本站小編為你精心準(zhǔn)備了水蒸降溫對(duì)農(nóng)業(yè)建筑的重要性參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
本文作者：馬承偉黃之棟李保明崔引安單位：北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)
利用水蒸發(fā)吸熱實(shí)現(xiàn)冷卻的蒸發(fā)降溫技術(shù)已在農(nóng)業(yè)建筑夏季生產(chǎn)環(huán)境控制中廣泛運(yùn)用。蒸發(fā)降溫具有效果顯著、省能經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行可靠及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。理論分析與實(shí)踐結(jié)果均表明,蒸發(fā)降溫不僅適用于我國(guó)氣候干燥的北方地區(qū),也適合于夏季炎熱的南方大多數(shù)地區(qū)。是一項(xiàng)廣泛適用的很有利用前景的實(shí)用技術(shù)。從水與空氣的熱質(zhì)交換方式看,蒸發(fā)降溫有直接蒸發(fā)降溫(DirectEvaporativecooling)與間接蒸發(fā)降溫(IndirectEvaporativeCoonng)二種方式。前者是空氣與水直接接觸,空氣冷卻的同時(shí)也被加濕。后者要降溫的空氣不與水直接接觸,而是通過(guò)熱交換器與直接蒸發(fā)降溫后的水或空氣熱交換而得冷卻,空氣經(jīng)冷卻后含濕量不增加。但間接蒸發(fā)降溫設(shè)備投資大。目前農(nóng)業(yè)建筑領(lǐng)域主要采用直接蒸發(fā)降溫。蒸發(fā)降溫的效果取決于水與空氣間熱質(zhì)交換強(qiáng)度,關(guān)鍵是要盡力擴(kuò)大與空氣的接觸界面,這是所有蒸發(fā)降溫方式必須首先解決的核心問(wèn)題。對(duì)此問(wèn)題解決方法的不同形成蒸發(fā)降溫技術(shù)的二大類(lèi)方式:濕墊(濕簾)方式與霧化方式。具體的實(shí)現(xiàn)方法則較多樣化。現(xiàn)從不同形式的蒸發(fā)降溫技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題探討其發(fā)展方向。
l濕墊風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)(EvaporativepadandFanSystem)
自50年代美國(guó)的研究者開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)以來(lái),濕墊裝置逐步實(shí)用和成熟并得到推廣。尤其是波紋紙材料的濕墊出現(xiàn)后,推廣到日本、歐美及中東許多國(guó)家。在對(duì)濕墊材料,結(jié)構(gòu)形式及運(yùn)行和應(yīng)用等方面大量研究的基礎(chǔ)上,美、日等國(guó)已制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。濕墊降溫裝置效果顯著、運(yùn)行可靠。合理設(shè)計(jì)與運(yùn)行的濕墊,其蒸發(fā)降溫效率可達(dá)75%~90%,通過(guò)阻力損失約為10~40孫仁5一83。我國(guó)在80年代初引進(jìn)美國(guó)的濕墊降溫裝置,對(duì)該技術(shù)消化吸收,進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)用等方面進(jìn)行了深入的研究。1988年北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)研制成功了適合我國(guó)條件的濕墊與風(fēng)機(jī),通過(guò)了農(nóng)業(yè)部新產(chǎn)品鑒定并投入批量生產(chǎn)。濕墊降溫系統(tǒng)與近年推廣應(yīng)用的縱向通風(fēng)技術(shù)相結(jié)合,已成為目前農(nóng)業(yè)建筑夏季通風(fēng)降溫的最佳組合模式在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。濕墊還存在一些有待研究改進(jìn)的問(wèn)題。空氣中塵垢的附著與水中鹽類(lèi)的沉積會(huì)使效率降低,阻力損失增大以至產(chǎn)生堵塞。鹽類(lèi)與塵污在水中不斷積聚使循環(huán)水水質(zhì)變差,水需經(jīng)常更換,使耗水量增加,紙墊不用時(shí)保存中易受損壞。紙質(zhì)濕墊使用后產(chǎn)生收縮與變形,產(chǎn)品壽命短、價(jià)格較貴。此外濕墊還難以用于開(kāi)放的或自然通風(fēng)的場(chǎng)所。針對(duì)塵垢與鹽類(lèi)沉積等問(wèn)題,開(kāi)始注意研究濕墊的運(yùn)行與維護(hù)方法;有人提出采用濕墊外建回廊防止砂塵以及循環(huán)水凈化等完善濕墊的裝置與措施卿口。開(kāi)發(fā)耐用不易變形、價(jià)廉的濕墊材料是濕墊研究的一個(gè)重要方面。國(guó)內(nèi)有采用麻紗、塑料窗,棉或化纖紡織物制成濕簾代替濕墊的實(shí)驗(yàn),據(jù)稱(chēng)化纖濕簾的降溫效果與耐久性較好。北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室即將開(kāi)發(fā)成功一種耐久的親水性塑料波紋濕墊。國(guó)外曾開(kāi)發(fā)成功用塑料與水泥材料的濕墊,有耐久、堅(jiān)固不易變形的優(yōu)點(diǎn),但價(jià)格較高卿〕。法國(guó)一家公司采用多孔空心磚砌成的“濕墻”代替濕墊,有較好的效果卿〕。總之,開(kāi)發(fā)一種主要性能指標(biāo)超過(guò)紙墊的新材料濕墊還有待進(jìn)一步研究。為使?jié)駢|能適用于開(kāi)放與半開(kāi)放場(chǎng)所,有濕墊冷風(fēng)機(jī)問(wèn)世。已有多種商品,但應(yīng)進(jìn)一步研究改進(jìn)。
2細(xì)霧蒸發(fā)降溫系統(tǒng)(EvaporativeMist一Fogsystem)
多采用水力或氣力霧化的方法向要降溫的空間直接噴入細(xì)霧使之蒸發(fā)冷卻空氣。為使霧滴有盡可能大的總表面和以加速蒸發(fā),同時(shí)防止粗霧滴不能完全蒸發(fā)時(shí)落下淋濕動(dòng)植物體表或在地面積水,造成病害及管理不便,要求霧滴高度細(xì)化,一般應(yīng)使霧滴直徑在50一80林m以下。這往往需要采用較高的噴霧壓力。細(xì)霧降溫的蒸發(fā)降溫效率比濕墊低。Tim南ons和Baughman在水壓275~1580kPa時(shí)測(cè)得降溫效率為10%~37%〔26〕。提高水壓至2760kpa時(shí)測(cè)得降溫率為50%;Butteher等采用氣力霧化獲得24.7%~69%的降溫效率田〕。但提高水壓與氣力噴霧都會(huì)增加設(shè)備與運(yùn)行費(fèi)用。降溫效率低主要是因?yàn)殪F滴分布不均勻,部分空間因分布霧滴少而未得充分降溫。
農(nóng)業(yè)建筑內(nèi)蒸發(fā)降溫所需霧量是受很多因素(如熱負(fù)荷、空氣濕度及通風(fēng)量等)的影響,在不同情況下變化范圍很大。但霧化設(shè)備難以隨之相應(yīng)變化調(diào)節(jié)。所以即使霧化較好,也難以保證任何情況下都不淋濕動(dòng)植物體表與地面,容易造成室內(nèi)濕度過(guò)高〕。
細(xì)霧降溫系統(tǒng)投資較低(在美國(guó)僅相當(dāng)于濕墊降溫系統(tǒng)的一半左右閣),且適應(yīng)性廣,密閉與開(kāi)放舍、機(jī)械自然通風(fēng)均可采用,使用靈活,在現(xiàn)有房舍中加裝容易;噴霧設(shè)施耐用而且可兼用于消毒。因此,它在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的溫室與雞舍等農(nóng)業(yè)建筑中廣泛應(yīng)用。且研究也十分活躍,研究?jī)?nèi)容涉及細(xì)霧降溫效果、特性與評(píng)價(jià)、優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制等方面。國(guó)內(nèi)有關(guān)細(xì)霧蒸發(fā)降溫的研究與應(yīng)用較少。科研與生產(chǎn)部門(mén)開(kāi)發(fā)過(guò)一些噴霧降溫設(shè)施,但由于噴頭質(zhì)量、降溫效果等問(wèn)題,沒(méi)有廣泛推廣使用。對(duì)引進(jìn)溫室采用的細(xì)霧降溫系統(tǒng)的研究表明,這種系統(tǒng)可以在我國(guó)成功地運(yùn)用。
值得注意的是近年在空調(diào)界出現(xiàn)的一些加濕設(shè)備,如用作細(xì)霧降溫的霧化設(shè)備具有很好的效果。如超聲波加濕器與離心加濕器,霧化質(zhì)量極佳(霧粒直徑小于10林m),消耗功率很小,使用靈活方便,但價(jià)格很貴。如能大幅度降低其生產(chǎn)成本,可成為很理想的細(xì)霧降溫設(shè)備。
3噴淋降溫系統(tǒng)(Evaporativesprinkzersystem)
與細(xì)霧系統(tǒng)不同的是,噴淋系統(tǒng)主要靠淋濕動(dòng)物體表,水在動(dòng)物體表上蒸發(fā)直接帶走體熱。這種方式降溫直接,效果顯著,簡(jiǎn)便易行,但使用范圍有限,主要應(yīng)用于豬舍與牛舍。噴淋系統(tǒng)能適用于機(jī)械或自然通風(fēng)舍,房舍中采用水泥地面或漏縫地板以利排水,很容易在現(xiàn)有房舍中加裝。水滴不要求很細(xì),故對(duì)噴淋設(shè)備要求很低,噴水壓力70~250kPa即可,自來(lái)水壓力足夠時(shí)甚至可省去水泵。因此噴淋系統(tǒng)投資與運(yùn)行費(fèi)用都較低。對(duì)單個(gè)動(dòng)物降溫時(shí)可采用滴水降溫法(DriPcooling),這常在分娩豬舍中采用,水滴只滴在母豬體表面而不沾濕仔豬,以滿(mǎn)足二者不同的溫度要求。
4霧簾降溫系統(tǒng)(spray一eurtainsystem)
霧簾降溫是在溫室中試驗(yàn)的一種新蒸發(fā)降溫方式。圖1即林真紀(jì)夫的試驗(yàn)所采用的方案哪〕。它主要由噴霧裝置與水膜構(gòu)成。噴出的霧滴限制于屋面與水簾之間的夾層空間中。空氣由天窗吸入,在夾層中經(jīng)水蒸發(fā)降溫后進(jìn)入溫室。未蒸發(fā)的水滴由水膜承接并匯人水槽回收,這完全防止了水滴淋濕作用與地面,被水濕潤(rùn)的水膜表面還是一個(gè)很大的蒸發(fā)表面。夾層具有阻擋輻射熱進(jìn)入的作用。苗香雯等在自然通風(fēng)溫室中進(jìn)行了霧簾降溫的試驗(yàn)川,使夾層中吸熱后水汽靠對(duì)流通風(fēng)散出室外,可防止室內(nèi)濕度過(guò)高。Giacomelli采用另一種構(gòu)造[#s口,在噴霧裝置下平鋪聚醋毯狀材料,可兼有夏季遮蔭的作用。霧簾降溫具有降溫效果好,能避免高濕度的產(chǎn)生,對(duì)各部分裝置無(wú)特殊要求因而有設(shè)備簡(jiǎn)單投資較低等優(yōu)點(diǎn),但該水膜材料冬季也會(huì)對(duì)植物擋光,應(yīng)進(jìn)一步研究使之實(shí)用化。
5集中式霧化降溫系統(tǒng)(Centralizedsprayeoolingsystem)
集中式霧化降溫系統(tǒng)是在農(nóng)業(yè)建筑通風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口處集中布置噴霧裝置,如圖2所示。未蒸發(fā)完的霧滴可落入水池循環(huán)使用,避免了在室內(nèi)直接噴霧時(shí)霧滴淋濕動(dòng)植物與地面的問(wèn)題,對(duì)泵與噴霧裝置的要求大為降低。進(jìn)入室內(nèi)的空氣經(jīng)過(guò)均一而完全的蒸發(fā)降溫處理,能取得高效而穩(wěn)定的降溫效果。在入口的氣流組織上,該系統(tǒng)使氣流與霧滴的噴出呈相反方向,以增大霧滴與氣流相對(duì)速度,提高熱質(zhì)交換效率。進(jìn)風(fēng)口氣流呈垂直向上的方向,對(duì)霧滴產(chǎn)生向上托升的作用,未蒸發(fā)的霧滴在下落過(guò)程中可由上升的氣流挾帶向上運(yùn)動(dòng),至其運(yùn)動(dòng)速度降低時(shí)又重新回落。如此反復(fù),類(lèi)似沸騰爐中粉粒的運(yùn)動(dòng)。這種霧滴“沸騰”般的運(yùn)動(dòng)可有效延長(zhǎng)霧滴與空氣接觸時(shí)間,增強(qiáng)熱質(zhì)交換,達(dá)到良好的蒸發(fā)降溫效果。
本文作者對(duì)此已進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室階段的試驗(yàn),對(duì)新風(fēng)速與水滴大小的配合及噴霧室的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了優(yōu)化,獲得了肯定的效果,并研究了實(shí)用化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)的確定等問(wèn)題(試驗(yàn)結(jié)果另文介紹)。國(guó)外K.Luuchow進(jìn)行了類(lèi)似的試驗(yàn)帥〕,在水與氣順流、逆流及順逆結(jié)合三種情況下試驗(yàn),結(jié)果以逆流式效果最佳,降溫效率可接近100%。
6結(jié)語(yǔ)
在夏季各種降溫的手段中,蒸發(fā)降溫是最經(jīng)濟(jì)的,不足之處是在降溫的同時(shí)也會(huì)使?jié)穸仍黾?這是由其降溫原理決定的、難以克服的缺陷。同時(shí)直接降溫的降溫幅度還受到不能使氣溫降到濕球溫度以下的限制,因此濕度較大的天氣不能達(dá)到好的降溫效果。要在這些限制以?xún)?nèi)盡量發(fā)揮蒸發(fā)降溫的潛力,也是蒸發(fā)降溫技術(shù)之難點(diǎn)所在。蒸發(fā)降溫盡管有其局限性,但由于能解決農(nóng)業(yè)建筑夏季生產(chǎn)中高溫這個(gè)主要矛盾,而且經(jīng)濟(jì)性好,因此仍然不失為農(nóng)業(yè)建筑夏季生產(chǎn)的有效降溫手段。
各種蒸發(fā)降溫方式中,目前濕墊風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)展最成熟,應(yīng)用最多,在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)將作為主要蒸發(fā)降溫技術(shù)而廣泛采用。針對(duì)其存在的問(wèn)題,應(yīng)繼續(xù)研究改進(jìn)。同時(shí)也應(yīng)積極開(kāi)展對(duì)細(xì)霧降溫等其它蒸發(fā)降溫方式的研究,大力開(kāi)發(fā)新的蒸發(fā)降溫技術(shù)。