植物工廠濕度調(diào)節(jié)與控制
作者: 時(shí)間: 2024-04-12
植物工廠內(nèi)空氣相對(duì)濕度決定了作物葉面和周圍空氣之間的水蒸氣壓力差，影響作物葉面的蒸發(fā)。濕度的大小不僅影響作物蒸騰與地面蒸發(fā)量，而且還直接影響作物光合強(qiáng)度與病害發(fā)生。濕度低，作物葉面蒸發(fā)量大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致根部供水不足，作物體內(nèi)水分減少，細(xì)胞縮小，氣孔率降低，光合產(chǎn)物減少;濕度高，作物面的蒸發(fā)量小，嚴(yán)重時(shí)體內(nèi)水分過(guò)多，導(dǎo)致莖葉增大，影響產(chǎn)量。在25%~80%的相對(duì)濕度下，作物能夠正常生長(zhǎng)。濕度對(duì)作物的另一個(gè)影響是病蟲(chóng)害，在濕度于90% 時(shí)，作物會(huì)因高濕而產(chǎn)生病害;在濕度過(guò)低時(shí)，作物容易發(fā)生白粉病及蟲(chóng)害不同的作物對(duì)空氣中相對(duì)濕度的要求也不盡相同，因此應(yīng)根據(jù)不同的作物品種及所處的生長(zhǎng)期對(duì)空氣濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
降濕調(diào)節(jié)
植物工廠內(nèi)降濕調(diào)控可采用加熱、通風(fēng)和除濕等方法。加熱不僅可提高室內(nèi)溫度而且在空氣含濕量一定的情況下，相對(duì)濕度也會(huì)自然下降;適當(dāng)通風(fēng)將室外干燥的空氣送入室內(nèi)，排出室內(nèi)高濕空氣也可以降低室內(nèi)相對(duì)濕度;直接采用固態(tài)或液態(tài)的吸濕劑吸收空氣中的水汽也是一種降低空氣濕度的方法，但成本相對(duì)高一些。為了控制室內(nèi)過(guò)高的相對(duì)濕度，植物工廠通常采用以下幾種降濕方法。
(1)通風(fēng)換氣降濕植物工廠內(nèi)造成高濕的主要原因是密閉。為了防止室內(nèi)高溫高濕，可采取強(qiáng)制通風(fēng)換氣的方法，以降低室內(nèi)濕度。室內(nèi)相對(duì)濕度的控制標(biāo)準(zhǔn)因季節(jié)、作物種類不同而異，一般以控制在50%~85%為宜。通風(fēng)換氣量的大小與作物蒸發(fā)、蒸騰的大小及室內(nèi)外的溫濕度條件有關(guān)。
(2)加溫降濕在一定的室外氣象條件與室內(nèi)蒸騰蒸發(fā)及換氣條件下，室內(nèi)相對(duì)濕度與室內(nèi)溫度成負(fù)相關(guān)。因此，適當(dāng)提高室內(nèi)溫度也是降低室內(nèi)相對(duì)濕度的有效措施之一。加溫的高低，除作物需要的溫度條件外，就濕度控制而言，一般以保持葉片不結(jié)露為宜。
(3)熱泵降濕利用壓縮機(jī)對(duì)制冷工質(zhì)壓縮做功，使制冷工質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器蒸發(fā)時(shí)從低溫?zé)嵩次≌舭l(fā)潛熱，經(jīng)壓縮后再通過(guò)高溫散熱器，將從低溫?zé)嵩次〉臒崃颗c壓縮機(jī)壓縮做功的熱量一起放熱于高溫加熱間，這是熱泵正常的工作程序。如將熱泵的蒸發(fā)器置于栽培室，蒸發(fā)盤管的溫度可降到5℃左右，遠(yuǎn)低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。空氣循環(huán)時(shí)，室內(nèi)空氣中的水汽大量從蒸發(fā)盤管上析出，就可以降低室內(nèi)空氣濕度。據(jù)研究，利用熱泵降濕，一般可使夜間室內(nèi)濕度降到85%以下。不僅如此，通過(guò)熱泵除濕，還可獲取大量的冷凝水，據(jù)日本千葉大學(xué)古在豐樹(shù)教授的計(jì)算，一座植物工廠灌水使用量在2100kg時(shí)，其蒸發(fā)量會(huì)達(dá)到2058kg，實(shí)際被植物吸收利用的僅有 42kg，如果安裝有冷凝除濕裝置，可以吸收蒸發(fā)水汽2000kg，并通過(guò)冷凝后繼續(xù)回流使用，僅有58kg的水汽通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)或自然泄漏排出室外，這樣整座植物工廠的水資源利用效率就達(dá)到97%，不僅控制了室內(nèi)空氣濕度，而且還實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。
加濕調(diào)節(jié)
在干燥季節(jié)，當(dāng)室內(nèi)相對(duì)濕度低于40%時(shí)，就需要加濕。在一定的風(fēng)速條件下，適當(dāng)增加一部分濕度可增大氣孔開(kāi)度，提高作物的光合強(qiáng)度。常用的加濕方法有噴霧加濕與超聲波加濕等。超聲波加濕不會(huì)出現(xiàn)因加濕而打濕葉片的現(xiàn)象，已經(jīng)在物工廠中廣泛使用。
圖 3-5 是一款應(yīng)用于植物工廠的超聲波加濕器，系統(tǒng)由相對(duì)濕度傳感器、水箱、泵、供水管道、穩(wěn)壓器、比例控制器、加濕器和控制電路等組成。加濕用水為去離子水，由水泵將去離子水供至加濕器的汲水盤，根據(jù)控制系統(tǒng)給出的信號(hào)確定濕度調(diào)節(jié)狀態(tài)。濕度的控制采用比例控制(圖3-6)，通過(guò)設(shè)定濕度控制值和比例參數(shù)值，當(dāng)控制濕度系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，環(huán)境監(jiān)控開(kāi)關(guān)S2閉合，加濕機(jī)開(kāi)啟;同時(shí)，通過(guò)ⅡC通訊接口，將比例控制值傳遞給“IIC-DA模塊”輸出擬比例信號(hào)，模擬比例信號(hào)經(jīng)“比例控制器”控制加濕器的加濕量，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物工廠內(nèi)相對(duì)濕度的比例調(diào)控。
降濕調(diào)節(jié)
植物工廠內(nèi)降濕調(diào)控可采用加熱、通風(fēng)和除濕等方法。加熱不僅可提高室內(nèi)溫度而且在空氣含濕量一定的情況下，相對(duì)濕度也會(huì)自然下降;適當(dāng)通風(fēng)將室外干燥的空氣送入室內(nèi)，排出室內(nèi)高濕空氣也可以降低室內(nèi)相對(duì)濕度;直接采用固態(tài)或液態(tài)的吸濕劑吸收空氣中的水汽也是一種降低空氣濕度的方法，但成本相對(duì)高一些。為了控制室內(nèi)過(guò)高的相對(duì)濕度，植物工廠通常采用以下幾種降濕方法。
(1)通風(fēng)換氣降濕植物工廠內(nèi)造成高濕的主要原因是密閉。為了防止室內(nèi)高溫高濕，可采取強(qiáng)制通風(fēng)換氣的方法，以降低室內(nèi)濕度。室內(nèi)相對(duì)濕度的控制標(biāo)準(zhǔn)因季節(jié)、作物種類不同而異，一般以控制在50%~85%為宜。通風(fēng)換氣量的大小與作物蒸發(fā)、蒸騰的大小及室內(nèi)外的溫濕度條件有關(guān)。
(2)加溫降濕在一定的室外氣象條件與室內(nèi)蒸騰蒸發(fā)及換氣條件下，室內(nèi)相對(duì)濕度與室內(nèi)溫度成負(fù)相關(guān)。因此，適當(dāng)提高室內(nèi)溫度也是降低室內(nèi)相對(duì)濕度的有效措施之一。加溫的高低，除作物需要的溫度條件外，就濕度控制而言，一般以保持葉片不結(jié)露為宜。
(3)熱泵降濕利用壓縮機(jī)對(duì)制冷工質(zhì)壓縮做功，使制冷工質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器蒸發(fā)時(shí)從低溫?zé)嵩次≌舭l(fā)潛熱，經(jīng)壓縮后再通過(guò)高溫散熱器，將從低溫?zé)嵩次〉臒崃颗c壓縮機(jī)壓縮做功的熱量一起放熱于高溫加熱間，這是熱泵正常的工作程序。如將熱泵的蒸發(fā)器置于栽培室，蒸發(fā)盤管的溫度可降到5℃左右，遠(yuǎn)低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。空氣循環(huán)時(shí)，室內(nèi)空氣中的水汽大量從蒸發(fā)盤管上析出，就可以降低室內(nèi)空氣濕度。據(jù)研究，利用熱泵降濕，一般可使夜間室內(nèi)濕度降到85%以下。不僅如此，通過(guò)熱泵除濕，還可獲取大量的冷凝水，據(jù)日本千葉大學(xué)古在豐樹(shù)教授的計(jì)算，一座植物工廠灌水使用量在2100kg時(shí)，其蒸發(fā)量會(huì)達(dá)到2058kg，實(shí)際被植物吸收利用的僅有 42kg，如果安裝有冷凝除濕裝置，可以吸收蒸發(fā)水汽2000kg，并通過(guò)冷凝后繼續(xù)回流使用，僅有58kg的水汽通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)或自然泄漏排出室外，這樣整座植物工廠的水資源利用效率就達(dá)到97%，不僅控制了室內(nèi)空氣濕度，而且還實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。
加濕調(diào)節(jié)
在干燥季節(jié)，當(dāng)室內(nèi)相對(duì)濕度低于40%時(shí)，就需要加濕。在一定的風(fēng)速條件下，適當(dāng)增加一部分濕度可增大氣孔開(kāi)度，提高作物的光合強(qiáng)度。常用的加濕方法有噴霧加濕與超聲波加濕等。超聲波加濕不會(huì)出現(xiàn)因加濕而打濕葉片的現(xiàn)象，已經(jīng)在物工廠中廣泛使用。
圖 3-5 是一款應(yīng)用于植物工廠的超聲波加濕器，系統(tǒng)由相對(duì)濕度傳感器、水箱、泵、供水管道、穩(wěn)壓器、比例控制器、加濕器和控制電路等組成。加濕用水為去離子水，由水泵將去離子水供至加濕器的汲水盤，根據(jù)控制系統(tǒng)給出的信號(hào)確定濕度調(diào)節(jié)狀態(tài)。濕度的控制采用比例控制(圖3-6)，通過(guò)設(shè)定濕度控制值和比例參數(shù)值，當(dāng)控制濕度系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，環(huán)境監(jiān)控開(kāi)關(guān)S2閉合，加濕機(jī)開(kāi)啟;同時(shí)，通過(guò)ⅡC通訊接口，將比例控制值傳遞給“IIC-DA模塊”輸出擬比例信號(hào)，模擬比例信號(hào)經(jīng)“比例控制器”控制加濕器的加濕量，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物工廠內(nèi)相對(duì)濕度的比例調(diào)控。