1、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., ProfessorDept. of Bio-Industrial Mechatronics EngineeringNational Taiwan University,溫室栽培：催花耗能,成株需要催花成為花梗苗 (2040天)持續栽培23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,上山催花,高冷地催花: 天候變數 /運輸時間 /耗損 加溫成
2、本/ 交通狀況,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,poor design,Fixed PE,Bench,Evaporator,Condenser,Pad,Fan,溫室催花:溫室A,200坪/ 80噸冷氣2.5坪/噸,溫室催花:溫室B,溫室催花:溫室C,PE,Bench,Evaporator,Condenser,Pad,Fan,溫
3、室催花:溫室D, GH inside GH,and,Is this a good design？,熱排,PE,pad,PE,PE,double-poly with pad and fan,冷排,bench,冷排,50”fan,condenser,evaporator,evaporator,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,25oC,(1),(2),這有些誤導 !,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,Pad,25oC,熱負荷主要來自於進入的光線,夾層通風無效的證明,0 30 AC/min,Py
4、.,T,F,T,0.3 m,Inflated double PE,Py.,T,F,T,Vented and Inflated double PE,Air tight model GH,Vented model GH,F: 風速計， T: 溫度計，Py: 輻射計,Air in,Air out,Air in,Light off,Model GH 1,Model GH 2,Inflated double PE,Vented & Inflated double PE,Light on,Model GH 1,Model GH 2,Solar radiation at bottom of model GH
5、 is 307 W/m2,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,通風夾層內溫度,室外溫度,開燈,10 oC,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,通風夾層內溫度,不通風溫室內的空氣溫度,A,B,A,B,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,無通風夾層內溫度,通風夾層內溫度,A,A,B,B,通風溫室內的空氣溫度,比較,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911度C不會影響夾層下方空間的空氣溫度,每分鐘一個同溫室體積(1 AC/min
6、)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，其餘半用於加熱室內空氣，使溫度提高,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
7、溫,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.,溫室催花:溫室E,GH inside GH,better design: make good use of pad and fan,Fixed PE,Bench,Evaporator,Condenser,Pad,Fan,OR,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
8、易長青苔造成管理困難與其他問題,水袋,好像問題不大,照片提供：林良懋,及早戳一個洞，可以亡羊補牢,但是青苔如何解決呢？,照片提供：林良懋,照片提供：林良懋,正確作法是要防止結露發生,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,照度計(photometer)與光量子數感測器(quantum sensor)感度曲線,* HPS: 高壓鈉燈， FL:
9、 螢光燈管,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,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,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,18oC,18oC,22oC, 78%,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,溫室催花:溫室F,75坪/ 20噸冷氣3.75坪/噸,捲揚式膠膜內溫室機動
10、性機械式冷房,使用風管溫室內溫度分佈極不平均,照片提供：林良懋,使用風管下溫室內溫度分佈較為平均的作法,34坪/噸冷氣,溫室催花:溫室G,捲揚式膠膜內溫室,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,GH inside GH,better design,Retractable PE,Bench,Evaporator,Condenser,Pad,Lamps,OR,溫室催花:溫室H,Fixed PE,Bench,Evaporator,Condenser,Fan,GH inside GH,better design,Air gap,vent,環控室催花,補光與降溫同時進行問
11、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,多大光量，多長時間,多大光量，多長時間,多大光量，多長時間,這個數據漂亮到不行了,兩階段催花,第一階段較氣密，較長暗期，較低溫長至花梗長35cm第二階段正常催花環境較大光量,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,使用水塔就是熱能的浪費,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,熱水與冰水的利用,使用
12、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,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,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,冷熱水雙效系統應用於抑梗溫室與除濕,熱水提供抑梗溫室與溫室除濕,冷水與熱水併用提供溫室除濕,三合一設備之改裝,ATU 示意圖,T,T-T,ATU 示意圖,T,T+T,T,T,ATU 示意圖,Better design,Retractable PE,Evaporator,Condenser,Fan,Air g
13、ap,Condenser,Dehumidifier,Evaporator,Lamps,vent,Roll-down curtain,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,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, 510度水溫可減少過份除濕. 溫室內冷排數量可增加,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,THE best design from my point of view,玻璃或PC,
