当前世界环境

介绍

在印度西南部的kutch地区，其特点是降雨量低，环境温度高，盐影响土壤和劣质水^［13］．开放式栽培易于失败，产量低^［13］可以降低作物失败风险，提高产量的技术，更好地利用稀缺水将是非常理想的。温室技术可以帮助实现这些目标。但它在印度仍然比较突出，到目前为止，该装置主要处于较冷的地区。其潜在的有用性在使热干旱地区更加高效;也没有进行的研究，以便将其采用这些领域。m^［7］提请注意这一点“虽然温室通常被认为是在寒冷气候中提供温暖的环境，但还表明，通过适当设计的冷却系统，可以改善植物生长条件下的广泛炎热气候。适应现代对印度条件的冷却技术无疑将导致在环境极为严酷的地区生产高价值植物和材料的机会。受保护的种植也具有大大提高每单位耗水量的潜在好处，这在许多方面都很重要优质水域受到严重限制的地区“。

常用的冷却方法是风扇和衬垫系统和雾喷嘴或雾化器。估计在布杰(距项目地点90公里)的气候条件下冷却所需的水表明，一种需要冷却约120天的5个月的作物将消耗700多毫米的水，这与开阔的农田所需的水相当。这是一个主要的障碍。另一种冷却方法需要更少或不需要水。一种可能的替代方案是地管式热交换器(the)，自然通风可能是另一种方案。

南部地中海地区的温室也有同样的问题。Kittas等人。^［6］观察到“在地中海和干旱地区发展温室地区需要有效的温室夏季适应。自然通风是温室冷却最常用的系统”。库奇地区的冷却需求将会延长。但同时又刮风。4月、5月和6月白天(上午10时至下午4时)的平均风速分别为6 m/s、8 m/s和9 m/s。考虑到电力昂贵且供应不可靠，依靠自然通风也是适当的。

Santamouriset al。^［11］使用该技术评估了来自不同国家的18个温室设施。在所有这些中，它被用来补充供暖。它提供的覆盖总供暖需求从28%到60%不等。在某些情况下，在最冷的日子里，温室空气温度比环境温度升高，从3°C到10°C不等。他们没有提到冷却方式。但他们通过模拟证明，该产品在冷却方面同样具有吸引力。利用TRNSYS模拟了一个与歌德耦合并在雅典(37.50 N lat)环境下运行的温室，使用了雅典的气候和地温数据。对温室夏季的空气温度进行了预测，并与1000米处的测量结果进行了比较²在雅典的玻璃覆盖的温室加上了ethe。模拟表明，从埋地管中使用空气持续通风，将内部气温保持在40°C以下。在雅典的夏天，封闭的温度，不透明的温室通常持续45°C。在Kothara（23°14 N N LAT）10月，11月，12月和1月的封闭式房屋上显示出高达55°C，38°C，34°C和59°C的温度。在这里可能需要一个象征。

据报道，地中海地区和美国部分地区在自然通风方面进行了广泛的工作。Boulard和Baille^[1]布拉德和德劳伊^［2］开发了有用的表达式，以预测从屋顶通风口通风率后，广泛测量在416米²位于法国阿维尼翁的两跨塑料温室。计算通风量的几种模型之一，给定屋顶通风量和风速为:

在那里,

G =通气率，

s =排气区，

=经验确定的无量纲系数，用于6至9米/秒的风格

为(0.20±0.008)，

风速

表(1)显示了其他几位作者确定的经验系数。

表1：没有屏幕的通风口的经验风系数

Kacira等。^［4］使用计算流体动力学（CFD）软件研究空气变化率，在锯齿轮廓的温室中的风流模式，侧面和屋顶上的通风口。模拟表明空气变化率受风速，通风口的位置相对于风向的影响。迎风侧的侧面通风口比屋顶通风口更有效。例如，在一个带有2米/秒的外风的两个跨度房屋中的空调中，空气变化率为4.05空气每分钟变化，迎风侧通风口与两个屋顶通风口一起开放。没有侧面通风口，每分钟的速度下降至仅0.7空气变化（即第六个）。侧面发泄面积为占地面积的9％，两个屋顶的每个屋顶的距离为12％。所有三个通风口都有33％的地板。在较慢的风中，下降比例大。从模拟中获得的风力流动模式是有趣的，并且有助于了解通风大小和位置的有用性。

从Kittas等人的研究结果来看，温室的开口被防虫屏覆盖，这大大降低了通风率。^［5］在表1. miguel等。^［8］测试了七种不同的屏幕材料，确定屏幕压降并估计渗透性。他们表明，众所周知的弃前大学方程，最佳地描述了压降。Muñoz.^［9］开发了两个重要参数的信息，即通风口的排放系数和结构的风效应系数，这需要计算给定的通风率在给定的房子，给定的通风口的大小和位置。

让我们重新承载，温室技术可以提高热干旱地区的生产力。为了促进采用，希望开发需要较少或没有水的冷却方法，并且在电力使用也经济。努力在几个地方采用地中海地区温室的自然通风，以降低冷却成本。Ethe和静态通风似乎对印度的kuch这样的热干旱地区似乎很有前途。这些需要被尝试。

材料和方法

设施是在村庄建造的：Kothara，Dist。：印度古吉拉特邦的Kutch。Kothara由闭环模式加上欧洲州的温室，配有侧面和屋顶通风口，顶部可伸缩的阴影网。整个组件被称为干旱地区温室（AAG）。

干旱区温室试验设计

1998年，当我们开始在干旱地区引入环境控制农业时，当地并没有深部土壤温度的数据库，当然也没有在该地区应用环境控制农业的例子。建立本地数据库需要做大量的基础工作。首先，对深部地温场进行了表征。夏朗和Jadhav^［14］报道称，3米深度的温度制度稳定，平均为27°C和季节性幅度的波动。然后在加热和冷却模式下构建和测试的单遍ethe^{[13] [15]}．然后，在艾哈迈达巴德动物园安装了一个使用该系统的实际系统，为老虎的住处降温^[16]．所有这些的经验都用于设计和建造Kothara的设施。

温室结构

温室是一个锯齿型结构，框架由方形封闭结构的镀锌铁。跨度6米，长20米，脊高3.5米;建筑面积120米²并封闭360米^3.(图一)排水沟是东西向的。用于包层的200微米UV稳定PE膜。

图1:试验干旱区温室 Kothara，Kutch，Gujarat 点击这里查看图

通风口

虽然已经启动了一些工作，但尚未在印度自然通风温室的空气变化率的标准。ASAE标准每分钟0.75-1空气变化。公式-2给出了空气流速与要移除的热量之间的关系（Ashrae1985基础），

H

Q = -------------------------- ..............（2)

（参见₂) (T_我- T._o）

在那里,

q =空气流量（m^3./ h),

H =从空间（W）中移除的热量，

Cf₂=计算系数（0.34），

T_我和T_o=内外空间温度(K)。

表2给出了由上式得到的给定换气速率下的温差。空气换率约为1，人们可以预期室内温度与室外温度的差距在2摄氏度以内。我们选择每分钟换一次空气或360米换一次空气^3./分钟在科塔拉设施。现在我们需要确定通风口的总面积和位置。通风口将有屏幕，在操作期间将有作物内部。

表2：空气变化率和温差

通风口的位置

放置在相对侧的两个开口增加了空气流速;由于热梯度（Ashrae基本面1985），还需要开口之间的一些垂直距离。Feuilloley等人已推荐侧面和屋顶配置。^［3］，短暂被采用。它决定有三个通风口 - 两个彼此相对的侧面，在同一水平和一个上的脊（屋顶）。侧面通风口是连续的，脊通孔在段中框架。随着所有三个通风口都是手动关闭的，此配置将允许灵活运行。

开口的大小

科塔拉地区夏季(3 - 6月)的峰值风速为8 - 10 m/s。我们取4m/s(峰值的一半)来确定通风口的大小。使用帕帕达克给出的风系数^[10]是通风口的高度（长度等于侧面或脊-20m的长度），用于构造 - 在侧面，相反的屋顶上，发现为0.53米（各）。这将具有一个通风率。As it was selected to have three vents, all were made equal of 20m X 0.5m.总通风面积为25％的地板面积-17％的侧面，脊上8％。通风口被筛选。在屋顶上提供可伸缩的遮蔽盖，由非织造的遮蔽罩 - 载有50％阴影。三个通风配置的系数 - 在屋顶上的两个在屋顶上没有发现。此外，在建造设施时，有关的风相关系数不容易获得筛选的通风口。因此，不可能确定实际结果的先验，确切的通风率。视觉观测是由温室的烟雾流动的。 Smoke was generated at three points in the closed and empty greenhouse. In one test all three vents were simultaneously opened. The wind direction at the time was south-west. Most of the smoke went out of the vent at the bottom on the north side. A much smaller amount exited through the top vent. House became apparently clear of smoke in just a few minutes.

地球换热器

在任何给定地点设计或选择给定尺寸的温室风扇垫系统的程序，以及规定的组件标准。这不是基于系统的情况。在计算温室的通风要求(每小时换气量)时，假设温室有作物冠层(不是空的)，并在高峰期保持阴凉。实际到位的歌德提供了20空气交换在温室每小时。计算表明，较高的通风率是可取的，但该系统趋于变得笨拙和昂贵。因此决定将体积限制在20次换气，并在高峰时间提供雾化器来增加冷却。空气是由一个4千瓦，1440转/分钟电机驱动的离心鼓风机移动的。

它由八根管子组成，分成两层。第一层有四根管道，深度为3米，第二层也有四根管道，位于第一层之上1米。每根管子长23米，直径20厘米。管子由低碳钢制成，壁厚3毫米。这种管道通常用作管井套管。管道间隔1.5米。在每一层的两端都有一个共同的标题。空气从温室中抽出，通过埋在地下的管道循环，然后返回温室。39台雾化器的排量为7lph，工作压力为4kg/cm²．

灌溉施肥单元

有一种灌溉装置和滴水板，用于浇水和应用肥料。

监测环境参数的仪器

系统附近安装了由可充电的12 V电池供电的八通道数据记录器。通过数据记录器（天气技术印度）每小时测量空气温度，相对湿度和风速度，在地上5米以上的5米处的风速计）并在现场记录。温度测量精度为±0.2°C（分辨率±0.1°C），相对湿度精度为±3％（分辨率±0.1％），风速精度优于±0.5米/秒，失速速度为0.3m / s．三个气象屏蔽温度传感器在中心线和中间的三个位置放置1米。在两种土壤温度传感器中，一个放置在30厘米的深度，另一个位于表面下方。相对湿度传感器放置在地上的中间1米的中心线上。数据记录器具有LCD显示，实时时钟日历和串行输出端口，用于将其连接到PC，并将其与打印机或内存模块并行接口。

结果和讨论

温室环境控制

在6月份，作物内部(番茄1.9米高的棚架支撑)和顶部遮阴的封闭温室的自然通风峰值增加了9.8°C(表3)。当所有通风口都打开时，该值降低到3.1°C。预计这些结果不会与其他地点的结果相同。但将这些结果与Tietel和Tanny报告的结果进行比较是有趣的^[17]．他们研究了位于以色列南部(北纬31.28度，东经34.38度，上午75米)的温室的瞬态行为。该设施为四跨锯齿结构，全长960米²地板和连续屋顶窗67米²总面积即地板。占地板的6.9％。在测试期间，它有胡椒落在2.8米的高度。经过几天的测试（最多1七月）温室允许在关闭后加热一小时，在上午10点到32.5°C，距离环境温度6.3°C。当屋顶通风口打开时，房子开始在大约38分钟内冷却并达到稳定状态。然后，房子已经冷却至仅1.2°C以上的环境，其保持几乎恒定（约31°C）。在测试期间，辐射水平紧密约872W / m²风速为2.5m/s。经过几天的反复测试，得出了相似的结果。

表3:温升(温室内作物遮荫至2005年6月)

ethe的运作

当系统运行时(所有通风口都关闭)，仅使用该系统就能将增益限制在2.5°C。当系统与雾化同时进行时(每半小时2分钟爆发一次)，增益进一步降低到仅1.2°C。进一步增加起雾的频率已被尝试过，但没有明显的帮助。这个表格还显示了在提供辅助蒸发冷却的过程中损失的水量，每小时18升，每小时120秒。每分钟换气0.33次。如果没有过滤网和作物，三个通风口的换气率预计接近1。筛管显著降低了流速(表1)。高产量的存在进一步降低了流速。Feuilloley, et al。^［3］研究了气孔大小、位置风速和植被高度对实验曲西特隧道通风量和降温效果的影响。他们报告说:“最好的通风系统有顶部和底部开口，底部开口面积大于顶部开口面积。”该系统的最佳总开口面积为32%(顶部15%，底部17%)”。他们用(CO .)测量通风系数(每小时换气率)₂）气体示踪技术。开口面积为32％，裸露的裸机通风系数为76，40个高出“植被”高1.8米“。通过在隧道内部架设塑料防风，模拟植物高度对通风系数的影响。它是合理的，在高大的作物内和筛选的通风口Kothara的三孔配置提供了不到一个的空气变化率。ethe旨在机械地阻碍空气，其产量不受作物的影响。因此，性能的亲密性可能是合理的。

加热由ETHE

Kothara的夜间温度通常在12月开始跌至18°C以下。1月夜间较冷，温度降至8°C至9°C。夜间温度在2月中旬以上18°C上升。观察到夜间闭环温室的温度几乎与环境相同。因此，从12月15日至2月15日需要加热。据报道，据报道，加热与ethe非常有效^［12］．当室内温度低于15°C时，歌德就会启动。它能在30分钟内将温度提高到22-23℃。可采用开/关计划-当温度达到15°C左右时打开，当温度提高到22°C时关闭。通常需要70到80分钟，温度才会再次降到15°C以下。

环境控制一览表

在较冷的月份（11月到1月和2月的一部分），只需在中午两小时打开通风口就足够了。夜间需要加热，这可以通过Ethe轻松完成。从2月开始，顶部是阴影，在中午左右开放四个小时。该程序将内部温度保持在34°C以下。在4月初，Ethe被运营，偶尔也使用雾化。该过程保持内部温度约为34°C -36°C。在5月中旬继续播种。温室从5月15日至6月30日关闭。裁剪于7月份恢复。

温室番茄栽培

种植了在商业种植者中比较常见的杂交番茄(Sygenta的Avinash F2)(图2)。幼苗于2004年10月28日种植(表4)。最后一次采摘是在2005年5月15日。这种作物被保存在温室里直到6月的第三周(仅用于试验和其他观察)。4月份以后，农产品的价格越来越好，因为3月份以后，全省各地的番茄都不长了。但到5月底，水果尺寸减小，每周采摘量也减少，天气变得太热。在这个炎热干旱的地区，我们能够很好地进行到夏季，这是一项非常重要的成就。

图2：在干旱地区温室的番茄 Kothara，Kutch，Gujarat 点击这里查看图

表4:干旱区温室种植试验总结

节约用水

灌水量为211 mm。这仅是露天栽培番茄产量的一半左右(早前曾说产量较低，且番茄季将于3月结束)。虽然在第一次试验中偶尔使用雾化器，但在这次试验中没有使用雾化器。不使用雾化器的原因是，落在树叶上的水粒子似乎会造成微小的暗棕色斑点，看起来像盐灼伤。

每轮种植产量增加

总产量相当于56.3 T / ha。在这个地区的直接街区本身，种植者的最佳营业率在敞开的领域报告仅为15吨/公顷。然而，在这个省的其他部分，这是潮湿的，报告的最佳产量是30吨/公顷。因此，AAG产量几乎是该省潮湿地区最佳开放式地区的两倍。

结论

具有合适适应的温室技术可用于热，干旱地区，以提高产量，延长种植季节，更好地利用稀缺的水。地线 - 热交换器和静电通风是可用于环境控制的两个有前途的适应性。Ethe还提供了在冬季夜晚的有效暖气的有效手段。这些功能的设施被称为干旱地区温室。Kothara的AAG具有相当于25％的地板面积的静态通风区（两侧禁用17％，脊通风口8％）。ethe具有每小时提供20个空气变化的能力。它嵌入在温室下方2至3米之间的地层，平均温度为27°C，具有小的年度波动的幅度小。

1. 从上午11点打口通行者到下午4点从顶部的阴影是足够的，以保持房子低于34°C至1月中旬。随后，需要操作ethe。ethe运行限制温度增益，并保持内部温度，附近36°C。
2. 在古吉拉特邦的开放领域，养殖杂种番茄所需的水是近一半的一半。收益率几乎是该省开放场地的两倍。

参考

1. Boulard，T.和Baille，A.在一个装备连续屋顶通风口的温室内的空气汇率建模。农业工程学报研究， 61: 37-48(1995)。
   CrossRef
2. Boulard，T.和Draoui，B.一个温室的自然通风，连续屋顶通风口：测量和数据分析。《农业工程研究， 61: 27-36(1995)。
   CrossRef
3. 王志强，王志强，王志强，等。温室气体静态通风的优化研究。见:第十一次国际会议论文集:塑料在农业中的应用。牛津和IBH出版公司私人有限公司，新德里，印度(1990)。
4. 陈志强，陈志强，陈志强，等。自然通风、多跨、锯齿形温室的CFD评估。Asae跨越，41（3）：833-836（1998）。
   CrossRef
5. Kittas，C.，Boulard，T.，Bartzanas，T.，Katsoulas，N.和Mermier，M。昆虫筛网对温室通风的影响。美国农业学会工程师， 45(4): 1083-1090(2002)。
   CrossRef
6. Kittas，C.，Boulard，T.，Mermier，M.和Papadakis，G.风引起了温室隧道中的空气汇率，具有连续的侧面开口。杂志农业工程研究， 65: 37-49(1996)。
7. 印美温室研究的合作机会。见:第十一次国际会议论文集:塑料在农业中的应用。牛津和IBH出版公司私人有限公司，新德里，印度(1990)。
8. 陈志强，王志强，王志强，等。温室筛选材料的气流特性分析。《农业工程研究，67：105-112（1997）。
   CrossRef
9. Muñoz，P.，Montero，J。I.，Antón，A.和Gifford，F。防虫屏和屋顶开口对温室通风的影响。《农业工程研究， 73: 171-178(1999)。
   CrossRef
10. 王志强，王志强，王志强，等。一种具有连续屋顶和侧开口的温室气体交换速率的测量与分析。农业工程研究学报， 63: 219-228(1996)。
    CrossRef
11. Santamouris，M.，Mihalakaha，G.，Balaras，C. A.，Argiraioua，A。D.和Vallinaras，M.使用埋地管子用于冷却农业温室的节能。太阳能，35：111-124（1995）。
    CrossRef
12. 王志强，王志强，王志强，等。温室-地管换热器的热耦合性能研究。XXX CIOSTA-CIGR V国会管理和技术申请的报告赋予农业和农业食品系统，都灵，意大利，Vol.2：9月22日至24日，865-873（2003）。
13. 陈志强，陈志强。单通道地管换热器的设计与性能研究。农业工程学报，40（1）：1月至3月，1-8（2003）。
14. 伊斯兰，G.和Jadhav，R.土壤温度制度在Ahmedab​​ad。农业工程学报，39（1）：1月至3月（2002年）。
15. 陈志强，陈志强，陈志强，等。基于数学模型的地下管式换热器性能仿真研究。农业工程学报，40（3）：7月至9月，8-15（2003）。
16. 夏朗G;Sahu R K;和Jadhav R.基于土管热交换器的老虎住所空调。动物园的印刷品，16(5):2001年5月。
17. 王志强，王志强。温室自然通风的研究进展。环境科学与技术。农林气象学， 96: 59-70(1999)。
    CrossRef