智能人工氣候箱的發(fā)展歷程及儀器特性的介紹
來源： http://www.pfyin.com/ 類別：實用技術 更新時間：2013-01-29 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網(wǎng)提供】 智能人工智能人工氣候箱是在人工控制溫度、相對濕度、光照度、光譜、風速、氣壓、氣體濃度等環(huán)境條件，研究植物在生長發(fā)育過程中各種環(huán)境條件作用規(guī)律及因果關系的大型設施。目前世界上大型的智能人工氣候箱有上百個。代表性的有：美國維斯康星大學(生物專用)、蘇聯(lián)新西伯利亞科學院、法國吉夫農(nóng)業(yè)中心、日本理化研究所、新西蘭北帕爾默斯頓、菲律賓國際水稻研究所等所有的大型智能人工氣候箱。國外還有許多專門負責智能人工氣候箱包建、智能人工氣候箱生產(chǎn)專業(yè)公司，此外國際環(huán)境控制協(xié)會，每年進行智能人工氣候箱學術交流，了解世界各國智能人工氣候箱動態(tài)，國際環(huán)境控制協(xié)會總部設在法國巴黎。我國1973年在上海植生所建成了第一個智能人工氣候箱(控制濕、溫、光照)屬通用型(概況見另文)。
智能人工氣候箱要求溫濕度條件：控制范圍廣，可進行程序控制(定值可變)，在控制全區(qū)要求高精度，具備理想的溫濕度條件。智能人工氣候箱空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括冷熱源、自動控制)：為了節(jié)約運行費用，使用靈活，調(diào)節(jié)方便，應按房間設置獨立空調(diào)系統(tǒng)。若有較多個智能光照培養(yǎng)箱，對各個獨立的小系統(tǒng)設集中控制室，需在控制室集巾控制、集中檢測、自動報警顯示、自動記錄。在選擇空氣處理和控制方法時，需要考慮智能人工氣候箱特點：系統(tǒng)需長期連續(xù)進行，不能中斷。設務要可靠，要限制冷凍機啟動次數(shù)，控制時間延遲，設計時要考慮管理，及維修方便。智能人工氣候箱，耗電能大。〔人工智能人工氣候箱全年用電1萬元，(按支農(nóng)收費0.1元/度)〕設計時需考慮節(jié)能方案。(如充分利用室外新風、季節(jié)轉換、二次回風等等)。由于人工智能人工氣候箱溫濕度調(diào)節(jié)范圍大，房間冷熱負荷變化大(光源熱、太陽輻射)，控制系統(tǒng)能適應高速轉換。冷源宜用氟機(漏氨對作物傷害大)。小型宜用獨立冷機。送風方式及CO2濃度，智能人工氣候箱一般用下送上回的氣流組織，用地板孔送風，(因熱負荷大，換氣次數(shù)多達Z00次/時)，回風口一般在房上側，這種氣流組織有利于排出室內(nèi)熱量，送風擴散區(qū)在地板以上0.l-0.5米范圍內(nèi)，使用時試驗品放在支架上避開這一區(qū)域。工作區(qū)流速小于。.5米/秒�？装鍨殄冧\鋼板，植物光合作用需要CO2，室內(nèi)CO2：濃度保證>300ppv}。為此要引進足夠的室外空氣，定時控制新風、排風、回風比例，時間根據(jù)試驗要求可調(diào)。如用室內(nèi)CO2：傳感器來控制更為有效。加濕及除霜：室內(nèi)熱負荷變化大，如果用定露點法控制，要求高濕房間在室內(nèi)還需進行補充加濕。補充加濕器國外多用離心式，由于水質(zhì)要求高(用離于水)，國內(nèi)使用有困難。電極加濕對水質(zhì)量亦有要求，一般電極易腐蝕�，F(xiàn)用液下泵，噴霧加濕(農(nóng)用噴咀)，不但靈活而且可靠(加濕器置于孔板下送風靜壓箱內(nèi))，便于自動控制。缺點是水量太小。如用變溫水變露點噴霧加濕更為有效(稱露點飄移)。室內(nèi)溫度在15℃以下，空調(diào)機冷卻器表面金屬結霜現(xiàn)象，如不除霜就可能堵塞風路，除霜方法很多，除霜過程最好自動控制。另外冷卻器選用肋片間距要寬一些(片距6mm以上)。室外近處如有空氣污染源，進風口要安裝活性炭過濾裝置。作物對振動、噪音比較敏感，盡可能考慮避震措施。自然光智能光照培養(yǎng)箱需在玻璃外表面淋水，吸收太陽輻射熱。水膜厚0.5cm，可吸收多達85%太陽輻射熱(循環(huán)水)。
自然光室可按地板面積計算太陽輻射熱(各方向射入太陽輻射熱被室內(nèi)主要是植物吸收，這部份熱有50%被用作蒸發(fā)水份，不增加室內(nèi)溫度)。人工光照系統(tǒng)是在不受自然氣候影響，任意再現(xiàn)太陽光(光量及光質(zhì))。為了模擬太陽在不同位置、時刻、高度的直射光、晴空光、陰天光，需要變化人工光源光量(照度和時間)及光波長。通用型的人工光源，光譜近似太陽光，光強滿足作物光補償點以上進行調(diào)節(jié)。專用型對某段光譜有專門要求，需要各種光源混合調(diào)節(jié)。作物光合作用蘭紫光是基本光譜，紅光亦有一定要求。
人工光種類有太陽燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、白熾燈、氖燈。近似太陽光譜但耗電大，又需用去離子水冷卻循環(huán)，使用管理麻煩。智能人工氣候箱使用60盞水冷氮燈。日光色摘燈，光效高SOLm/W符合一般植物生長要求，紫蘭光還少一點(波長400-490毫微米占22%，僅有太陽光一半)。缺點是功率太小(250W，400W)，價貴(80元/只)。目前小型人工智能人工氣候箱、人工智能人工氣候箱，多用它作為通用型光源，如專用型還需用混合光源。鋪燈冷負荷小，可不用燈室，需升降架調(diào)節(jié)照度。本所設計遼寧農(nóng)科院智能人工氣候箱用400W摘燈(1只/mz)。植物光生物學過程的活性度是在光波0.3-0.8nm范圍內(nèi)，比0.3再短的紫外線要殺死植物，比0.8再長的紅外線對植物只能起到熱作用，對生理無益。
智能人工氣候箱要求溫濕度條件：控制范圍廣，可進行程序控制(定值可變)，在控制全區(qū)要求高精度，具備理想的溫濕度條件。智能人工氣候箱空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(包括冷熱源、自動控制)：為了節(jié)約運行費用，使用靈活，調(diào)節(jié)方便，應按房間設置獨立空調(diào)系統(tǒng)。若有較多個智能光照培養(yǎng)箱，對各個獨立的小系統(tǒng)設集中控制室，需在控制室集巾控制、集中檢測、自動報警顯示、自動記錄。在選擇空氣處理和控制方法時，需要考慮智能人工氣候箱特點：系統(tǒng)需長期連續(xù)進行，不能中斷。設務要可靠，要限制冷凍機啟動次數(shù)，控制時間延遲，設計時要考慮管理，及維修方便。智能人工氣候箱，耗電能大。〔人工智能人工氣候箱全年用電1萬元，(按支農(nóng)收費0.1元/度)〕設計時需考慮節(jié)能方案。(如充分利用室外新風、季節(jié)轉換、二次回風等等)。由于人工智能人工氣候箱溫濕度調(diào)節(jié)范圍大，房間冷熱負荷變化大(光源熱、太陽輻射)，控制系統(tǒng)能適應高速轉換。冷源宜用氟機(漏氨對作物傷害大)。小型宜用獨立冷機。送風方式及CO2濃度，智能人工氣候箱一般用下送上回的氣流組織，用地板孔送風，(因熱負荷大，換氣次數(shù)多達Z00次/時)，回風口一般在房上側，這種氣流組織有利于排出室內(nèi)熱量，送風擴散區(qū)在地板以上0.l-0.5米范圍內(nèi)，使用時試驗品放在支架上避開這一區(qū)域。工作區(qū)流速小于。.5米/秒�？装鍨殄冧\鋼板，植物光合作用需要CO2，室內(nèi)CO2：濃度保證>300ppv}。為此要引進足夠的室外空氣，定時控制新風、排風、回風比例，時間根據(jù)試驗要求可調(diào)。如用室內(nèi)CO2：傳感器來控制更為有效。加濕及除霜：室內(nèi)熱負荷變化大，如果用定露點法控制，要求高濕房間在室內(nèi)還需進行補充加濕。補充加濕器國外多用離心式，由于水質(zhì)要求高(用離于水)，國內(nèi)使用有困難。電極加濕對水質(zhì)量亦有要求，一般電極易腐蝕�，F(xiàn)用液下泵，噴霧加濕(農(nóng)用噴咀)，不但靈活而且可靠(加濕器置于孔板下送風靜壓箱內(nèi))，便于自動控制。缺點是水量太小。如用變溫水變露點噴霧加濕更為有效(稱露點飄移)。室內(nèi)溫度在15℃以下，空調(diào)機冷卻器表面金屬結霜現(xiàn)象，如不除霜就可能堵塞風路，除霜方法很多，除霜過程最好自動控制。另外冷卻器選用肋片間距要寬一些(片距6mm以上)。室外近處如有空氣污染源，進風口要安裝活性炭過濾裝置。作物對振動、噪音比較敏感，盡可能考慮避震措施。自然光智能光照培養(yǎng)箱需在玻璃外表面淋水，吸收太陽輻射熱。水膜厚0.5cm，可吸收多達85%太陽輻射熱(循環(huán)水)。
自然光室可按地板面積計算太陽輻射熱(各方向射入太陽輻射熱被室內(nèi)主要是植物吸收，這部份熱有50%被用作蒸發(fā)水份，不增加室內(nèi)溫度)。人工光照系統(tǒng)是在不受自然氣候影響，任意再現(xiàn)太陽光(光量及光質(zhì))。為了模擬太陽在不同位置、時刻、高度的直射光、晴空光、陰天光，需要變化人工光源光量(照度和時間)及光波長。通用型的人工光源，光譜近似太陽光，光強滿足作物光補償點以上進行調(diào)節(jié)。專用型對某段光譜有專門要求，需要各種光源混合調(diào)節(jié)。作物光合作用蘭紫光是基本光譜，紅光亦有一定要求。
人工光種類有太陽燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、白熾燈、氖燈。近似太陽光譜但耗電大，又需用去離子水冷卻循環(huán)，使用管理麻煩。智能人工氣候箱使用60盞水冷氮燈。日光色摘燈，光效高SOLm/W符合一般植物生長要求，紫蘭光還少一點(波長400-490毫微米占22%，僅有太陽光一半)。缺點是功率太小(250W，400W)，價貴(80元/只)。目前小型人工智能人工氣候箱、人工智能人工氣候箱，多用它作為通用型光源，如專用型還需用混合光源。鋪燈冷負荷小，可不用燈室，需升降架調(diào)節(jié)照度。本所設計遼寧農(nóng)科院智能人工氣候箱用400W摘燈(1只/mz)。植物光生物學過程的活性度是在光波0.3-0.8nm范圍內(nèi)，比0.3再短的紫外線要殺死植物，比0.8再長的紅外線對植物只能起到熱作用，對生理無益。
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