談《溫室通風(fēng)設(shè)計規(guī)范》農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準修訂

前言

由農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院主持起草的農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準《NY/T1451-2007溫室通風(fēng)設(shè)計規(guī)范》自2007年9月發(fā)布、2007年12月實施以來，至今已近10年，鑒于標(biāo)準引用了《GB50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》，并采用的是2003年之前的版本依據(jù)20世紀90年代數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出的氣象數(shù)據(jù)資料，《溫室通風(fēng)設(shè)計規(guī)范》標(biāo)準修訂工作列入了2016年農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準制定（修訂）項目計劃，目前標(biāo)準征求意見稿已完成（以下簡稱“修訂稿”）。

除編輯性修改外，修訂稿的技術(shù)內(nèi)容變化包括以下幾個方面：

（1）在前言中，刪除了附錄性質(zhì)的陳述，增加了標(biāo)準編制所依據(jù)的起草規(guī)則；

（2）標(biāo)準的適用范圍修改為“適用于溫室通風(fēng)系統(tǒng)的工程設(shè)計和通風(fēng)系統(tǒng)運行調(diào)控方案設(shè)計”；

（3）修改了規(guī)范性引用文件的引導(dǎo)語，刪去了引用《GB50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》的部分，氣象數(shù)據(jù)資料在附錄B中給出；

（4）修改了“通風(fēng)量”和“換氣次數(shù)”定義的中英文描述；

（5）原標(biāo)準中的“設(shè)計一般原則”和“溫室通風(fēng)設(shè)計要求”合并為一章，章標(biāo)題改為“基本要求”；

（6）由于已經(jīng)制定了《NY/T2133-2012溫室濕簾-風(fēng)機降溫系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》標(biāo)準，在修訂稿中刪除了有關(guān)濕簾-風(fēng)機降溫系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容；

（7）增加了“室內(nèi)空氣循環(huán)”和“通風(fēng)系統(tǒng)運行調(diào)控方案設(shè)計”兩章；

（8）增加了資料性附錄“常見設(shè)施蔬菜、花卉對空氣溫度、濕度的要求”；

（9）原標(biāo)準的資料性附錄A“室外氣象參數(shù)”改為資料性附錄“通風(fēng)設(shè)計用室外氣象數(shù)據(jù)”，并修改了內(nèi)容。直接給出了全國359個氣象臺站各月的室外水平面太陽輻射照度、室外計算干球溫度、室外最大空氣含濕量、晝間最多風(fēng)向和晝間月平均風(fēng)速數(shù)據(jù)；

（10）增加了資料性附錄“蒸騰蒸發(fā)熱量損失系數(shù)β”；

（11）原標(biāo)準的資料性附錄B“溫室覆蓋材料的透射率”和附錄C“溫室覆蓋材料傳熱系數(shù)”合并，標(biāo)題改為“溫室常用覆蓋材料性能”；

（12）刪除了原標(biāo)準的資料性附錄D“作物適宜種植密度的葉面積指數(shù)”；

（13）修改了原標(biāo)準的規(guī)范性附錄E“自然通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計通風(fēng)量計算方法”，并將該部分內(nèi)容納入正文；

（14）修改了原標(biāo)準的資料性附錄F“通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計通風(fēng)量計算參數(shù)”，刪除了“溫室風(fēng)壓系數(shù)”內(nèi)容，并改標(biāo)題為“通風(fēng)風(fēng)口及防蟲網(wǎng)特性”。

本文分標(biāo)準結(jié)構(gòu)、必要通風(fēng)量計算、自然通風(fēng)量估算、資料性附錄4個方面，就主要技術(shù)內(nèi)容的修改思路加以介紹。

標(biāo)準結(jié)構(gòu)

修訂稿對原標(biāo)準結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整，并增加了相關(guān)章節(jié)。例如，將原標(biāo)準的第4章“符號”和第3章“術(shù)語和定義”放在了一個復(fù)合標(biāo)題“術(shù)語、定義和符號”之下，分成“術(shù)語和定義”和“符號”兩節(jié)。

將原標(biāo)準的第5章“設(shè)計一般原則”和第7章“溫室通風(fēng)設(shè)計要求”合并為一章，章標(biāo)題改為“基本要求”，修訂稿所涉及的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計及運行調(diào)控滿足條件、溫室通風(fēng)系統(tǒng)類型選擇、設(shè)計通風(fēng)量要求、必要通風(fēng)量確定方法、自然通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)機通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計、空氣循環(huán)和通風(fēng)系統(tǒng)周年運行方案設(shè)計等方面的基本規(guī)定和一般性原則均置于該章。

原標(biāo)準中“自然通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計通風(fēng)量計算方法”由于篇幅長，放在了規(guī)范性附錄中，而修訂稿中修改了自然通風(fēng)量估算方法，并將全部內(nèi)容置于正文。

修訂稿中增加了“室內(nèi)空氣循環(huán)”和“通風(fēng)系統(tǒng)運行調(diào)控方案設(shè)計”兩章。“室內(nèi)空氣循環(huán)”章在室內(nèi)空氣循環(huán)氣流組織方式、循環(huán)風(fēng)機布局和安裝方式、循環(huán)風(fēng)機風(fēng)量等方面進行了規(guī)范。“通風(fēng)系統(tǒng)運行調(diào)控方案設(shè)計”章節(jié)著重強調(diào)了運行通風(fēng)設(shè)備進行溫度、濕度調(diào)控時的一般要求、通風(fēng)機運行控制要求等。

必要通風(fēng)量計算

溫室通風(fēng)設(shè)計包括通風(fēng)能力設(shè)計和通風(fēng)調(diào)控設(shè)計兩方面。通風(fēng)能力設(shè)計有2項主要任務(wù)，一是確定通風(fēng)窗口的尺寸和位置；二是確定通風(fēng)機的規(guī)格和數(shù)量。通風(fēng)調(diào)控設(shè)計則是在通風(fēng)機和通風(fēng)口等硬件設(shè)施確定后，對風(fēng)機風(fēng)量和窗口開閉大小的日常管理調(diào)控措施。通風(fēng)窗口尺寸、位置以及通風(fēng)機規(guī)格、數(shù)量的確定，取決于溫室內(nèi)環(huán)境對通風(fēng)量的需求。因此，計算必要通風(fēng)量是進行溫室通風(fēng)設(shè)計的前提。

計算必要通風(fēng)量一般要基于溫室排熱、除濕和增加CO2含量3方面目標(biāo)，也稱為排除多余熱量、濕氣和增加所需CO2的必要通風(fēng)量。設(shè)計通風(fēng)能力時需要知道最大必要通風(fēng)量，而通風(fēng)調(diào)控設(shè)計時則需要知道調(diào)控時段的必要通風(fēng)量。

原標(biāo)準推薦的最大必要通風(fēng)量是通過比較以上3種必要通風(fēng)量計算結(jié)果，最終取其中最大值獲得的。但由于氣象數(shù)據(jù)獲取困難、通風(fēng)量計算繁瑣，實踐起來有一定困難。另外，由于排濕需求，一般早上溫度較低時，通風(fēng)量不宜過高，通風(fēng)時間也盡量縮短。如果按最不利室外氣象條件來計算排除多余濕氣的必要通風(fēng)量，最不利情況應(yīng)該是室外高溫高濕的時段，而此時對于室內(nèi)環(huán)境調(diào)控的主要矛盾是降溫而非除濕，計算得出的除濕必要通風(fēng)量會遠小于排除熱量的必要通風(fēng)量。因此，通過相對確定的室外氣象條件估算除濕必要通風(fēng)量對工程設(shè)計的意義并不大。增加CO2必要通風(fēng)量的估算會受室外CO2濃度水平的影響，即使室外CO2濃度達到350 μL/L的水平，距離作物增產(chǎn)所需CO2濃度（500 μL/L以上）也還有較大差距，必要通風(fēng)量的估算僅是限定CO2濃度水平不低于一定值的前提下進行的，采用此方法估算的通風(fēng)量會趨于某一定值，如限定CO2濃度水平不低于270 μL/L時，則通風(fēng)量為0.021 m3/（s·m2）；如果限定CO2濃度水平趨向于室外水平，通風(fēng)量則趨近于無窮大，此時用于工程設(shè)計也沒有實質(zhì)性意義。因此，修訂稿推薦，僅需計算排除多余熱量的最大必要通風(fēng)量，該必要通風(fēng)量計算采用溫室預(yù)計使用期間最熱月份的氣象數(shù)據(jù)，同時以附件形式給出了全國各省份氣象臺站12個月的數(shù)據(jù)。例如，表1所示為采用本標(biāo)準方法計算得出的北京地區(qū)某連棟玻璃溫室作為育苗用途和栽培用途時的必要通風(fēng)量，該溫室單棟跨度9.6 m、5連棟、長48 m、檐高4 m，面積2304 m2。

在修訂稿中，仍保留了除濕、增加CO2和排出有害氣體的必要通風(fēng)量計算方法，以供通風(fēng)調(diào)控設(shè)計時參考。

自然通風(fēng)量估算

無論溫室通風(fēng)還是工業(yè)、民用及其他用途建筑通風(fēng)，準確計算自然通風(fēng)量一直都是研究人員的難題，既有外部條件尤其是室外風(fēng)速、風(fēng)向變化無常的原因，也有內(nèi)部作物、設(shè)備等情況復(fù)雜的因素。在原標(biāo)準中，推薦了一套自然通風(fēng)量估算方法，該方法雖然是基于理論推導(dǎo)出的可行計算方法，但實踐中風(fēng)口型式多樣、靈活，相關(guān)參數(shù)難獲得，工程設(shè)計時既繁瑣也很難達到工程需要的準確程度。因此，修訂稿對這部分內(nèi)容進行了修改。修訂稿不再給出整個溫室自然通風(fēng)量的估算方法，而是推薦了幾種簡易的通風(fēng)口氣流量估算方法，同時在資料性附錄中以曲線圖形式給出了風(fēng)口氣流量增加率與進（出）風(fēng)口面積的關(guān)系，風(fēng)壓和熱壓作用對風(fēng)口氣流量的影響，防蟲網(wǎng)壓力損失等相關(guān)信息，如圖1～3所示，供設(shè)計人員在設(shè)計通風(fēng)口和估算通風(fēng)口氣流量時參考。

資料性附錄

修訂稿匯集了“常見設(shè)施蔬菜、花卉對空氣溫度、濕度的要求”“通風(fēng)設(shè)計用室外氣象數(shù)據(jù)”“溫室常用覆蓋材料性能”“蒸騰蒸發(fā)熱量損失系數(shù)β”“通風(fēng)風(fēng)口及防蟲網(wǎng)特性”5方面的技術(shù)數(shù)據(jù)和信息，以附錄形式提供給設(shè)計人員使用，均為資料性附錄。

“常見蔬菜對空氣溫度的要求”包括種子發(fā)芽、營養(yǎng)生長和食用器官生育階段的最低、最適和最高溫度?！俺Ｒ娛卟藢諝鉂穸鹊囊蟆敝缚諝庀鄬穸龋@些數(shù)據(jù)引自《日光溫室蔬菜栽培理論與實踐》[1]?！俺Ｒ娀ɑ軐諝鉁囟取穸鹊囊蟆卑ㄗ畹蜏囟?、最高溫度、最適溫度、花芽分化最適溫度和適宜相對濕度，數(shù)據(jù)引自《設(shè)施花卉栽培技術(shù)》[2]。

“通風(fēng)設(shè)計用室外氣象數(shù)據(jù)”涉及全國359個臺站，包括臺站信息、各月的室外水平面太陽總輻射照度、各月的室外計算干球溫度、各月的室外最大空氣含濕量、各月的晝間最多風(fēng)向和各月的晝間月平均風(fēng)速，這些氣象數(shù)據(jù)根據(jù)《建筑用標(biāo)準氣象數(shù)據(jù)手冊》[3]中的標(biāo)準年氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，該標(biāo)準氣象數(shù)據(jù)提供的是臺站全年各月每日逐時的干球溫度、含濕量、水平面太陽總輻射照度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)，是使用1995～2005年的氣象觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計獲得。修訂稿中，臺站信息含海拔高度、經(jīng)度和緯度；室外水平面太陽總輻射照度取各月逐時數(shù)據(jù)中的最大值；室外計算干球溫度，是當(dāng)月所有日逐時溫度中不保證率為5%的溫度值，即按月30天計算的不保證時數(shù)為36 h；室外最大空氣含濕量取當(dāng)月所有日逐時含濕量數(shù)據(jù)中的最大值；晝間最多風(fēng)向采用地方標(biāo)準時8：00～17：00的當(dāng)月所有日逐時數(shù)據(jù)，以16個方位風(fēng)向的出現(xiàn)頻次，由大到小排序后取前3位；晝間月平均風(fēng)速取當(dāng)月所有日地方標(biāo)準時8：00～17：00的逐時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計平均值。如表2所示為其中幾個城市的氣象數(shù)據(jù)。

“溫室常用覆蓋材料性能”合并了原標(biāo)準的資料性附錄B“溫室覆蓋材料的透射率”和附錄C“溫室覆蓋材料傳熱系數(shù)”，并補充了部分數(shù)據(jù)。

“蒸騰蒸發(fā)熱量損失系數(shù)β”是鑒于計算必要通風(fēng)量時而增加的資料性附錄。在附錄中以曲線圖的形式給出了特定條件下室內(nèi)溫度升高值與通風(fēng)率以及蒸騰蒸發(fā)熱量損失系數(shù)的關(guān)系，蒸騰蒸發(fā)熱量損失系數(shù)與通風(fēng)率的關(guān)系和蒸騰蒸發(fā)熱量損失系數(shù)與葉面積指數(shù)的關(guān)系，供確定β值時參考。

“通風(fēng)風(fēng)口及防蟲網(wǎng)特性”給出了5項技術(shù)內(nèi)容，分別為風(fēng)口氣流量增加率與進（出）風(fēng)口面積的關(guān)系；風(fēng)壓和熱壓作用對風(fēng)口氣流量的影響；進、出風(fēng)口局部阻力系數(shù)；有效防控各類害蟲的防蟲網(wǎng)孔口尺寸；防蟲網(wǎng)壓力損失。這部分內(nèi)容供設(shè)計自然通風(fēng)時確定通風(fēng)口位置、尺寸，估算氣流量，以及選用防蟲網(wǎng)和計算防蟲網(wǎng)阻力時參考。

結(jié)束語

目前，標(biāo)準修訂稿的征求意見稿已經(jīng)完成，并已刊登在溫室行業(yè)相關(guān)網(wǎng)站上，在全國范圍內(nèi)征求意見，敬請各位同行提出寶貴意見，以便修改。

參考文獻

[1] 李天來.日光溫室蔬菜栽培理論與實踐[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2013：10.

[2] 孫紅梅.設(shè)施花卉栽培技術(shù)[M].2版.鄭州：中原農(nóng)民出版社，2015：10.

[3] 張晴原，楊洪興.建筑用標(biāo)準氣象數(shù)據(jù)手冊[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012：3.

*項目支持：2016年農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準制定和修訂及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量認證項目：修訂《溫室通風(fēng)設(shè)計規(guī)范》（2130109）。

作者簡介：王莉（1963-），女，重慶人，研究員，主要從事設(shè)施園藝栽培及果蔬采后加工技術(shù)裝備研究、設(shè)計、工程咨詢及標(biāo)準化工作。