日光温室外屋面喷淋系统降温效果探究

于海利 苏俊平 张仲保

|摘要|对日光温室降温新途径进行了研究。在温室育苗棚外前屋面加装喷淋系统，分别测定了温室内温度、相对湿度以及光照强度变化情况，对比采用遮阳网降温效果。结果表明，当室外最高温达到31.6℃时，温室内温度维持在25～28℃，室内外温差最高可达3.1℃，温室内空气相对湿度保持在68%～75%;温室内光照强度维持在3400～5700 lx，能减少强光照对幼苗的灼伤。因此，外屋面喷淋系统对日光温室降温效果较好。

日光温室内独特的温湿度和光照等小气候环境能实现作物的周年栽培，使经济效益和社会效益更加明显。但在封闭的环境中，尤其是在夏季，温度极易升高，蒸發量大，易产生高温障碍，不利于作物正常生长，需采取降温措施，如何通过采取有效的降温措施降低日光温室内的温度，为作物生长提供适合的环境条件，成为科研工作者亟待解决的问题，因此夏季日光温室降温技术成为了研究重点[1-2]。

目前常用的降温方式可概括为两大类，即自然通风降温和辅助设施强制降温[3]。其中，自然通风降温通过底窗通风、天窗通风、侧窗通风、屋面全开通风等方式，利用设施内外的热压和风压共同作用达到换气通风降温的目的。辅助设施强制降温通过加装辅助系统（设备）来达到降低温室内温度的目的，包括外遮阳系统遮光降温、动力扇机械通风、喷淋系统屋面喷淋降温、水膜雾帘降温、湿帘-风机降温、室内喷雾降温、雾化蒸发降温等方式[2-4]。这些降温措施单独使用或组合使用，都能取得较好的降温效果，但个别设备也存在消耗能源过大、运行投入较多、维护成本较高等问题。

近年来万正林、周长吉等探索了大面积连栋温室夏季降温新途径，表明自然通风加室外遮阳同时在温室外屋面加装喷淋降温系统在荷兰Venlo型温室降温效果良好，并且温室内温度和湿度分布均匀，适宜大部分园艺作物正常生长发育[5-6]。

武威地区日光温室多采取自然通风降温，在夏季高温时期不能完全满足正常生产的降温需求，因此许多农户选择在夏季闲置温室，造成一定程度的经济效益下降。本研究从实际出发，自行设计了外屋面喷淋降温系统，探讨这种降温方式的实际降温效果，为当地日光温室夏季降温提供参考。

材料与方法

试验地概况

试验在武威市凉州区中坝镇花寨村金大棚蔬菜种植农民专业合作社内（37°58′32.00″N，102°39′26.71″E）进行。温室类型为冬暖式日光温室，半拱形，东西走向，长60 m，室内跨度8 m，脊高4 m。上通风口在前屋面顶部，宽度为0.5 m，屋面覆盖遮阳网。试验棚为育苗棚，作物为番茄，苗高5 cm。

试验方法

在温室外前屋面上通风口位置加装喷淋系统，喷淋系统由单片机、时控开关、扬程泵、输水管、喷淋头、屋面排水沟等组成，温室棚膜外覆盖黑色遮阳网，喷淋设备由单片机和时控开关控制。输水管长度为60 m，喷淋头间距为5 m，喷淋直径为5 m，管内压0.5 MPa。当温室内温度达到26℃以上时（10：00左右），开启喷淋系统，每隔30 min喷淋1次，每次喷淋时间10 min，喷淋未挥发的水由排水沟回到室内蓄水池。试验时以只覆盖黑色遮阳网日光温室为对照。室外温度数据从武威市气象局距设在试验地与据试验温室100 m处小型气象站获取，室内温、湿度通过科辉WS2080B指针式温湿度表测定，光照强度通过PM6612华谊照度计测定。

结果与分析

外屋面喷淋降温对温室内温度的影响

试验当天（2019年9月6日）天气为晴转多云，当日最高温度为31.6℃，加装了外屋面喷淋系统的温室内温度维持在在25～28℃，室内外温差最多达3.1℃。而采用遮阳网降温的温室温度浮动在26～30℃，与室外温度相比最高降低了1.5℃，表明遮阳网也能降低温室内温度，但降温效果不理想（图1）。

外屋面喷淋降温对温室内空气相对湿度的影响

由图2可知，试验当天，通过外屋面喷淋降温的温室内空气相对湿度保持在68%～75%，适宜大部分温室栽培作物正常生长。而采用遮阳网降温的温室内空气相对湿度保持在70%～78%，比喷淋降温的温室内空气湿度高2%～3%。

外屋面喷淋降温对温室内光照强度的影响

试验结果表明，通过外屋面喷淋降温，不仅能降低温室内温度，还能起到良好的遮光效果。试验当天，通过外屋面喷淋降温的温室内光照强度维持在3400～5700 lx，始终低于室外光照强度，最大降幅可达73%，能减低高温季节强光照对幼苗的灼伤。采用遮阳网降温的温室内光照强度维持在4400～6700 lx，表明遮阳网能起到降低光照强度的作用，但降幅低于外屋面喷淋降温（图3）。

结论与讨论

本研究表明，与单独采用遮阳网降温相比，通过在温室外前屋面加装喷淋系统，对日光温室育苗棚可以起到更好的降温效果，同时也能降低室内空气湿度和光照强度，室内气候更适宜大部分园艺作物幼苗正常生长发育。

本研究采用遮阳网和外屋面喷淋均降低了日光温室内温度，但加装了外屋面喷淋系统的温室室内温度始终低于室外温度，同时也低于采用遮阳网降温的温室，说明外屋面喷淋系统降温比单独采用遮阳网降温效果更明显。方正林等[6]研究表明将原有的屋面喷淋喷头改装到遮阳网上方对Venlo型日光温室夏季降温有较好的效果，王瑄等[7]研究表明遮阳网+微喷降温效果优于遮阳网和自然通风单独降温效果，本研究也有相似的结果，表明外屋面喷淋降温系统在高温季节能显著降低日光温室内温度。但袁丁等[8]研究表明遮阳网+内侧喷雾降温效果优于外侧喷雾，本研究下一步将对比外屋面喷淋和内喷淋的降温效果。

温室内保持相对稳定的合适湿度有利于作物的正常生长发育[9]，本研究中通过外屋面喷淋降温可以降低温室内空气相对湿度，并保持在68%～75%，喷淋降温系统能降低温室内相对湿度的原因可能是在降低室内温度的同时，减少了室内土壤水分的蒸发。