高压雾化设备在现代农业中的应用探析

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　　摘要    高压雾化设备在现代农业中主要应用在设施农业降温、加湿、植保以及景观等方面。其中，设施温室降温时依据地域的气候条件、系统投资、后期维护费用、运行费用、降温效果以及对温室湿度的影响等各种因素，来综合考虑高压雾化与其他降温方式联合使用降温，以期达到最佳效果。根据工程项目使用高压雾化设备的经验总结了相关建议，以期为实际生产提供参考。
　　关键词    高压雾化设备;设施农业;降温;加湿;植保;景观
　　中图分类号    F323.3        文献标识码    A
　　Abstract    High-pressure atomization equipment is mainly used in modern agriculture for cooling，humidification，plant protection and landscape of facility agriculture.In fact，in order to reach the best effect of cooling，it’s better to comprehensively consider the combination of high-pressure atomization and other cooling methods，which depend on various factors such as regional climatic conditions，system investment，post-maintenance costs， operating costs， cooling effects， and greenhouse humidity.According to the experience of using high-pressure atomization equipment in engineering projects，the relevant recommendations were summarized to provide references for actual production.
　　Key words    high-pressure atomization equipment;facility agriculture;cooling; humidification;plant protection;landscape
　　高压雾化设备是指利用高压雾化主机将经过精密过滤处理后的水，输送到造雾专用高压管网（耐压14 MPa），最后由造雾专用喷头喷出成雾的系统。高压雾化系统的工作原理是高压水从微孔中喷出并与固体发生碰撞便形成水雾。将加压（大于4 Mpa）后的水经耐高压输送管线由专业喷嘴将其雾化，产生0.10～15.00 μm的微雾颗粒，使其能够迅速从空气中吸收热量完成汽化并扩散，从而达到空气加湿、降温的目的。
　　1    高压雾化设备在现代农业中的应用
　　1.1    设施农业降温
　　温室属于半封闭系统，在夏季温度可达40 ℃以上，严重影响了温室作物的生长发育。因此，可应用高压雾化设备对温室进行快速有效地降温。通风良好、相对湿度较低的温室尤为适用，辅以其他降温方式（如遮阳网、通风），降温效果更佳，可降温3～8 ℃[1-3]。随着温室工程技术的发展，温室降温方法众多，各有利弊，而多种降温方法联合使用往往最经济和最有效。
　　1.1.1    自然通风降温。适合单栋小型温室，利用设施内外的气温差产生的重力达到换气的目的，降温效果可达到室内外温差3～5 ℃。自然通风降温主要考虑当地的室外温度、顶窗、侧窗的位置及数量。底窗或側窗进气，冷气流进室内，将热空气向上顶，天窗排气。一般室外温度不超过30 ℃时只依靠自然通风即可达到降温目的，但是室外温度超过30 ℃时还需要配合其他方式进行降温。
　　1.1.2    遮光降温。即主要采用遮阳网进行遮光降温。降温效果在一定程度上取决于遮阳网的遮光率。不同类型遮阳网的遮阳率不同，应根据植物的种类及植物对阳光的需求来确定遮阳网类型，遮光20%～30%时，室温降低4～6 ℃。遮阳网包括外遮阳和内遮阳，内遮阳降温采用银灰色的遮阳网，还可以兼做保温幕。内遮阳系统可以阻隔部分阳光进入温室，有效降低太阳辐射的强度，被内遮阳网阻隔在温室上部的热空气，可通过顶部天窗或排风扇排出室外，进而达到降温目的。采用遮光法可降温、不易增湿，但是降温慢、降温幅度不均匀。
　　1.1.3    机械通风降温。适用于连栋温室。在通风的入口和出口增加动力扇，使室内外产生压力差，形成冷热空气的对流，从而达到通风、换气、降温的目的。用排气扇对温室强制通风较自然通风降温低3～5 ℃。机械通风降温要求温室的进气口面积大，否则会导致温室内的气流流向不一致、温度分布不均匀。机械通风效果较显著，能耗也较大，往往与湿帘综合使用进行降温。
　　1.1.4    湿帘—风机降温系统。该系统是现代温室的通用设备，适用于我国各地，利用水分蒸发吸热的原理进行降温。一般湿帘安装在温室的北侧，风机安装在温室的南侧，通过控制系统启动风机，将室内的空气强行抽出，造成负压;同时水泵将水打在湿帘上，室外的空气被负压吸入室内并穿过湿帘的缝隙，导致湿帘上的水分蒸发、降温，冷空气流经温室整个空间，吸收室内热量后经风机排出室外，从而达到降温的目的。在夏季高温天气，该系统可降温4～7 ℃[4]。该系统具有降温效果好、操作简单、使用寿命长等特点，通过湿润净化的空气更有利于室内作物的生长。湿帘风机降温系统对水质要求比较高，硬水需要经过软化处理后才可使用，以免钙镁离子在湿帘缝隙中结垢堵塞湿帘;空气中的尘埃颗粒也会沉积在湿帘上，长时间会导致湿帘堵塞，故水帘需定期更换;湿帘风机降温系统投资较大，日常运行费用较高。 　　1.1.5    高压喷雾降温。也称冷雾降温，适用于通风良好的温室，利用微小雾滴快速蒸发吸热的原理进行降温（图1）。水经过过滤系统处理进入高压泵加压（大于4 Mpa），再通过特殊材质的管路输送到特种高压雾化喷嘴进行释放，形成小于15 μm的细雾滴，雾滴逐渐弥漫整个温室悬浮在空气中，迅速蒸发降温，并且不浸湿地面。高压雾化降温效率达 95%，而湿帘—风机降温效率80%[5]，所以高压雾化降温比湿帘—风机降温效果更佳。由于高压雾化雾滴颗粒小、用水量少，作物发病的可能性小。高压雾化设备需要增压泵和输送高压铜管，投资成本相对较高，日常运行费用较高;水源需要过滤处理，否则极易堵塞雾化喷头。
　　1.1.6    多种降温方法联合使用。以7—8月为例，温室外温度通常在30～40 ℃之间，若仅依靠单纯的自然通风、遮阳网或机械通风，降温效果不明显，根本无法满足作物的生长要求，所以必须综合采取多种方式来实现降温。采用组合降温方式应依据地域的气候条件、系统投资、后期维护费用、运行费用、降温效果以及对温室湿度的影响等各种因素来综合考虑决定。胡 建等[6]研究发现，采用湿帘—风机降温系统+外遮阳可使温室内温度降低4～8 ℃，相对湿度增加5%～10%;采用高压喷雾降温系统+外遮阳，温室内温度可降低5～9 ℃，相对湿度增加3%～6%，在重庆采用湿帘—风机降温系统的效果较为理想。冉春雨等[7]对长春市一个大规模玻璃温室夏季降温问题进行了研究，建议“细雾+风机”综合系统作为首选方案。杨春健[8]通过结构理论分析和实践经验总結得出，南方温室的通风降温设施可根据自身的条件进行选择：①经济型，单栋温室+平铺式外遮阳网;②实用型，顶侧开窗的联栋温室+平铺式外阳网+强制通风+喷雾降温;③先进型，顶部开窗的连栋温室+平铺式外遮阳网+湿帘—风机降温系统。
　　1.2    设施农业加湿
　　高压雾化设备可通过微米级的细雾增加湿度，专门应用于育苗、繁种、食用菌及温室种植，可促进扦插苗快速生根、提高种子的发芽率及组培的成活率。白玛玉珍等[9]采用不同育苗方法对比试验发现，大棚雾化扦插苗技术繁育藏青杨苗成活率最高、育苗速度最快、苗木长势最好。
　　1.3    设施农业植保
　　在高压雾化设备的水箱内加入适宜浓度的药物混合后，可在温室中进行雾化喷洒，药物喷洒均匀，可有效防治病虫害[10-11]。
　　1.4    设施农业造景
　　在以科普、科技示范、观光为主的大型连栋温室或者室外，均可采用高压雾化设备进行造景。以农业嘉年华为例，人造雾景观仙气迷人，深受游客喜爱。
　　2    高压雾化设备在设施农业的应用案例
　　高压雾化设备适用于通风良好的连栋温室或者日光温室，在夏季高温季节，高压雾化设备+自然通风可降温3～8 ℃。图2为高压雾化设备在设施农业中的具体应用。图3为高压雾化设备造景实例。
　　3    高压雾化降温使用建议
　　根据工程项目施工经验及降温数据，在使用高压雾化降温时有如下几点建议：一是高压雾化设备配合通风系统综合使用（高压雾化设备+自然通风+机械通风），微小雾滴在蒸发过程中大量吸热，同时中和空气中的过量正离子，增加负离子，通风系统将潮湿空气排出室外，有效地调节温度和湿度，从而更加有效地降温。二是水源必须经过净化处理，可提前测定水源的水质情况，依据水质指标进行软化处理、反渗透处理等，再进入高压雾化设备，否则高压雾化喷头极易堵塞，后续维护或更换喷头增加成本。三是使用高压雾化设备喷施药剂或者电解水之后，需要开机喷洒清水以清洗雾化喷头，防止药剂等堵塞喷头。四是应用于景观造景时，注意雾化管道与周围景观相适应，达到更加自然的效果。五是为了控制适当的湿度，高压雾化设备可进行定时等自动化控制，操作管理更加便捷。
　　4    参考文献
　　[1] 赵德菱.温室超低量雾化系统的设计与研究[D].南京：南京理工大学，2006.
　　[2] 丁德志，刘春萍，袁九香，等.南昌地区花卉温室大棚雾化降温系统试验研究[J].江西科学，2019，37（1）：115-118.
　　[3] 赵德菱，罗成定，高秋艳，等.水雾在温室降温中的应用[J].中国农机化学报，2003（3）：14-16.
　　[4] 王本根.华东地区连栋塑料温室夏季降温措施研究[D].杭州：浙江大学，2004.
　　[5] 屠欣丞.细水雾大空间局域环境调节的研究[D].镇江：江苏大学，2009.
　　[6] 胡建，李伟清.现代温室夏季降温技术研究[J].农机化研究，2007（6）：18-21.
　　[7] 冉春雨，李景安.玻璃温室夏季降温研究与应用[J].吉林建筑大学学报，2002，19（4）：31-34.
　　[8] 杨春健.南方温室通风降温措施的探讨[J].南方农业学报，2002（5）：280-282.
　　[9] 白玛玉珍，次顿，达瓦卓玛，等.藏青杨大棚雾化育苗技术研究[J].西藏科技，2012（1）：21-22.
　　[10] 刘春来，王现领.几种降温措施对玻璃温室内温度影响研究[J].农业与技术，2018，38（24）：9-11.
　　[11] 赵一燃.现代温室的发展与现状[J].新农业，2018（9）：33-34.
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