温室中控制和平衡湿度与温度的重要性不言而喻。在实际生产中,我们知道当相对湿度太低的时候如果温度太高将会对作物带来生长胁迫,甚至关闭气孔不再进行生化反应;而如果湿度太高,一旦温度上升剧烈就会给作物带来冷凝的危险。可见如何掌控和协调湿、温度的平衡对于温室中良好的气候控制至关重要。


目前大多数种植户还是依靠自己的“感觉和经验”来调节温室气候。比如我们都知道如果当温室中的温度太高或/和太潮湿,普遍意义上种植户会将天窗开的更多,通常情况下温度和湿度也会随之降低。当然这样的决策肯定具有实际意义。但如果温室外部天气非常干燥,则意味着温室内的湿度会比温度降低更快。这其实是会对植物带来消极影响的,因为在湿度快速降低的情况下,叶片可能会选择关闭气孔以防止植物本身脱水;这时候,二氧化碳很难通过封闭的气孔被植物吸收的,意味着光合作用受到了影响,生长将有可能停止。在这种情况下,种植户其实最好优先考虑湿度的控制而不是一味的追求温度降低;

其实这些科学依据和判断都可以从焓湿图上了解到发生的原因以及如何预防消极影响的发生。

换言之,如果在调节温室环境时考虑到了温室环境和空气的物理特性,那么与仅依靠感觉和经验相比,通常情况下可以取得更好更合理的结果。另外,对一些重要物理特性的更好理解可以进一步帮助节约能源和水,提高产量和质量。

本章会聚焦于焓湿图(如下)进行基本概念的阐释和温室场景中的具体应用,以便更深入的理解该图对实际生产的指导意义。


基本概念及等值线

焓湿图,即是将在一定气压下,湿空气各种参数之间的关系用图线表示的图线(如上图);图中表示的参数包括:干球温度(°C)、焓(J/g)、含湿量(g/g);标识的重要等值线包括:等温线、等焓线、等湿线、等相对湿度线。

各参数的具体意义:

干球温度(°C):即温度,就是平常用温度计量的温度。

焓(J/g):单位物质含多少能量,即单位空气中含多少能量。

含湿量(g/g):空气中的水蒸气的质量,也是绝对湿度。

等值线及其意义:

等值线即意味着此线上所有值相等。


在焓湿图中,如图中所举例示意的四条线:

a.当垂直于两个坐标轴时进行读数时,都可以得到一系列等值线。

例如蓝色线所示的等温线,即指这条线上即使其他参数会发生变化,但温度都是相等的;同理绿色线所示的等湿线,即指这条线上所有绝对湿度都是相等的。

b.当斜着读图时,即图中橙色虚线所示,该线上各点焓值都相同。

c.当读图中曲线时,即图中灰色虚线所示,该线上的相对湿度相同。

引申意义

对于这4条等值线,要如何引申分析并联系到温室栽培的场景中呢?

a.对于垂直于坐标轴的等温、等湿度线:

●当处于同样的温度时,如果空气中含湿量越大,相对湿度和焓值(能量)越大。

温室意义:当温室中温度不变时,如果绝对湿度越大,意味着温室相对湿度也会更大,温室中每单位空气中所含能量也越高。

●当处于同样的湿度时,如果空气温度越低,相对湿度和焓值(能量)越低。

温室意义:当温室中湿度不变时,如果温度越低,意味着温室相对湿度会增高,温室中每单位空气中所含能量随着降低。

b.等焓线:

当处于同样的焓值(能量)水平时,空气温度上升,含湿量/绝对湿度会下降。

温室意义:当温室中能量总值不变时,如果温度上升,意味着温室绝对湿度会降低。

c.等相对湿度线:

当处于同样的相对湿度条件下,空气温度越高,绝对湿度和焓值(能量)越高。

温室意义:当温室中相对湿度不变时,如果温度增高,意味着温室焓值(能量)增高,即温室中每单位空气中所含能量随着升高,越容易与相对低温、有较大温差的部分能量交换,进而发生冷凝。


温室应用场景

为什么焓湿图对温室气候控制有着更科学地指导意义呢?就算采用了现代化温室的环控系统,往往温室中的情况和场景会更复杂、更具有综合性,如果种植户能够掌握各温室现象的基本科学原理将会帮助种植户不再仅依靠自身经验进行决策判断而是用科学说话,用科学理论进行解释。本章所涉及的物理学中的焓湿图就可以从科学的角度进行含湿量、温度及相对关系的解释。

接下来将围绕图表进行案例分析(由简单至复杂),帮助读者更好地理解如何在实际情况中进行应用(都在标准气压情况下进行讨论):


案例一

读图,可发现:当温室内部30°C,空气中如果相对湿度100%(即达到饱和)时,则意味着可能最大包含大约0.027g/g(=2.7g/kg)的水蒸气;但在0°C时最大绝对湿度仅为3.5g/kg。这意味着,当30°C的饱和空气冷却至0°C时,将需要冷凝(27-3.5)=23.5克水蒸气。

案例二

读图,可发现:在温室内部20°C情况下,空气中最多可包含约14.7g/kg的水蒸气。如果实际水分含量为10g/kg,则表明相对湿度的计算可为10/14.7*100%=68%。

案例三

读图,可发现:当空气温度为21°C时,若温室内相对湿度为80%;则此时空气中水分含量(绝对湿度)约为12.5g/kg。此时如果我们假定相对湿度如果为100%的话,即找到此时绝对湿度与饱和度曲线相交的点,然后从坐标轴上读取相应的温度就是露点温度,约为17.5°C。

露点温度就是指空气中的水蒸气开始冷凝的温度。在温室中,如果温室钢铁或玻璃的框架结构的温度低于露点温度,则空气中的水蒸气会冷凝;同理,若果实或植株温度还相对较低时也容易发生冷凝。

本文作者:荷中商务促进公司张玉佳Daisy