由加強(qiáng)內(nèi)外空氣交換量著手 (一)、自然通風(fēng)
密閉型溫室之降溫方式最基本者為自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)。前者為溫室周?chē)蝽攲恿敉L(fēng)窗(側(cè)窗與天窗),當(dāng)室內(nèi)溫度由於日照而提高時(shí),熱空氣會(huì)因密度降低而上浮由天窗溢出,而外界空氣由側(cè)窗流入造成對(duì)流,當(dāng)溫度差異愈大時(shí)其流速愈快,但室溫仍將大於外溫。如圖 5-1a 所示為加強(qiáng)自然通風(fēng)效果之單棟溫室設(shè)計(jì);如圖 5-1b 所示為加強(qiáng)自然通風(fēng)效果之連棟溫室設(shè)計(jì)。
自然通風(fēng)在冬天效果最好,因?yàn)榇藭r(shí)內(nèi)外空氣的溫差最大。由於空氣溫差,可使屋頂排氣孔成為絕佳的出氣口,側(cè)面排氣孔大則成為絕佳的進(jìn)氣口。當(dāng)天氣很熱時(shí),內(nèi)外的空氣溫差就很小,甚至不存在。事實(shí)上,當(dāng)你最需要通風(fēng)的時(shí)候往往是自然通風(fēng)最小的時(shí)候。若通風(fēng)是外界風(fēng)所引起,則較溫暖的地區(qū),使用自然通風(fēng)應(yīng)有較佳的效果。
玻璃溫室通常使用屋頂排氣窗。塑膠溫室若要行自然通風(fēng)則必須利用塑膠布溫室本身屋頂之側(cè)舉上升或下降動(dòng)作造成屋頂開(kāi)口通氣作用。這種方式在日本、中國(guó)及南歐地區(qū)比較大的塑膠溫室區(qū)使用相當(dāng)普遍。在美國(guó)和加拿大,有些塑膠溫室也裝有屋頂排氣孔,但這對(duì)每三年需換一次的塑膠布造成很大的困擾。側(cè)面排氣孔可以自動(dòng)開(kāi)啟,但排氣孔通常是手動(dòng)者為多。溫室側(cè)面可以鐵絲網(wǎng)遮蓋以防鳥(niǎo)、蟲(chóng)飛入,但網(wǎng)目過(guò)細(xì)時(shí)卻會(huì)嚴(yán)重妨礙自然通風(fēng)效果。
頂部排氣孔通常使用於玻璃溫室或硬塑膠溫室。在美國(guó)紐澤西州所用之山墻排氣孔寬度通常約為地面寬度的 15%。換言之,一間10公尺寬的溫室可有雙排氣孔而每個(gè)排氣孔的寬度是75 cm。側(cè)排氣孔的寬度通常和山墻通氣孔相同,或?yàn)?5 cm。在連棟式的溫室中,順風(fēng)和逆風(fēng)排氣孔的運(yùn)作非常重要。有些時(shí)候,當(dāng)風(fēng)直接吹入順向通風(fēng)口時(shí),反而會(huì)降低溫室內(nèi)部的通風(fēng)作用。
側(cè)窗配合天窗的使用為本省一般溫室之特徵,溫室兩側(cè)可自動(dòng)或以手動(dòng)方式向上捲起,側(cè)窗與天窗都應(yīng)該是一個(gè)連續(xù)的開(kāi)口。若只有側(cè)窗,則通風(fēng)之效果全賴(lài)溫室所在地在夏季是否常有風(fēng),若配合天窗的使用,則可利用熱空氣密度小(較輕)的原理,讓蓄積在上方之較熱空氣有一出口,有助於自然對(duì)流的發(fā)生。此系統(tǒng)由於不需投資另外的設(shè)備成本與操作成本,是以在本省最為盛行。若透過(guò)此二自然的力量仍無(wú)法將溫室內(nèi)氣溫降至合適之范圍,則須另採(cǎi)機(jī)械通風(fēng)方式。
除了溫差之影響外,風(fēng)速也是一主要因子,若只有側(cè)窗而無(wú)天窗,則溫室之跨距不宜大過(guò)15 m;在風(fēng)速低時(shí),跨距大,有側(cè)窗及天窗之溫室內(nèi)需在天窗下方或側(cè)窗上安裝風(fēng)機(jī)來(lái)輔助帶動(dòng)氣流,此即所謂機(jī)械式通風(fēng),又稱(chēng)強(qiáng)制通風(fēng)。風(fēng)機(jī)將溫室內(nèi)熱空氣強(qiáng)制抽出同時(shí)由於壓差而將大氣吸入達(dá)到通風(fēng)之效果。
(二)、強(qiáng)制通風(fēng)
機(jī)械式通風(fēng)一般使用風(fēng)機(jī)將溫室內(nèi)熱空氣強(qiáng)制抽出同時(shí)由於壓差而將大氣吸入達(dá)到通風(fēng)之效果。此系統(tǒng)需維持適當(dāng)?shù)臍饷苄圆拍苁箍諝庥蛇M(jìn)氣口進(jìn),由排氣風(fēng)機(jī)出;但是也因?yàn)闅饷芏菀子袩崂鄯e的現(xiàn)象,若設(shè)施之被覆資材為玻璃,則蓄熱情況更是嚴(yán)重,是以在設(shè)計(jì)上需注意通風(fēng)量的大小,至少其降溫效果要優(yōu)於自然通風(fēng),即要比在同一地點(diǎn)蓋一採(cǎi)側(cè)窗配合天窗的溫室的降溫效果要好。
一般只具遮雨功能之完全開(kāi)放型簡(jiǎn)易溫室其最低溫為同於大氣溫度,很難作進(jìn)一步有效的控制,但可作為密閉型溫室是否使用其它降溫設(shè)備之判斷標(biāo)準(zhǔn)。密閉型溫室若無(wú)良好之通風(fēng),其溫度高出室外10 ~20 ℃也是可能,如圖 5-2 所示。密閉型溫室若有足夠的通風(fēng)能維持每分鐘同溫室體積的空氣交換速率,則可保持溫室內(nèi)溫度只比室外溫度高10 ℉(5 ℃),其降溫極限亦相同於外界氣溫。
利用風(fēng)扇在溫室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓之強(qiáng)行通風(fēng)式比自然通風(fēng)系統(tǒng)可靠,通常將通風(fēng)率設(shè)計(jì)為每一分鐘一個(gè)溫室體積(1 ac, air change)的通氣風(fēng)量率。一間10m x 33m的溫室大約需700 m3/min的通氣風(fēng)量率。由1kw 馬達(dá)帶動(dòng)的風(fēng)機(jī)(系統(tǒng)負(fù)壓為2.5 厘米水柱)可提供此風(fēng)量率。若風(fēng)扇以平均每天1 元,則業(yè)者每月每 m2溫室面積之電費(fèi)應(yīng)為1 元。電費(fèi)會(huì)隨季節(jié)、作物種類(lèi)和地理位置的不同而有所差異。
利用控制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控入氣窗的大小可以達(dá)到分段的效果。溫室的溫度決定風(fēng)扇運(yùn)作的個(gè)數(shù)。氣窗的開(kāi)啟和預(yù)定 3.6 m/s 的空氣流動(dòng)速度相配合。氣窗的開(kāi)啟可利用電腦(計(jì)算氣窗開(kāi)啟所需的時(shí)間)或控制器(利用機(jī)械開(kāi)關(guān)系統(tǒng)來(lái)感應(yīng)窗子的位置)來(lái)控制。
對(duì)於自然和機(jī)械兩種通風(fēng)系統(tǒng)的差異一直有爭(zhēng)論存在。在美國(guó)紐澤西州羅格斯大學(xué)生物資源工程系giacomelli 教授在塑膠布連棟溫室中做了許多實(shí)驗(yàn)以比較二者之差別。表5-5所示的試驗(yàn)結(jié)果可看出使用風(fēng)扇通風(fēng)優(yōu)於自然通風(fēng)許多。由圖5-2 亦可同時(shí)看出無(wú)論多大的風(fēng)量,機(jī)械通風(fēng)之降溫極限亦為同於大氣之乾球溫度。表5-6 所示為適於採(cǎi)用自然通風(fēng)或強(qiáng)制通風(fēng)之溫室之比較。
表 5-5 機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)之效果
系統(tǒng)改變
從 ---- 到
改變後經(jīng)過(guò)
的時(shí)間,分
內(nèi)部溫度差
℃
日光輻射量
w/㎡
風(fēng)速
mile/hr
風(fēng)扇----自然
12
2.3
680
8.2
自然----風(fēng)扇
6
-2.2
740
11
風(fēng)扇----自然
6
2.1
789
11
自然----風(fēng)扇
3
-2.0
862
8.6
風(fēng)扇----自然
3
1.8
772
6.3
自然----風(fēng)扇
6
-2.5
804
8.2
風(fēng)扇----自然
3
1.5
517
9.4
自然----風(fēng)扇
9
-1.1
480
5.3
表 5-6 適於採(cǎi)用自然通風(fēng)或強(qiáng)制通風(fēng)之溫室
採(cǎi)自然通風(fēng)方式為較有利之溫室: 1、小型溫室,側(cè)窗與天窗開(kāi)口面積較大者
2、連棟溫室,屋頂能大幅打開(kāi)者
3、跨距在15 m以下之單棟塑膠布溫室,其側(cè)壁能全開(kāi)者
4、盛夏時(shí)休耕的溫室
採(cǎi)強(qiáng)制通風(fēng)方式為較有利之溫室: 1、高溫期通風(fēng)不良,側(cè)窗與天窗開(kāi)口面積較小之溫室
2、天窗結(jié)構(gòu)不佳或位處強(qiáng)風(fēng)區(qū)天窗頻受風(fēng)吹破壞之溫室
3、跨距在15 m以上,側(cè)窗與天窗功能無(wú)法充份發(fā)揮之溫室
4、希望能保持通風(fēng)及低濕的溫室
5、夏季以蒸發(fā)冷卻法降溫之溫室