商業溫室的通風和氣流規劃該如何制定？
通風直接影響溫室的溫度、濕度、空氣品質、溫室內的種植面積。對於商業溫室，應制定通風方案，該方案需考慮溫室結構、植物密度、氣候條件以及高效運作要求。
這不僅是增加空氣流動的問題。從工程角度來說，通風方案必須在兩個截然不同的運行點提供特定的空氣交換率：夏季高峰期需要大量製冷時，大約需要每小時 40-60 次換氣 (ACH)；而冬季只需控制濕度時，換氣率則低至每小時 1 次。幾乎所有在成熟的商業溫室中發現的通風故障，都可以追溯到當初的設計只考慮了其中一個運行點，而沒有考慮另一個運行點。
商業溫室製造商的良好設計能夠控制新鮮空氣的引入，使空氣在作物中循環，並排出，而不會形成停滯區域、強風或不必要的能源消耗。
規劃溫室結構周圍的氣流
在選擇冷卻設備、風扇或通風口之前，應根據溫室結構確定基本的氣流策略。即使配備了充足的通風設備，如果開口位置不當，商業溫室仍然可能造成溫度和濕度失衡。
繪製成長區域地圖
繪製作物行、苗床、走道、隔間、設備以及其他可能影響空氣流通的設施的分佈圖。考慮作物完全生長時的預期產量，而不僅僅是空溫室的產量。
確定作物或設備密集可能阻礙空氣流通的區域。這有助於確定通風口和風扇的安裝位置。在此階段，一個有用的方法是標記出完全覆蓋作物後仍保持開放的地面區域和橫截面，因為內部空氣流通取決於作物上方的自由空氣量，而不是溫室的總容積。
建立空中進出通道
所有通風操作都需要建立穩定的空氣流通路徑（進氣和排氣）。室外空氣可能透過側面開口進入，暖空氣也可能透過屋頂開口上升。
這些通風口應該相互配合，而不是各自獨立運作。如果位置合理，通風口可以讓空氣流通到更大的種植區域。可衡量的設計目標是總開口面積：為了使自然通風有效發揮作用，屋頂和側面通風口的總面積應不小於溫室地面面積的15%至20%。將此比例應用於1000平方米的溫室，可得出150至200平方米的有效開口面積，此處有效開口面積是指扣除框架和遮擋物後的自由開口面積，而非標稱通風口尺寸。
考慮溫室高度
要考慮建築結構，而不僅僅是平面圖。屋頂高度和排水溝高度控制煙囪效應，而煙囪效應是自然通風的基礎，因為低位進氣口和高位出氣口之間的壓力差會隨著它們之間垂直距離的增加而增加。
典型的商業 Venlo 配置採用 4-6 公尺的屋簷高度，而大跨距結構的立柱高度可超過 10 公尺。提高屋簷高度的作用不僅是增加作物間隙：它還能增加熱空氣經由屋脊排出的浮力水頭，並擴大緩衝體積，從而抑制短期溫度波動。
作物過於茂密會阻礙空氣流通，造成局部區域濕度較高。設備、懸掛植物、屏風和其他構築物也會產生類似的效果。
找出氣流可能減弱的區域，並保持預定的通風路徑暢通。這有助於確定通風口和風扇的安裝位置，並確保系統在作物生長過程中保持高效運作。
選擇和協調通風設備
在確定空氣流量後，根據溫室環境和作物需求選擇通風系統的組成部分。商業溫室可以採用自然通風、機械風扇和/或冷卻設備，但這些系統應作為綜合通風策略進行設計。
有效利用屋頂開口
上升到屋頂的自然空氣可以透過屋頂通風系統排出。其有效性取決於開口位置、進氣量、屋頂結構和外部環境條件。
屋頂開口的設計必須確保引入的空氣能夠穿過作物區域，並與任何較低位置的進氣口協調。屋頂開口無法保證空氣循環的均勻性。對開口組合的實地研究顯示出明顯的優劣之分：側通風口與迎風屋頂通風口相結合可產生最高的自然通風量，在風速僅為 0.5 米/秒的情況下，每小時換氣次數可達約 12.3 次。僅依靠屋頂通風口或僅依靠背風側開口的配置，其通風量則明顯較低。
採用側邊通風進行進氣
側開口可以從較低位置吸入室外空氣，有助於促進種植空間內的空氣交叉流通。規劃側開口時應考慮作物行、遮擋物、設備和其他建築物的位置。
如果採用側面和屋頂通風，空氣可以從作物所在的高度或附近進入建築物，並在溫度升高後向上流動。在有利的外部條件下，這可以促進更有效的自然循環。在低風速下，通風口的搭配也很重要：側面進氣口搭配迎風屋頂排氣口可以實現最佳的風量和空間均勻性，而相對的開口則可能導致空氣直接穿過屋脊，而無法到達作物。
考慮防蟲網和氣流阻力
防蟲網在商業溫室中很有用，但它們也會限制通風口的空氣流通。在規劃通風系統時，需要考慮到這一點。
檢查螢幕開放區域
遮陽網的種類和開口面積會影響室外空氣進入溫室的難易度。過於封閉的遮陽網可能會減少自然通風，增加對機械通風的需求。
已發表的關於孔隙率在25%至53%範圍內的防蟲紗窗的風洞試驗表明，通風率隨孔隙率的降低而下降，這是因為紗窗降低了開口的通風係數，而不僅僅是縮小了開口。實際上，一個標準的防蟲紗窗會損失約10%至20%的未遮擋開口的通風量；從40目紗窗升級到75目紗窗，自然通風量還會進一步減少25%。舉例來說：一個50目、開孔率為55%的紗窗安裝在100平方公尺的開口上，其通風量僅相當於約55至60平方公尺的無遮蔽開口。
因此，在確定屋頂和側面通風口的尺寸和位置時，應考慮紗窗的影響。保持紗窗清潔，因為灰塵和植物碎屑會進一步減少通風面積。
將通風系統與遮蔽結構相匹配
如果在通風口安裝了防蟲網，製造商在設計氣流系統時應考慮其影響。選擇風扇容量和通風面積時，不應忽略防蟲網造成的阻力。正確的做法是：首先確定所需的空氣交換率，將其轉換為所需的風量，然後根據防蟲網的阻力和壓力降，調整通風面積和風扇容量。
在炎熱氣候下，溫室可能嚴重依賴自然通風，這一點尤其重要。最終設計應確保在預期的室外條件下，作物能夠獲得足夠的空氣交換。
在自然通風受限的地方加裝風扇
當自然通風無法提供足夠的空氣流動時，就需要使用機械風扇。它們可以幫助改善因溫室結構或室外氣候變遷而導致空氣流通不足的區域。
對於作物層面的循環，水平氣流（HAF）方法有一個沿用已久的經驗法則：每平方英尺地面面積大約需要2 CFM的風機風量，約合每平方米0.6立方米/分鐘。 HAF風扇與冷卻風機不同。冷卻風機在牆面排出空氣，並以高交換率運轉以達到最佳散熱效果；而HAF風機持續運行，保持作物冠層運動，從而平衡各區域的溫度、濕度和二氧化碳濃度。
一個實用的風扇設計方案商業溫室製造商看起來像：
氣流方向：調整風扇位置，以支援預期的氣流吹過生長區域。
覆蓋範圍：檢查遠處的作物區域，而不是只判斷設備附近的空氣流動。
控制：允許氣流水平隨條件和作物需求的變化而變化。
維護：保持風扇和控制裝置易於檢查和維修。
協調通風與冷卻
通風和冷卻應相輔相成。若室外溫度過高，自然通風無法有效降溫，可藉由機械冷卻來輔助控制溫度。然而，冷卻設備不能取代基本的空氣流動規劃。冷空氣或新鮮空氣的輸送路徑應確保良好的空氣流通，避免作物中出現空氣流動薄弱的區域。
將兩者結合起來進行尺寸設計，意味著要達到既定的效率。蒸發式濕簾系統通常設計為濕球溫度差的70%至80%；在系統整體效率約為80%的情況下，結構良好的濕簾壁上的實際溫降約為9°F（5°C），而相對於環境溫度的總送風溫差通常在10至20°F範圍內。濕簾無法達到設計效率幾乎總是潤濕、氣流分佈或表面風速的問題，而不是濕簾介質的問題。
測試和維護氣流系統
通風系統安裝後應進行測試，並在生產過程中進行檢查。隨著作物生長、使用遮蔽物或增加設備，氣流可能會改變。通風設定也可能需要根據作物密度、天氣或生產條件的變化進行調整。
檢查作物區域的氣流狀況
檢查空氣是否流通到種植區的各個部分。尋找氣流較弱或過強的區域。隨著作物的生長，茂密的作物、設備和防護網都會改變氣流。煙霧測試或使用手持式風速計在作物冠層高度進行測量，是將「感覺這裡很安靜」轉化為可測量氣流圖的最快方法。
監測溫度和濕度
溫度和濕度讀數有助於識別通風系統運作不正常的區域。應在溫室的不同位置進行讀數檢查，而不應僅依賴單一位置的讀數。
在大型多跨房屋中，單一感測器無法代表整棟建築。應比較不同區域（例如屋簷附近、屋簷高度、山牆末端和中心位置）的溫度和相對濕度讀數，並將持續存在的垂直或水平梯度視為氣流問題而非控制問題。
保持風扇和通風口暢通
應定期檢查風扇、屋頂通風口、側邊通風口和防蟲網。清除灰塵、植物碎屑或其他可能阻礙空氣流通的障礙物。也應根據設備要求檢查和維護活動部件。
保持氣流通道暢通
當現有通風通道被設備、儲存物品、屏風、懸掛植物或生長中的作物阻塞時，通風系統的性能可能會降低。這些變化可能是漸進的，在日常運作中可能不易察覺。
當生產流程發生重大變化時，需要重新設計商業溫室的佈局。保持通風氣流通道暢通，才能確保通風系統如預期運作。
根據生產變化調整系統。
理想的氣流模式會隨著作物高度、種植密度、設備擺放位置和季節條件的變化而改變。因此，通風方案應被視為一個可調整的作業系統，而不是一個固定不變的裝置。通常情況下，在空溫室條件下平衡的通風方案，在作物冠層閉合後需要重新調整，因為自由空氣量和水平氣流阻力都會發生顯著變化。
記錄反覆出現的溫度、濕度或氣流問題。這些來自商業溫室製造商的記錄可以幫助操作人員確定是否需要調整風扇運作、開口位置或氣流分佈。有用的維護檢查包括：
通風口：檢查通風口是否開啟、關閉，以及是否暢通。
風扇：檢查葉片、馬達、防護罩和控制裝置是否正常運作。
氣流路徑：尋找設備或作物生長造成的新障礙物。
環境讀數：比較不同區域的溫度和濕度。
操作控制：確認手動或自動調整功能正常。
常見問題解答
兩個數值都很重要，而不是一個。夏季冷凍高峰期，設計時應確保每小時約 40-60 次換氣；冬季則應提供可控制的最低換氣量，約為每小時 1 次，以控制濕度和二氧化碳濃度。如果系統只符合夏季換氣量的要求，通常會在中午時分過度冷卻，並且冬季若不輸入過多熱量則無法維持設定溫度。
作為基準，屋頂和側面通風面積的總和應至少佔建築面積的15%至20%，以確保自然通風有效發揮作用。此處所指的有效通風面積是指扣除桁架、通風裝置及任何防蟲網後的有效開口面積，而非通風口的標稱尺寸。以1000平方公尺的建築單元為例，有效通風面積約為150至200平方公尺。
標準的防蟲紗窗通常會使通風量減少同等大小的無遮蔽開口的10%至20%。網眼越細，通風量越少：從40目到75目，自然通風量會進一步減少25%，已發表的針對孔隙率在25%至53%之間的紗窗進行的風洞測試也證實了這一趨勢。例如，如果一個50目、開孔率為55%的紗窗覆蓋了100平方米的開口，則實際有效開口面積約為55至60平方米。
水平氣流的經驗法則是每平方英尺地板面積約 2 CFM（立方英尺/分鐘），相當於每平方公尺約 0.6 立方公尺/分鐘，氣流應均勻分佈在房屋各處，使空氣形成連續循環。循環風扇的尺寸應根據通風效果和空氣均勻性來決定，而壁掛式冷卻風扇的尺寸則應根據空氣交換率來決定－這兩項計算應分別進行。
通風口敞開並不等於通風充足。如果通風口總面積低於建築面積的15%左右，如果開口處設有遮擋物且未進行補償，或者如果建築物沒有迎風口與屋頂出風口配套，則測得的換氣率可能遠低於夏季高峰日所需的40-60次/小時。在增加冷氣量之前，應將測得的室內外溫差與設計值進行比較。
蒸發墊通常設計為濕球溫度降低效率的70%–80%。在系統整體效率約為80%時，實際溫降約為9°F (5°C)；如果系統效率只有一半，通常是由於蒸發墊潤濕不良、面風速過大或空氣繞過蒸發墊表面造成的，而不是蒸發墊尺寸過小。
有效的空氣流通始於結構規劃，而非設備選擇。一個規劃完善的商業溫室應提供暢通的空氣通道、協調的通風口、適當的機械支撐，以及足夠的靈活性以應對作物和天氣條件的變化。
在購買硬體之前確定以下參數也很有幫助：通風面積佔地板面積的15%至20%，峰值設計換氣次數為每小時40至60次，篩網阻力為10%至20%（細網阻力更大），循環迴路的風量約為每平方英尺2立方英尺/分鐘，冷卻系統墊層效率為70%至80%。這五個參數決定了通風方案是否可行，而且在圖面上修改這些參數遠比在已建成的結構上修改成本低得多。
對於商業項目，通風系統的設計應與結構和環境控制要求同步進行。與經驗豐富的商業溫室製造商合作，有助於在安裝前協調溫室佈局、通風口、氣流設備和運作要求。
