第三章設(shè)施熱環(huán)境及其調(diào)控

第一節(jié)設(shè)施熱環(huán)境特征

一、設(shè)施溫度變化特征

1.溫室效應(yīng)：

設(shè)施內(nèi)的主要熱量來(lái)源為太陽(yáng)輻射，一般設(shè)施覆蓋材料對(duì)太陽(yáng)短波輻射的透過(guò)率比較高，而對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的透過(guò)率低，因此設(shè)施內(nèi)白天能接受大量的太陽(yáng)輻射進(jìn)入被地面或作物吸收，而地面和作物發(fā)射的長(zhǎng)波輻射卻很少能向設(shè)施外投射出去，因此設(shè)施能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能并蓄積在室內(nèi)，使溫室內(nèi)氣溫升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。第三章設(shè)施熱環(huán)境及其調(diào)控2.設(shè)施內(nèi)溫度的空間分布

設(shè)施內(nèi)溫度的空間分布是不均勻的，受到太陽(yáng)輻射的不均勻性、采暖系統(tǒng)和降溫系統(tǒng)的設(shè)備布置位置和室外氣象等多種因素的影響。一般白天溫室上部溫度高于下部，中部高于四周，日光溫室夜間北側(cè)高于南側(cè)

保護(hù)設(shè)施面積越小，低溫區(qū)比例越大，分布也越不均勻。

設(shè)施加熱系統(tǒng)的布置會(huì)影響溫度的空間分布，散熱器附近溫度高于其他區(qū)域。

溫室內(nèi)番茄葉溫與周圍氣溫的差異（單位：℃）3.設(shè)施內(nèi)溫度的變化特征（1）氣溫的季節(jié)變化：

北方地區(qū)，保護(hù)地設(shè)施內(nèi)氣溫存在著明顯的四季變化。

按照氣象學(xué)以季平均氣溫≤10℃、旬平均最高氣溫≤17℃、旬平均最低氣溫≥4℃作為冬季指標(biāo)；以季平均氣溫≥22℃、旬平均最高氣溫≥28℃、旬平均最低氣溫≥15℃作為夏季指標(biāo)，則日光溫室內(nèi)的冬季天數(shù)可比露地縮短3-5個(gè)月，夏天延長(zhǎng)2-3個(gè)月，春秋季也可延長(zhǎng)20-30天；而大棚冬季只比露地縮短50天左右，春秋只比露地增加20天左右。（2）氣溫的日變化：冬季和春季不加溫溫室最高與最低氣溫出現(xiàn)的時(shí)間略遲于露地，但室內(nèi)日溫差要顯著大于露地。無(wú)加溫溫室內(nèi)溫度的日變化

θi:室內(nèi)氣溫θ0:室外氣溫（3）設(shè)施內(nèi)“逆溫”現(xiàn)象

通常溫室內(nèi)溫度都高于外界，但在無(wú)多重覆蓋的塑料拱棚或玻璃溫室中，日落后的降溫速度往往比露地快，如再遇冷空氣入侵，特別是有較大北風(fēng)后的第一個(gè)晴朗微風(fēng)夜晚，溫室大棚夜晚通過(guò)覆蓋物向外輻射放熱更加劇烈。同時(shí)室內(nèi)得不到熱量補(bǔ)充，常常出現(xiàn)溫室內(nèi)氣溫反而低于室外1-2℃的逆溫現(xiàn)象。

逆溫現(xiàn)象一般出現(xiàn)在凌晨，10月至翌年3月都有可能出現(xiàn)，其中尤以春季逆溫的危害最大。大棚出現(xiàn)逆溫的原因：1、在晴朗的白天，棚內(nèi)溫度迅速升高，到了夜間又通過(guò)覆蓋物以長(zhǎng)波方式向外輻射放熱；2、植株葉面的溫度比氣溫高，也會(huì)產(chǎn)生熱輻射。3、棚室夜間保溫措施做的不夠好，導(dǎo)致熱量快速向外散出。

防治逆溫現(xiàn)象的措施：1、高畦栽培，覆蓋地膜。

對(duì)于冬季移栽的番茄、茄子、辣椒等幼苗，栽前應(yīng)將棚內(nèi)的土壤起壟并培成高畦，然后覆蓋地膜。這樣做既可降低地下水位，減緩?fù)黹g熱量的散失，又可保溫、保墑。需要注意的是，地膜四周一定要蓋嚴(yán)，以防冷空氣侵入。2、棚內(nèi)套棚，多層覆蓋。

蔬菜幼苗移栽成活后，要在大棚內(nèi)增設(shè)拱棚，進(jìn)行多層覆蓋，這樣做能夠有效地提高棚內(nèi)溫度。3、增設(shè)門簾，加蓋紡織物。

大棚的大門由于經(jīng)常開(kāi)啟，影響了保溫效果，所以要在大門外用草簾或舊膜等做成門簾，防止冷空氣進(jìn)入。另外，還可以在大棚的四周圍上草苫等草類紡織物，減少棚內(nèi)的熱能向外輻射。二、設(shè)施內(nèi)溫度變化的影響因素

設(shè)施是一個(gè)半封閉的系統(tǒng)，它的氣溫變化隨時(shí)受到室內(nèi)外諸多因素的影響。

室外因素：室外空氣溫度、濕度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向等；

室內(nèi)因素：采暖系統(tǒng)、照明及其他設(shè)備的散熱，作物及土壤散熱、散濕等。在多因素的作用下，溫室內(nèi)的空氣始終保持著動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)吸熱總量大于散熱總量時(shí)，溫度升高，使得散熱總量與吸熱總量趨于相同，從而在較高的溫度水平上維持熱平衡，反之亦然。這種動(dòng)態(tài)平衡叫“熱平衡”。地中傳熱Qs太陽(yáng)輻射吸收反射通風(fēng)Qv2蒸騰蒸發(fā)Qvl長(zhǎng)波輻射Qi加溫?zé)崃縌r對(duì)流傳熱Qc太陽(yáng)熱Qg設(shè)備發(fā)熱Qm光合Qp呼吸Qb溫室的熱平衡方程Qg+Qm+Qr+Qb=Qc+Qs+Qv+Qi+Qp+Qf≈0≈0≈0溫室的熱平衡室內(nèi)反射Qf1.設(shè)施內(nèi)地溫的變化特點(diǎn)

設(shè)施內(nèi)白天氣溫一般高于地溫，而夜間地溫一般高于氣溫，地溫比較穩(wěn)定，變化滯后于氣溫。

日最高地溫出現(xiàn)在14時(shí)左右。隨著土層深度的增加，日最高地溫出現(xiàn)的時(shí)間逐漸延后距地表5cm深處的日最高地溫出現(xiàn)在15時(shí)左右距地表10cm深處的日最高地溫出現(xiàn)在17時(shí)左右距地表20cm深處的日最高地溫出現(xiàn)在18時(shí)左右距地表20cm以下深層土壤溫度的日變化很小

作物栽培區(qū)，由于有作物的遮蔭作用，地溫相對(duì)較低，

日照不足的地區(qū)，冬季和早春季節(jié)溫室地溫一般偏低，這也是一些情況下溫室內(nèi)要設(shè)置地下加熱系統(tǒng)的原因之一。

2.地表附近溫度及其變化

地表附近溫度隨地理緯度、海拔高度、地形以及時(shí)間的不同有很大差異。

緯度增加，太陽(yáng)輻射量降低，因而地表溫度降低，一般緯度增加1°，平均溫度降低0.5℃-0.9℃（1月份為0.7℃，6月份為0.3℃）

海拔升高，太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，但大氣層變薄，大氣逆輻射下降，因而溫度下降，海拔每升高100m，氣溫下降0.5℃左右。

南坡接受太陽(yáng)輻射量大，溫度比北坡高，坡向氣溫差異隨海拔高度的升高而減小。

溫度的時(shí)間變化非常顯著，存在著溫度年較差和溫度日較差。

溫度年較差是反映溫度季節(jié)性變化的指標(biāo)，指一年中最熱月和最冷月平均溫度的差值，一般緯度越低，年較差越小，海洋性氣候區(qū)溫度年較差較小。我國(guó)大部分地區(qū)屬于亞熱帶和溫帶地區(qū)，四季分明，一般春季氣溫10℃-22℃，夏季平均氣溫高于22℃，冬季平均氣溫低于10℃。

氣溫日較差是氣溫在一天中最高與最低值之差，它表明氣溫在一天中的變化幅度。氣溫一般中午最高，日出前降到最低。一般緯度越高，日較差??；夏季日較差大，冬季??；晴天大，陰天??；海拔越高，日較差越小。(1)貫流放熱：通過(guò)覆蓋材料或圍護(hù)材料以熱傳導(dǎo)的方式向外的散熱。這種貫流傳熱是幾種傳熱方式同時(shí)發(fā)生的，它的傳熱過(guò)程主要分為三個(gè)過(guò)程：3.溫室熱支出的各種途徑溫室的內(nèi)表面A吸收了從其他方面來(lái)的輻射熱和空氣中來(lái)的對(duì)流熱，在覆蓋物內(nèi)表面A與外表面B之間形成溫差；通過(guò)傳導(dǎo)方式，將上述A面的熱量傳遞至B面；B面又以對(duì)流輻射的方式將熱量傳遞至外界空氣之中。熱貫流傳熱模式非透明平壁的傳熱透明平壁的傳熱輻射輻射對(duì)流對(duì)流導(dǎo)熱輻射對(duì)流導(dǎo)熱輻射輻射對(duì)流關(guān)于貫流放熱（非透明平壁）貫流傳熱的表達(dá)方程式為：

Qt=Aw

·

ht

·

(tr

-to)其中Qt——貫流傳熱量，kJ/h

tr

——室內(nèi)氣溫，℃；

to

——室外氣溫，℃；

Aw——溫室覆蓋層表面積，m2；

ht——傳熱系數(shù)，或熱貫流率，kJ/(m2·h·℃)。

熱貫流率與材料性質(zhì)有關(guān)，熱貫流率越小的材料保溫性越好。覆蓋材料熱貫流率

W/(m2?℃)覆蓋材料熱貫流率

W/(m2?℃)單層玻璃6.4單層聚乙烯(PE)薄膜6.8雙層玻璃4.0單層聚乙烯(PE)保溫膜6.6單層聚碳酸酯(PC)板6.3雙層聚乙烯(PE)薄膜4.46mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板4.2單層聚氯乙烯(PVC)薄膜6.68mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板4.0單層聚氯乙烯(PVC)保溫膜6.510mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板3.6雙層聚氯乙烯(PVC)薄膜4.216mm聚碳酸酯(PC)雙層中空板3.3單層乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜6.710mm聚碳酸酯(PC)三層中空板3.3雙層乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜4.316mm聚碳酸酯(PC)三層中空板2.9單層乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜6.6單層玻璃纖維增強(qiáng)聚酯(FRP)板6.3雙層乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜4.2單層玻璃纖維增強(qiáng)丙烯(FRA)板6.3雙層充氣聚乙烯(PE)膜4.3單層丙烯樹(shù)脂(有機(jī)玻璃MMA)板6.3雙層充氣聚氯乙烯(PVC)膜4.1單層聚酯(PET)片材6.3雙層充氣乙烯-醋酸乙烯(EVA)復(fù)合膜4.2單層乙烯-四氟乙烯(ETFE)片材6.3雙層充氣乙烯-醋酸乙烯(PO)復(fù)合膜4.1透明材料主圍護(hù)覆蓋層單獨(dú)使用時(shí)的熱貫流率

(2)通風(fēng)換氣放熱：包括由設(shè)施的自然通風(fēng)或強(qiáng)制通風(fēng)、建筑材料裂縫、覆蓋物破損、門窗縫隙等渠道進(jìn)行的熱量散失。溫室內(nèi)通風(fēng)換氣熱量損失量包括顯熱失熱和潛熱失熱。顯熱失熱的表達(dá)式為：Qv=R·V·F(tr-t0)

式中tr——室內(nèi)氣溫，℃；

t0——室外氣溫，℃；

F——空氣定壓質(zhì)量比熱容，1.3kJ/(m2

·h·℃)；

R——每小時(shí)換氣次數(shù)；

V——設(shè)施的體積或容積，m3。

換氣失熱量與換氣次數(shù)有關(guān)，因此縫隙大小不同，其傳熱差異很大，下表是設(shè)施在密閉不透風(fēng)時(shí)，僅因結(jié)構(gòu)不嚴(yán)引起的每小時(shí)的換氣次數(shù)。每小時(shí)換氣次數(shù)（密閉時(shí)）

換氣失熱量還與室外風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速增大時(shí)換氣量增大，所以應(yīng)注意防風(fēng)。由于通風(fēng)時(shí)必有一部分水汽流向室外，所以通風(fēng)換氣有潛熱失熱。

保護(hù)地類型覆蓋形式R（次/h）玻璃溫室單層1.5玻璃溫室雙層1.0塑料大棚單層2.0塑料大棚雙層1.1(3)土壤傳導(dǎo)失熱：包括土壤的上下層之間及土壤的橫向熱傳遞，土壤垂直方向上的傳導(dǎo)失熱，可用土壤傳熱方程表示:式中ti、to——室內(nèi)與室外氣溫，℃；

Asj

——溫室地面各分區(qū)面積，m2；Ksj——地面各分區(qū)傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)。

10m

10m

Ksj=0.24

Ksj=0.12

Ksj=0.06

日光溫室內(nèi)熱的收支平衡示意圖一、作物的生理三基點(diǎn)溫度

溫度是園藝作物設(shè)施栽培的首要環(huán)境條件，它影響作物體內(nèi)的一切生理變化，每一種作物的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)溫度都有一定的要求，都有溫度“三基點(diǎn)”，即最低溫度、最適溫度、最高溫度。最適溫度下，作物生長(zhǎng)發(fā)育迅速最低和最高溫度下，作物停止生長(zhǎng)，但能存活最低和最高溫度外，作物就會(huì)受到危害甚至死亡。第二節(jié)溫度的生物學(xué)效應(yīng)

作物的基點(diǎn)溫度與其原產(chǎn)地密切相關(guān)，原產(chǎn)熱帶的作物，開(kāi)始生長(zhǎng)的基點(diǎn)溫度為18℃；原產(chǎn)溫帶的一般在10℃開(kāi)始生長(zhǎng)；原產(chǎn)亞熱帶的一般15~16℃開(kāi)始生長(zhǎng)。根據(jù)作物對(duì)溫度的不同要求，可以將作物分為：

—耐寒性作物；

—半耐寒性作物；

—不耐寒性作物。不同的蔬菜種類對(duì)溫度要求類別適溫（℃）最高（℃）最低（℃）蔬菜舉例耐寒的多年生宿根蔬菜20～3035-10黃花菜、石刁柏、茭白等耐寒蔬菜15～2030-5菠菜、大蔥、大蒜等半耐寒蔬菜17～2030-2根菜類、白菜類、蠶豆、豌豆、萵苣、洋蔥等喜溫蔬菜20～303510茄果類、黃瓜、菜豆耐熱蔬菜25～354015冬瓜、南瓜、西瓜、豇豆等（1）不同作物、生長(zhǎng)期對(duì)環(huán)境溫度的要求：

葉菜類較耐低溫，果菜類不耐低溫；

種子發(fā)芽階段最適溫度較高，幼苗階段最適溫度較發(fā)芽階段低，開(kāi)花結(jié)果階段要求溫度較高。（2）地溫對(duì)作物的影響

大多數(shù)作物以根區(qū)溫度17~23℃時(shí)生長(zhǎng)旺盛，最適地溫范圍為15~20℃。地溫對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響表現(xiàn)在影響作物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收等上面。

地溫偏低：增加水的粘滯性和降低作物根系細(xì)胞膜的透性，影響根系對(duì)水的吸收，從而影響作物葉片的氣孔阻力，限制植物的光合作用。地溫偏低直接影響微生物的活動(dòng)：如干擾細(xì)菌的固氮、氮素轉(zhuǎn)換活動(dòng)。間接影響作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收和利用。地溫影響土傳病害的繁殖：地溫高，根系呼吸作用加強(qiáng)，造成根系衰老，易發(fā)生番茄、茄子的青枯病、凋萎??；地溫低易發(fā)生番茄的根腐病。

二、作物的溫周期現(xiàn)象

自然界的溫度有晝夜周期變化，作物由于白天制造的養(yǎng)料積累后，供給夜間細(xì)胞伸長(zhǎng)和新細(xì)胞的形成。所以作物一般在夜間生長(zhǎng)比較快，這種因溫度的晝夜變化影響到作物生長(zhǎng)反應(yīng)的情況叫溫周期現(xiàn)象。溫度的節(jié)律性變化對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育是不可缺少的，對(duì)作物發(fā)芽、生長(zhǎng)、開(kāi)花、結(jié)果、產(chǎn)量及品質(zhì)均起著重要作用。(1)溫周期促進(jìn)種子萌發(fā)對(duì)大多數(shù)作物，在周期性的變溫作用下種子發(fā)芽率提高，主要原因是降溫作用能增加氧在細(xì)胞中的溶解度，改善萌芽透氣性，溫度交替變化可提高細(xì)胞的透性。(2)溫周期影響果菜的花芽分化

花芽分化和結(jié)實(shí)要求夜溫比日溫低一些，如果夜溫高，則花芽分化延遲，花也容易脫落。(3)不同作物對(duì)溫周期的要求不一樣

通常熱帶植物晝夜溫差應(yīng)在3-6℃；溫帶植物5-7℃；而沙漠植物則要相差10℃以上。1、溫周期對(duì)作物的影響(4)溫周期影響作物品質(zhì)白天較高溫度有利于作物光合作用，而較低夜溫可以抑制呼吸作用，減少貯藏物質(zhì)的消耗，并有利于同化物質(zhì)的輸送。同時(shí)低溫還可以降低分解酶的活性，有利于同化產(chǎn)物的貯藏。

如新疆、甘肅等地由于晝夜溫差較大，西瓜、甜瓜含糖量高，品質(zhì)優(yōu)良，是我國(guó)著名的西、甜瓜生產(chǎn)基地；而“碭山酥梨”在黃河故道地區(qū)可溶性固形物僅10％-12％，在陜北黃土高原則高達(dá)15％。(5)溫周期有其適宜范圍晝夜溫差有一定的范圍，但夜溫不能過(guò)低，因作物在夜間仍進(jìn)行生長(zhǎng)，不斷的吸收水分和養(yǎng)分，并交流來(lái)自葉片的同化產(chǎn)物及其它代謝物質(zhì)。

大多數(shù)作物以8℃為宜，如果溫差過(guò)大，無(wú)論白天溫度過(guò)高或者晚上溫度過(guò)低都不利于作物生長(zhǎng)。三、極端溫度的危害高溫1.當(dāng)植物所處的環(huán)境溫度超過(guò)其正常生長(zhǎng)發(fā)育所需溫度的上限時(shí)，引起蒸騰作用加強(qiáng)，水分平衡失調(diào)，發(fā)生萎蔫或永久萎蔫。2.植物光合作用下降而呼吸作用增強(qiáng)，同化物積累減少。3.高溫妨礙花粉的發(fā)芽與花粉管的伸長(zhǎng)，導(dǎo)致落花落果。氣溫過(guò)高常導(dǎo)致冬瓜、南瓜、西瓜、番茄、甜椒等果實(shí)發(fā)生“日傷”現(xiàn)象，也會(huì)使蘋(píng)果、番茄等果實(shí)著色不良，果肉松綿，成熟提前，貯藏性能降低；4.土壤高溫首先影響根系生長(zhǎng)，進(jìn)而影響整株的正常生長(zhǎng)發(fā)育。一般土壤高溫造成根系木栓化速度加快，根系有效吸收面積大幅度降低，根系正常代謝活動(dòng)減緩，甚至停止。低溫低溫對(duì)園藝植物的影響有冷害與凍害之分。1.冷害是指植物在零度以上的低溫下受到傷害。起源于熱帶的喜溫植物，如黃瓜、番茄、香石竹、天竺葵類等在10℃以下溫度時(shí)，就會(huì)受到冷害。近年來(lái)，各地相繼發(fā)展的日光溫室在北方冬春連續(xù)陰雨或陰雪天氣夜間最低溫常在6～8℃，導(dǎo)致黃瓜、番茄等喜溫園藝植物大幅度減產(chǎn)，甚至絕收，成為設(shè)施栽培中亟待解決的問(wèn)題。2.凍害則是溫度下降到零度(℃)以下，植物體內(nèi)水分結(jié)冰產(chǎn)生的傷害。防止低溫和高溫傷害的措施低溫利用溫床、溫室、及塑料薄膜覆蓋或施用有機(jī)肥以提高溫度；在幼苗時(shí)期進(jìn)行抗寒鍛煉，增強(qiáng)植物本身抗寒能力。高溫搭棚遮蔭，與喜溫的高桿作物間作套種，適當(dāng)灌水。

與露地相比，設(shè)施光、溫、水、氣等環(huán)境因子中控制手段最完善的是溫度環(huán)境的控制，園藝設(shè)施內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)與控制內(nèi)容包括：

①設(shè)施溫度管理

②設(shè)施保溫；

③設(shè)施加溫；

④設(shè)施降溫

第三節(jié)設(shè)施熱環(huán)境的調(diào)節(jié)技術(shù)與設(shè)備設(shè)施通風(fēng)工程設(shè)施降溫工程一、溫度管理

各種作物以及同一種作物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)溫度的要求不同，因此應(yīng)該根據(jù)作物的實(shí)際需要制定溫度管理制度，目前比較經(jīng)濟(jì)有效，推廣應(yīng)用較為成熟的是變溫管理方法。作物生理活動(dòng)中心隨光照的變化而轉(zhuǎn)移，根據(jù)作物生理活動(dòng)中心將1天劃分為若干時(shí)段，分段控制溫度以促進(jìn)同化產(chǎn)物的制造、分配和積累的溫度管理方法叫變溫管理。

二、設(shè)施保溫

采用保溫措施可以有效的減少設(shè)施內(nèi)熱損失，提高溫室溫度，節(jié)約能源。主要的手段有：1.采用多層覆蓋，減少貫流放熱

（保溫覆蓋材料、設(shè)置保溫幕）不加溫溫室多層覆蓋室內(nèi)外溫差(1)關(guān)于覆蓋材料保溫性

聚乙烯(PE)膜乙烯-醋酸乙烯（EVA、PO）復(fù)合膜聚氯乙烯（PVC）膜玻璃聚酯（PET）膜（片材）氟素（ETFE）膜（片材）中空聚碳酸酯（PC）板材

（比單層覆蓋節(jié)能30%以上）保溫性提高方向聚乙烯膜可以透過(guò)大量7～14μm紅外線⑵保溫幕（多層覆蓋）的采用

節(jié)能率20%～45%紅外反射材料——綴鋁膜保溫幕

2.增大溫室透光率

正確選擇溫室建造方位，屋面進(jìn)行經(jīng)常性清潔，盡量爭(zhēng)取獲得最大透光率，使室內(nèi)土壤積累更多熱能。3.增大保溫比

設(shè)施土地面積與保溫面的表面積之比為保溫比，保護(hù)設(shè)施越大，保溫比越小，保溫效果越差；反之保溫比越大，保溫效果越好。4.設(shè)置防寒溝

(距地表20cm以下深層土壤溫度的日變化很小)通常防寒溝寬30cm，深50cm，溝內(nèi)填充稻殼、蒿草等導(dǎo)熱率低的材料，以切斷室內(nèi)土壤與外界的聯(lián)系，減少地中土壤熱量橫向散出，可使室內(nèi)5cm地溫提高4℃左右。三、設(shè)施加溫

在寒冷的季節(jié)，受外界環(huán)境的影響，設(shè)施內(nèi)溫度降低到作物的最低溫度甚至生物學(xué)零度以下，此時(shí)就要采取加溫措施維持作物正常生長(zhǎng)所需的溫度。設(shè)施溫度加熱包括：1.空氣加溫：空氣加溫主要有熱水供暖系統(tǒng)和熱風(fēng)供暖系

統(tǒng)，熱水供暖系統(tǒng)熱穩(wěn)定性好；此外，設(shè)施

空氣加熱還有室內(nèi)直接燃燒方式。2.土壤加溫：溫室土壤加熱多為熱水加熱或電加熱，一些簡(jiǎn)

易的設(shè)施中采用釀熱加溫。

①

熱水式采暖系統(tǒng)

以熱水為熱媒的采暖系統(tǒng)，由提供熱源的鍋爐、熱水輸送管道、循環(huán)水泵、散熱器以及各種控制和調(diào)節(jié)閥門等組成。熱水采暖系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，是目前最常用的采暖方式。其優(yōu)點(diǎn)是溫室內(nèi)溫度穩(wěn)定、均勻、系統(tǒng)熱惰性大，節(jié)能；溫室采暖系統(tǒng)發(fā)生緊急故障，臨時(shí)停止供暖時(shí)，2h不會(huì)對(duì)作物造成大的影響。其缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備多，造價(jià)高，設(shè)備一次性投資較大。系統(tǒng)組成：熱水鍋爐→輸送管道→散熱設(shè)備及附屬設(shè)備特點(diǎn)：水熱容量大，熱穩(wěn)定性好，室內(nèi)溫度波動(dòng)小，停機(jī)后保溫性強(qiáng)；配置復(fù)雜、設(shè)備費(fèi)用高；預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)適用范圍：大型溫室、有較長(zhǎng)期和大量供熱需求的溫室圓翼型散熱器（鑄鐵、鋼）散熱量一般300～700W/m熱水采暖系統(tǒng)的設(shè)備熱水采暖系統(tǒng)的工作過(guò)程為：用鍋爐將鍋爐內(nèi)水加熱，通過(guò)循環(huán)泵將鍋爐加熱的熱水通過(guò)供熱管道送到溫室或大棚中，并均勻地分配給室內(nèi)設(shè)置的每組散熱器，通過(guò)散熱器來(lái)加熱室內(nèi)的空氣，提高溫室的溫度，冷卻了的熱水回到鍋爐再重新被加熱。布置該種系統(tǒng)管路時(shí)，可根據(jù)溫室、大棚的實(shí)際情況來(lái)布置管路。例如在日光溫室中，拱角部分散熱量較大，可將系統(tǒng)回水管道布置在拱角部位，以彌補(bǔ)熱量散失，提高溫室內(nèi)空氣溫度的均勻性。熱水采暖系統(tǒng)工作原理加熱鍋爐出口散熱器高溫水高溫空氣低溫空氣低溫水設(shè)施

②

熱風(fēng)式采暖系統(tǒng)

有熱風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)爐之分。熱風(fēng)機(jī)通過(guò)熱交換將加熱空氣送入溫室提高室溫的加熱方式，該系統(tǒng)由熱源、空氣換熱器、風(fēng)機(jī)和送風(fēng)管道組成。熱風(fēng)爐是直接燃燒加熱空氣，沒(méi)有空氣換熱器。熱風(fēng)機(jī)采暖系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是：溫度分布比較均勻，易于實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，設(shè)備投資少。缺點(diǎn)是：運(yùn)行費(fèi)用和耗能量要高于熱水采暖系統(tǒng)。當(dāng)溫室較長(zhǎng)時(shí)，風(fēng)機(jī)一側(cè)送風(fēng)壓力不夠，可能送不到另一端，造成溫度分布不均勻。熱風(fēng)采暖設(shè)備（熱風(fēng)爐或暖風(fēng)機(jī)）熱源：燃煤、燃油、燃?xì)?、電能、熱水、蒸汽特點(diǎn)：供熱系統(tǒng)簡(jiǎn)單，配置安裝靈活、簡(jiǎn)便，設(shè)備費(fèi)用較低；系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間短，升溫快；溫度穩(wěn)定性差，停機(jī)后溫度降低快。適用范圍：小型溫室或供熱需求較小的溫室，或用于大型溫室輔助加溫，尤其適用于短期臨時(shí)加溫。熱風(fēng)溫度：30℃～60℃送風(fēng)量：每m2溫室面積送風(fēng)量27～36m3/h對(duì)于熱風(fēng)采暖系統(tǒng)，為了使溫室內(nèi)溫度分布均勻，要求送機(jī)將熱風(fēng)均勻地分布在室內(nèi)空間，即要求均勻送風(fēng)，才能夠保證其送風(fēng)效果。保證均勻送風(fēng)的條件：首先要保證各側(cè)孔流出風(fēng)量相等，同時(shí)使出口氣流盡量垂直于管道的側(cè)壁。目前溫室內(nèi)均勻送風(fēng)管道均采用等截面的塑料風(fēng)管；風(fēng)管側(cè)壁開(kāi)孔。通過(guò)開(kāi)孔間距的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)。關(guān)于均勻送風(fēng)的計(jì)算可參見(jiàn)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。

熱風(fēng)機(jī)采暖系統(tǒng)的工作過(guò)程為：由熱源提供的熱水通入空氣換熱器，室內(nèi)空氣用風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫流過(guò)空氣換熱器，吸收熱水放出熱量，被加熱后進(jìn)入溫室，如此不斷循環(huán)就加熱了整個(gè)溫室的空氣。為了保證室內(nèi)空氣溫度的均勻性，通常將風(fēng)機(jī)壓出的熱空氣送入通風(fēng)管，通風(fēng)管由開(kāi)孔的聚乙烯薄膜制成，沿溫室長(zhǎng)度布置，此種風(fēng)管重量輕，布置靈活，易于安裝并且不會(huì)產(chǎn)生太強(qiáng)的遮蔭。③電熱采暖系統(tǒng)

利用電流通過(guò)電阻大的導(dǎo)體將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M(jìn)行空氣或者土壤加溫的加溫方式。主要為電加熱線，有空氣加熱線和地加熱線兩種，加熱線的長(zhǎng)度是采暖設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，一般電熱溫床的經(jīng)驗(yàn)值是100W/m2。優(yōu)點(diǎn)：不受季節(jié)、地區(qū)限制，可根據(jù)種植作物的要求和天氣條件控制加溫的強(qiáng)度和加溫時(shí)間，升溫快、溫度分布均勻、穩(wěn)定、操作靈便等。缺點(diǎn)：耗電量大、運(yùn)行費(fèi)用高。電加熱線示意圖

常見(jiàn)的加溫方式有熱水采暖、熱風(fēng)采暖、電熱采暖、輻射采暖等多種方式，其加溫效果、設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用具有很大差異。熱水采暖的效果最穩(wěn)定，但一次性投資大，適用于大型溫室的供暖；熱風(fēng)采暖的一次性投資大約只有熱水采暖的1/5，但運(yùn)行費(fèi)用較高，適用于各種類型的塑料棚；電熱采暖的熱效率較高，但耗電多，主要適用于苗床的育苗；輻射采暖是利用液化石油氣燃燒取暖的方式，耗氣較多，僅適用于臨時(shí)輔助采暖。常見(jiàn)的加溫方式及特點(diǎn)2.采暖設(shè)計(jì)與計(jì)算

①采暖的目的與設(shè)計(jì)要求采暖設(shè)備的容量應(yīng)保持設(shè)施內(nèi)的設(shè)定溫度（地溫及氣溫）。設(shè)施內(nèi)空間溫度分布應(yīng)均勻，時(shí)間變化應(yīng)平穩(wěn)，因此要求采暖設(shè)備配置合理，調(diào)節(jié)能力高。遮蔭少、占地少，便于栽培作業(yè)操作。設(shè)備投資少，加溫費(fèi)用低。②采暖設(shè)計(jì)的基本程序首先要根據(jù)設(shè)施的結(jié)構(gòu)、地理位置等因素進(jìn)行最大采暖負(fù)荷的計(jì)算；其次，依據(jù)設(shè)施所在地及用途等具體條件確定采暖所用熱媒；最后根據(jù)最大采暖負(fù)荷及采暖方式進(jìn)行散熱設(shè)備、管道及鍋爐容量計(jì)算等。最大采暖負(fù)荷：栽培期的最冷季節(jié)里，保持作物正常生育所需補(bǔ)充的熱量。Qg=[Ag

(qt+qv)+As·qs]·fw式中 Ag——溫室全覆蓋表面積，m2；

As——溫室地面面積，m2；

qt

——單位面積的貫流熱量；

qv——單位面積的換氣傳熱量；qs——單位面積的地中傳熱量；

fw——風(fēng)速校正系數(shù)（強(qiáng)風(fēng)地區(qū)單層覆蓋溫室的

fw=1.1）單位面積貫流傳熱的表達(dá)方程式為：

Qt=ht

·

(tr

-to)·（1-fr）其中tr

——室內(nèi)氣溫，℃；

to

——室外氣溫，℃；

ht——傳熱系數(shù)，或熱貫流率，kJ/(m2·h·℃)。單位面積換氣傳熱的表達(dá)方程式為：

Qv=hv

·

(tr

-to)其中tr

——室內(nèi)氣溫，℃；

to

——室外氣溫，℃；

ht——換氣傳熱系數(shù)，kJ/(m2·h·℃)。單位面積土壤傳熱的表達(dá)方程式為：

a.冬季室內(nèi)溫度tr確定在影響作物生長(zhǎng)、發(fā)育的環(huán)境條件中，溫度是一個(gè)重要因素。由于作物生長(zhǎng)發(fā)育本身是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，而且存在許多不可避免的隨機(jī)因素或未知因子。這些將會(huì)導(dǎo)致生理過(guò)程發(fā)生波動(dòng)，使作物生長(zhǎng)發(fā)育的適宜溫度具有一定變化范圍，即適宜溫度范圍。作物各自都有最低溫度、最適溫度和最高溫度“三基點(diǎn)溫度”，在最適溫度條件下，當(dāng)其它環(huán)境條件得到滿足時(shí)，作物干物質(zhì)積累速度最快，作物生長(zhǎng)發(fā)育迅速而良好，冬季室內(nèi)計(jì)算溫度即由此而定。

蔬菜的溫度指標(biāo)花卉的溫度指標(biāo)

b.冬季室外溫度to計(jì)算冬季室外計(jì)算溫度to如何確定，對(duì)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很關(guān)鍵性的影響。如采用過(guò)低的to值，使采暖系統(tǒng)造價(jià)增加；如采用值過(guò)高，則不能保證采暖效果。由于溫室、大棚結(jié)構(gòu)的特殊性，to值亦不能簡(jiǎn)單地套用工業(yè)與民用建筑中供暖室外計(jì)算溫度。

設(shè)施室外設(shè)計(jì)溫度

c.傳熱系數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積F、熱節(jié)省率fr。d.冷風(fēng)滲透耗熱量Q2=0.00028NVe.貫流熱量計(jì)算、換氣傳熱量的計(jì)算、地中傳熱的計(jì)算例題：北京地區(qū)某10連棟拱形屋面塑料溫室，屋面角為30°，單跨跨度8m，南北方向共9個(gè)開(kāi)間，柱距為4m，天溝高度2.2m，屋脊高度5.2m。屋面及四周全部采用雙層充氣膜覆蓋，夜間室內(nèi)上部覆蓋綴鋁膜保溫幕（50%鋁膜，50%透明膜）。室內(nèi)種植喜溫蔬菜，冬季夜間室外計(jì)算氣溫為-12℃，要求夜間室內(nèi)氣溫不低于15℃，試計(jì)算溫室的冬季采暖熱負(fù)荷及單位面積的采暖熱負(fù)荷，其中經(jīng)過(guò)覆蓋材料的傳熱、地中傳熱及冷風(fēng)滲透損失的熱量各占多少比例。若采用熱水采暖，每m散熱量600W，計(jì)算所需圓翼型散熱器配置數(shù)量。8m2.2m5.2m9×4m30°（1）熱水鍋爐的分類：①層燃爐：燃料被層鋪在爐排上進(jìn)行燃燒的爐子，也叫火床爐。3.采暖裝置②室燃爐：燃料隨空氣流噴入爐室呈懸浮狀燃燒的爐子。③沸騰爐：燃料在爐室中被由下而上送入的空氣流托起，并上下翻騰而燃燒的爐子，可有效利用劣質(zhì)燃料。（2）熱水鍋爐的型號(hào)識(shí)別鍋爐型號(hào)+燃燒方式號(hào)+蒸發(fā)量（t/h）—出口壓力（Mpa）/出口溫度—燃料種類號(hào)+設(shè)計(jì)次序DZP20—4/240—W

單鍋筒縱置式拋煤機(jī)鍋爐，蒸發(fā)量為20t/h，出口蒸汽壓為4MPa，出口蒸汽溫度為240℃，使用無(wú)煙煤，按原型設(shè)計(jì)建造。（3）散熱器的類型及選擇計(jì)算散熱器是熱水采暖系統(tǒng)中重要的散熱設(shè)備。光管散熱器：由鋼管制成，沿溫室四周和中柱偶數(shù)布置。優(yōu)點(diǎn)：供回水管同一位置，散熱均勻；四周布置可有效增溫，提高溫室內(nèi)部溫度。缺點(diǎn)：遮光較嚴(yán)重光管散熱器散熱量Q（即為溫室最大設(shè)計(jì)負(fù)荷）可按下式計(jì)算

Q=A·KΔt·L

式中，Q：最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W；

A：每米長(zhǎng)光管的表面積，m2

；

K：管道的傳熱系數(shù)，W/m2℃;Δt：管道內(nèi)熱媒平均溫度與室內(nèi)溫度之差，℃；

L：所需光管長(zhǎng)度，m。每米長(zhǎng)管道表面積

表中所列為溫室常用管徑的外表面積，其它規(guī)格管外表面積，可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。不保溫管道的傳熱系數(shù)k(w/m2℃)每米長(zhǎng)管道表面積2．鑄鐵柱型散熱器柱型散熱器是呈柱狀的單片散熱器，每片各有幾個(gè)中空的立柱相互連通。根據(jù)散熱面積的需要，可把每個(gè)單片組裝在一起形成一組散熱器。柱型散熱器根據(jù)立柱的多少主要可分為一柱、二柱和四柱三種型式。根據(jù)落地或掛墻安裝方式，分為帶腳和不帶腳的兩種式型。選擇該種散熱器時(shí)，可根據(jù)最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷所選擇的某種型號(hào)散熱器單片散熱量，計(jì)算出所需的片數(shù)鑄鐵圓翼型散熱器一根內(nèi)徑75mm的管子，外面帶有許多圓形肋片的鑄件。管子兩端配置法蘭，可將數(shù)根組成平行疊置的散熱器組。管子長(zhǎng)度為750mm和1000mm兩種。熱浸鍍鋅鋼制圓翼型散熱器該類散熱器是在鋼管外繞環(huán)狀鍍鋅翼片，經(jīng)過(guò)脹管后，減小翼片和鋼管外壁的熱阻。此類散熱器質(zhì)輕、傳熱系數(shù)高。但其使用壽命較鑄鐵散熱器短。在選擇溫室內(nèi)散熱設(shè)備時(shí)，由于溫室內(nèi)相對(duì)濕度較大，最好選擇鑄鐵型散熱器，其使用壽命較長(zhǎng)。四、溫室降溫工程僅依靠通風(fēng)、空氣無(wú)降溫處理時(shí)溫室控溫能力較低控溫最大限度:室外氣溫＋1～2℃

我國(guó)絕大部分地區(qū)，夏季室外氣溫較長(zhǎng)時(shí)期高于30℃，且太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，單純依靠通風(fēng)，要將溫室內(nèi)氣溫控制在大多數(shù)作物適宜的氣溫上限（30℃）以下是不可能的。必須采取通風(fēng)以外的降溫措施。二個(gè)方面的降溫措施：①對(duì)進(jìn)入溫室的空氣進(jìn)行降溫處理②遮陽(yáng)1.人工降溫的方式①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(shí)可除濕；設(shè)備投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用高。②冷水降溫（低溫冷水吸收空氣中的熱量）降溫效果取決于冷水溫度和水在屋面的流動(dòng)情況；冷水溫度在露點(diǎn)溫度以下時(shí)，可除濕；需低溫水源，耗水量大；水垢清洗困難；系統(tǒng)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。③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）降溫效果顯著，耗水量小。比較：冷水降溫——冷水溫度12℃，吸熱后升到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)降溫為冷水降溫的58倍。或在吸收相同熱量的情況下，蒸發(fā)降溫的耗水量?jī)H為冷水降溫的1/58④遮陽(yáng)降溫

設(shè)備簡(jiǎn)單，建設(shè)成本低，約為機(jī)械制冷降溫的七分之一；運(yùn)行費(fèi)用低（約為機(jī)械制冷降溫的十分之一）；缺點(diǎn)：降溫的同時(shí)，會(huì)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。蒸發(fā)降溫技術(shù)與設(shè)備已在農(nóng)業(yè)設(shè)施中廣為采用干球濕球溫度