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蝴蝶蘭催花溫室設計之我見 Greenhouse design for flower stalk forcing (spiking) of Phalaenopsis PowerPoint Presentation
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蝴蝶蘭催花溫室設計之我見 Greenhouse design for flower stalk forcing (spiking) of Phalaenopsis. 方煒 台大生機系教授 Wei Fang, Ph.D., Professor Dept. of Bio-Industrial Mechatronics Engineering National Taiwan University. 開花株. 親本選定. 2-3 個月. 蝴 蝶 蘭 培 育 流 程. 果莢發育 3 — 6 個月. 雜交. 切花梗. 催花處理 20-40 天. 實生苗 培育.

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Presentation Transcript
greenhouse design for flower stalk forcing spiking of phalaenopsis

蝴蝶蘭催花溫室設計之我見Greenhouse design for flower stalk forcing (spiking) of Phalaenopsis

方煒 台大生機系教授

Wei Fang, Ph.D., Professor

Dept. of Bio-Industrial Mechatronics Engineering

National Taiwan University

slide2

開花株

親本選定

2-3個月

蝴 蝶 蘭 培 育 流 程

果莢發育

3—6個月

雜交

切花梗

催花處理

20-40天

實生苗

培育

組織分生苗

培育

組織分生苗

培育

果莢

成株

1-2年

4-6個月

無菌播種移植

10-15個月

大苗

3.5吋

瓶苗

出瓶

4-6個月

中苗

2.5吋

小苗

1.5吋

3--5個月

slide3
溫室栽培:催花耗能
  • 成株需要催花成為花梗苗 (20~40天)
  • 持續栽培2~3個月才能長至開花株
  • 產季(農曆年前後)之外的時期
    • 上山催花
    • 平地催花,需仰賴冷凍空調系統
slide4
上山催花

高冷地催花:

天候變數 /運輸時間 /耗損

加溫成本/ 交通狀況

slide5
平地催花極度耗能
  • 以位於宜蘭的金車生物科技公司為例,1600坪的催花溫室分為8間,每間200坪配備8台10噸的氣冷式空調系統。
  • 由於氣候變遷,夏季高溫往上攀升的紀錄也屢屢出現,夏季要催花溫室內維持25/20 的日夜溫的降溫負荷也愈來愈高,於是所需單位面積所需冷凍噸數也往上增加。
gh inside gh
GH inside GH

Evaporator

Fixed PE

Pad

Fan

Condenser

Bench

poor design

slide7

溫室催花:溫室A

200坪/ 80噸冷氣

2.5坪/噸

d gh inside gh
溫室催花:溫室D,GH inside GH

and

Evaporator

Pad

PE

Fan

Condenser

Bench

is this a good design
Is this a good design?

evaporator

double-poly with

pad and fan

冷排

PE

PE

pad

PE

50”

fan

bench

冷排

熱排

evaporator

condenser

slide12
有人建議,白天利用水牆降低雙層塑膠布之間夾層內(1)空氣溫度,可降低蘭花栽培空間內(2)的熱負荷有人建議,白天利用水牆降低雙層塑膠布之間夾層內(1)空氣溫度,可降低蘭花栽培空間內(2)的熱負荷

Pad

(1)

25oC

(2)

這有些誤導 !!!

slide13
降低雙層塑膠布之間夾層內空氣溫度只能稍微降低蘭花栽培空間內的熱負荷降低雙層塑膠布之間夾層內空氣溫度只能稍微降低蘭花栽培空間內的熱負荷

熱負荷主要來自於進入的光線

Pad

25oC

slide14
夾層通風無效的證明

Air in

Air out

Air in

T

T

Inflated double PE

Vented and Inflated double PE

0.3 m

Air tight model GH

T

T

Py.

Py.

0 ~ 30 AC/min

F

F

Vented model GH

F: 風速計, T: 溫度計,Py: 輻射計

light off
Light off

Inflated double PE

Vented & Inflated double PE

Model GH 2

Model GH 1

light on
Light on

Model GH 1

Solar radiation at bottom of model GH is 307 W/m2

Model GH 2

307 w m 2
輻射量為 307 W/m2時兩種夾層內空氣溫度變化

無通風夾層內溫度

10 oC

通風夾層內溫度

室外溫度

開燈

307 w m 21
輻射量為 307 W/m2時兩種夾層下溫室內不通風時空氣溫度的變化

無通風夾層內溫度

A

A

B

B

通風夾層內溫度

不通風溫室內的空氣溫度

307 w m 2 30 ac min
輻射量為 307 W/m2時兩種夾層狀態下有大風量(30 AC/min)通風的溫室內空氣溫度變化

A

無通風夾層內溫度

B

通風夾層內溫度

A

通風溫室內的空氣溫度

B

slide21
小結論
  • 夾層內通風與否
    • 會影響夾層內空氣溫度,前述試驗顯示可相差9~11度C
    • 不會影響夾層下方空間的空氣溫度
1 ac min
每分鐘一個同溫室體積(1 AC/min)的溫室通風設計通則的侷限性
  • 1 AC/min (8 cfm/ft2 floor area)通則不適用於所有溫室
  • 1 AC/min通則只適用於8 呎高溫室
  • 不能認為8 AC/min可以適用於1 呎高溫室
  • 前述實驗發現,在307 W/m2輻射量之下, 1 呎高溫室需要的通風量尚且高於30 AC/min

太陽輻射量 307 W/m2可視為進入溫室內有 600 W/m2其中約 50% 用於蒸發溫室內水分,其餘ㄧ半用於加熱室內空氣,使溫度提高

slide23
前述設計的第一個缺點
  • 風扇與水簾降溫系統沒有被正確使用
  • 熱負荷大,冷氣使用時段長
  • 正確作法:
    • 水牆在室內隔間之外,水牆不要開
    • 水牆在室內隔間之內,冷氣不開時仍可利用水牆風扇降溫
slide24
前述設計的第二個缺點
  • 溫室內濕度過低,室內還需另外加濕,有人建議在溫室地面灑水
    • 冷卻能力被拿來除濕,又再加濕,雙重浪費
    • 原因:使用錯誤的冷排
    • 正確作法:
      • 改用類似蔬果冷藏庫使用的高濕型冷排
      • 以大風量取代空氣通過熱交換器(冷排)的大溫差
      • 冷排內冷水溫度與室內設定溫度與溼度狀況下之露點溫度相差不宜超過 5 度C.
gh inside gh1
GH inside GH

OR

Evaporator

Pad

Fixed PE

Fan

Condenser

Bench

better design: make good use of pad and fan

slide27
溫室內隔間使用固定的塑膠布的缺點1
  • 塑膠布外層結露嚴重,容易形成水袋
  • 容易長青苔
  • 造成管理困難與其他問題
slide28
水袋

好像問題不大

slide31
及早戳一個洞,可以亡羊補牢

但是青苔如何解決呢?

slide33

正確作法是要防止結露發生

照片提供:林良懋

slide34
溫室內隔間使用固定的塑膠布的缺點2
  • 光量不足,花朵壽命短
    • 原因:
      • 外層表面有水分冷凝(結露),容易長青苔,造成光線穿透率降低
      • 有人說,就算有水分凝結,使用照度計量測,相差不多,所以影響不大
  • 回答:水分冷凝(結露)造成光線穿透率大幅降低,尤其以紅光減少最多。使用照度計(photometer)無法正確量測
slide37
克服光量不足與結露的作法
  • 室外少一層遮蔭網
  • 溫室內隔間溫室採充氣式雙層塑膠布
    • 減少冷凝水形成結露
    • 減少青苔形成
    • 保溫
    • 內隔間使用燈管補光
  • 避免塑膠布水平安裝:萬一產生結露,也允許冷凝水滑落
  • 溫室內隔間塑膠布允許收放
  • 隔間溫室內增加人工光源
slide38

Pad

Pad

18oC

25oC

預防上方結露的最低相對溼度

水簾不需啟動,適度通風就好

slide39
較好的作法
  • 第二層 PE 改為雙層PE,可使結露的溫度下限提高
  • 內隔間屋頂為拱形,允許露水滑落

22oC, 78%

18oC

18oC

slide40
較好的作法
  • 保溫膜或塑膠布改為可收放式
  • 使用人工光源提高光量
  • 塑膠布選用高透光率的PO
  • 外層屋頂選用玻璃
slide41

溫室催花:溫室F

捲揚式膠膜內溫室

機動性機械式冷房

75坪/ 20噸冷氣

3.75坪/噸

slide44
溫室催花:溫室G

使用多台送風機溫室內可有較平均的溫度分佈

然而仍須搭配使用內循環風扇

  • 3~4坪/噸冷氣

捲揚式膠膜內溫室

gh inside gh2
GH inside GH

OR

Evaporator

Pad

Retractable PE

Lamps

Condenser

Bench

better design

gh inside gh3
GH inside GH

Fixed PE

vent

Fan

Condenser

Air gap

Bench

Evaporator

better design

slide49

補光與降溫同時進行

問題是燈管或者是高壓鈉燈都會產生高熱,

所以也增加降溫負荷

修正作法:中間加透光隔間,隔間上方為光源,採通風散熱;冷氣在下方隔間

slide52
多大光量,多長時間

這個數據漂亮到不行了

slide53
兩階段催花
  • 第一階段
    • 較氣密,較長暗期,較低溫
    • 長至花梗長3~5cm
  • 第二階段
    • 正常催花環境
    • 較大光量
slide54
冷氣系統的COP

WW > AW > AA

  • 空氣吸熱、空氣散熱 (AA)
  • 空氣吸熱、水散熱 (AW)
  • 水吸熱、水散熱 (WW)

水冷系統較省電

slide56

新水

冷水槽

消耗

P

板式熱

交換器

冷排側

C

熱排側

板式熱

交換器

P

新水

熱水槽

消耗

冷熱水雙效系統

冷水提供組培室、辦公室與冷藏空間所需的冷氣

熱水提供夜間加溫,洗澡所需熱水與組培室高壓滅菌鍋爐所需蒸氣之預熱

slide57
熱水與冰水的利用
  • 使用熱水作加溫使用
  • 使用冰水作降溫使用
  • 冷熱水合用作除濕使用
  • 冷熱水合用作恆溫恆濕使用
slide58
催花溫室可以就是抑梗溫室
  • 催花溫室使用冷氣
  • 抑梗溫室需要加溫
  • 安裝冷熱水雙效系統
  • 催花溫室可以就是抑梗溫室,不需額外投資
slide59

由溫室回來

冷水槽

進溫室

P

板式熱

交換器

冷排側

C

熱排側

板式熱

交換器

P

由溫室回來

熱水槽

進溫室

冷熱水雙效系統應用於催花溫室與除濕

冷水提供催花溫室降溫與冷藏室降溫

冷水與熱水併用提供溫室除濕

slide60

由溫室回來

冷水槽

進溫室

P

板式熱

交換器

冷排側

C

熱排側

板式熱

交換器

P

由溫室回來

熱水槽

進溫室

冷熱水雙效系統應用於抑梗溫室與除濕

冷水與熱水併用提供溫室除濕

熱水提供抑梗溫室與溫室除濕

better design
Better design

Lamps

Retractable PE

vent

Fan

Condenser

Evaporator

Air gap

Roll-down curtain

Evaporator

Condenser

Dehumidifier

slide66
屋頂披覆資材
  • 要允許紫外線通過,因為紫外線涉及花青素的形成,與花色鮮豔度息息相關。或許這就是山上催花花色較佳的主因。
  • 如果資材本身擋紫外線,補光時可考慮使用也會產生紫外線的燈具
slide67
冷氣系統
  • 水冷式比氣冷式省電
  • 應該使用大風量高濕型冷排
  • 冰水溫度不宜太低, 5~10度水溫可減少過份除濕.
  • 溫室內冷排數量可增加
slide68
溫室內隔間
  • 氣密性非常好時,必須有一段時間的內外空氣交換以補充二氧化碳,譬如每幾個小時一次,每次十分鐘。
  • 內循環風扇為必須以避免死角