文丨五年宝

编辑丨五年宝

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前言

植物对温室内指定的温度和湿度范围高度敏感。温室内高于正常的湿度水平对植物生长来说可能是致命的，这会使植物容易受到真菌/害虫的攻击，并由于冷凝而导致滴水。温室内的湿度是通过光合作用和蒸散作用产生的。

光合作用是白天植物内部的一种自然现象由于叶绿素而发生，它使用二氧化碳和光子在植物中产生碳水化合物。作为这个过程的结果，植物的叶子会向周围环境产生水蒸气，表示的空气湿度。温室内的空气温度也受到入射太阳辐射/阳光的影响。

温室内需要最佳温度/湿度条件才能使植物发挥最佳功能。不同的植物在其生长的不同阶段需要特定的温度和湿度范围。显示了用于农业温室空调的基于干燥剂除湿的温度湿度控制系统。显示了温室空调除湿空调系统的湿度表示。

室外空气使用直接蒸发冷却增加空气的湿度比进行冷却，然后使用显热交换器进一步冷却，然后再通过低级热源即太阳能热源或沼气，再通过干燥剂用于再生目的的材料。另一方面，来自系统出口的处理空气以简单的再循环模式用于温室空调目的，使用MEC或IEC系统进行额外冷却。

蒸发冷却选项

蒸发冷却是一种传统的冷却技术，它利用水从液态到水蒸气的相变所产生的吸热能。这种相变主要是由于气流利用空气中存在的热能进行相变而发生的。通常，在温度较高的地区，蒸发冷却作为空调的低成本选择是首选，但它也有其缺点。过高的温度有时会导致EC系统失效。

空气中的湿度也限制了EC系统的性能。根据经验，EC系统适用于温度高且空气湿度相对较低的地区作者主要通过热力学、实验和数值研究了三种类型的EC系统即直接蒸发冷却、间接蒸发冷却用于各种气候条件和空调应用。

在直接蒸发冷却系统中，入口空气与湿通道直接接触湿介质通常是蜂窝状水/哈斯)由于蒸发而导致冷却，但也会增加出口处环境/入口空气的湿度。另一方面，在IEC系统中，入口空气与湿通道湿介质通常是水和铝通道壁间接接触。它由于湿通道中的蒸发而引起冷却，通过通道壁将冷却传导到在干通道中流动的入口空气中。

传感器探头

传感器探头是指测量环境的某些物理或化学特性并将结果作为电信号发送以供主自动化计算机接收和解释以用于决策制定和控制目的的任何仪器或设备。例如，持续测量灌溉水pH值的pH传感器将触发警报，并在pH值过高或过低时保持最佳pH水平，从而使种植者无需手动运行pH测试和pH控制。在温室环境中测量的一些基本参数包括微气候、土壤湿度、土壤温度和光照水平。

DEC和IEC系统在湿度上都受限于入口/环境空气的湿球温度，但是，MEC可以产生一个温度梯度，从低于湿球温度到入口/环境空气的露点温度。MEC系统是IEC系统的高级形式，稍作修改。为传统MEC系统的原理图和湿度计工作原理。传统MEC系统的另一种修改如。马哈茂德等人。

展示了开发的IEC和MEC系统的实验装置。当环境空气的湿度比≤11g/kgDA时，独立的MEC系统只能达到所需的温度/湿度条件。换句话说，在湿度比高于11g/kgDA的潮湿地区，随着温度的升高，独立的MEC系统无法产生最佳的温度/湿度条件。空气中较高的湿度比导致相对较高的温度梯度。

温室温湿度控制的蒸发冷却

在环境条件不适合自然通风的棚屋的地区，蒸发冷却可能是温室空调的一种节能选择。努尔等人。研究了木尔坦气候条件下温室空调的直接、间接和Maisotsenko循环蒸发冷却系统的热力学性能。作者考虑了系统的空气温度、相对湿度、蒸汽压力不足以及湿球和露点有效性。

研究区域的环境条件不符合温室温度/湿度要求，只有MEC系统能够达到所需的温度/湿度条件。DEC系统部分能够在下一代温室内实现所需的温度/湿度条件。IEC系统未能达到要求的条件。作者还得出结论，DEC系统实现了0.9的最大湿球效率，而MEC系统能够实现0.5至0.6的最大露点效率。然而，由于全年产品空气湿度比高，DEC系统不适用于温室空调，这表明可以探索更可行的节能方案。

硅胶

除湿空调已在文献中针对包括下一代温室空调在内的各种应用进行了广泛研究。任何除湿空调系统的性能在一定程度上仍受周围条件的限制，但是这些系统在潮湿气候下的性能非常好，这与传统的蒸发冷却系统不同，后者会限制环境空气的湿球温度。除湿空调系统的性能随用于吸附水分的干燥剂材料和用于材料解吸的再生温度而变化。与昂贵、高效的实验聚合物、活性炭、金属有机骨架、沸石和分子筛不同，硅胶是一种可行的、成本效益高的吸湿解决方案。苏丹等。

基于硅胶的温室空调除湿空调系统在不同再生温度下的实验性能。通过建模对实验结果进行了验证。显示了硅胶在20、30和50°C再生温度下对压力的吸附吸收性能。根据图16，与高温和高压相比，硅胶在较低的再生温度和压力下的吸附量相对相等，这使得它在经济上可行并且在条件苛刻的地区可行。然而，不可否认的基本事实是其他干燥剂材料的性能相对高于硅胶。

活性炭粉末和活性炭纤维对常规使用的硅胶的Polanyi吸附潜力。当吸附吸收势低于50kJ/kg时，活性炭粉末和活性炭纤维与常规使用的硅胶相比具有更高的吸附吸收，这可以被认为是温室空气的阈值限制-调节。

显示空气除湿所需的每质量空气吸附剂材料的质量分。活性炭粉末能够以最少的吸附剂质量分数产生需求类别-I的最佳结果。硅胶、ACP和ACF三种材料都能够满足需求类别-I，而只有ACF和常规使用的硅胶能够达到需求类别-II所需的输出条件。ACF和ACP均无法满足具有最大湿度梯度，即入口和出口湿度之间的差异的需求类别III，这使得硅胶更适合需求类别III的情况。

除湿空调选择

用于不同空调选项的除湿空调已在文献中进行了广泛研究。尼亚兹等人。研究了基于硅胶除湿的Maisotsenko循环蒸发冷却系统，以提高牲畜的热舒适度。显示了所研究的基于独立干燥剂和蒸发冷却的干燥剂空调选项在木尔坦气候条件下牲畜热舒适性的性能。

只有基于Maisotsenko循环蒸发冷却系统的干燥剂除湿才能达到牲畜热舒适所需的温度/湿度条件。而环境和独立的除湿空调系统条件对牲畜的热舒适度不利。研究了硅胶珠的筛/层型取向的实验性能，并将其与聚合物吸附剂进行了比较。作者得出结论，与硅胶相比，聚合物吸附剂具有更高的吸附量。实验装置和开发的除湿空调系统的示意图。

结论

在这项研究中，作者总结了下一代温室的不同蒸发冷却和除湿空调选项。作者从温室内的最佳温度/湿度条件和蒸汽压力不足的角度总结了包括下一代温室在内的不同空调选项的直接、间接和Maisotsenko循环蒸发冷却选项。作者得出结论，只有Maisotsenko循环蒸发冷却系统能够在有限的气候适用性下达到所需条件。

Maisotsenko循环蒸发冷却系统的性能可以通过除湿来提高。作者总结了不同的干燥剂材料，即硅胶、活性炭、聚合物吸附剂、和金属有机框架以及干燥剂材料和吸附温度对吸附吸收的影响。作者得出结论，所研究的每种干燥剂材料都在某种程度上达到了所需的条件。

与其他材料相比，聚合物吸附剂和金属有机骨架具有相对最高的吸附吸收。基于硅胶的干燥剂除湿系统能够实现相对更大的湿度梯度，即入口和出口湿度之间的差异，以获得更多的吸附材料与空气质量分数。与其他材料相比，聚合物吸附剂和金属有机框架具有相对最高的吸附吸收。然而，基于硅胶的干燥剂除湿系统能够实现相对更大的湿度梯度，即入口和出口湿度之间的差异，以获得更多的吸附材料与空气质量分数。

参考文献

1.SultanM、MiyazakiT、SahaBB、KoyamaS.基于热驱动吸附的温室空调系统水蒸气吸附的稳态研究。恢复能量。2016；86：785–95。https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.09.015

2.ShamshiriRR,JonesJW,ThorpKR,AhmadD,ManHC,TaheriS.番茄温室栽培微气候评估和控制的最佳温度、湿度和蒸汽压不足回顾：综述。国际农业物理学。2018；32(2)：287–302。https://doi.org/10.1515/intag-2017-0005

3.苏丹M、宫崎骏T、小山S、萨哈BB。利用除湿空调系统提高温室生产力：巴基斯坦一个被忽视的研究领域。诠释J环境。2014;4(1):1–10

4.ShamshiriRR、BojicI、vanHentenE、BalasundramSK、DworakV、SultanM等。使用物联网传感器数据融合对温室小气候进行基于模型的评估，以实现节能作物生产。J清洁产品。2020；263：121303。https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121303

5.AmaniM,ForoushaniS,SultanM,BahramiM.农业温室应用除湿策略综合回顾。应用热工程。2020；181：115979。https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115979