吸收室内热量后，经风机排出，从而达到循环降温的目的。在风机湿帘降温系统的设计中，温室通风量的确定要考虑温室所在地的海拔高度、室内太阳辐射强度、温室气流从湿帘到风机的允许温度升高值和湿帘风机之间的距离等因素的影响。美国温室制造业协会制定的温室设计标准中指出，适度遮阳的温室，当温室所处地理位置的海拔高度小于300m，室内最大太阳辐射强度在50000lx左右，温室气流从湿帘到风机的允许温升为4，风机湿帘之间的最大距离大于或等于30时，温室通风

13、量达到2.53/（min·m2）即可满足温室夏季降温的要求。湿帘风机降温法是目前最为经济有效的降温方法，适用于我国各地使用。但是应注意，使用风机湿帘系统时，要求温室的密封性好，否则会由于热风渗透而影响湿帘的降温效果，而且对水质的要求比较高，硬水要经过处理后才能使用，以免在湿帘缝隙中结垢堵塞湿帘，且存在耗电高的问题。2.6室内喷雾降温法 喷雾降温是利用加压的水，通过喷头以后形成细小的雾滴，飘散在温室内的空气中并与空气发生热湿交换，达到蒸发降温的效果。喷雾降温分为低压喷雾降温（0.7MPa）、中压喷雾降温（0.73.5 MPa）和高压喷雾降温（3.57.0 MPa）。由于低压喷雾装置从喷

14、头喷出的雾滴还不够细，当喷雾进行后，室内的湿度增大，蒸发速度减弱，雾滴会落到植物的叶面和地面上，也会落到室内生产者的身上，因此很少单独采用。高压喷雾降温法也称为冷雾降温，是目前温室中应用较先进的降温方法。其基本原理是普通的水经过系统自身配备的过滤系统后，进入高压泵，水在很高的压力（4 MPa以上）下，通过管路，流过孔径非常小的喷嘴（直径为15），形成直径为20以下的细雾滴，雾滴弥漫整个温室与空气混合，从而达到降温的目的。冷雾滴的直径很小，悬浮在空气中，迅速蒸发，不浸湿地面。高压喷雾降温由于压力高，需要专门的增压设备(如旋涡泵)和增压后的输送高压铜管，成本较高，难以推广。2.7集中雾化蒸发降温系

15、统 马承伟等研究开发了一种用于农业建筑的集中雾化蒸发降温系统，进行了实际生产条件下的夏季降温试验。降温装置内部为过风断面，其为由下而上逐渐扩大的漏斗状，形成下高上低的变风速场，以延长雾滴与气流的接触时间，在较小的喷雾量下维持较高的雾滴密度分布。在装置内平均气流速度为1.1-2.8ms、喷雾压力0.06-0.16MPa和水气比0.08-0.5的条件下进行了试验，结果表明，该装置在0.1-0.2的较低水气比时，其降温效率可达80以上，室内平均气温低于室外气温2-5.5，比单纯采用机械通风低4-7.5。室内相对湿度为70-95，通风总压力损失为40.3Pa。其降温效果与湿帘风机相比相差不多，湿度稍高

16、，但同样存在温室内温度不均匀，风机耗电高的问题。以上是当前温室生产中几种常用的降温措施，它们都各有优缺点，所以在现代化的温室中通常不是单独使用某一种降温方法，而是将几种降温方法综合起来使用，以取长补短。如：杨春健通过结构理论分析和实践经验总结提出，南方的通风降温设施可根据自身的条件进行选择：经济型，单栋温室+平铺式外遮阳网；实用型，顶、侧开窗的联栋温室+平铺式外遮阳网+强制通风+喷雾降温；先进型，顶部开窗的联栋温室+平铺式外遮阳网+湿帘风机降温系统。 随着温室业的发展新的降温技术引起了研究者的密切关注，如：太阳能降温技术 在美国的东北部已开发成功一种能够独立解决能源问题的太阳能温室。温室的东西

17、北三面墙上均装有15cm厚的带玻璃罩的太阳能聚脂电池板，能将热储存在两边可容纳13626L的水墙里，使水温上升1527，从而使温室达到高温时能降温，低温时能增温的目的。国内刘群生、王春彦等已研制出集热调温被动式温室，并对利用太阳能在夏季温室内降温进行了有益的尝试。温室地热降温系统 考虑将室内的热空气抽入地中热交换器，使其与周围温度较低的土壤进行热交换，待其降温后从地下抽入室内，以达到降温目的。随着温室业的发展和智能化控制系统的引进，相信在不久的将来不仅温室的控温系统将发展的更完美，而且对温室的光、湿度、气体和土壤等环境的调控能更上一个台阶。参考文献：闫恩诚 谢小妍 刘鹏 塑料温室通风降温的试验

18、研究 农机化研究 2002，3：115117陈育辉 大型玻璃温室的夏季降温 广东农机 1996，4：22可降温油漆 中华建设 2005，2：44李敏 几种温室夏季降温的有效措施 中国花卉园艺 2005，10：5051张福墁主编 设施园艺学 中国农业大学出版社 2003，1苏初旺 王乃康 茅也冰 等 农林业温室夏季降温技术现状及展望 林业机械与木工设备 2004，32（3）：47周长吉 大面积连栋温室夏季降温的新途径巧妙布置风机湿帘 农村实用工程技术：温室园艺 2004，1：3637张书谦 温室降温方法的设计与选用 农村实用工程技术：温室园艺 2005，3：2426陈攀 喷雾技术在温室降温中的应用 江苏农机化 2004，1：27赵德菱 罗成定 高秋艳 等 水雾在温室降温中的应用 中国农机化 2003，3：1416苏初旺 王乃康 茅也冰 等 农林业温室夏季降温技术现状及展望 林业机械与木工设备 2004，32（3）：47李强 现代化农业温室的夏季降温研究及其发展 环境科学进展 1999，2（1）：4144苏初旺 王乃康 茅也冰 等 农林业温室夏季降温技术现状及展望 林业机械与木工设备 2004，32（3）：47王碹 迟道才 王铁良 等 日光温室夏季降温措施的试验研究初报 农业工程学报 2001，9（5）：9599 杨春健 南方温室通风降温措施的探讨 广西农业科学 2002