農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境工程第三章農(nóng)業(yè)設(shè)施中的通風(fēng)與降溫.ppt

1,第三章 農(nóng)業(yè)設(shè)施中的 通風(fēng)與降溫,2,第一節(jié) 農(nóng)業(yè)設(shè)施通風(fēng)的基本形式與要求,一、農(nóng)業(yè)設(shè)施通風(fēng)換氣的目的與要求（） 1、通風(fēng)換氣的目的 排除多余熱量，抑制高溫 春、夏、秋季，白晝太陽輻射強(qiáng)烈，室外 氣溫較高，溫室在封閉管理時室內(nèi)氣溫可高于 室外20以上。在完全不通風(fēng)的情況下，室內(nèi) 氣溫甚至可超過50。通風(fēng)可引入室外相對較 低溫度空氣，排除室內(nèi)多余熱量，防止出現(xiàn)過 高氣溫。,3,4,畜禽舍： 多余熱量主要來自于室外熱作用和畜禽產(chǎn)生的代謝熱。 在20左右氣溫時，畜禽每小時、每kg體重產(chǎn)生的顯熱，豬、牛等約為410kJ，雞約為1520kJ。夏季這些熱量在室內(nèi)聚積，加上室外向室內(nèi)傳入的熱量，室內(nèi)將產(chǎn)生較高的氣溫。在現(xiàn)代集約化高密度養(yǎng)殖條件下，問題更為突出。 通風(fēng)可引入室外相對較低溫度空氣，排除室內(nèi)多余熱量，防止出現(xiàn)過高氣溫。,5,補(bǔ)充CO2，維持室內(nèi)植物正常光合作用必要的CO2濃度,白晝植物光合作用吸收CO2，室內(nèi)CO2濃度降低。光合作用旺盛時，封閉管理室內(nèi)CO2濃度降低至100 mL/L（ppm）以下，不能滿足植物光合作用需要。 通風(fēng)可從引入的室外空氣中（CO2濃度330 mL/L）獲得CO2補(bǔ)充。在嚴(yán)寒冬季利用換氣補(bǔ)充CO2會造成溫室很大熱量損失時，應(yīng)考慮進(jìn)行CO2施肥的措施。除此以外的情況，進(jìn)行通風(fēng)從室外空氣中獲得CO2補(bǔ)充是經(jīng)濟(jì)可行的方法。,6,7,畜禽舍： 畜禽的呼吸、排泄物等有機(jī)物的分解以及管理作業(yè)和設(shè)備的運(yùn)行，將產(chǎn)生氨、硫化氫、二氧化碳、甲烷、糞臭素、一氧化碳等有害氣體以及粉塵。為保持室內(nèi)空氣衛(wèi)生，必須通風(fēng)引進(jìn)室外新鮮空氣。,8,排除室內(nèi)水汽，降低室內(nèi)空氣濕度 溫室：在封閉管理的情況下，土壤潮濕表面的蒸發(fā)和植物蒸騰作用的水汽在室內(nèi)聚集，往往產(chǎn)生較高的室內(nèi)空氣濕度，夜間室內(nèi)相對濕度甚至可達(dá)95%以上。高濕度環(huán)境影響植物的蒸騰，妨礙水份與養(yǎng)份的吸收，不利生長發(fā)育，并引發(fā)病害。 畜禽舍：畜禽的呼吸和體表蒸發(fā)、舍內(nèi)潮濕地面、飲水設(shè)備、飼料和排泄物等產(chǎn)生的水份蒸發(fā)，將大量增加室內(nèi)空氣中水汽含量。 通風(fēng)可有效排除室內(nèi)水汽，引入室外干燥空氣，降低室內(nèi)空氣濕度。,促使室內(nèi)空氣流動，促進(jìn)植物群落中的氣體交換,9,2、 通風(fēng)換氣設(shè)計的基本要求,通風(fēng)系統(tǒng)能夠提供足夠的通風(fēng)量，具有有效調(diào)控室內(nèi)氣溫、濕度和CO2濃度的足夠能力，達(dá)到滿足室內(nèi)栽培植物正常生長要求的條件。 通風(fēng)量能夠根據(jù)不同情況的需要在一定范圍內(nèi)有效調(diào)節(jié)。 具有適宜的氣流速度，一般應(yīng)為0.31m/s右，分布均勻。 設(shè)備投資費用低，耐用、運(yùn)行效率高，運(yùn)行管理費用低。 通風(fēng)換氣設(shè)備運(yùn)行可靠，操作控制簡便，遮蔭面積小，不妨礙室內(nèi)生產(chǎn)作業(yè)。,10,二、通風(fēng)的基本形式與特點,1、自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng) （1）自然通風(fēng) 借助設(shè)施內(nèi)外的溫度差產(chǎn)生的“熱壓”或室外 自然風(fēng)力產(chǎn)生的“風(fēng)壓”促使空氣流動。 通風(fēng)系統(tǒng)投資省、不消耗動力，使用經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。 通風(fēng)能力有限，通風(fēng)效果易受設(shè)施周圍地勢和室外氣候條件（風(fēng)向、風(fēng)速）等因素影響。,11,自然通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)窗（脊窗、谷間窗、側(cè)窗等）及相應(yīng)的開閉機(jī)構(gòu)組成，當(dāng)其開閉采用電動或自動控制時，還包括電機(jī)及減速裝置、控制器等。我國塑料薄膜日光溫室和塑料大棚也多采用揭開棚膜的方法進(jìn)行自然通風(fēng)。,12,13,14,15,16,（2）機(jī)械通風(fēng),又稱強(qiáng)制通風(fēng)，是依靠風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓強(qiáng)制空氣流動，其作用能力強(qiáng)，通風(fēng)效果穩(wěn)定。 可在空氣進(jìn)入室內(nèi)前進(jìn)行加溫或降溫處理，便于組織室內(nèi)氣流和風(fēng)量調(diào)控。 設(shè)備和維修費用相對較大，運(yùn)行需要消耗電能 設(shè)備遮光，運(yùn)行中產(chǎn)生噪音。,17,18,19,2、全面通風(fēng)與局部通風(fēng),全面通風(fēng)：對設(shè)施內(nèi)進(jìn)行全面換氣，以對整個 設(shè)施內(nèi)的空氣溫度、濕度和空氣成 分進(jìn)行調(diào)控。 局部通風(fēng)：通風(fēng)范圍僅限于設(shè)施的個別地點或 局部區(qū)域。 局部排風(fēng)：在設(shè)施內(nèi)污染附近收集空氣中有害 物，集中直接排向設(shè)施外。 局部送風(fēng)：在設(shè)施內(nèi)采取局部送風(fēng)，局部調(diào)控 動植物附近區(qū)域環(huán)境。,20,三、確定全面通風(fēng)換氣量的一般性方法,必要通風(fēng)量 根據(jù)控制溫室內(nèi)氣溫、濕度和CO2濃度等方面需要確定的通風(fēng)量。 設(shè)計通風(fēng)量（設(shè)計換氣量） 溫室通風(fēng)系統(tǒng)在單位時間內(nèi)交換的室內(nèi)外空氣體積（溫室的設(shè)計通風(fēng)能力）。 一般應(yīng)有： 設(shè)計通風(fēng)量 必要通風(fēng)量 （在不致產(chǎn)生混淆時，以后不加以嚴(yán)格區(qū)分，二者采用同一符號L表達(dá)）,21,通風(fēng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 溫室通風(fēng)降溫設(shè)計規(guī)范 （國家標(biāo)準(zhǔn)） GB/T 18621-2002 溫室通風(fēng)設(shè)計規(guī)范 （農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） NY/T 1451-2007,22,換氣次數(shù),L 通風(fēng)量，m3/h或m3/min； V 溫室內(nèi)部空間體積，m3。,23,在不同的時期，通風(fēng)側(cè)重的目的是不同的，所確定的三個必要通風(fēng)量的數(shù)值相對大小有不同，應(yīng)按其中最大值確定為該時期的必要通風(fēng)量。 夏季及前后一段時期，排除多余熱量是通風(fēng)的主要目的，抑制高溫的必要通風(fēng)量最大，該時期通風(fēng)量滿足抑制高溫方面要求時，也能滿足排濕與補(bǔ)充CO2方面要求。 寒冷時期沒有通風(fēng)抑制高溫的要求，則應(yīng)根據(jù)除濕與補(bǔ)充CO2方面要求確定合適的通風(fēng)量。 夜間排濕是通風(fēng)的主要目的，則應(yīng)根據(jù)排濕的要求確定合適的通風(fēng)量。,24,全面通風(fēng)的基本微分方程式,L全面通風(fēng)量 x有害物的散發(fā)量 y0進(jìn)風(fēng)空氣中有害物的濃度 y某時刻設(shè)施內(nèi)空氣中有害物濃度 V設(shè)施內(nèi)空氣體積 微小時間間隔 時間設(shè)施內(nèi)空氣有害物濃度增量,25,在穩(wěn)定狀態(tài)下，全面通風(fēng)體積流量L：,又,所以,m3/s,26,全面通風(fēng)質(zhì)量流量G：,x有害物的散發(fā)量， J/kg，g/kg或ml/kg z設(shè)施內(nèi)有害物濃度，J/kg，g/kg或ml/kg z0進(jìn)風(fēng)空氣中有害物濃度， J/kg,g/kg或ml/kg,27,（1）消除余熱,Q設(shè)施內(nèi)余熱量,J/s cp空氣的定壓質(zhì)量比熱, cp=1030J/(kg.) tp排出空氣的溫度, ti進(jìn)風(fēng)空氣溫度,28,（2）調(diào)節(jié)空氣成分,x 設(shè)施內(nèi)某氣體的散發(fā)量,g/s y0進(jìn)風(fēng)空氣中該氣體的濃度,g/m3 y某時刻設(shè)施內(nèi)空氣該氣體的濃度 ,g/m3,29,（3）排除多余水汽,W設(shè)施內(nèi)需排除的多余水汽量,g/s dp排出空氣的含濕量,g/kg dj進(jìn)風(fēng)空氣的含濕量,g/kg,kg/s,m3/s,30,第二節(jié) 農(nóng)業(yè)設(shè)施的自然通風(fēng),自然通風(fēng)因投資省、運(yùn)行不消耗動力，節(jié)能、經(jīng)濟(jì)，在溫室通風(fēng)中得到廣泛采用。 自然通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計工作是根據(jù)其通風(fēng)原理，依據(jù)溫室通風(fēng)的要求，合理確定通風(fēng)窗的位置和大小。,31,自然通風(fēng)系統(tǒng),32,一、熱壓作用下的自然通風(fēng),熱壓通風(fēng)是利用溫室內(nèi)外氣溫不同而形成的空氣壓力差促使空氣流動。,1、熱壓通風(fēng)的原理,33,Fa，F(xiàn)b下部與上部通風(fēng)窗面積，m2； h 二通風(fēng)窗中心相距高度，m； pia，poa 下部通風(fēng)窗內(nèi)、外空氣壓力，Pa； pib，pob 上部通風(fēng)窗內(nèi)、外空氣壓力，Pa； ai，ao 室內(nèi)、外空氣密度，kg/m3； ti，to 室內(nèi)、外空氣溫度，。 當(dāng)ti to時， ai ao,34,如圖所示情況,根據(jù)流體力學(xué)靜力學(xué)原理: pia=pib+aigh poa=pob+ aogh 而pia=poa， 即： pib+ aigh = pob+ aogh pibpob = (ao ai)gh 當(dāng)ti to時， ai 0 可見，天窗內(nèi)側(cè)空氣壓力高于室外一側(cè)壓力，這 個壓力差即為熱壓 。,35,只要打開天窗，空氣就要從內(nèi)向外流動，使得室內(nèi)空氣壓力降低，下部側(cè)窗內(nèi)空氣壓力隨之降低，使得piapoa，室外空氣從側(cè)窗外向室內(nèi)流動 。,pib pob,36,將室內(nèi)某點的空氣壓力與室外同一高度上未受擾動的 空氣壓力之差稱為該點的余壓。余壓沿設(shè)施高度方向的分 布如圖所示。 在上部窗口處，余壓pibpob為正，向外排風(fēng)； 下部窗口處余壓piapoa為負(fù)，向內(nèi)進(jìn)風(fēng)。 余壓從下至上逐步由負(fù)值增大為正值，其中某高度處余壓為零，該高度的平面稱為中和面。 利用中和面的概念，某窗口處的余壓px可采用下式 計算： px=(ao ai)ghx Pa hx窗口與中和面間高差，窗口在中和面以上為正，以下為負(fù)，m；,37,下部與上部通風(fēng)窗口的余壓分別為：,pa=(ao ai)gha Pa pb=(ao ai)ghb Pa 式中 ha，hb 分別為下部和上部通風(fēng)窗口與中和面的高度差，m。,38,2、中和面位置的確定,當(dāng)進(jìn)排氣口面積已知時，中和面與進(jìn)風(fēng)口中心之間的高差hj為：,39,窗口的局部阻力系數(shù)查下表或根據(jù),40,41,當(dāng)進(jìn)排氣口面積未知時，可按下式計算：,42,3、熱壓通風(fēng)的計算,由氣體伯努利方程：,因為：Zo=Zi，Vo=0,空氣流量為 ：,43,通過進(jìn)風(fēng)口Fa與排風(fēng)口Fb的空氣流速va和vb與其內(nèi)外壓力差具有如下關(guān)系：,poa - pob=aogh pia - pib= aigh,又,44,由以上關(guān)系可得： 同時由流動的連續(xù)性方程，進(jìn)入和流出設(shè)施的空氣質(zhì)量流量應(yīng)相等，有： 即：,Aa，Ab 進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口面積，m2； a，b 進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口流量系數(shù)。, （1）, （2）,45,由（1）和（2）聯(lián)立解之： 由353/T，有 ao / aiTi / To，代入上式，有,式中 Ti，To 室內(nèi)、外空氣的熱力學(xué)溫度，K。,46,則熱壓通風(fēng)產(chǎn)生的進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量為： 記：,47,則進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量的計算式： 同理可得到排風(fēng)口風(fēng)量為： 以上二式即為熱壓自然通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量計算 式，進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量與排風(fēng)口風(fēng)量因空氣密度差異略有不 同，工程計算中可忽略其差異，只計算其中之一即可,48,關(guān)于流量系數(shù),進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口的流量系數(shù)與進(jìn)、排風(fēng)口的形式、窗洞口形狀以及窗扇的位置、開啟角度、洞口范圍內(nèi)的設(shè)施構(gòu)件阻擋情況等因素有關(guān)，可按表查取。 當(dāng)濕墊安裝在進(jìn)風(fēng)口時，流量系數(shù)可取為0.20.25。 當(dāng)防蟲網(wǎng)安裝在進(jìn)風(fēng)口時，流量系數(shù)為： 0通風(fēng)窗口未安裝防蟲網(wǎng)時的流量系數(shù)； n 防蟲網(wǎng)的通風(fēng)阻力系數(shù)，對于2040目的防蟲網(wǎng)， 可根據(jù)其積塵程度，在1.84.0范圍內(nèi)取值，積塵嚴(yán) 重時取較大值； A通風(fēng)窗洞口計算面積，m2； An防蟲網(wǎng)面積，m2。,49,進(jìn)、排風(fēng)窗口流量系數(shù),50,51,對于通風(fēng)窗口分布于三個以上高度,利用中和面的概念，先假定中和面的位置，計算 各窗口的余壓： hj 各通風(fēng)窗口至中和面的距離，窗口位于中和面以 上為正，以下為負(fù)，m。 通過各通風(fēng)窗洞口的空氣質(zhì)量流量可逐一用下式計算,（j=1，2，）,52,上式中： 當(dāng)余壓為正時取正值，為排風(fēng)量，取 a = ai； 余壓為負(fù)時取負(fù)值，為進(jìn)風(fēng)量，取a = ao。 空氣密度可近似按ai = 353 / Ti 與 ao = 353 / To計算。 算結(jié)果應(yīng)滿足： 如上式不能滿足，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整中和面高度，重新試算，直至滿足要求。 若 ，中和軸偏下，應(yīng)上移。,53,北京地區(qū)某連棟塑料溫室，東西方向共8連棟，單棟跨度為8m，溫室東西長64m，南北寬33m，面積2112m2。溫室設(shè)有側(cè)窗和谷間天窗自然通風(fēng)系統(tǒng)（見下圖），東西二側(cè)的側(cè)窗長度30m，高度1.6m，中心離地面高度1.4m；共5個天窗，通長33m，開啟到最大時天窗實際過風(fēng)高度0.8m，窗口中心離地高度3.6m。試計算在春季室外氣溫24、室內(nèi)氣溫30 時的自然通風(fēng)量能否滿足排除室內(nèi)150W/m2熱量的要求。,54,解：計算必要通風(fēng)量 取排除空氣的溫度tp=ti=30，進(jìn)風(fēng)空氣溫度tj=to=24 ， 則必要通風(fēng)量： 熱壓自然通風(fēng)量 通風(fēng)窗面積：Aa=23016=96m2 Ab=132m2 進(jìn)排風(fēng)通風(fēng)窗口高度差： h=36-14=22m 取a=b=0.63,55,則熱壓通風(fēng)量： 滿足要求,56,某溫室采用自然通風(fēng)，其側(cè)窗通風(fēng)面積為50m2，中心離地高度1m，天窗通風(fēng)面積為60m2，中心離地高度4m，側(cè)窗與天窗的流量系數(shù)均為0.65，則在室外氣溫10，室內(nèi)氣溫28，室外風(fēng)速較小可忽略不計時，其自然通風(fēng)量可達(dá)到多少？單位時間內(nèi)，其能夠排除的熱量為多少？,57,進(jìn)、排氣窗口面積的確定,（1）排風(fēng)溫度（tp）,td作業(yè)地帶溫度 h地板到排氣口中心的垂直距離 a溫度剃度，一般a=1.0,58,（2）進(jìn)排風(fēng)窗孔的面積,59,按通風(fēng)量平衡方程，Ga=Gb，且近似認(rèn)為： 則上述公式可簡化為： 可見進(jìn)排風(fēng)窗孔面積比是隨中和軸的位置變化。,60,一座自然通風(fēng)豬舍，飼養(yǎng)100頭育成豬，每頭68 100kg育成豬夏季通風(fēng)換氣量為3.36m3/分.頭， 如果豬舍的進(jìn)排風(fēng)窗孔的中心高度差為3m，進(jìn)、 排風(fēng)窗孔的面積比為2:1，流量系數(shù) , 夏 季通風(fēng)室外計算溫度為26，排風(fēng)窗中心到豬舍地 面的垂直距離為4m，試計算豬舍夏季的進(jìn)、排風(fēng) 窗口的面積。,61,豬舍進(jìn)、排風(fēng)窗口的面積比為,62,進(jìn)氣窗口面積：,夏季豬舍內(nèi)溫度允許比室外計算溫度高3,63,排氣窗口面積：,64,二、風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng),室外自然風(fēng)氣流遇建筑物發(fā)生繞流，建筑物周圍出現(xiàn)變化的氣流壓力分布。 建筑物迎風(fēng)面氣流受阻，形成滯流區(qū)，流速降低、靜壓升高； 側(cè)面和背風(fēng)面氣流流速增大和產(chǎn)生渦流，靜壓降低。,65,由于風(fēng)的作用，在建筑表面形成比遠(yuǎn)處未受擾動處升高和降低的空氣靜壓稱為風(fēng)壓。 由于風(fēng)壓的作用，建筑物迎風(fēng)面室外空氣壓力大于室內(nèi)，側(cè)面和背風(fēng)面室外氣壓小于室內(nèi)，外部空氣將從迎風(fēng)墻面上的開口處進(jìn)入室內(nèi)，從側(cè)面或背風(fēng)面開口處流出。,66,風(fēng)壓以氣流靜壓升高為正壓，降低為負(fù)壓，其大小與氣流動壓成正比。風(fēng)壓在建筑物各表面的分布與建筑物體型、部位、室外風(fēng)向等因素有關(guān)，在風(fēng)向一定時，建筑物外表面上某處的風(fēng)壓pv可采用下式計算： ao 室外空氣密度，kg/m3； vo 室外風(fēng)速，m/s； C 風(fēng)壓體型系數(shù)，其取值與建筑物外形及具體部位、風(fēng)向有關(guān)。,68,風(fēng)壓通風(fēng)的計算,情況一： 溫室所有進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)壓系數(shù)和流量系數(shù)均相同，分 別為Ca，a，所有排風(fēng)口的風(fēng)壓系數(shù)和流量系數(shù)均相同， 分別為Cb，b。 風(fēng)口的內(nèi)外壓差與通過風(fēng)口的流速間具有下列關(guān)系,pva，pvb 進(jìn)風(fēng)口(a)與排風(fēng)口(b)外側(cè)風(fēng)壓，Pa； pi 溫室內(nèi)空氣壓力，Pa； ai， ao 室內(nèi)與室外空氣密度，kg/m3； va，vb 進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口空氣流速，m/s；,69,等式左端相加： 式中vo室外風(fēng)速，m/s； Ca，Cb 進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口風(fēng)壓體型系數(shù) 等式右端相加：,則,70,同時由流動的連續(xù)性，進(jìn)入和流出設(shè)施的空氣質(zhì)量流量應(yīng)相等，有： 以上二式連立，解出：,即：,71,則風(fēng)壓通風(fēng)產(chǎn)生的進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量為： 同理有排風(fēng)口風(fēng)量為：,即：,其中：,72,情況二： 不屬于情況一的其它一般性情況 在各窗洞口處室外與室內(nèi)的空氣壓差為： pvj 各窗洞口處風(fēng)壓，Pa。 通過各通風(fēng)窗洞口的空氣質(zhì)量流量可逐一用下式計算 Aj 各窗洞口面積，m2； j 各窗洞口流量系數(shù)。,（j=1，2，）,（j=1，2，）,73,但一般情況下pi并不已知，計算中可先假定一個數(shù)值（如取pi0），逐一計算各窗洞口空氣流量，顯然進(jìn)風(fēng)量總和應(yīng)與排風(fēng)量總和相等，應(yīng)有： 當(dāng)上式不能滿足時，調(diào)整pi的大小再進(jìn)行試算，直至滿足要求。 所有進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)量之和或所有排風(fēng)口的排風(fēng)量之和即風(fēng)壓自然通風(fēng)量。 作為更加簡便的估計方法，在美國常使用下面的經(jīng)驗公式計算風(fēng)壓通風(fēng)量：,F進(jìn)風(fēng)口面積總和或排風(fēng)口面積總和，m2； E風(fēng)壓通風(fēng)有效系數(shù)，風(fēng)向垂直于墻面時取E=0.50.6，風(fēng)向傾斜時取E=0.250.35。,74,三、熱壓風(fēng)壓共同作用的自然通風(fēng),首先假設(shè)中和面的高度，則各通風(fēng)窗口處室內(nèi)、外空氣壓差為： ai， ao室內(nèi)與室外空氣密度，kg/m3； g重力加速度，m/s2； hj各通風(fēng)窗口至中和面的距離，窗口位于中和面以上為正，以下為負(fù)，m； vo室外風(fēng)速，m/s； Cj各通風(fēng)窗口的風(fēng)壓體型系數(shù)。,（j=1，2，）,75,各通風(fēng)窗口的空氣質(zhì)量流量： Fj各窗洞口面積，m2； j各窗洞口流量系數(shù)。 計算中統(tǒng)一取排風(fēng)量為正，進(jìn)風(fēng)量為負(fù)。 計算結(jié)果應(yīng)滿足： 當(dāng)上式不能滿足時，調(diào)整中和面的高度再進(jìn)行試算，直至滿足要求。 進(jìn)風(fēng)量求和或排風(fēng)量求和即為所給條件下自然通風(fēng)的通風(fēng)量。,（j=1，2，）,76,實際情況下，溫室是同時存在風(fēng)壓與熱壓二種自然通風(fēng)作用的。這時通風(fēng)量的計算較為復(fù)雜，實用上可采用如下方法估計通風(fēng)的效果，通風(fēng)量為 Lw，Lt分別為按風(fēng)壓和熱壓單獨作用情況下計算的通風(fēng)量，m3/s。,77,由于室外自然風(fēng)力和風(fēng)向有不斷變化的特點，同時受地形、附近建筑物及樹木等障礙物的影響，因此利用風(fēng)壓的自然通風(fēng)效果具有較大的不確定性。在設(shè)計中，為保證溫室具有足夠的通風(fēng)能力，只考慮熱壓作用進(jìn)行計算，據(jù)此設(shè)計自然通風(fēng)系統(tǒng)，確定通風(fēng)窗口面積。但是，自然通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計布置方案以及生產(chǎn)中的運(yùn)行管理等，也必須同時考慮風(fēng)力對自然通風(fēng)的影響。,78,圖示三連棟溫室，二側(cè)窗為上卷式卷簾窗，窗洞口全長為30m，窗口下邊沿離地高度為0.6m，卷簾全開啟時上邊沿離地高度為1.8m。在溫室每個脊部設(shè)有天窗，在圖示風(fēng)向下，天窗僅開啟背風(fēng)面一側(cè)，每個天窗口形成有效通風(fēng)面積為30m0.6m的通風(fēng)口，其中心離地高度為5.4m。試計算在下列三種情況下的溫室自然通風(fēng)量：室外風(fēng)速=0，氣溫為5，室內(nèi)氣溫為28；室外風(fēng)速vo=3.5m，溫室內(nèi)外氣溫均為20；室外風(fēng)速vo=3.5m，室外氣溫為5，室內(nèi)氣溫為28。（各通風(fēng)口的流量系數(shù)均取為0.65。）,79,四、自然通風(fēng)的組織,1、夏季自然通風(fēng) 應(yīng)設(shè)置足夠的進(jìn)、排氣口面積，使設(shè)施內(nèi)通 風(fēng)流暢，沒有滯留的場所。 合理組織好穿堂風(fēng)，即在滿足夏季通風(fēng)為主的 有窗式畜禽舍里，往往采取對面開窗（南北）， 而且常打開畜舍兩端的門，以組織好穿堂風(fēng)；此 外還可以加設(shè)天窗或增加上部排氣口標(biāo)高、接近 地面處還可以安裝百葉窗等措施,80,2、冬季自然通風(fēng),南方地區(qū)，在設(shè)施上部開設(shè)少量的排氣孔就 可以滿足熱壓換氣的要求。 北方地區(qū)，為了減少熱量通過維護(hù)結(jié)構(gòu)散 失，對其保溫和密閉性能要求比較高，以保持 室內(nèi)適宜的環(huán)境溫度。因此必須注意設(shè)置合理 的通風(fēng)制度。,81,第三節(jié) 農(nóng)業(yè)設(shè)施的機(jī)械通風(fēng),一、農(nóng)業(yè)設(shè)施機(jī)械通風(fēng)的基本形式 （一）進(jìn)氣式通風(fēng)（正壓通風(fēng)系統(tǒng)） 采用風(fēng)機(jī)將室外新鮮空氣強(qiáng)制送入室內(nèi)，使室內(nèi)空氣 壓力形成高于室外的正壓，迫使室內(nèi)空氣從排氣口流出。 對溫室密閉性要求低； 進(jìn)風(fēng)口集中，便于對進(jìn)風(fēng)進(jìn)行加溫等預(yù)處理； 出風(fēng)口風(fēng)速較高，易造成吹向植物的過高風(fēng)速，室內(nèi)氣流分布不均，不便采用大通風(fēng)量。 多在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口連接塑料薄膜風(fēng)管，通過風(fēng)管上分布的小孔，將氣流均勻分配輸送入室內(nèi)。,82,當(dāng)建筑跨度小于12m時，室內(nèi)可單設(shè)一條進(jìn)風(fēng)管道；當(dāng)建筑跨度大于12m 時，可設(shè)兩條進(jìn)風(fēng)管道。進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)設(shè)計空氣流速為1m/s左右，管道均勻送風(fēng)口的出流速度一般小于4m/s。,83,（二）排氣通風(fēng)系統(tǒng)（負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)）,將風(fēng)機(jī)布置在排風(fēng)口，通過風(fēng)機(jī)向室外排風(fēng)，使室內(nèi)空氣壓力形成低于室外的負(fù)壓，室外空氣從溫室的進(jìn)風(fēng)口被吸入室內(nèi)。,84,特點： 易于實現(xiàn)大風(fēng)量通風(fēng)，換氣效率高； 室內(nèi)氣流分布均勻； 便于在進(jìn)風(fēng)口安裝濕墊等降溫設(shè)備； 系統(tǒng)簡單、施工和維護(hù)方便、投資和運(yùn)行費用較低等； 要求溫室有較好的密閉性。,85,排氣通風(fēng)系統(tǒng)的布置：,一般風(fēng)機(jī)安裝在溫室一端山墻，室內(nèi)氣流平行于屋脊與屋面方向，通風(fēng)斷面固定，通風(fēng)阻力較小，室內(nèi)氣流分布均勻。 一般應(yīng)使室內(nèi)氣流平行于植物種植行的方向，以減小植物對通風(fēng)氣流的阻力。 風(fēng)機(jī)和進(jìn)風(fēng)口間的距離，一般應(yīng)在30m70m之間，過小不能充分發(fā)揮其通風(fēng)效率，過大則從進(jìn)風(fēng)口至排風(fēng)口的室內(nèi)空氣溫升增大過多。 為保證風(fēng)機(jī)順暢排風(fēng)，排風(fēng)口與鄰近溫室、建筑或其它障礙物間的距離一般應(yīng)大于1.5倍風(fēng)機(jī)直徑。 相鄰溫室風(fēng)機(jī)排風(fēng)口相對時，二者間距離應(yīng)大于5m，否則風(fēng)機(jī)位置應(yīng)錯開。,86,87,88,1、上部排風(fēng),適用于氣候溫和的地區(qū)，建筑物跨度一般小于9m，如果停電，還可以利用熱壓作自然通風(fēng)。,89,2、下部排風(fēng),風(fēng)機(jī)安裝在側(cè)墻下部， 進(jìn)氣口設(shè)置在屋頂部 分。很多做法為進(jìn)氣口 設(shè)在檐口部分，可沿屋 檐通長設(shè)置，有足夠的 進(jìn)風(fēng)口面積，且沿建筑 縱向氣流分布均勻，可 有效改善舍內(nèi)的空氣質(zhì) 量。,90,3、橫向通風(fēng),畜舍跨度大于9m時，排 氣風(fēng)機(jī)可以安裝在一側(cè) 縱墻上，新鮮空氣從對 面縱墻上的進(jìn)氣口進(jìn)入 舍內(nèi)。若跨度加大，易 造成舍內(nèi)空氣溫度分布 不均勻，且氣流速度偏 低，故常用于跨度小于 20m 以內(nèi)的密閉式畜禽 舍。,91,4、縱向通風(fēng),在農(nóng)業(yè)建筑一端的山墻上安裝全部排氣風(fēng)機(jī)， 在另一端山墻上設(shè)置所有進(jìn)風(fēng)口，從而在建筑物形 成縱向的通風(fēng)換氣。,92,93,橫向通風(fēng),縱向通風(fēng),96,縱向通風(fēng)優(yōu)點:,(1)舍內(nèi)氣流速度分布均勻,氣流死角少； (2)用較小的通風(fēng)量獲得較高的舍內(nèi)氣流速度,促進(jìn)畜禽身體的散熱； (3)風(fēng)機(jī)數(shù)量減少,節(jié)約設(shè)備和運(yùn)行費用； (4)排風(fēng)集中在臟道一側(cè),避免了并列相鄰畜禽之間的排氣污染； (5)畜禽之間沒有排氣污染,可縮小畜禽舍之間的衛(wèi)生防疫間距,節(jié)約場地建設(shè)用地。,97,（三）進(jìn)排氣通風(fēng)系統(tǒng),又稱聯(lián)合式通風(fēng)，把一種同時采用風(fēng)機(jī)送 風(fēng)和風(fēng)機(jī)排風(fēng)，室內(nèi)空氣壓力接近或等于室外 壓力。 因使用設(shè)備較多、投資費用高，實際生產(chǎn) 中應(yīng)用較少，僅在較高特殊要求、而以上通風(fēng) 系統(tǒng)不能滿足時采用。,98,99,二、風(fēng)機(jī)的類型、性能與選擇,通風(fēng)系統(tǒng)對風(fēng)機(jī)的要求，除了應(yīng)有足夠的風(fēng)量外，還要求能夠克服通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力，使空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)后壓力升高，建立起風(fēng)機(jī)前后穩(wěn)定的壓力差，這個壓力差稱為風(fēng)機(jī)的靜壓，其大小應(yīng)等于通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力，一般也可近似認(rèn)為就等于溫室內(nèi)外空氣壓力差。 選用風(fēng)機(jī)時應(yīng)根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的阻力大小，從風(fēng)機(jī)特性曲線或風(fēng)機(jī)性能表中查算出風(fēng)機(jī)所能提供的通風(fēng)量大小。,100,風(fēng)機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo),風(fēng)量（m3/h） 滿足通風(fēng)量要求； 風(fēng)壓(靜壓)（Pa） 克服通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力，在一般的進(jìn)氣通風(fēng)和排氣通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)阻力近似等于溫室內(nèi)外的空氣壓力差。 耗能（功率）與效率、噪音大小,101,102,風(fēng)機(jī)的類型,離心式風(fēng)機(jī),葉輪旋轉(zhuǎn)方向和氣流流向不具逆轉(zhuǎn)性； 比轉(zhuǎn)數(shù)較小，風(fēng)壓大而空氣流量相對較??； 風(fēng)壓1000Pa3000Pa，或更高； 適用于較長管路送風(fēng)，或氣流需經(jīng)過加熱或冷卻設(shè)備等通風(fēng)阻力較高的情況。,103,軸流式風(fēng)機(jī),104,葉輪旋轉(zhuǎn)方向和氣流流向具可逆轉(zhuǎn)性； 比轉(zhuǎn)數(shù)較高，流量大，風(fēng)壓低（適合溫室及其他農(nóng)業(yè)建筑使用要求）； 風(fēng)壓一般在數(shù)百Pa以下，（農(nóng)用低壓大流量風(fēng)機(jī)一般50Pa以下）； 耗能少、效率較高，安裝和維護(hù)簡單； 最佳工作范圍較窄，風(fēng)量不便調(diào)節(jié)。（一般不采用設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門調(diào)節(jié)阻力大小的方法調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的流量，需要調(diào)節(jié)時，可采用改變轉(zhuǎn)速的方法，或采用數(shù)臺風(fēng)機(jī)，通過改變投入運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量的方法來改變總的通風(fēng)量。） 適用于不采用空氣處理設(shè)備和不經(jīng)過管道輸送、風(fēng)機(jī)直接連通溫室內(nèi)外空間的大多數(shù)進(jìn)氣通風(fēng)與排氣通風(fēng)系統(tǒng),105,農(nóng)用低壓大流量軸流風(fēng)機(jī) 系列產(chǎn)品規(guī)格與性能,流量和風(fēng)壓大小與葉輪直徑、葉片傾斜角度等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及葉輪轉(zhuǎn)速有關(guān) 葉輪直徑范圍為5601400mm； 適用工作靜壓：約1050Pa； 風(fēng)量約達(dá)800055000m3/h（單位功率通風(fēng)量3560(m3/h)/W）； 噪聲約在70dB以下。,106,農(nóng)用低壓大流量軸流風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品性能,107,108,風(fēng)機(jī)的選擇與配置,選型主要依據(jù)：溫室的必要通風(fēng)量和通風(fēng)阻力。 1）溫室通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力 在不采用空氣處理設(shè)備和不經(jīng)過管道輸送、風(fēng)機(jī) 直接連通溫室內(nèi)外空間的大多數(shù)進(jìn)氣通風(fēng)與排氣通風(fēng) 系統(tǒng)中，通風(fēng)阻力一般為1030Pa，或由下式計算：,a空氣密度，kg/m3； L通風(fēng)量，m3/s； 通風(fēng)口流量系數(shù)； A進(jìn)氣口或排氣口面積，m2。,109,如計算出的通風(fēng)阻力過大，說明通風(fēng)口面積不夠，應(yīng)予加大。 在通風(fēng)口裝有濕墊時，通風(fēng)阻力約為2040Pa。 在一般估算時，也可一律按靜壓為32Pa確定風(fēng)機(jī)的工況，計算風(fēng)量。 如室外自然風(fēng)影響風(fēng)機(jī)通風(fēng)時，風(fēng)機(jī)靜壓還應(yīng)增大，可按5060Pa估計?；蛟?2Pa靜壓確定的風(fēng)機(jī)風(fēng)量基礎(chǔ)上，增加10%15%。,110,2）風(fēng)機(jī)的配置,型號和數(shù)量，總風(fēng)量滿足必要通風(fēng)量的要求； 為使室內(nèi)氣流分布均勻，風(fēng)機(jī)的間距一般應(yīng)小于8米，風(fēng)機(jī)與進(jìn)風(fēng)口間距離越短，風(fēng)機(jī)的間距應(yīng)越小； 大直徑風(fēng)機(jī)效率一般比小直徑風(fēng)機(jī)高，但單臺風(fēng)量過大、臺數(shù)過少時，不便分級調(diào)節(jié)風(fēng)量，應(yīng)綜合考慮效率與方便調(diào)節(jié)的要求，合理選擇風(fēng)機(jī)型號、數(shù)量，可以采用多臺大小風(fēng)機(jī)，適當(dāng)分組控制后，以滿足不同情況下的通風(fēng)要求。,111,室內(nèi)循環(huán)通風(fēng),當(dāng)溫室窗戶關(guān)閉時，室內(nèi)外基本上不存在自 然通風(fēng)。此時，由于溫室覆蓋材料的散熱等原 因，會導(dǎo)致室內(nèi)溫度、濕度等重要的環(huán)境因子分 布不均，對于室內(nèi)某一區(qū)域，溫度和濕度也將變 得很不穩(wěn)定，直接影響作物生長的均勻性，在某 些溫度或濕度十分不宜的區(qū)域，更會對作物生長 產(chǎn)生惡劣影響。此時，必須采用室內(nèi)循環(huán)通風(fēng)， 使溫室內(nèi)氣候均勻一致，為作物維持一個穩(wěn)定而 適宜的氣候環(huán)境。另外，采用濕簾風(fēng)機(jī)降溫的溫 室，循環(huán)通風(fēng)也是非常必要的。,112,平行式,113,連續(xù)式,114,115,116,117,三、通風(fēng)管道的水力計算,假定流速法計算步驟： 繪制通風(fēng)系統(tǒng)軸測圖，對各管段進(jìn)行編號，標(biāo)注長度和風(fēng)量； 選擇風(fēng)管內(nèi)的空氣流速； 一般工業(yè)通風(fēng)管道中常用的空氣流速（m/s）,118,根據(jù)各管段的風(fēng)量和選擇的風(fēng)速，確定各管段的斷面尺寸，并根據(jù)通風(fēng)管道的統(tǒng)一規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，再用規(guī)格化的端面尺寸及風(fēng)量算出風(fēng)管內(nèi)實際流速； 計算沿程阻力和局部阻力； 對并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡，計算系統(tǒng)的總阻力； 根據(jù)系統(tǒng)的總阻力和總風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)。,KL風(fēng)量附加安全系數(shù)， KL=1.01.1 KP風(fēng)壓附加安全系數(shù)， KP=1.11.15,124,第四節(jié) 進(jìn)排氣口氣流分布,一、進(jìn)氣口空氣射流 1、空氣射流的概念與分類 空氣從孔口或管嘴以一定速度流出后，氣流 在空間的運(yùn)動過程，稱為氣體淹沒射流，簡稱 氣體射流。 主要討論的是出流后的流速場、溫度場和濃 度場。,125,分類,按流態(tài)：層流射流和紊流射流 按是否受限：自由射流和受限射流 按射流溫度與室溫差異：等溫射流和非等溫射流 對于非等溫射流：冷射流和熱射流 按孔口形式：圓形、矩形、縫隙射流,126,2、等溫自由紊流射流,由于射流為紊流型，紊流的橫向脈動造成射 流與周圍介質(zhì)之間不斷發(fā)生質(zhì)量、動量交換，帶 動周圍介質(zhì)流動，使射流的質(zhì)量流量、射流的橫 斷面沿x方向不斷增加，形成了向周圍擴(kuò)散的錐體 狀流動場。,127,128,129,射流軸心速度計算公式： 射流斷面直徑計算公式： x射流斷面至射流出口的距離； Vx射程x處的射流軸心速度； V0射流出口速度； dx射程x處射流直徑； d0送風(fēng)口直徑； a紊流系數(shù)。,130,a與出口斷面上紊流強(qiáng)度（ ）有關(guān)，越大，說明射流在噴嘴前已“紊亂化”，具有較大的與周圍介質(zhì)混合的能力；此外，還與射流出口斷面上速度分布的均勻性有關(guān)，越均勻，值越小.,131,3、非等溫受限射流,（1）軸心溫差計算公式： Tx射流主體段內(nèi)橫斷面上軸心點與周圍空 氣溫度的差值。 T0射流出口與周圍空 氣溫度的差值。,132,熱量擴(kuò)散比動量擴(kuò)散快些，即射流的溫度擴(kuò)散角大于速度擴(kuò)散角，因而射流的溫度衰減比速度衰減更快。,133,（2）阿基米德數(shù)Ar,To射流出口溫度 Ti室內(nèi)空氣溫度 當(dāng)To Ti（熱射流），Ar 0，射流上彎 當(dāng)To Ti（冷射流），Ar 0，射流下彎,Ar在非等溫射流中起重要的作用，決定射流彎曲程度的主要因素，綜合反映浮升力與慣性力兩方面的作用。,134,只考慮重力和浮力作用： 軸心軌跡實驗公式： 出口軸線與水平面夾角為時，軸心軌跡為：,135,（3）貼附效應(yīng),射流貼近天花板的一側(cè)不能卷吸空氣，因而速度增加，靜壓減??；但是射流的下部卻因流速小而靜壓大，這樣上下的壓力差將射流向上舉，使氣流貼附于板面流動，造成射流的貼附現(xiàn)象。 在工程中常利用貼附效應(yīng)來增加送風(fēng)口的射 流射程，并可減少水平射流的下降距離。,136,137,二、排氣口空氣流動規(guī)律,排氣口速度場近似一個稍扁的球面，等速面為橢球面。,138,三、進(jìn)氣口與排氣口形式,1、進(jìn)氣口 （1）縫隙式進(jìn)氣口 縫隙式進(jìn)氣口的位置決定于畜舍的跨度,小于12m，沿兩側(cè)屋檐下設(shè)置連續(xù)的縫隙式進(jìn)氣口,大于12m，應(yīng)增加天花板中央的縫隙式進(jìn)氣口,139,140,縫隙式進(jìn)氣口的流速,進(jìn)氣射流特征： 1、進(jìn)氣射流的初始速度直接影響射流氣體只任意一點的 空氣速度； 2、進(jìn)氣射流的射程（x）與進(jìn)氣口初始速度(v0)成正比； 3、進(jìn)氣射流的初始速度越高，射流氣流下沉就越 慢，新鮮空氣和畜舍內(nèi)空氣的混合就與越充分； 4、進(jìn)氣射流的動量依賴于進(jìn)氣初始速度和空氣流量。,141,冬季 縫隙 式進(jìn) 氣口 設(shè)置,142,綜上所述，無論在冬季還是在夏季，都必須要求進(jìn)氣口高氣流速度的重要性。根據(jù)設(shè)施通風(fēng)系統(tǒng)的形式、建筑的跨度等因素來考慮。任何形式的進(jìn)氣口的射流速度應(yīng)為3.5 5.0m/s，其相對應(yīng)的進(jìn)氣口內(nèi)外空氣壓差為1020Pa，當(dāng)進(jìn)氣口的射流速度低于1 2m/s，對畜禽舍內(nèi)空氣分布是很不利的。,143,進(jìn)氣口的面積,當(dāng)空氣流過進(jìn)氣口時，由于孔口的收縮效應(yīng)，噴射出的氣流橫斷面將收縮為孔口總的有效面積的60 80，收縮后會增加空氣的初始速度。,144,L畜舍通風(fēng)量，m3/s； 孔口收縮系數(shù)，一般取0.6； V進(jìn)口空氣流速，m/s。,145,進(jìn)氣口的控制,146,（2）矩形進(jìn)氣口,在天棚或側(cè)墻上 等距離設(shè)置矩形 進(jìn)氣口，保證舍 內(nèi)氣流分布均 勻。側(cè)墻上相鄰 進(jìn)氣口中心距離 為跨度的0.4倍， 窗間墻一般為 1.01.5m。,跨度小于9m時，可采用一側(cè)進(jìn)氣的橫向通風(fēng)； 跨度大于9m時，應(yīng)采用中央屋脊排氣，兩側(cè)縱墻進(jìn)氣。,147,2、排氣口,大量研究證明：排氣口的位置對舍內(nèi)氣流分布影響不大，而影響新鮮空氣分布的主要因素是進(jìn)氣口的位置、形狀和面積。 較合理的通風(fēng)系統(tǒng)是在背風(fēng)面集中布置一個或兩個排風(fēng)點。 排氣風(fēng)機(jī)的外側(cè)安置百葉窗，以免風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時發(fā)生室外空氣的倒灌現(xiàn)象；里側(cè)應(yīng)安裝金屬網(wǎng)罩，防止風(fēng)機(jī)葉片傷害牲畜。,148,第六節(jié) 農(nóng)業(yè)設(shè)施的降溫技術(shù),一、概述 無降溫設(shè)施時的溫室控溫能力一般情況最大限度僅 能控制室溫室外氣溫12 我國的夏季氣候條件 在長江流域及其以南的多數(shù)地區(qū)（除少數(shù)地區(qū)，如昆明 等地以外） 七、八月平均氣溫達(dá)28左右； 最高氣溫30日數(shù)平均每年50130日； 最高氣溫35天氣的日數(shù)平均每年1530日。 在黃河流域及其以北，也有較多地區(qū) 七、八月平均氣溫達(dá)到25以上； 最高氣溫30的日數(shù)平均每年3080日； 最高氣溫35的日數(shù)平均每年125日。,149,150,151,人工降溫措施：機(jī)械制冷 冷水降溫 蒸發(fā)降溫,機(jī)械制冷 利用壓縮制冷設(shè)備制冷； 制冷量大，降溫能力強(qiáng)，不受外界條件限制； 制冷的同時可除濕； 設(shè)備投資費用高； 運(yùn)行費用高。,152,冷水降溫 利用低溫冷水吸收空氣中的熱量，降低空氣的溫度； 降溫效果取決于冷水溫度，如水溫足夠低，氣溫可降低至濕球溫度以下，可除濕； 耗水量大。,153,蒸發(fā)降溫 水在空氣中蒸發(fā)，從空氣中吸收熱量，降低空氣溫度； 設(shè)備簡單，費用低（約為機(jī)械制冷降溫系統(tǒng)的七分之一）； 降溫效果顯著，運(yùn)行費用低（約為機(jī)械制冷降溫系統(tǒng)的十分之一）； 耗水量小。,154,分析比較,冷水降溫冷水溫度12，吸熱后溫度升高到22，溫升10消耗每kg冷水所吸收的熱量為41.8kJ 蒸發(fā)降溫每kg水蒸發(fā)所能吸收的熱量為2442kJ 消耗每kg水從空氣中吸收的熱量，蒸發(fā)降溫為冷水降溫方法的58倍； 或在吸收相同熱量的情況下，蒸發(fā)降溫的耗水量僅為冷水降溫的1/58； 不足之處： 降溫的同時，會增加空氣的濕度； 降溫效果受氣候條件影響，在濕度較大的天氣下不能獲得好的降溫效果。,155,二、蒸發(fā)降溫原理,蒸發(fā)降溫的技術(shù)與設(shè)施二大類：濕墊（濕簾） 霧化 濕墊降溫 水附著在吸水材料表面，與流經(jīng)材料表面的空氣接觸而蒸發(fā)吸熱。 霧化降溫 霧化水滴噴入空氣中，與空氣接觸蒸發(fā)吸熱。,156,蒸發(fā)降溫的熱力過程,絕熱加濕降溫過程 等焓加濕過程,157,蒸發(fā)降溫過程中空氣的狀態(tài)近似沿等焓線變化； 空氣的狀態(tài)變化：溫度下降，含濕量增大，相對濕度增大，焓近似不變； 蒸發(fā)降溫的極限是空氣的濕球溫度。 例： a點的室外空氣狀態(tài)為干球溫度35，濕球 溫度為25，相對濕度45%，含濕量為16g/kg干空 氣。經(jīng)蒸發(fā)降溫后的b點干球溫度降低為26，氣 溫下降了9，而含濕量增加到19.5g/kg干空氣， 增加了3.5g/kg干空氣，相對濕度增加到90%，而 焓基本保持76kJ/kg干空氣不變。,158,經(jīng)蒸發(fā)降溫設(shè)備處理后，空氣實際能夠達(dá)到的溫度越接近濕球溫度，說明其降溫過程進(jìn)行越充分。 通常采用降溫效率 作為評價蒸發(fā)降溫技術(shù)和設(shè)備的降溫性能優(yōu)劣的指標(biāo)：,ta，tb 降溫前、后的空氣溫度（干球溫度）， tw空氣的濕球溫度，。,159,tatw為空氣的干球與濕球溫度差，是理想情 況下蒸發(fā)降溫可以達(dá)到的最大降溫幅度，而tatb 為空氣經(jīng)蒸發(fā)降溫處理后實際達(dá)到的降溫幅度。 可見降溫效率 是反映蒸發(fā)降溫技術(shù)或設(shè)備的降溫 能力與理論最大可能降溫能力接近程度的評價指 標(biāo)，其值小于1。,160,已知降溫技術(shù)和設(shè)備的降溫效率 ，根據(jù)室外 氣候條件，可計算空氣經(jīng)降溫處理后的氣溫為： 由上可知，蒸發(fā)降溫的降溫效果（降溫幅度）的影響因素： 1、降溫設(shè)施的性能（降溫效率 ）； 2、室外氣象條件，天氣越干燥，干、濕球溫差越大，降溫效果越好。反之在潮濕的天氣下，干、濕球溫差較小，則即使降溫設(shè)施降溫效率較高，也不會取得較好的降溫效果，這是蒸發(fā)降溫的最大弱點。,161,162,我國氣候條件下蒸發(fā)降溫適應(yīng)性的簡單分析,黃河流域及以北地區(qū) 在需降溫的室外氣溫較高時刻（正午），相對濕度約在40%50%甚至更低，蒸發(fā)降溫有較好的效果； 降溫幅度通常可達(dá)710； 夏季空調(diào)室外計算濕球溫度在27以下，在蒸發(fā)降溫設(shè)備一定的降溫效率下，室外空氣經(jīng)過蒸發(fā)降溫處理，氣溫約可降低至2628； 考慮空氣進(jìn)入溫室后的溫升，氣溫一般約可控制在2830以下。,163,長江流域及以南地區(qū) 連陰雨天氣相對濕度高達(dá)80%，但該時期氣溫多在30以下； 在需降溫的室外氣溫較高時刻（正午），相對濕度約為50%60%，蒸發(fā)降溫可發(fā)揮較明顯的效果； 蒸發(fā)降溫幅度可達(dá)58； 夏季空調(diào)室外計算濕球溫度約為2728.5，室外空氣在經(jīng)過蒸發(fā)降溫處理后，氣溫約可降低至2830； 考慮空氣進(jìn)入溫室后的溫升，氣溫一般約可控制在2932以下。,164,蒸發(fā)降溫耗水量,da，db 降溫前、后的空氣含濕量，g/kg干空氣 L通風(fēng)量，m3/s v濕空氣比容，m3/kg干空氣,165,蒸發(fā)降溫耗水量的簡化計算,由： 考慮到蒸發(fā)降溫的濕空氣熱力過程近似為等焓過程，降溫前、后焓近似不變的關(guān)系，有：,kJ/kg干空氣,166,即： 式中的系數(shù)： 物理意義：使單位體積空氣的溫度每降低1所需蒸發(fā)水量，在溫室蒸發(fā)降溫常見的空氣狀態(tài)變化范圍內(nèi)，其值變化不大，約等于0.450.48g/(m3)，在工程計算中一般可直接取為0.46g/(m3)即可。即有： E = kd(tatb)L0.46(tatb)L g/s,167,三、濕墊風(fēng)機(jī)蒸發(fā)降溫系統(tǒng),168,169,170,171,174,175,176,1、濕墊的特性,材料：白楊刨花、棕絲、 多孔混凝土板、塑料、棉 麻或化纖紡織物等等多孔 疏松的材料，波紋紙質(zhì)濕 墊最為多用。 尺寸：波紋紙質(zhì)濕墊厚 80200mm，高度一般 12m。,177,特點： 通風(fēng)阻力較小 熱質(zhì)交換表面積大、降溫效率高，工作穩(wěn)定可靠 安裝使用簡便 長期使用時空氣中塵垢與水中鹽類在紙簾上的沉積將降低其效率，并增大通風(fēng)阻力 使用后易產(chǎn)生收縮與變形，使用壽命還有待提高,178,濕墊的技術(shù)性能：,降溫效率 70%90% 通風(fēng)阻力 1060Pa 與 主要與濕墊厚度及過墊風(fēng)速vp（通風(fēng)量/濕墊面積）有關(guān)。 濕墊越厚、過墊風(fēng)速越低，則降溫效率越高； 濕墊越厚、過墊風(fēng)速越高，則通風(fēng)阻力越大。,179,為使?jié)駢|具有較高的降溫效率，同時減小通風(fēng)阻力，過墊風(fēng)速不宜過高，但也不能過低，否則使需要的濕墊面積過分增大，設(shè)備費用增加，一般取過墊風(fēng)速為12m/s。,180,2、濕墊風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)設(shè)計計算,濕墊面積： L設(shè)計通風(fēng)量，m3/s； vp過墊風(fēng)速，m/s，一般取vp12m/s。 根據(jù)所需濕墊面積，可確定濕墊高度和寬（長）度，一般濕墊高度為12m。,181,濕墊降溫的水循環(huán)系統(tǒng)的供水量： Lw=3600nwE/106 m3/h E = kd(tatb)L0.46(tatb)L g/s nw濕墊耗水系數(shù)，即濕墊供水量與實際蒸發(fā)水量之 比，一般取nw515，水質(zhì)或環(huán)境條件較差時取 較大值。 或： Lw=nLLp m3/h Lp濕墊長度，m； nL經(jīng)驗系數(shù)，t/(mh)，可取nL0.10.5t/(mh)，濕 墊高度較大時取較大值。,182,循環(huán)水池的容積：,Lp，Hp，Bp 分別為濕墊的長度、高度、厚度，m nV經(jīng)驗系數(shù)，一般可取nV0.30.5。,m3,183,例35： 北京地區(qū)某密閉式蛋雞舍，跨度為12m，飼 養(yǎng)間長57m，舍內(nèi)空間平均凈高為3.2m。經(jīng)分析 計算在夏季雞舍內(nèi)部需要排除的余熱為 Q=8500W。該雞舍擬采用縱向負(fù)壓通風(fēng)的濕墊 風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)，試計算要保證舍內(nèi)平均氣溫不 高于29時所需要通風(fēng)量和濕墊用量，并選擇 風(fēng)機(jī)和確定濕墊供水量。,184,解 確定室外氣象計算參數(shù) 北京地區(qū)：室外干球溫度ta=33.2 室外濕球溫度tw=26.4 確定通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)的溫度 舍外空氣經(jīng)濕墊降溫后進(jìn)入雞舍溫度: 排風(fēng)溫度:,185,計算必要通風(fēng)量 通風(fēng)量滿足舍內(nèi)通風(fēng)橫斷面上平均風(fēng)速的要求 設(shè)計通風(fēng)量按較大值確定為L=38.4m3/s=138240m3/h 選用風(fēng)機(jī) 選用4臺9FJ12.5和2臺9FJ7.1風(fēng)機(jī),暫按靜壓32Pa,186,計算濕墊用量 取過流風(fēng)速vp=1.5m/s 確定采用厚度Bp=100mm,高度Hp=1.8m,濕墊 總寬度Lp=16m,則濕墊的實際面積Ap=28.8m 濕墊分成兩部分對稱地布置在雞舍的一端, 每部分寬8m,面積14.4m2.,187,根據(jù)已確定的風(fēng)機(jī)與濕墊驗算前面的計算結(jié)果 由選擇的濕墊實際計算面積計算過流風(fēng)速 查得通風(fēng)阻力為18Pa,與假定有較大差距,查 得濕墊通風(fēng)效率為76,與前面假使也存在差距. 查得18Pa時,六臺風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量: L=431000+2 13200=150400 m3/s 過墊風(fēng)速:,188,再查得該風(fēng)速下濕墊通風(fēng)阻力p=20Pa,兩臺 風(fēng)機(jī)總風(fēng)量: L= 430900+2 13200=150000 m3/h 過墊風(fēng)速: 計算結(jié)果趨于一致,所以確定實際總風(fēng)量為 150000m3/h,過墊風(fēng)速為1.45m/s,通風(fēng)阻力為20Pa, 并查得降溫效率為75 .則進(jìn)風(fēng)氣溫:,189,排風(fēng)溫度: 排除舍內(nèi)多余熱量再驗算必要通風(fēng)量 濕墊供水系統(tǒng)的計算 每部分濕墊進(jìn)入雞舍的空氣流量為: 1500002=75000m3/h=20.83m3/s,190,空氣經(jīng)濕墊降溫后的氣溫為ta與tj,蒸發(fā)量為: 取耗水系數(shù)nw=10,則供水量: 循環(huán)水池的容積:,191,華北某地區(qū)某密閉式雞舍跨度為12m，長80m，舍內(nèi)凈高2.5m?？紤]夏季通風(fēng)降溫的要求，擬采用濕墊縱向通風(fēng)系統(tǒng)，在雞舍一端安裝風(fēng)機(jī)，另一端安裝濕墊。為促進(jìn)雞只體熱散發(fā)，按舍內(nèi)達(dá)到1.8m/s的平均氣流速度確定通風(fēng)量。試選擇和配置合適的濕墊風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)，選配風(fēng)機(jī)、濕墊和供水量。如按舍內(nèi)氣溫從進(jìn)風(fēng)口至排風(fēng)口有3左右的溫升，試計算在夏季（空調(diào)室外計算干球溫度為34.8，室外計算濕球溫度tw=26.7）舍內(nèi)的平均氣溫（進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口氣溫平均值）為多少。,192,3、濕墊冷風(fēng)機(jī),型式: 下吹式 上吹式 側(cè)吹式 使用靈活，對溫室密閉性無要求，方便控制降溫后的冷風(fēng)輸送方向和位置； 每臺風(fēng)量20009000m3/h； 設(shè)備投資費用比濕墊風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)大。,193,四、噴霧降溫系統(tǒng),霧化降溫是采用液力或氣力霧化的方法向空氣中直接噴入霧滴使之蒸發(fā)冷卻空氣。水噴成霧狀后，其總表面積大大增加，霧滴越小，單位體積的表面積越大，越有利于增加與空氣的接觸表面積，加速蒸發(fā)。霧化降溫有室內(nèi)細(xì)霧降溫與集中霧化降溫等多種方式。,194,1、室內(nèi)細(xì)霧降溫,是在溫室內(nèi)直接噴霧的方法。為使霧滴在噴出后，能在下落地面的過程中完全蒸發(fā)，防止其落下淋濕植物或造成地面積水，以致室內(nèi)濕度過高，產(chǎn)生病害及管理不便，要求霧滴高度細(xì)化。,195,霧粒分布,196,不同直徑霧粒的蒸發(fā)時間,197,特征,投資較低； 安裝簡便，使用靈活（自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)均可使用）； 可兼用于噴灑消毒、除病蟲的藥劑； 全室內(nèi)平均降溫效率20%60%； 要求霧滴直徑在50m80m以下； 噴霧量難于根據(jù)使用條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，易噴霧過量，造成淋濕動、植物、地面積水和室內(nèi)過高濕度的情況。,198,噴霧設(shè)備,液力霧化 氣力霧化 離心式霧化 液力霧化 采用高壓水泵產(chǎn)生高壓水流，通過液力噴嘴噴出霧化。 霧化量大，設(shè)備簡單，設(shè)備費和運(yùn)行費用低； 霧滴粒徑的大小取決于噴嘴和噴霧壓力，壓力越高霧滴越細(xì)，通常采用0.72MPa的噴霧壓力。 較好的液力霧化噴嘴，采用較高的噴霧壓力，其霧滴粒徑仍較大（其最大粒徑達(dá)120m左右）。,199,氣力霧化 采用高速空氣流進(jìn)行霧化，需要壓縮空氣設(shè)備，投 資較高，實際應(yīng)用很少。 離心式霧化： 將水流送到高速旋轉(zhuǎn)的圓盤，當(dāng)水從圓盤邊緣高速 甩出時與空氣撞擊而被霧化。產(chǎn)生的霧滴粒徑小，不需高 壓水泵，不會產(chǎn)生堵塞。但需高轉(zhuǎn)速的動力，設(shè)備費用較 高。另外，其產(chǎn)生的霧滴四處飛散，導(dǎo)向性差，為此，離 心式霧化器往往做成和軸流風(fēng)機(jī)組合成一體的設(shè)備噴 霧風(fēng)機(jī)，利用軸流風(fēng)機(jī)排風(fēng)口的射流輸送霧滴和控制霧滴 撒布的方向。,200,201,202,為使霧滴噴出后有足夠的在空氣