溫室內噴霧降溫設計基準之建置與飽差利用之控制器研發發佈日期：2019/02/01
實施期間起迄
108年02月01日執行單位
國立中興大學執行成果
目前國內大部分的農業生產型溫室以開放式為主，對於內部的環境依賴自然通風調節，但因無法得到穩定的通風量，常造成室內高溫的現象，形成作物生長受到抑制及作業人員工作效率降低的現象。為改善此情況，意願採用高壓噴霧作蒸發冷卻降溫的業者有逐漸增加的趨勢，在高壓噴霧噴水量的設計上，因自然通風量的困難推算，在台灣地區無一設計依據的標準，業者大多以經驗設計，導致噴霧水量不足容易產生降溫不夠，水量過多多餘的水分無法蒸發，形成水滴降落地面或葉片上，造成葉片燒傷或植株病害等問題。在噴霧控制上，目前以間歇噴霧的方式，定時噴霧、定時關閉，或是以溫度、濕度為目標的控制策略，無法精準因應外界氣候變化外，也有產生控制偏差的問題。本研究於南投埔里玉女小蕃茄溫室，建置室內循環扇、高壓噴霧及飽差控制系統，進行春夏季玉女小蕃茄的栽培試驗。高壓噴霧系統以106年台灣地區氣象資料為依據，取外氣設計條件35℃,RH63%、無遮陰設施內淨輻射量5.6 Kcal/m2・min，利用熱平衡計算建立VETH（V:通風率，E:蒸發散率，T:溫度，H:相對濕度）線圖設計噴霧水量，估算一分地約8 L/min的噴霧水量，換氣次數35次/hr，可將室內溫度降至室外氣溫3〜4℃以下。噴霧系統設備之動力噴霧機選用馬力1.5HP，操作壓力70 kg/cm2，噴頭為2號噴頭噴霧量為75 ml/min，搭配500 kg的儲水桶及過濾器，根據溫室面積估算噴頭架設距離分為1m及1.5m兩種形式。
本研究開發之飽差控制器以Raspberry Pi(樹梅派)微電腦單晶片為主機、Linux為作業系統，建立一套設施環境控制系統，控制器尺寸約一張信用卡大小，其控制方式與電腦相同，以滑鼠及鍵盤作為輸入，並將畫面輸出至顯示器上。使用者可透過控制器監控介面，即時讀取溫室設施之溫度、濕度、飽差值及照度值，並控制設施內循環風扇、高壓噴霧設備及捲簾等…設備的啟閉。使用者亦可依據需求選擇手動控制設備啟閉的模式，或以系統程式自動控制設備的模式。此控制器可以CAT.6網路線及無線WiFi兩種方式連接網際網路，使用者除了於設施現場讀取顯示器資料外，可藉由網路的連接，以電腦、手機、平板等裝置遠端監控溫室設施。本研究利用飽差控制搭配連續噴霧，與一般以溫度為啟動條件、濕度為關閉條件搭配間歇噴霧的控制模式做比較，相同的室內外氣體交換率之下，傳統的控制模式，對不同的溫濕度，均以相同的噴霧間歇模式控制，容易產生噴霧量不足或過多的情況，使溫室內產生不合適的生長環境；相反的，飽差控制可依照不同的溫濕度組合，計算出當下的飽差值，依照控制策略判斷是否噴霧，達到較適合作物生長的飽差值時即停止，能夠避免因飽差值過大導致作物氣孔關閉，及濕度過大、飽差過小時作物無法行蒸散作用的情況發生。根據研究結果顯示，利用飽差控制策略進行設施內微環境控制，夏季期間可將設施內溫度降至室外溫2~3℃以下，作物之光合作用是未控制環境之1.7倍，氣孔開度落在60~99%，未控制環境之氣孔開度則落在0~15%，由上述可知飽差控制策略搭配噴霧系統，可同時達到冷卻降溫及調整氣孔開度之效益，並提升栽培作物的品質與產量。
