。ㄒ唬、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)與機械通風(fēng)。前者為溫室周圍或頂層留通風(fēng)窗(側(cè)窗與天窗),當(dāng)室內(nèi)溫度由於日照而提高時,熱空氣會因密度降低而上浮由天窗溢出,而外界空氣由側(cè)窗流入造成對流,當(dāng)溫度差異愈大時其流速愈快,但室溫仍將大於外溫。如圖 5-1a 所示為加強自然通風(fēng)效果之單棟溫室設(shè)計;如圖 5-1b 所示為加強自然通風(fēng)效果之連棟溫室設(shè)計。
自然通風(fēng)在冬天效果最好,因為此時內(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氣口。當(dāng)天氣很熱時,內(nèi)外的空氣溫差就很小,甚至不存在。事實上,當(dāng)你最需要通風(fēng)的時候往往是自然通風(fēng)最小的時候。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)舉上升或下降動作造成屋頂開口通氣作用。這種方式在日本、中國及南歐地區(qū)比較大的塑膠溫室區(qū)使用相當(dāng)普遍。在美國和加拿大,有些塑膠溫室也裝有屋頂排氣孔,但這對每三年需換一次的塑膠布造成很大的困擾。側(cè)面排氣孔可以自動開啟,但排氣孔通常是手動者為多。溫室側(cè)面可以鐵絲網(wǎng)遮蓋以防鳥、蟲飛入,但網(wǎng)目過細時卻會嚴重妨礙自然通風(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,或為75 cm。在連棟式的溫室中,順風(fēng)和逆風(fēng)排氣孔的運作非常重要。有些時候,當(dāng)風(fēng)直接吹入順向通風(fēng)口時,反而會降低溫室內(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)可自動或以手動方式向上捲起,側(cè)窗與天窗都應(yīng)該是一個連續(xù)的開口。若只有側(cè)窗,則通風(fēng)之效果全賴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。若透過此二自然的力量仍無法將溫室內(nèi)氣溫降至合適之范圍,則須另採機械通風(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)窗而無天窗,則溫室之跨距不宜大過15 m;在風(fēng)速低時,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)機來輔助帶動氣流,此即所謂機械式通風(fēng),又稱強制通風(fēng)。風(fēng)機將溫室內(nèi)熱空氣強制抽出同時由於壓差而將大氣吸入達到通風(fēng)之效果。
。ǘ、強制通風(fēng)
機械式通風(fēng)一般使用風(fēng)機將溫室內(nèi)熱空氣強制抽出同時由於壓差而將大氣吸入達到通風(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氣口進,由排氣風(fēng)機出;但是也因為氣密而容易有熱累積的現(xiàn)象,若設(shè)施之被覆資材為玻璃,則蓄熱情況更是嚴重,是以在設(shè)計上需注意通風(fēng)量的大小,至少其降溫效果要優(yōu)於自然通風(fēng),即要比在同一地點蓋一採側(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放型簡易溫室其最低溫為同於大氣溫度,很難作進一步有效的控制,但可作為密閉型溫室是否使用其它降溫設(shè)備之判斷標準。密閉型溫室若無良好之通風(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)生負壓之強行通風(fēng)式比自然通風(fēng)系統(tǒng)可靠,通常將通風(fēng)率設(shè)計為每一分鐘一個溫室體積(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 馬達帶動的風(fēng)機(系統(tǒng)負壓為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溫室面積之電費應(yīng)為1 元。電費會隨季節(jié)、作物種類和地理位置的不同而有所差異。
利用控制系統(tǒng)來監(jiān)控入氣窗的大小可以達到分段的效果。溫室的溫度決定風(fēng)扇運作的個數(shù)。氣窗的開啟和預(yù)定 3.6 m/s 的空氣流動速度相配合。氣窗的開啟可利用電腦(計算氣窗開啟所需的時間)或控制器(利用機械開關(guān)系統(tǒng)來感應(yīng)窗子的位置)來控制。
對於自然和機械兩種通風(fēng)系統(tǒng)的差異一直有爭論存在。在美國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驗以比較二者之差別。表5-5所示的試驗結(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 亦可同時看出無論多大的風(fēng)量,機械通風(fēng)之降溫極限亦為同於大氣之乾球溫度。表5-6 所示為適於採用自然通風(fēng)或強制通風(fēng)之溫室之比較。
表 5-5 機械通風(fēng)與自然通風(fēng)之效果
系統(tǒng)改變
從 ---- 到
改變後經(jīng)過
的時間,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 適於採用自然通風(fēng)或強制通風(fēng)之溫室
採自然通風(fēng)方式為較有利之溫室:
1、小型溫室,側(cè)窗與天窗開口面積較大者
2、連棟溫室,屋頂能大幅打開者
3、跨距在15 m以下之單棟塑膠布溫室,其側(cè)壁能全開者
4、盛夏時休耕的溫室
1、高溫期通風(fēng)不良,側(cè)窗與天窗開口面積較小之溫室
2、天窗結(jié)構(gòu)不佳或位處強風(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