研发|活塞挤压式内通风设备有哪些优势？

摘要

设计了一种新型活塞挤压式通风系统，达到完全封闭、无冷桥的效果。同时，环流风机配合实现主动通风。

传统日光节能温室通风口主要类型及存在问题

后墙开窗式

后墙开窗式分为两种形式，一种为采用双层塑钢小窗，至于后墙体中部和上部，人工开启。另一种为条带状大窗，保温材料制成，采用机械电动开关。存在封闭的接口易出现变形，冬季封闭不严，保温性差，夏季被动通风，效率不高等问题。

山墙风机式

在山墙处安装大型风扇和电机，外侧加百叶窗式封闭，存在冬季百叶窗缝隙较多，封闭不严，保温层厚度不够，保温性差等问题。夏季，虽然为主动通风，但自然风多为南北或上下流动，难以实现通风最优化等问题。

顶膜开窗式

在温室顶部朝阳一侧，安装带状通风窗，钢结构边筐，电动齿条式开启方式，窗面为卡槽压塑料布结构。存在关闭时封闭不严、漏雨、保温性差。夏季易存水，并且无法实现主动通风。

顶膜拉膜式

在温室顶部朝阳一侧，顶膜处开缝，通过电机带动开口的开缝和重叠闭合。存在夏季漏雨，封闭不严，结构使用效果稳定性差，无法实现主动通风等问题。

新型日光节能温室通风孔结构设计

整体采用活塞挤压封闭原理设计，为圆筒形结构。通风口直径可根据需要设计，不宜过大，通常为30~50 cm为宜。通风孔数量由所需要通风设施体积空间而定。各部件尺寸如通风孔直径、通风孔管高度、网状通透部高度、网眼密度、活塞大小等由实际建造时设计而定；总控制开关设置在室内便于操作的位置。通风设备结构整体分为四部分，通风管道结构、活塞结构、机械运动结构、环流风机及控制箱。

通风管道结构

采用不锈钢、合金材质或耐老化硬质塑料，且内表面光滑，与内活塞形成封闭式结构。通风孔分为上、中、下三段平滑且紧密连接结构，上部直筒型，直径等于活塞外直径；中部为网状通气式结构，圆筒状，直径与上部相同，并与上部焊接，平滑连接；下部为圆台状结构，圆台状结构上边缘直径与中部相等，并与中部焊接连接，下边缘直径小于中部1 cm。当活塞运行处于下部时呈现挤压式封闭通风管道。下部与中部之间连接处需平滑过度，活塞向下部运行时挤压封闭过程中减小摩擦。

寒地日光温室通风自动控制系统结构示意图

活塞结构

采用保温效果好的苯板、挤朔板，或聚氯酯塑形且具有适当弹性，活塞直径与通风管道上部和中部内直径相同的圆柱体，活塞高度为设施墙体厚度即可。活塞上顶面中心位置轴杆贯穿活塞主体，主体上下由圆形钢片固定于轴杆上，钢片直径小于活塞直径3~5 cm。

寒地日光温室通风自动控制系统中活塞结构

机械运动结构

活塞由轴杆带动活塞上下行进。轴杆上部与齿条杆垂直固定连接，齿条杆与齿轮结合，齿轮固定在中央传动杆上，齿轮转动带动活塞上下运动。

环流风机

环流风机置于温室内，并与通风管道下部连接。直径与通风管下部相匹配。转速、功率和通风量的设计，可根据温室内体积和使用功能要求而定，并采用双向转动叶片及控制链，实现向内部吸气和向外部排气功能。

附属结构

齿条杆顶端固定安装防雨、雪帽，帽为伞形设计，且大于通风孔直径，防止雨雪进入通风管道内，影响活塞运动。

位置选择

由使用设施功能而定，一般安装在顶部高点处。例如农业种植或养殖使用的温室，可安排在后墙顶斜坡面上，垂直设置。工厂厂房或特殊应用的设施，只需改变传动杆设计，可以水平横向安装等。

该通风设备在黄瓜栽培中应用效果

通过2018~2019年初步试验，该设备在黄瓜栽培上应用表现，与对照相比，在产量、病害发生率、商品性等方面均优于对照，其性能具有显著提升效果。

通风设备在黄瓜栽培中表现

通风设备对室内温、湿度影响

该日光节能温室通风控制设备，采用活塞挤压式加环流风机的方式，实现全封闭和主动通风。经过模拟测试得出，使用该设备的温室与后墙开窗通风式温室，相比较，冬季室内最低温度可提高2~3℃。夏季实现主动通风，增加空气流动速度，可有效降低温度，经过模拟实验表明，可有效降低室内最高温度3~5℃。同时该设备湿度降低速度快。当开启该通风设备时，室内湿度由80%左右降低到60%左右，仅需要15~20 min。

设备优势分析

与对照温室相比，进行综合分析，该设备具有以下9点优势：①采用活塞挤压式电动控制，可以多个通风孔同时应用，操作简便，降低人工成本；②由活塞形成挤压式封闭，活塞采用保温效果好且有一定伸缩性材料如挤朔板、聚氨酯板等制成，且下部内壁直径小于活塞直径，挤压式状态时，形成全封闭，无冷桥，提高室内保温效果；③装置结构简单，可以方便拆卸，容易维修；④下部安装环流风机，环流风机的通风量与通风速度均可调控，可以根据不同体积的室内和不同地域的天气用开关控制环流风机的转速和转项进行调节，完成室内吸气或向室外排气的功能；⑤采用电控液晶触屏控制界面，可配合物联网监测系统，实现全自动化控制。同时，此操作界面，可实现水肥一体化、补光等自动化一体控制；⑥制造成本低，不影响设施建造成本大幅提升；⑦为主动通风，可调节室内湿度，平衡CO₂浓度；⑧在农业设施中应用，可增加产量，降低人工授粉成本，补充CO₂，调节室内湿度和温度，降低病虫害发生，增强植物抗逆性。密闭性强，冬春季提高室内温度2~3℃，提高温室使用性能；⑨应用广泛，除在种植设施内使用，同时也可以应用在养殖设施、北方工厂车间、体育场馆、会议场馆、幼儿园等公共设施中。密闭性强，冬季保温性好。快速通风换气，平衡室内空气指标，调节湿度和夏季降温。

效益分析

投资估算及投入产出比计算，如果进行商业性成果转化，按每栋日光节能温室667 m²计算，全套设备安装销售价格为2万元以内，按推广5000栋计算，将潜在为转化企业创造销售额近亿元。生产上，以黄瓜为例，每667 m²减少病害防治用药次数2~3次，减少人工授粉程序、解除人工开窗工作，并显著提高产量品质及提高商品销售单价，为生产者提高收入20%，节约生产成本15%；每年增收1万元/667 m²左右，2年收回成本。按温室再使用15年折旧计算，设备年均摊成本不到1400元。生产以黄瓜为对象，每年增收1万元/667 m²，投入产出比为1:7.2，投入产出比优势极为显著。因此，该通风设备对日光节能温室环境调控起到积极有效作用；对促进温室作物周年栽培显著，不但提高商品性，也可有效提高作物产量，增强植物生长的抗逆性，提高生产者经济效益作用。

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引用信息

冯一新,王丽冬,徐健,等.一种活塞挤压式室内通风设备的研发与应用[J].农业工程技术,2022,42(1):63-65.

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