溫室智能裝備系列之一百二十七家庭園藝廢氣加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室的設(shè)計(jì)

張 梅，凌 寧，馬 偉，鄒成俊

（1.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院5G+智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用研究中心，成都 611130；2.成都農(nóng)業(yè)科技中心，成都 610000）

家庭園藝和人們家居生活密切相關(guān)，合理有效的家庭園藝勞作可以緩解工作疲勞，使人身心愉悅，家庭園藝中植物的顏色、氣味和形狀等也對(duì)人體健康有益。當(dāng)前，新型技術(shù)裝備在家庭園藝中的應(yīng)用可以讓居民在家高效地生產(chǎn)健康蔬菜，實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)健康蔬菜的需求，兼顧生活與生產(chǎn)，對(duì)引導(dǎo)新型都市農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

廢氣再利用是一種節(jié)約能源的形式。很多家庭使用壁掛爐作為供熱設(shè)備，壁掛爐排出的廢氣通過(guò)風(fēng)扇直接排到戶外。廢氣戶外直排會(huì)對(duì)大氣造成污染，而且冬季所排的煙氣帶有大量熱量，沒(méi)有得到充分利用。用壁掛爐廢氣為家庭園藝加溫，可以實(shí)現(xiàn)廢氣的循環(huán)利用。

研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室，可以對(duì)家庭中的壁掛爐廢氣進(jìn)行二次利用。首先需要在陽(yáng)臺(tái)搭建小型溫室來(lái)營(yíng)造封閉空間，再利用這些廢氣為冬季芽苗菜生產(chǎn)加溫。冬季生產(chǎn)環(huán)境溫度提高有利于水培蔬菜葉片的生長(zhǎng)，而低溫不利于葉片的快速生長(zhǎng)[1]。文章探索了利用廢棄余熱實(shí)現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)溫室水培芽苗菜的越冬生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)原理

溫室運(yùn)行原理

以家庭園藝冬季種植豌豆苗為例，首先在外陽(yáng)臺(tái)角落搭建一個(gè)溫室用來(lái)?yè)躏L(fēng)、保濕和保溫。有了溫室的保護(hù)后，可以將壁掛爐的排風(fēng)口導(dǎo)入溫室中，用蜂窩活性炭對(duì)廢氣進(jìn)行處理，每塊活性炭?jī)r(jià)格約為3 元，凈化后的氣體可以用來(lái)給溫室增加CO2和熱量。冬季依靠該辦法可以提升溫室內(nèi)溫度，在栽培架上種植豌豆苗。圖1 是家庭園藝廢氣加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室示意圖。

圖1 家庭園藝廢氣加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室示意圖

廢氣加熱利用原理

廢氣余熱可以為冬季芽苗菜生產(chǎn)提供熱源，也可以為溫室內(nèi)的植物提供適宜濃度的CO2[2]，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。但該熱源需要安全使用，廢氣加熱技術(shù)示意圖如圖2 所示。系統(tǒng)主要包括閥門、廢氣管、廢氣處理單元、壁掛爐、增壓泵、出氣管6 部分。壁掛爐產(chǎn)生熱源，閥門、廢氣管、增壓泵運(yùn)輸熱源，廢氣處理單元、出氣管凈化廢氣。系統(tǒng)各部分互相配合，保障安全和穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)廢氣利用。

圖2 廢氣加熱利用技術(shù)示意圖

設(shè)計(jì)和建造

家庭園藝溫室設(shè)計(jì)和建造

溫室選擇塑料大棚的類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。溫室的建造充分利用家庭中現(xiàn)有條件，采用加厚的雙層塑料膜，利用陽(yáng)臺(tái)的護(hù)欄，外加方管作為龍骨，可做成立方體或圓柱體。溫室高度2.3 m，溫室寬度1.6 m，厚度0.7 m（圖3）。設(shè)計(jì)建造時(shí)需用塑料薄膜將底面完全密封住。溫室封口的地方設(shè)置在里側(cè)方便操作，采用速干膠將拉鏈固定在溫室薄膜上，實(shí)現(xiàn)快速封口密閉。

圖3 家庭園藝廢氣加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室設(shè)計(jì)實(shí)物圖

廢氣加熱的實(shí)現(xiàn)

家庭園藝廢氣加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室的設(shè)計(jì)需考慮幾個(gè)因素：一是陽(yáng)臺(tái)的形式和空間適合建溫室，陽(yáng)臺(tái)要通風(fēng)并且空間較大，建立的溫室不影響陽(yáng)臺(tái)通風(fēng)和采光功能；二是加熱廢氣的利用方式要比較便捷，距離較近；三是家庭園藝的操作要比較方便，適合每天進(jìn)行短時(shí)間的護(hù)理。

栽培設(shè)施

栽培設(shè)施采用多層立體架栽培，栽培架的層數(shù)可以根據(jù)陽(yáng)臺(tái)空間自行組裝，可達(dá)6～8 層（圖4）。采用水培的栽培方法，溫室密閉后，每個(gè)栽培盤中放入65 mL 水。為提高加熱效果及促進(jìn)CO2吸收利用，栽培盤傾斜5.5°。傾斜后的栽培盤根部通風(fēng)較好，也利于植物采光。

圖4 家庭園藝栽培架

批量栽培工藝

每次播種12000 顆種子，溫室中用栽培盤采用敞開(kāi)方式催芽（圖5），用放置6 h 的自來(lái)水進(jìn)行澆灌，3 口家庭正常生活使用壁掛爐取暖后排氣，將廢氣輸入溫室中使用，播種55 h 后芽苗根和芽均快速生長(zhǎng)。

圖5 批量栽培的芽菜種子

實(shí)踐和推廣

家庭園藝廢氣加熱型陽(yáng)臺(tái)溫室建造成本低，建造形式靈活，可進(jìn)行規(guī)?；茝V。冬季適合西南地區(qū)推廣。以成都冬季為例，在該陽(yáng)臺(tái)溫室中的種子在播種158 h 后，高度可長(zhǎng)到8 cm 以上，方便食用，可根據(jù)需求每次采收半盤或整盤。圖6 是溫室中可收獲的芽苗。

圖6 陽(yáng)臺(tái)溫室中待收獲的芽苗