西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速分布及其與室外風(fēng)速和通風(fēng)面積的關(guān)系

1. 2. 3　日光溫室內(nèi)風(fēng)速與室外風(fēng)速的關(guān)系　將測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 找出各個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的室內(nèi)、外風(fēng)速值, 進(jìn)行回歸分析。

1. 2. 4　通風(fēng)面積不同時(shí)日光溫室內(nèi)的風(fēng)速折減率

和溫升　通風(fēng)面積不同, 則溫室內(nèi)的通風(fēng)效果也不同, 可以用風(fēng)速折減率（R ） 來(lái)討論不同通風(fēng)面積下的室內(nèi)通風(fēng)效果。R = 1 - V iöVo

式中,V i 和V o 分別為溫室內(nèi)、外的風(fēng)速（m ös）。試驗(yàn)同時(shí)分析了日光溫室內(nèi)溫度較室外溫度的上升值與通風(fēng)面積之間的關(guān)系。設(shè)置了12. 7% ,17. 45% , 18. 8% 和25. 2% 4 個(gè)通風(fēng)面積比, 分別進(jìn)行室內(nèi)外共10 個(gè)點(diǎn)、3 個(gè)高度水平風(fēng)速的測(cè)量, 對(duì)測(cè)得的1 080 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2. 1　西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速的日變化規(guī)律　　西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速與室外風(fēng)速的日變化情況見(jiàn)圖2。

F ig. 2　D iurnal variat ion of air speed inside and outside no rthw est type sunligh t greenhouse　　從圖2 可以看出, 日光溫室內(nèi)風(fēng)速日變化明顯受到室外風(fēng)速的影響, 總體趨勢(shì)呈雙峰曲線, 上午9:00 和中午13: 00 風(fēng)速較大, 早晚風(fēng)速較小。通風(fēng)情況下, 13: 00 時(shí)室內(nèi)風(fēng)速zui大, 12: 00 時(shí)風(fēng)速zui小; 室內(nèi)垂直方向上的風(fēng)速雖然有些時(shí)段有所不同, 但總體變化趨勢(shì)是風(fēng)速隨著高度的增加而增大。風(fēng)速變化除了主要受室外風(fēng)速的影響外, 還受室內(nèi)熱壓的作用。上午（8: 00～ 10: 00） 開(kāi)棚（側(cè)窗打開(kāi)以及天窗開(kāi)啟為開(kāi)棚） 時(shí), 由于棚內(nèi)溫度較棚外高, 從而產(chǎn)生較大的溫度差, 導(dǎo)致棚內(nèi)外的氣流交換較快, 造成上午氣流交換加強(qiáng), 風(fēng)速變化不平穩(wěn); 中午（12: 00～ 14:00） , 室內(nèi)溫度升高, 空氣上下溫度差增大, 因此中午風(fēng)速zui大; 下午（15: 00～ 17: 00） , 由于棚內(nèi)外溫度基本平衡, 氣流交換變?nèi)? 因而風(fēng)速變化平穩(wěn)。

2. 2　西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速水平分布

從圖3 可以看出, 溫室中風(fēng)速在東西方向的水平分布規(guī)律為: 溫室東部和中部的風(fēng)速差異不大, 西部風(fēng)速明顯大于東部和中部, 這主要是由于溫室的第9 期楊振超等: 西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速分布及其與室外風(fēng)速和通風(fēng)面積的關(guān)系37

 

　從圖2 可以看出, 日光溫室內(nèi)風(fēng)速日變化明顯受到室外風(fēng)速的影響, 總體趨勢(shì)呈雙峰曲線, 上午9:00 和中午13: 00 風(fēng)速較大, 早晚風(fēng)速較小。通風(fēng)情況下, 13: 00 時(shí)室內(nèi)風(fēng)速zui大, 12: 00 時(shí)風(fēng)速zui小; 室內(nèi)垂直方向上的風(fēng)速雖然有些時(shí)段有所不同, 但總體變化趨勢(shì)是風(fēng)速隨著高度的增加而增大。風(fēng)速變化除了主要受室外風(fēng)速的影響外, 還受室內(nèi)熱壓的作用。上午（8: 00～ 10: 00） 開(kāi)棚（側(cè)窗打開(kāi)以及天窗開(kāi)啟為開(kāi)棚） 時(shí), 由于棚內(nèi)溫度較棚外高, 從而產(chǎn)生較大的溫度差, 導(dǎo)致棚內(nèi)外的氣流交換較快, 造成上午氣流交換加強(qiáng), 風(fēng)速變化不平穩(wěn); 中午（12: 00～ 14:00） , 室內(nèi)溫度升高, 空氣上下溫度差增大, 因此中午風(fēng)速zui大; 下午（15: 00～ 17: 00） , 由于棚內(nèi)外溫度基本平衡, 氣流交換變?nèi)? 因而風(fēng)速變化平穩(wěn)。

2. 2　西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速水平分布

從圖3 可以看出, 溫室中風(fēng)速在東西方向的水平分布規(guī)律為: 溫室東部和中部的風(fēng)速差異不大, 西部風(fēng)速明顯大于東部和中部, 這主要是由于溫室的操作間在西側(cè)墻上, 因此造成西部風(fēng)速較大。若排除操作間開(kāi)口的影響, 溫室內(nèi)風(fēng)速在東西方向上應(yīng)無(wú)明顯差異。從圖4 可知, 溫室內(nèi)風(fēng)速在南北方向的水平分布規(guī)律為: 中排測(cè)量點(diǎn)的風(fēng)速明顯小于南北兩排測(cè)量點(diǎn)的風(fēng)速。由此可以看出, 在溫室前開(kāi)口和頂開(kāi)窗同時(shí)打開(kāi)的情況下, 溫室內(nèi)風(fēng)速南北方向水平分布規(guī)律呈V 字型, 并且離窗口越近, 風(fēng)速越大。這主要是因?yàn)楸睖y(cè)量點(diǎn)距離頂窗較近, 南測(cè)量點(diǎn)距離南側(cè)通風(fēng)口較近, 而中部測(cè)量點(diǎn)離窗口較遠(yuǎn)。另外,溫室通風(fēng)除了室外風(fēng)速的影響外, 還受室內(nèi)外溫度差造成的熱壓作用的影響, 在頂通風(fēng)和底通風(fēng)同時(shí)開(kāi)啟的情況下, 會(huì)形成前底窗進(jìn)風(fēng), 頂窗排風(fēng)的自然循環(huán), 因此越靠近通風(fēng)窗口, 風(fēng)速越大。2. 3　西北型日光溫室室外風(fēng)速對(duì)室內(nèi)風(fēng)速的影響在溫室中, 通過(guò)調(diào)節(jié)頂通風(fēng)和前部底通風(fēng), 溫室的zui大通風(fēng)面積可以達(dá)到25. 2% （通風(fēng)口面積與溫室總占地面積之比）。2004205217, 在通風(fēng)面積zui大條件下, 白天對(duì)室內(nèi)外各點(diǎn)的風(fēng)速和溫度進(jìn)行測(cè)量,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析可以看出, 室內(nèi)風(fēng)速主要受室外風(fēng)速的影響, 且二者存在較強(qiáng)的線性關(guān)系（圖5）。在室外風(fēng)速相同的情況下, 室內(nèi)風(fēng)速隨著測(cè)點(diǎn)高度的增加而增大, 且室外風(fēng)速對(duì)室內(nèi)風(fēng)速的影響也增大。

2. 4　通風(fēng)面積對(duì)西北型日光溫室內(nèi)風(fēng)速折減率和溫升的影響

從圖6 可以看出, 風(fēng)速的折減率隨著測(cè)點(diǎn)高度的增加而增大; 總體來(lái)看, 隨著通風(fēng)面積的增大, 風(fēng)速折減緩慢降低, 再迅速降低, zui后又緩慢降低（100 cm 高度處出現(xiàn)輕微增加）。表明在20～ 100 cm高度, 從風(fēng)速折減率的角度來(lái)看, 通風(fēng)效果*的通風(fēng)面積比大約為18%～ 25%。圖7 表明, 在通風(fēng)面積比從12. 7% 上升到25. 2% 時(shí), 室內(nèi)溫升先迅速降低, 后緩慢降低, 溫室內(nèi)的平均溫升從2. 36 ℃降到1. 34 ℃, 其中在通風(fēng)面積比為18. 8%～ 25. 2% 時(shí)溫升下降緩慢。結(jié)合圖6的分析可以初步得出, 西北型日光溫室通風(fēng)效果*的通風(fēng)面積比為18%～ 25%。

3　結(jié)論與討論

溫室自然通風(fēng)的原理包括熱壓作用和風(fēng)壓作用, 前者是利用溫度差而產(chǎn)生室內(nèi)外空氣的壓力差,形成熱壓作用的通風(fēng); 后者是利用風(fēng)吹向建筑物時(shí),迎風(fēng)面產(chǎn)生正壓、背風(fēng)面產(chǎn)生負(fù)壓, 從而形成風(fēng)壓作用的通風(fēng)。熱壓作用的變化相對(duì)較小, 而風(fēng)壓作用的隨機(jī)性很大。由于自然通風(fēng)應(yīng)用廣泛, 在許多情況下風(fēng)壓引起的自然通風(fēng)會(huì)有舉足輕重的作用。本研究結(jié)果顯示, 西北型日光溫室內(nèi)的風(fēng)速日變化規(guī)律基本上呈雙峰曲線, 這主要是因?yàn)樵谏衔?: 00 左右, 由于溫室開(kāi)窗通風(fēng), 室內(nèi)的高溫高濕氣體因熱壓的作用迅速向外排出, 室外溫度較低的新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi), 使室內(nèi)的風(fēng)速達(dá)到第1 個(gè)高峰; 隨著空氣交換的進(jìn)行, 室內(nèi)外的溫度逐漸達(dá)到平衡, 室內(nèi)風(fēng)速開(kāi)始降低; 在中午時(shí)刻, 由于溫室內(nèi)外溫差加大, 室內(nèi)的風(fēng)速又一次增大, 達(dá)到第2 次高峰; 下午時(shí)段, 由于溫室內(nèi)外的溫差逐漸減小, 室內(nèi)風(fēng)速逐漸減小。因此日光溫室內(nèi)的風(fēng)速日變化呈雙峰曲線。在25. 2% 的通風(fēng)面積比下, 西北型日光溫室室內(nèi)風(fēng)速與室外風(fēng)速有顯著的線性關(guān)系, 這與M eirTei 等和W ang 等對(duì)大型連棟溫室的研究結(jié)論一致。因此可以認(rèn)為, 在國(guó)內(nèi)的節(jié)能日光溫室中,室內(nèi)風(fēng)速隨室外風(fēng)速的增大而增大, 隨室外風(fēng)速的減小而減小。日光溫室內(nèi)的風(fēng)速在水平方向的分布規(guī)律為東西方向變化不大, 南北方向呈V 字型分布,其根本原因是距離通風(fēng)口距離的不同, 離通風(fēng)口越近, 風(fēng)速越大, 反之越小。

日光溫室內(nèi)風(fēng)速的大小可直接調(diào)節(jié)室內(nèi)的小氣候, 如降低溫度, 排除濕氣, 增加CO 2 含量, 適宜的風(fēng)速還有利于作物的光合、呼吸和蒸騰作用。日光溫室內(nèi)的風(fēng)速與通風(fēng)面積密切相關(guān), 因此研究日光溫室的通風(fēng)面積非常重要。以往通風(fēng)面積的確定主要采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù), 至今尚無(wú)此方面的研究報(bào)道。本試驗(yàn)研究了通風(fēng)面積與風(fēng)速折減率之間的關(guān)系, 以及通風(fēng)面積與溫室內(nèi)溫升的關(guān)系, 結(jié)果表明, 西北型日光溫室通風(fēng)效果*時(shí)的通風(fēng)面積比為18%～25% , 這對(duì)于指導(dǎo)溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高溫室管理水平和日光溫室的環(huán)境調(diào)控能力均有重要意義。西北型節(jié)能日光溫室是西北地區(qū)溫室生產(chǎn)的主要溫室類型, 具有造價(jià)低、保溫性能好等優(yōu)點(diǎn), 十分適合西北地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 研究其室內(nèi)的風(fēng)速分布規(guī)律可以進(jìn)一步優(yōu)化溫室結(jié)構(gòu)。本試驗(yàn)初步闡明了西北型節(jié)能日光溫室中風(fēng)速的分布和變化規(guī)律,結(jié)果對(duì)于日光溫室通風(fēng)面積的優(yōu)化設(shè)計(jì)和溫室的生產(chǎn)管理具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

 

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