关于温室大棚除湿降温系统的影响因子浅析

摘要：为了解决湿热地区夏季温室的降温问题，提出了利用 CaCl2 溶液除湿降温系统对温室进行降温的方法。在CaCl2溶液除湿降温系统运行条件下，确定了以喷淋室出口空气相对湿度为试验指标，分析了进口空气流量、除湿剂流量、除湿剂浓度和温度、进口空气温度和湿度等因子对试验指标的影响。通过影响因子的单因素试验和多因素正交试验，得出了系统运行时影响除湿效果的显著因素是除湿剂浓度和温度、进口空气温度和湿度。利用回归分析建立了CaCl2溶液喷淋除湿的数学模型，并通过试验验证了该模型的最大相对误差小于5%。为中国南方高温高湿的温室夏季降温提供参考。

关键词：温室；降温系统；氯化钙；除湿；液体除湿剂

中图分类号：S625文献标识码：A文章编号：1674-9944（2012）12-0245-04

1引言

在中国南方高温高湿地区，夏季温室的降温问题一直是困扰现代大型温室在该地区发展与应用的技术难题，许多大型温室在7～9月的高温季节处于“停产”状态，严重影响了温室的利用效率。虽然利用湿垫-风机降温系统在中国北方高温低湿地区有较好的降温效果，然而该系统在中国南方的高温高湿地区的应用效果并不理想。为提高现行湿垫-风机降温系统对湿热气候条件的适应性，解决湿热地区夏季温室降温问题，本课题组提出了温室液体除湿降温系统，并针对建于武汉地区的塑料温室设计了一套除湿降温系统[1～11]。参考国内外文献和本课题组实测结果[12～20]，在湿热气候条件下湿垫-风机系统的最大降温幅度为 4～5℃，液体除湿降温系统最大降温幅度为 7～8℃，相对湿垫-风机系统降温幅度提高了3℃左右，能够满足湿热地区夏季温室作物生长的要求。由于中国目前针对高温高湿地区夏季温室除湿降温系统的研究相对较少，因此研究液体除湿降温系统中各主要因素对温室降温效果的影响，对优化系统结构参数和工作参数有理论意义和现实意义。

2试验装置

除湿降温系统主要由湿垫、轴流风机、除湿室（喷淋室）、除湿剂再生子系统等组成。如图 1 所示。

3正交试验

系统降温效果与空气经喷淋除湿后（亦即进入湿垫前）的相对湿度密切相关，从喷淋室出来的空气相对湿度越低，湿垫-风机系统的降温幅度则越大，为此，选定喷淋室出口空气的相对湿度为试验指标来考察各主要因素对降温效果的影响。据张继元[1]的分析，影响 CaCl2 溶液喷淋除湿效果的主要因素有进口空气的流量、溶液的流量、溶液的浓度和温度、进口空气的温度和湿度等6个因素。在进行了单因素试验后，选取了多因素试验的参数取值范围。利用正交表 L16（215）安排试验，试验结果见表1（标中的“空列”是根据现有正交表L16（215）的表头设计产生），方差分析见表2。

在表1、表2 中，A表示进口空气流量，B表示进口空气温度，C表示进口空气相对湿度，D表示溶液温度，E表示溶液质量浓度，F表示溶液流量，F×A，B×C，B×E，D×C，D×E 表示因素的交互作用。

4.2模型的验证

为检验数学模型的有效性，课题组做了 1 组试验。检验试验的条件是溶液流量为3.478×10-4m3/s，进口空气的流量为1.764m3/s。检验结果表明：出口空气相对湿度的实测值与用数学模型的计算值之间差别甚小，最大误差小于 5%，表明所建立的模型比较理想。

5结论与讨论

（1）本温室除湿降温系统对出口空气相对湿度影响显著的因子依次是进口空气的相对湿度、进口空气的温度、溶液的温度和溶液的浓度。为取得理想的除湿降温效果，降低运行费用，减少雾沫夹带，溶液的流量应较大，而进口空气的流量应较小，最佳的气液流量比应为 5058∶1。

（2）建立了当溶液的流量为 3.478×10-4m3/s，进口空气的流量为 1.764m3/s 时，本除湿降温系统中进口空气的温度、进口空气的相对湿度、溶液的温度和溶液的浓度等4因子与出口空气相对湿度之间关系的模型。经试验验证，该模型的最大相对误差

本文提出的温室液体除湿降温系统是对现有温室湿垫-风机降温系统的改进，即在湿垫-风机降温系统的基础上增加了除湿室和除湿剂再生子系统。除湿室的构建与湿垫相结合，除湿剂选用价格较低的工业氯化钙水溶液，并可利用太阳能对其进行再生。该系统具有一次性投入少、运行费用低、降温幅度大，可满足中国南方高温高湿地区的温室夏季降温的要求，具有较好的经济性和较广泛的应用前景。

参考文献：

[1]张继元，赵纯清，陈传艳. 温室除湿降温系统的研究与设计初探[C]//管小冬.国际农业生物环境与能源工程论坛文集.北京：中国农业科学技术出版社，2003.

[2]赵纯清，张继元. 温室除湿降温系统中除湿室结构的设计[J]. 华中农业大学学报，2004，23（3）：355～358.

[3]赵纯清，张继元，丁淑芳. 除湿降温系统用于温室降温的可行性探索[J]. 农机化研究，2004（5）：77～78.

[4]陈传艳. 温室除湿降温影响因子优化结合的研究[D]. 武汉：华中农业大学，2004.

[5]赵纯清. 温室除湿降温系统除湿剂利用及再生的实验研究[D]. 武汉：华中农业大学，2004.

[6]胡建. 重庆市玻璃温室夏季降温效果的研究[D]. 重庆：西南大学，2008.

[7]王吉庆，张百良. 几种降温措施在温室夏季降温中的应用研究[J]. 农业工程学报，2006，22（9）：257～260.

[8]杨英，李心刚，李惟毅，等. 高湿环境下太阳能液体除湿特性的实验研究[J]. 河北建筑科技学院学报，1999，16（3）：40～45.

[9]顾洁，温建军，田志昶，等. 氯化锂液体除湿器的试验研究[J]. 农业工程学报，2006，22（3）：121～124.

[10]殷勇高，张小松，权硕，等. 溶液除湿冷却系统的再生性能实验研究[J]. 工程热物理学报，2005，26（6）：915～917.

[11]丁涛，黄之栋，赵伟金，等. 太阳能除湿系统中混合盐溶液的除湿/再生效率[J]. 农业工程学报，2010，26（2）：295～299.

[12]马承伟，张森文，崔引安，等. 沸腾炉式集中雾化降温系统的应用实验[J]. 农业工程学报，1998，14（1）：158～162.

[13]张亚红. 日光温室空气湿度环境及除湿技术研究[J]. 宁夏农学院学报，2000，21（1）：32～36.

[14]王本根，苗香雯，司慧萍，等. 华东连栋塑料温室夏季降温效果比较研究[J]. 农机化研究，2004（5）：187～190.