В современном сельском хозяйстве, промышленном производстве и животноводстве контроль температуры в помещениях напрямую связан с ростом сельскохозяйственных культур, эффективностью производства и качеством продукции. Среди различных решений система принудительного охлаждения с вентиляторами и влажными завесами стала предпочтительным выбором для многих сценариев благодаря своему значительному охлаждающему эффекту и высокой экономической эффективности. В данной статье будет проведен всесторонний анализ этой эффективной системы охлаждения с учетом таких аспектов, как принцип охлаждения, состав системы, характеристики основных компонентов, варианты применения и ключевые параметры.
1. Основной принцип охлаждения вентиляторов и влажных завес: достижение тепло- и влагообмена посредством испарения воды
Основная идея системы охлаждения с вентилятором и влажной завесой заключается в охлаждении и увлажнении воздуха в помещении посредством непосредственного контакта воздуха с водой и за счёт поглощения тепла при испарении воды. Процесс охлаждения можно разделить на три основных этапа: во-первых, устройство циркуляции воды в системе подаёт воду на верхнюю часть влажной завесы, и распыляемая вода равномерно стекает по влажной бумаге завесы сверху вниз, образуя тонкую и равномерную водяную плёнку на её поверхности. Во-вторых, вытяжные вентиляторы, установленные с другой стороны, начинают вытягивать воздух наружу, создавая внутри теплицы стабильную среду с отрицательным давлением. Это отрицательное давление заставляет наружный воздух проходить через влажную завесу и поступать в помещение. Наконец, когда наружный воздух проходит через водяную плёнку на поверхности влажной завесы, вода поглощает физическое тепло (т.е. тепло воздуха) и испаряется, отводя тепло из воздуха и повышая его влажность. В конечном итоге температура воздуха, поступающего в помещение, значительно снижается, что обеспечивает двойной эффект охлаждения и увлажнения воздуха в помещении.
Этот метод охлаждения не использует механическое охлаждение, а использует естественный принцип испарения тепла. Он не только позволяет избежать высокого энергопотребления, характерного для традиционных систем кондиционирования, но и повышает влажность воздуха при охлаждении, что делает его особенно подходящим для ситуаций, требующих скоординированного контроля температуры и влажности.
2. Состав системы: четыре основных компонента, работающих в синергии
Типичный пример применения системы «вентилятор-мокрый занавес»: система охлаждения теплицы состоит из четырёх основных компонентов: высокопроизводительных энергосберегающих вентиляторов, мокрых занавесов, систем циркуляции воды и систем управления. Каждый компонент имеет чёткое разделение функций и работает в синергии:
Высокопроизводительные энергосберегающие вентиляторы: "hисточники питания системы, их основная функция — создание отрицательного давления посредством вытяжки и направления воздушного потока. Мощность обычных вентиляторов для теплиц составляет 1,1 кВт, что позволяет не только обеспечить вытяжку воздуха из больших помещений, но и контролировать энергопотребление. Типы 1380 и 1500 — это стандартные варианты, которые можно гибко подобрать в зависимости от площади теплицы. По способу открывания лопастей вентиляторы делятся на толкающе-тянущие и весовые. Первый тип прост в эксплуатации, а второй отличается высокой устойчивостью и адаптируется к различным условиям эксплуатации.
Мокрые завесы: Будучи основной средой для контакта воздуха и воды, их структурная конструкция напрямую влияет на эффективность охлаждения. Бумага для мокрой завесы изготавливается путем склеивания бумажных волокон под особым углом, образуя гофрированную поверхность. При этом гофры соседних слоев бумаги для мокрой завесы наклонены в противоположных направлениях. Оригинальность данной конструкции заключается в том, что гофрированная структура обеспечивает достаточно большую площадь контакта воздуха и воды, а расположенные в шахматном порядке каналы увеличивают время пребывания воздуха во влажной завесе, повышают эффективность тепло- и массообмена между пленкой воды на поверхности мокрой завесы и воздухом, а также обеспечивают более эффективное испарение тепла.
Система циркуляции воды: отвечает за подачу воды в верхнюю часть мокрой завесы и повторное использование неиспарившейся воды для создания замкнутого контура циркуляции. Благодаря таким компонентам, как трубопроводы, водяные насосы и резервуары для хранения воды, система обеспечивает равномерное распыление и эффективное использование воды, предотвращает её потери, а также поддерживает чистоту воды благодаря фильтрующим устройствам, предотвращающим засорение мокрой завесы.
Система управления: являясь «мозгом» системы, она автоматически регулирует скорость вращения вентилятора и поток воды в соответствии с данными в режиме реального времени, такими как температура и влажность в помещении, обеспечивая точный контроль температуры. Например, когда температура в помещении превышает заданное значение, система автоматически запускает вентилятор и циркуляцию воды; когда температура опускается до заданного значения, система автоматически снижает мощность или отключается, что не только обеспечивает стабильную температуру, но и дополнительно экономит электроэнергию.
3. Основные характеристики влажных штор: баланс долговечности и эффективности
Эффективность мокрых штор, являющихся ключевым компонентом системы, напрямую определяет охлаждающий эффект и срок службы. Для адаптации к сложным условиям, таким как теплицы (например, высокая влажность, остатки удобрений, аммиак в животноводческих помещениях), все мокрые шторы, предназначенные для теплиц, обрабатываются полимерными материалами и обладают тремя основными характеристиками:
Коррозионная стойкость и длительный срок службы: полимерные материалы способны противостоять воздействию влаги и химических веществ (таких как соли в удобрениях и вредные газы в среде размножения), предотвращают образование плесени и гниение на влажной бумажной занавеске и имеют срок службы 5–8 лет при обычном использовании.
Высокая структурная прочность: процесс склеивания и характеристики материала бумажной шторы для мокрой завесы гарантируют, что она не деформируется и не ломается под длительным воздействием потока воды и воздуха, сохраняя стабильную структуру канала и гарантируя эффективную циркуляцию воздуха.
4. Научная установка: выбор положения и адаптация к пространству влияют на охлаждающий эффект
Для максимального повышения эффективности охлаждения системы вентилятор-влажная завеса решающее значение имеет адаптация места установки к размеру теплицы. При монтаже теплиц обычно используется принцип установки влажных завес на северной стене и вентиляторов на южной стене: северная сторона обычно является наветренной, где температура наружного воздуха относительно низкая. Установка влажных завес на северной стене не будет блокировать солнечный свет (что предотвращает влияние на фотосинтез растений) и позволит обеспечить приток более холодного воздуха. Южная сторона является подветренной, где температура относительно высокая. Установка вентиляторов для вытяжки воздуха наружу позволит быстро выводить горячий воздух из теплицы и создать более эффективную конвекцию воздуха.
Кроме того, ширина теплицы является ключевым параметром, влияющим на охлаждающий эффект. Поскольку охлаждающий эффект воздуха постепенно ослабевает по мере увеличения расстояния распространения после прохождения влажной завесы, ширина одной теплицы не должна превышать 48 метров. Если ширина превышает этот предел, температура воздуха на стороне, дальней от влажной завесы, может не опуститься до целевого диапазона, что приведет к неравномерной температуре внутри помещения и скажется на росте и размножении растений.
5. Сценарии применения и охлаждающий эффект: покрытие нескольких областей со значительным снижением температуры
Преимущества системы принудительного охлаждения с вентиляторами и влажными завесами заключаются не только в её научном принципе и простоте конструкции, но и в её широкой применимости и значительном охлаждающем эффекте. Помимо основного применения в теплицах (включая интеллектуальные теплицы, плёночные теплицы и т. д.), эта система также широко используется на современных сельскохозяйственных базах, животноводческих комплексах, промышленных производственных предприятиях и в других местах, где требуется охлаждение и увлажнение. Например, в овощных теплицах с высокой температурой летом она может создать подходящую среду для таких культур, как томаты и огурцы, которые предпочитают тёплый климат, но не переносят высоких температур. В животноводческих комплексах она может не только снизить температуру, но и повысить влажность, снижая падеж скота и птицы, вызванный тепловым стрессом. В промышленных цехах (например, текстильных и электронных) она может улучшить условия труда рабочих и повысить эффективность производства.
Что касается охлаждающего эффекта, то благодаря эффективному тепло- и влагообмену между водой и воздухом, специальная система охлаждения с вентилятором и мокрой завесой для стандартных теплиц способна снизить температуру внутри помещения на 7–15 °C. Такой диапазон снижения температуры позволяет эффективно справляться с летней жарой выше 35 °C. При этом воздушный поток, направляемый системой, относительно быстрый, что обеспечивает достаточный приток свежего воздуха в помещение, предотвращая дефицит углекислого газа (при выращивании сельскохозяйственных культур) или накопление запахов (при выращивании животных) из-за застоя воздуха, и обеспечивает двойную гарантию подходящей температуры и влажности, а также свежего воздуха для выращивания сельскохозяйственных культур и разведения скота.
6. Преимущества системы: двойная гарантия высокой экономической эффективности и низкого энергопотребления
По сравнению с традиционными системами кондиционирования воздуха, система с вентилятором и водяным завесом имеет три преимущества: простота установки, низкая стоимость и низкое энергопотребление. Процесс установки не требует сложной прокладки трубопроводов или ремонта стен. Как водяные завесы, так и вентиляторы могут быть закреплены на каркасе теплицы, что позволяет сократить сроки строительства. Стоимость составляет всего от 1/3 до 1/2 стоимости систем кондиционирования воздуха той же площади, что значительно снижает первоначальные инвестиции. Что касается энергопотребления, мощность вентилятора 1,1 кВт в сочетании с экономичной системой циркуляции воды обеспечивает значительно более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с кондиционерами, что позволяет пользователям значительно экономить на электроэнергии при долгосрочной эксплуатации.
В заключение следует отметить, что система принудительного охлаждения с вентиляторами и влажными завесами, благодаря своему научному принципу, простоте конструкции, значительному эффекту и высокой экономической эффективности, стала эффективным средством охлаждения в современном сельском хозяйстве, животноводстве и промышленности. Она не только решает проблему контроля температуры в условиях высоких температур, но и обеспечивает эффективное и экономичное решение для производства и выращивания в различных условиях благодаря скоординированному регулированию температуры и влажности, играя важную роль в модернизации сельского хозяйства и экологичного промышленного производства.
