设施农业设计基础农业设施通风基础

农业设施通风基础,河南农业大学园艺学院,1.农业设施通风换气的目的,农业建筑设施在相对封闭的环境下，容易产生高温、高湿和不适的空气成分环境。,通风换气是最经济有效的环境调控措施，也是调控农业设施内环境的重要技术手段。,其主要作用主要在于以下几方面：,1.农业设施通风换气的目的,A、排除多余热量，抑制高温,温室：,1.农业设施通风换气的目的,1.农业设施通风换气的目的,A、排除多余热量，抑制高温,多余热量主要来自于室外热作用和畜禽产生的代谢热。,在20左右气温时，畜禽每小时、每kg体重产生的显热，猪、牛等约为410kJ，鸡约为1520kJ。夏季这些热量在室内积聚，加上室外向室内传入的热量，室内将产生较高的气温。在现代集约化高密集的养殖条件下，问题更为突出。,畜禽舍,1.农业设施通风换气的目的,B、引入室外新鲜空气，调控设施内的空气成份,白昼植物光合作用吸收CO2，室内CO2浓度降低，甚至达到100以下，不能够满足植物光合作用需要。,其主通风可从引入的室外空气中获得CO2补充。在严寒冬季为保温的需要尽量减少通风时，应考虑进行CO2施肥的措施。但是自然通风是补充CO2是最经济可行的方法。,温室：,1.农业设施通风换气的目的,1.农业设施通风换气的目的,B、引入室外新鲜空气，调控设施内的空气成份,畜禽的呼吸、排泄物等有机物的分解以及管理工作和设备的运行，将产生氨、硫化氢、二氧化碳、甲烷、粪臭素、一氧化碳等有害气体和粉尘。,为保持室内空气清洁卫生，必须通风引入室外新鲜空气。,畜禽舍：,1.农业设施通风换气的目的,C、排除室内水汽，降低室内空气湿度,温室：,在封闭管理的情况下，土壤潮湿表面的蒸发和植物蒸腾作用的水汽在室内聚集，往往产生较高的室内空气湿度，夜间室内相对湿度甚至可达95%以上。高湿度环境影响植物的蒸腾，妨碍水分与养分的吸收，不利于生长发育，并引发病害。,1.农业设施通风换气的目的,C、排除室内水汽，降低室内空气湿度,畜禽的呼吸和体表蒸发、舍内潮湿地面、饮水设备、饲料和排泄物等产生的水分蒸发，将大量增加室内空气中水分含量。,通风可有效排除室内的水汽，引入室外干燥空气，降低室内空气湿度。,畜禽舍：,2.通风的基本形式,通风换气设计的基本要求:,满足有效调控室内气温、湿度和气体成分环境要求的足够通风量；,通风量能够根据不同需要在一定范围内有效方便地进行调节；,室内要求具有适宜的气流速度，分布均匀；,通风换气设备运行可靠，操作控制简便，不妨碍生产管理作业；,设备耐用、投资费用低、运行效率高，运行管理费用低。,2.通风的基本形式,作用范围：,全面通风，局部通风,自然通风，局部通风,工作动力：,2.通风的基本形式,自然通风,特点：通风系统投资省、不消耗动力，使用经济，应优先采用。通风能力有限，通风效果易受设施周围地势和室外气候条件（风向、风速、室内外温差大小）等因素影响。范围：开放式畜禽舍，日光温室和塑料大棚,借助设施内外的温度差产生的“热压”或室外自然风力产生的“风压”促使空气流动。,在设置机械通风的同时也设置有自然通风系统，并往往在管理中优先使用。,2.通风的基本形式,机械通风,特点：通风能力强，效果稳定。可在空气进入室内前进行加温或降温处理，便于组织室内气流和风量调控。设备和维修费用相对较大，运行需消耗电能。设备遮光，运行中产生噪音。,依靠风机产生的风压强制空气流动,范围：密闭式和较大型的有窗式畜禽舍，连栋温室（较大的面积和空间、环境调控要求高）。,通风换气量的一般设计方法,3.农业设施的自然通风,一、热压作用下的自然通风,热压通风是利用设施内外气温不同而形成的空气压力差促使空气流动。,3.农业设施的自然通风,热压作用下的自然通风,pia=pib+raighpoa=pob+raogh,由于上面不通风，下面两个通风窗开启，则pia=poa，,即：pib+raigh=pob+raoghpibpob=(raorai)gh,当tito时，rairao,热压通风的作用压强,3.农业设施的自然通风,余压为零的平面称为中和面。,室内某点的空气压力与室外同一高度上未受到扰动的空气压力之差称为该点的余压。,3.农业设施的自然通风,全部通风窗口布置在二个高度上，且进风口与排风口的流量系数分别相同的情况热压通风的计算A:由流体力学，通风窗口内外空气压差p与通过窗口的空气流速v间关系：空气流量为：,A通风窗口面积，m2；m通风窗口流量系数。,3.农业设施的自然通风,通过进风口与排风口的空气流速va和vb与其内外压力差具有如下关系：,poa-pob=raoghpia-pib=raigh,由流动的连续性，进入和流出设施的空气质量流量应相等，有：raomaAava=raimbAbvb,因为：,3.农业设施的自然通风,将vb代入前式，可解出：,Aa，Ab进风口与排风口面积，m2；ma，mb进风口与排风口流量系数,3.农业设施的自然通风,用rao/raiTi/To的关系代入，有：,式中Ti，To室内、外空气的热力学温度，K,3.农业设施的自然通风,进风口风量为：,则进风口风量的计算式：,定义,3.农业设施的自然通风,同理可得到排风口风量为：,3.农业设施的自然通风,以上热压自然通风系统的通风量计算式，进风口风量与排风口风量因空气密度的差异而略有不同，工程计算中可忽略其差异，只计算其中之一即可。,3.农业设施的自然通风,二、风压作用下的自然通风,室外自然风气流遇建筑物发生绕流，建筑物周围出现变化的气流压力分布。,由于风的作用，在建筑表面形成比远处未受扰动处升高和降低的空气静压称为风压。,3.农业设施的自然通风,二、风压作用下的自然通风,风压以气流静压升高为正压，降低为负压，其大小与气流动压成正比。风压在建筑物个表面的分布与建筑物体型、部位、室外风向等因素有关，在风向一定时，建筑物外表面上某处的风压pv为：,C风压体形系数，与建筑物体型、部位、风向有关。一般迎风面取+0.8，背风面为-0.5.,4.农业设施的机械通风,二、风压作用下的自然通风,在农业建筑的自然通风系统中，当所有进风口的风压系数和流量系数均相同，分别为Ca，ma，所有排风口的风压系数和流量系数均相同，分别为Cb，mb，风压通风的通风量可以计算如下：,3.农业设施的自然通风,三、自然通风的组织,4.农业设施的机械通风,基本形式,进气通风,排气通风,进排气通风,4.农业设施的机械通风,一、排气通风,也称负压通风，风机布置在排风口，由风机将设施内空气强行排出，设施内呈低于外部空气压力的负压状态，外部新鲜空气由进风口进入。,优点：换气效率高，室内气流分布均匀。,不足：要求设施有较好的密闭性。,4.农业设施的机械通风,二、进气通风,由风