温室工程中喷雾降温与制冷降温施工方案与技术参数

温室工程中喷雾降温与制冷降温施工方案与技术参数本省之高温期长达八个月以上，就算温室内温度可降至与外温相同，其温度仍然偏高。加湿（蒸发）冷却方式为进一级的降温方式，常见者有风机湿帘(水墙)法(FanandPad)、风机水雾法(FanandMist)及风机微雾法(FanandFog)。前二者之降温极限为外界空气之湿球温度，末者之降温极限则为原来内部空气之湿球温度。温室工程对风机湿帘（水墙）法的实施风机湿帘(水墙)法之设计优良者其效率在75-85%（如图5-3），风量过大、风速过高，将降低空气与溼帘之接触时间，效率反而下降。水墙之安置可有多种方法（图5-4），一般以直立式最为常见。温室工程中的风机湿帘（水墙）法,湿帘部份设计图依据所喷出之水珠大小，风机水雾法又分为水雾(mist)与细雾(micromist)；其颗粒大小分别为1mm与0.1mm。由于水雾之颗粒较大，喷出之后很快就落至植株体上或着地，是以蒸发效果不好，后者大约只有50%的水份能有效蒸发带走蒸发潜热，前者能带走的热更少。更有甚者，前者可能造成过湿而导致植株的腐败，使用上不可不慎。风机湿帘法与风机水雾法之水墙与水雾产生设备通常只安装在温室之一侧（图5-5），是以无可避免的温室内会有温度梯度的现象。风机微雾法通常有多重『水线』，若在吸气口侧广设预冷水线，在室内气流之中途设再冷水线（如图5-6），一般降温效果较佳且均匀。设计良好之风机微雾型降温设备可将温室温度降至同于外界大气之湿球温度。喷雾系统的降温能力除了与喷嘴的效率相关之外，其喷水量是否适量亦是一重要关键，图5-7所示分别为水量不足与水量充足之同一喷雾设施之降温能力比较。台湾为亚热带地区海岛，一般皆会直觉的认为一定是高温高湿，非常不利于採用加湿（蒸发）冷却方式进行降温，然而在正午及午后的高温时段，空气之相对湿度通常只有约50%（如图5-8），整天的湿球温度均保持在25℃左右。是以在最需降温之同时，风机湿帘(水墙)、风机水雾及风机微雾等叁种蒸发冷却式降温方法仍有其可发挥之处。本省目前以风机湿帘法最为大众熟悉，此系统在使用时需注意维持温室之气密性，必需使进入温室之空气全都经过水墙才能发挥蒸发冷却效果。温室水墙之各种安置方法水墙与水雾产生设备安装在温室之一侧风机微雾法典型之多重『水线』安装方式风机微雾法水量不足（左）与水量充足时（右）降温能力之比较小型温室可采用小型吹入式蒸发冷却单元机如图所示（Nelson,1985），其构造与基本原理与今日市面上有售之凉风扇相同，基本上是将水墙与风扇安装于同一单元，空气经过水墙被风机吹入温室。目前本省已有相类似的产品问世。实验探讨喷出之水珠与空气流向对降温效果之影响。喷水夹板墙法，此系统之特色在空气与水雾之接触时间颇长，喷嘴分别安装于两夹层，空气流经两夹层，在一边喷出之水珠与空气流向为同向，另一边则为反向（Counter-currentFlow）。空气通过此喷水侧之降温效率（β）可水墙采用率之计算公式。其中，Ti，Ta如图5-10所示，分别为进入与离开喷水侧之空气温度，Tw则为外界空气之湿球温度。Luchow与Zabeltitz探讨以下叁种情况之降温效率，简列如下：1.使用单列水管，空气流向与喷嘴喷水之方向相同，2.使用单列水管，空气流向与喷嘴喷水之方向相反，3.使用双列水管，空气流向与喷嘴喷水之方向先相同再相反。第二者优于第一者的原因在于第二者中空气与水珠之接触时间较长，当第一者之水压为0.5MPa（约5个大气压）而第二者之水压为0.2MPa（2个大气压）时，二者之降温效果相差不多，但很明显的，由于第一者使用之水压较高，其初始与操作成本皆要比第二者高出许多。第叁者使用之水量为前二者之两倍，其降温效果为最佳是可预见的。作者考虑用水量，降温效果与安装成本得到的结论为第二者最佳。此系统的最大好处在成本低廉，安装、维修容易且效率比水墙高。此处所谓之效率係指喷水侧之降温效率。效率为100%代表离开喷水侧进入温室之空气温度为同于大气之湿球温度。本省在高湿高热之夏季当可採用此系统，若经费不缺，可采用前述之第叁种设计，其效果会比水墙好，成本也较低廉。温室专用风机微雾法风机微雾法简称喷雾法（fogging），此类系统的使用早已存在，却是直到最近才广泛被应用在温室中。喷雾系统所喷出之雾气（fog）是由水蒸气和极细小的水滴所组成的。传统的雾气产生方式是水经由高压过程通过极小的洞（喷嘴）所产生的「云（cloud）」。就理想状况而言，「云」应该能悬浮在空中，且维持一段时间，是以能完全蒸发。另外，雾气的产生亦可透过超音波振盪方式或旋转离心方式产生。喷雾方式所产生雾气之颗粒大小是由喷嘴的管径和水压的大小来决定的。我们这裡所指的雾气（fog）和薄雾（mist）并不相同。薄雾的水滴比雾气的大且较重，而且会造成潮溼。雾气起初是呈现悬浮的状态，最后会蒸发掉，若空气含水程度已达饱和，则其会再变成水滴。图5-11所示为温湿度与颗粒大小对水珠蒸发前所能移动之距离的影响。传统的风机水雾法与风机微雾法都使用喷嘴，其对水质与水压之要求均高，前者之水压需求在10～14大气压之间，后者则维持在35大气压或以上；基于高压之需求，管路之材质与喷嘴之要求均较高，相对的成本亦较高。温湿度与颗粒大小对水珠蒸发前所移动之距离的影响旋转离心式喷雾机配合风机之使用为新式之风机微雾法。此方法对水质与水压的要求不高为其最大优点。其产生之雾粒大小约为43微米，若喷雾机可悬吊在作物上方1公尺或以上，则所喷出之水雾在落在作物叶面上之前均可完全蒸发，效率达100%。风机微雾法所产生之水珠颗粒为0.01～0.03mm，是以通常能近乎100%的有效蒸发。英文的mist与fog皆译为雾，实则二者在水珠的颗粒大小上有很大的区别。fog的定义为颗粒小于40微米（micron，μm）的水珠，一个micron为百万分之一米，约为人髮直径的1/10。0.01～0.03mm为10～30微米约为1-3根头髮之直径。颗粒比1微米还小的水珠即为『烟』。就温室降温之目的而言，最佳的雾粒直径为17微米，此种雾粒所造成的微雾浓度适中，尚具有遮光的效果，呈烟状的雾粒即缺乏此种附加价值。再者，浓度适中的微雾在蒸发前瀰漫于作物附近，可形成一零蒸散环境(Zerotranspirationenvironment)，在不影响作物生理的情况下大幅降低作物对灌溉的需求，此为另一附加价值。温室内环流风机循环通风系统