濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)對鋼結(jié)構(gòu)大蠶房的溫濕度調(diào)控特性＊

江卸清，陳偉國，祝正獻，戎鳳鳴，趙明珠，錢秋杰，戴建忠，楊一平

（1.浙江米賽絲綢有限公司，浙江 海寧 314408； 2.海寧市經(jīng)濟作物技術(shù)服務(wù)站，浙江 海寧 314400；3.浙江雅云生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，浙江 海寧 314407）

家蠶是一種變溫動物，體溫隨環(huán)境溫度而變化，大蠶期適宜飼育溫度在23℃～25℃，如長時間在30℃以上的高溫下飼養(yǎng)，會導(dǎo)致齡期經(jīng)過縮短，食桑減少，蠶體虛弱，易誘發(fā)蠶病，影響蠶繭產(chǎn)質(zhì)量［1］。江浙一帶受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，夏季高溫，平均氣溫接近30℃，最高氣溫甚至超過35℃，比飼養(yǎng)適溫高5℃甚至10℃，夏秋季氣候不適宜養(yǎng)蠶，是近20年來夏蠶和早秋蠶飼養(yǎng)大幅減少或終止飼養(yǎng)的主要原因。隨著規(guī)?；Q?；氐陌l(fā)展，為了提高桑園、蠶室和人員利用率，連續(xù)多批次養(yǎng)蠶是必然選擇，因此，創(chuàng)造良好的養(yǎng)蠶條件，高溫季節(jié)的蠶室降溫是重要的環(huán)境控制技術(shù)。

濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)是目前農(nóng)業(yè)設(shè)施中常用的一種降溫方式，在溫室種植、畜禽飼養(yǎng)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用［2］。近年來，蠶室降溫引進試用濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)［3，4］，但對于濕簾-風(fēng)機與養(yǎng)蠶生產(chǎn)的匹配和合理使用等方面還缺乏相關(guān)試驗研究。本文通過對鋼結(jié)構(gòu)大蠶房室在濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)不同工作狀態(tài)時的室內(nèi)外溫濕度實測，根據(jù)室內(nèi)溫濕度的分布規(guī)律，結(jié)合大蠶飼養(yǎng)和上蔟營繭期間對溫濕度的不同要求，為濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)的優(yōu)化使用提供參考。

1 研究對象概況

1.1 地點與時間

本研究選擇在浙江雅云生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司鋼結(jié)構(gòu)大蠶房，安裝有濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)。測試時間在2020年8月下旬至9月上旬高溫季節(jié)進行。

1.2 蠶房結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)大蠶房東西長60 m，南北寬20 m，總面積1200 m2，屋檐高4 m，人字梁頂高5.5 m，室內(nèi)無柱且貫通成一個大空間，屋頂及四周墻壁采用厚度為75 mm保溫夾心彩鋼板。

1.3 濕簾-風(fēng)機

濕簾安裝在大蠶房北墻，厚0.1 m，寬3.6 m，高1.0 m，濕簾底部離室內(nèi)地面0.4 m安裝，每幢大蠶房共9塊濕簾，總面積32.4 m2。1220型負(fù)壓風(fēng)機安裝在南墻，共9臺，離地高0.3 m，風(fēng)葉直徑1.1 m，輸入功率1.1 kw，額定風(fēng)量37000 m3/h。

1.4 工作原理

開啟風(fēng)機將室內(nèi)高溫空氣向室外排出，使室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓；同時，濕簾表面淋水，室外熱空氣被風(fēng)機產(chǎn)生的負(fù)壓通過濕簾的孔隙吸入室內(nèi)時，濕簾表面水分蒸發(fā)而吸收通過濕簾空氣的熱量，使之降溫后進入室內(nèi)，與室內(nèi)空氣混合而降低氣溫，又經(jīng)風(fēng)機排出室外，如此循環(huán)往復(fù)，達(dá)到降溫的目的［5］。因此，在使用濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)降溫時，必須關(guān)閉門窗。

2 測試儀器和方法

2.1 測試儀器

RC-5 U盤溫度記錄儀（江蘇省精創(chuàng)電氣股份有限公司），測溫范圍-30℃～70℃，測溫精度±0.5℃，任意設(shè)置間隔10s以上自動記錄一次。

GT8907數(shù)字式多功能風(fēng)速儀（深圳市聚茂源科技有限公司），風(fēng)速測量范圍0.0～45.0 m/s，測量精度±3%±0.1 m/s；風(fēng)溫測量范圍0～45 ℃，測溫精度±1℃；濕度測量范圍10%HR～90%HR，測量精度±5%。

2.2 檢測方法

2.2.1 室內(nèi)外日氣溫相關(guān)性

鋼結(jié)構(gòu)大蠶房關(guān)閉門窗，濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)不工作，檢測比較室內(nèi)外氣溫日變化情況。沿大蠶房東西長軸方向各1/3處設(shè)3個室內(nèi)水平檢測點，北墻外無太陽光直射處設(shè)1個室外檢測點，將RC-5 U盤溫度記錄儀分別掛置于各檢測點，離地高1 m。垂直檢測點設(shè)在大蠶房正中心位置，離地高2 m、1 m和0.1 m，室外檢測點不變。RC-5 U盤溫度記錄儀設(shè)置每10分鐘自動記錄1次數(shù)據(jù)，水平檢測和垂直檢測均不少于24 h，以比較自然狀態(tài)下室內(nèi)水平和垂直位置與室外氣溫的日變化規(guī)律。

2.2.2 濕簾-風(fēng)機對日氣溫變化的調(diào)控作用

根據(jù)2.2.1檢測結(jié)果，選擇在高溫時段（9∶00～18∶00）9組濕簾-風(fēng)機全部開啟，比較室內(nèi)外氣溫變化，方法同2.2.1垂直檢測。

2.2.3 濕簾-風(fēng)機對氣流方向小氣候的影響

鋼結(jié)構(gòu)大蠶房9組濕簾-風(fēng)機全部開啟，用GT8907數(shù)字式多功能風(fēng)速儀檢測溫度、濕度和風(fēng)速，檢測點按氣流方向設(shè)離濕簾1 m、南北向中間、離風(fēng)機1 m，均在離地高1 m處檢測。

2.2.4 濕簾-風(fēng)機不同開啟狀態(tài)對室內(nèi)溫濕度的調(diào)節(jié)作用

檢測時，鋼結(jié)構(gòu)大蠶房不養(yǎng)蠶，地面無障礙物，上部空間掛有方格蔟。濕簾-風(fēng)機開啟組合設(shè)：風(fēng)機全開濕簾不開、風(fēng)機全開濕簾開2/3、風(fēng)機和濕簾開全，檢測點設(shè)置在室內(nèi)正中心位置離地高2 m、1 m、0.1 m，以室外離地高1 m為對照，在10∶00、12∶00和14∶00檢測溫度、濕度。

2.2.5 養(yǎng)蠶和上蔟期間溫濕度實測

在5齡第三天和上蔟第二天時，根據(jù)當(dāng)時環(huán)境溫濕度確定濕簾-風(fēng)機是否開啟，在8∶00、12∶00和16∶00檢測溫度、濕度，檢測點設(shè)置同2.2.4。

3 結(jié)果與分析

3.1 自然狀態(tài)下室內(nèi)外氣溫日變化規(guī)律

從圖1、圖2可看出，鋼結(jié)構(gòu)大蠶房室內(nèi)外氣溫日變化趨勢一致，但室外氣溫波動幅度明顯大于室內(nèi)，白天室外氣溫高于室內(nèi)氣溫，夜間室外氣溫低于室內(nèi)氣溫，表明鋼結(jié)構(gòu)大蠶房隔熱保溫性能良好。

圖1，室外最高氣溫35.5 ℃出現(xiàn)在13∶00～14∶00，比室內(nèi)最高氣溫33.8℃高出1.7℃；室外最低氣溫25.3℃出現(xiàn)在凌晨4∶00，比室內(nèi)最低氣溫28.7℃低3.6℃；室外日溫差10.2℃，室內(nèi)日溫差5.1℃；大蠶房東、中、西3個不同位置日平均氣溫相差0.1℃，表明大蠶房內(nèi)水平溫度較均勻。

圖2，室外最高氣溫36.0℃出現(xiàn)在13∶00，室內(nèi)2 m、1 m和0.1 m高處最高氣溫為34.2℃、33.9℃和32.9℃，分別比室外低1.8℃、2.1℃和3.1℃，離地2 m比0.1 m高出1.3℃；室外最低氣溫26.1℃出現(xiàn)在凌晨5∶00，室內(nèi)2 m、1 m和0.1 m高處最低氣溫為29.0℃、28.8℃和28.6℃，分別比室外高2.9℃、2.7℃和2.5℃；室外日平均氣溫30.5℃，室內(nèi)2 m、1 m、0.1 m高處日平均氣溫為31.1℃、30.8℃和30.5℃，即每高1 m平均氣溫上升0.3℃，表明在自然狀態(tài)下室內(nèi)氣溫的垂直溫差較大。

3.2 濕簾-風(fēng)機對日氣溫的調(diào)節(jié)效果

圖3為9∶00～18∶00濕簾-風(fēng)機全部開啟的降溫效果，室外最高氣溫36.1℃出現(xiàn)在13∶00，室內(nèi)2 m、1 m、0.1 m高處最高氣溫為32.4℃、30.6℃和29.7℃，分別比室外低3.7℃、5.5℃和6.4℃，高度越低降溫幅度越大，符合冷空氣下沉的特點，2 m、1 m高處比0.1 m高處氣溫分別高出2.7℃和0.9℃；室外日溫差10.6℃，室內(nèi)2 m、1 m、0.1 m的日溫差分別為3.4℃、1.8℃和1.2℃，高度越低日夜溫差越小?？梢娫诟邷貢r段開啟濕簾-風(fēng)機的降溫效果非常明顯，且平衡了日夜溫差。

3.3 濕簾-風(fēng)機產(chǎn)生的氣流方向小氣候分布特性

室內(nèi)氣流因風(fēng)機產(chǎn)生的負(fù)壓從濕簾端向風(fēng)機端運動，分布規(guī)律表現(xiàn)為濕簾端風(fēng)速最小、氣溫最高、相對濕度最低，風(fēng)機端風(fēng)速最大、氣溫最低、相對濕度最高（圖4）。兩端氣溫相差0.7℃，濕度相差2.1個百分點，濕簾端風(fēng)速0.45 s/m，風(fēng)機端風(fēng)速0.76 s/m，差異較大。在養(yǎng)蠶生產(chǎn)中應(yīng)注意分布規(guī)律可能產(chǎn)生的發(fā)育不齊現(xiàn)象。

3.4 濕簾-風(fēng)機不同開啟狀態(tài)的降溫效果

圖5為大蠶房9臺風(fēng)機全部開啟，濕簾不噴水，從上午10∶00到下午14∶00，室內(nèi)氣溫與室外氣溫均呈上升趨勢，室內(nèi)外氣溫差異不明顯，表明僅開風(fēng)機通風(fēng)狀態(tài)下的降溫效果不佳。

圖6為大蠶房9臺風(fēng)機全部開啟，均勻間隔6塊濕簾噴水，另3塊濕簾不噴水，室內(nèi)氣溫明顯低于室外氣溫，離地面越低降溫效果越明顯，下午14∶00離地高0.1 m氣溫比室外氣溫低4.5℃。

圖7為大蠶房9臺風(fēng)機全部開啟，9塊濕簾全部噴水，三個時段室內(nèi)氣溫下降幅度均大于2/3濕簾噴水（圖6），下午14∶00離地高0.1 m氣溫比室外氣溫低6.1℃，表明濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)全部開啟有明顯的降溫效果。

需要說明的是，大蠶房屋頂安裝9只無動力通風(fēng)器，開啟濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)時從屋頂通風(fēng)器吸入大量熱空氣，可能削弱濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)的降溫效果。

3.5 濕簾-風(fēng)機不同開啟狀態(tài)對濕度的影響

圖8為大蠶房9臺風(fēng)機全部開啟，濕簾不噴水，從上午10∶00到下午14∶00，室內(nèi)空氣相對濕度逐漸下降，但與室外空氣相對濕度無明顯差異。

圖9為大蠶房9臺風(fēng)機全部開啟，均勻間隔6塊濕簾噴水，另3塊濕簾不噴水，室內(nèi)空氣相對濕度明顯高于室外空氣相對濕度，且離地越低空氣相對濕度越高。下午14∶00室外空氣相對濕度49.8%，遠(yuǎn)低于5齡期空氣相對濕度65%～70%的適宜范圍，易導(dǎo)致桑葉快速干癟，而室內(nèi)離地0.1 m的空氣相對濕度70.4%，有利于桑葉保鮮。

圖10為大蠶房9臺風(fēng)機全部開啟，9塊濕簾全部噴水，室內(nèi)空氣相對濕度的上升趨勢比圖9更加明顯，下午14∶00室內(nèi)離地0.1 m的空氣相對濕度76.4%，超過了養(yǎng)蠶適宜范圍。

結(jié)合圖5～圖7、圖8～圖10可看出，只開風(fēng)機不開濕簾對室內(nèi)氣溫和空氣相對濕度的影響都很小，濕簾全部開啟的降溫增濕效果優(yōu)于濕簾部分開啟，即濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)在降溫的同時必然產(chǎn)生增濕效果。

3.6 養(yǎng)蠶環(huán)境中溫濕度實測

鋼結(jié)構(gòu)大蠶房飼養(yǎng)5齡蠶第三天時濕簾-風(fēng)機全部開啟，室內(nèi)氣溫顯著低于室外氣溫，見圖11，下午12∶00和16∶00離地0.1 m的氣溫為28.5℃、28.4℃，分別比室外氣溫低4.4℃、3.1℃；但相應(yīng)的室內(nèi)空氣相對濕度也高于室外，見圖12，下午12∶00和16∶00離地0.1 m的空氣相對濕度為77.6%、80.5%，超過5齡期適宜范圍。

3.7 上蔟營繭環(huán)境中溫濕度實測

鋼結(jié)構(gòu)大蠶房上蔟第二天時不開啟濕簾-風(fēng)機，僅開門窗自然通風(fēng)時的室內(nèi)外溫濕度見圖13、圖14。上午8∶00室內(nèi)外氣溫均低于28℃，下午12∶00和16∶00室內(nèi)外氣溫上升到33℃左右，室內(nèi)各點溫度均略低于室外溫度；相反，室內(nèi)空氣相對濕度均高于室外，這是因為熟蠶在營繭前排出大量水分使空氣相對濕度上升，下午12∶00和16∶00離地0.1 m空氣相對濕度72.9%、70.4%，分別比室外高22.6和20.6個百分點，表明在自然通風(fēng)狀態(tài)下室內(nèi)濕空氣排出效果較差，需要通過風(fēng)機強制通風(fēng)排濕降溫。

4 結(jié)論與討論

通過對鋼結(jié)構(gòu)大蠶房使用濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)的測試結(jié)果表明，降溫效果良好，室外氣溫36℃時，室內(nèi)氣溫可下降到約30℃；但同時，室內(nèi)空氣相對濕度上升到76.4%，甚至80%以上，高于適宜濕度范圍。由于風(fēng)機產(chǎn)生較強的定向氣流，室內(nèi)小氣候順氣流方向的分布規(guī)律表現(xiàn)為：濕簾端風(fēng)速小、氣溫高、相對濕度低，風(fēng)機端風(fēng)速大、氣溫低、相對濕度高，其中兩端氣溫相差0.7℃；垂直方向氣溫相差較大，2 m、1 m高處比0.1 m處最高氣溫分別高出2.7℃和0.9℃，其原因既與冷空氣下沉的特點有關(guān)，也受到濕簾-風(fēng)機的安裝高度和上層空間方格蔟遮擋的影響。濕簾開啟與否或開啟數(shù)量是影響濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)降溫效果和濕度增加的主要因素，由于大蠶房在養(yǎng)蠶期間和上蔟營繭時的溫濕度要求不同，宜根據(jù)濕簾和風(fēng)機的作用特點組合使用，如5齡期以微氣流通風(fēng)、桑葉保濕為目標(biāo)，可保持少量風(fēng)機常開，白天開啟部分濕簾降溫，下午高溫時段增加風(fēng)機和濕簾開啟數(shù)量；上蔟營繭階段要求微氣流通風(fēng)、空氣濕度偏低為宜，此時應(yīng)關(guān)閉濕簾，只開風(fēng)機。通過對養(yǎng)蠶和上蔟期間的環(huán)境溫濕度實測表明，簡單的開啟或關(guān)閉濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)不能很好調(diào)控室內(nèi)溫濕度，有條件配備蠶室智能控制系統(tǒng)的，可以設(shè)置溫度和濕度的上限、下限參數(shù)，自動控制濕簾和風(fēng)機的開啟，并且通過不同開啟組合，實現(xiàn)蠶室環(huán)境溫濕度的合理調(diào)控。

濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)的工作原理與空調(diào)完全不同，其特點是降溫的同時必然增濕，因而適用性受到一定限制。使用空調(diào)降溫雖然效果更好，但前期投資和使用成本是濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)的10倍和3.5倍［3］，在小蠶室使用可以承受［6］。而大蠶期極大的飼養(yǎng)空間，選擇有一定降溫作用的濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)，既緩解了高溫季節(jié)養(yǎng)蠶難題，而且投入產(chǎn)出比更高，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

夏秋高溫季節(jié)使用濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)降溫外，與遮陽、通風(fēng)等其他降溫方式組合使用，在提高降溫效果的同時降低運行成本［3,7］。遮陽網(wǎng)是蠶室防高溫的常用方法，尤其是東西朝向的蠶室下午溫度明顯偏高，遮陽網(wǎng)可阻擋陽光直射帶來的熱量。無動力屋頂通風(fēng)器是依靠熱空氣上升的原理加速排熱，不需要消耗電能，但與濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)安裝在同一蠶室的，須注意兩者的協(xié)調(diào)，濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)開啟時，最好能關(guān)閉通風(fēng)器風(fēng)口，迫使更多空氣通過濕簾進入室內(nèi)，達(dá)到更好的降溫效果。