通风的实际操作要点

——吉尔里·库格勒，花卉学/园艺学学士

水平通风

水平通风指的是空气在某一固定区域内的流动。这种流动打破了热量分层，可以迅速重新分配空气，平衡湿度。在这种情形下，由于植物被栽培在一个各大自然要素都受到保护的环境中，灯、风扇电机以及外墙壁灯热量源周围的空气温度会升高，而温度较低的区域或者物体周围的空气也相应地会失去一部分热量，这一现象也就是所谓的热量下沉。

如果让空气保持静止，获得了能量的空气就会上升，失去了能量的空气就会慢慢下沉。在这个过程中，按照温度的不同形成了空气分子层，这就是所谓的热分层。热分层需要空气的水平移动才能混合，使栽培区域的温度保持均匀，且应当能根据需要，均匀地调高或调低。

消除小气候

叶片表面有小孔，水分可以通过这些小孔蒸发，这一过程能够驱动水分从根部向植物的顶部运动，并促使营养物质在植物体内流动。植物会同时利用氧气和二氧化碳两种气体，它们通过这些小孔进出。当空气运动较少时，同时进出的气体可能会发生积聚，形成小气候。这些小气候（也称为障碍）必须消除，才能使植物以最佳速度生长。栽培室内空气的水平混合能够有效地消除这些小气候，从而提高气体进出叶片的效率。

要求

空气水平流通的要求很简单，但却很难实现。我们的目标是要让生长区域内，也就是植物所处区域内的空气实现流动。让空气流动到其他房间内是个不错的主意，但是靠近天花板处的空气流动会增加热负荷，因为大多数此处的空气都比植物生长区域的空气要热，而地板也容易窝藏更多真菌孢子或者害虫。

空气流动的方式决定着植物所受的压力大小。制造空气流动的方式有两种。第一种是利用清除和替换室内空气时制造的空气流。第二种就是借助单独的专用设备，例如小型风扇，以及用于在目标区域内制造涡流的新型高水平风扇（HFs）。事实上，空气交换中空气的流量不是恒定的，若同时利用空气流动来调节温度，或者在植物生长的24小时周期内需要一直保持水平空气流动，那么就必须要添置单独的设备了。

空气流动速度和分布

若为了降温，每分钟都更换几次室内的空气，所需的能量可能会导致产生过强的气流，从而对植物造成较大压力，可能对植物造成伤害。若同时使用水平通风和垂直通风，或排气系统，则有可能出现积聚型空气压力或者空气流动，因此必须加以监控。理想的空气循环速度应该以使栽培区域内的叶片保持平缓的晃动为标准，这样可以确保空气适度混合，而不会给植物带去过多压力。

在可能的条件下，较小的区域内可以使用两台壁挂式风扇，放置在植物的水平面上，面向不同的方向。这样可以使气团旋转，从而在植物生长区实现最佳分布。对于面积更大的区域，HF风扇的体积更小，但是可以产生更强大的力量，可以有效地制造局部环流，同时不会对植物产生直接影响。此类风扇可以放置在植物顶部上方。

在植物顶部制造更强的漩涡，从而为叶片区域提供所需的温和晃动。这种类型的气流对于垂直通风系统来说是不可能实现的，因为垂直系统要能够移动室内的所有空气，而不仅仅是植物生长区域的空气。

垂直通风

垂直通风指的是将栽培区域内的空气抽出，进行处理，再重新输送至该区域内，或者直接由其他区域的空气进行替换。任一通风系统，除非是经过地板和天花板输送和抽取空气，否则都是水平通风系统。垂直通风系统中，空气是在几个层次中进行流动，而非同一层次中。植物栽培区域内的空气必须定期更换，以避免出现一系列问题。

空气的改变会导致温度和湿度的改变，且能够补充密闭空气中被耗尽的二氧化碳等气体。虽然水平通风可以通过混合整个房间内的空气来达到调节温度、湿度和气体比例的效果，但无法平衡热量和湿度，也无法补充已被消耗的气体。空气交换才是唯一的方法。

开放与封闭系统

垂直通风系统可分为两种。一种是开放式的，也就是由系统从不同的区域输送空气，以替换目标区域的空气。还有一种是封闭式的，空气不会离开栽培区域，而是直接进行处理。空气的处理，无论是冷却或者加热、加湿或者除湿，还是替换耗尽的气体，对于两种系统来说都是十分必要的。无论是开放还是封闭的系统，具体的设计还要依据调节栽培环境的需求，以及不同植物的需求，来使空气保持适当的交换。

封闭系统

若需要避免因臭氧或其他工业污染物导致的生物或环境污染，那么就可以使用封闭式系统。在此系统中，内部和外部空气的接触是分开进行的。先将栽培区域内的空气抽取出来，经过处理后，再输送回该区域。

开放系统

开放式系统从外部抽取空气，例如固定的房间或者室外。这样做可以直接使温度、湿度以及气体含量发生变化，也可以在输送至栽培区域之前，对空气进行冷却、加湿或者除湿等处理。然后将这些空气按照一定的速率输送，替换掉之前排出的废气。当将废弃的空气从栽培室内抽离时，那些造成气温或湿度发生非期望变化的因素仍然继续存在。

新的气流按照一定的速率输送，在此速率下，气流能够修正那些继续发生的非期望中的影响，并且消除那些已经产生的影响。这一速率也就是气体交换的速度，它必须维持在一定水平，才能达到效果。可参考湿度、热负荷以及有效输送速率的计算公式。

室内空气供应与输送

系统设计

通风系统的设计者需要对区域内热量增益或损耗有充分的了解，通常用BTUs（英国热单位）来计算。只要已知所需的BTU量，就可以构建一个系统，能够根据最极端的情况以及必须维持的参数之间的差异，设定稳定的温度以及湿度值。

温度

如果灯光下的室内温度在夏季最高将达到49摄氏度，植物能够耐受的最高温度是32 摄氏度,那么系统必须具备能够调节17摄氏度温差的能力。热量和湿度虽然计算方法不同，也可以以类似的方法来进行设计。

气体比率

对于开放式系统来说，气体比率并不是什么大问题，毕竟它总是与室外可用气体的比例是相同的，足够植物使用。而在封闭系统中，植物发生光合作用的时候，二氧化碳将在很短的时间内消耗殆尽，以至于几小时内植物的代谢过程就会减缓，因此，二氧化碳的补充是十分必要的。另一方面， 氧气也是植物生长过程中必需的气体，在植物固定二氧化碳以满足其生长需求的过程中，氧气以充足的浓度释放出来。

配置哪些系统组件？

系统的具体使用目的决定着需要配置哪些组件。在封闭系统中，环境条件决定着是否需要增加蒸发冷却系统或者供暖系统。需要抽取和输送的空气量决定着管道以及风扇的大小。而开放式系统的工作原理，是将外部的空气输送至目标区域，如果需要先对空气进行冷却或加湿处理，那么可以考虑增设蒸发冷却系统（某些地区也称为沼泽冷却器，同样可用于封闭系统）。

这些系统的设置应经过精确的计算，以确保既具备一定的功能，又具有成本效益。设计者需要对影响系统的所有因素都有所了解，包括管道的弯曲以及使用的过滤器等等一切限制。在排气侧和输气侧增设风扇也是极为重要的，这样可以确保空气流动良好，并平衡室内压力。

系统控制

系统的自动化控制也是需要考虑的大问题，在确定使用哪种系统时不能将其忽略。除非种植者或者相关人员能够连续几个月、每天24小时全天盯着温度计、湿度计以及二氧化碳监测仪。否则，无论是开放还是封闭，都需要设置能够控制垂直通风系统运行的设备。而水平通风系统通常始终处于运作状态，除了开关之外，一般不需要控制器。

任何系统都需要恒温器来对冷却系统进行调节。系统中的加热单元也需要单独的恒温器来进行调节。对于面积较小的栽培室，借助湿度调节器不失为一个好办法，当湿度上升到一定水平时，就会运行通风系统。此外，湿度调节器还可以按照夜间周期，尤其是不同温度，设置不同的值。某些系统，在一年中的某些时候，可能需要在白天使用制冷单元，夜间使用供暖单元，尤其是在温室环境中。

在封闭系统中，需要输送某些气体，例如二氧化碳，来补充或提高环境中气体水平。使用气体监测器不失为一个好主意，在气体调节失效的时候能够触发警报。补充二氧化碳虽然对植物有益，但若补充量过多，成本将会提高，效果反而会降低。若人员在场，二氧化碳含量过高也会对种植者等人员造成危害。因此二氧化碳控制器可以派上用上，确保在通风模式下不会将气体全部排出，也可用于在特定时间调节系统中的温度或者湿度，

保持精简

所有的系统单元需要共同协作来保证运作效率。若将不同的控制器集成为以到两个控制单元，则效果更好。还需要记住，KISS原则也适用于此，栽培空间越小，系统设置就应该越简单。操控环节越简单，出错或者失败的几率就会滴。温度、湿度和气体输送都是根据设置的值来进行控制的。假设种植者将制冷温度设置为22摄氏度，当环境温度高于此值几度时，系统就会自动启动，使得温度降低，这样可以让系统运作更有效率。系统控制不需要十分精确，否则会导致系统在极小的温度波动范围内不停地开启和关闭。

通风当然不是栽培过程中最为简单的一个环节，但确是栽培环境控制中的基本方面，对植物生长有益。栽培过程再仓促，也不能忽略通风，它是栽培空间整体化设计的基础。栽培系统设计与安装时，必须注意确保其功能正常运转，这是成功的先决条件！