車間負壓風機_變頻器在循環水冷卻塔風機上的應用工業自動化風機

　　配合使用蒸發冷卻法

　　本省之高溫期長達八個月以上，就算溫室內溫度可降至與外溫相同，其溫度仍然偏高。加濕（蒸發）冷卻方式為進一級的降溫方式，常見者有風機濕簾 ( 水墻) 法(Fan and Pad)、風機水霧法(Fanand Mist) 及風機微霧法(Fan and Fog)。前二者之降溫極限為外界空氣之濕球溫度，末者之降溫極限則為原來內部空氣之濕球溫度。
　　
　　（一）、風機濕簾法與風機水霧法風機濕簾( 水墻) 法之設計優良者其效率在75 - 85 % （如圖5-3 ），風量過大、風速過高，將降低空氣與濕簾之接觸時間，效率反而下降。水墻之安置可有多種方法（圖5-4 ），一般以直立式最為常見。

圖 5-3 典型的風機濕簾（水墻）法, 濕簾部份設計圖

　　依據所噴出之水珠大小，風機水霧法又分為水霧(mist)與細霧(micromist)；其顆粒大小分別為1 mm 與0.1 mm。由於水霧之顆粒較大，噴出之后很快就落至植株體上或著地，是以蒸發效果不好，后者大約只有50%的水份能有效蒸發帶走蒸發潛熱，前者能帶走的熱更少。更有甚者，前者可能造成過濕而導致植株的腐敗，使用上不可不慎。
　　
　　風機濕簾法與風機水霧法之水墻與水霧產生設備通常只安裝在溫室之一側（圖 5-5 ），是以無可避免的溫室內會有溫度梯度的現象。風機微霧法通常有多重『水線』，譬若在吸氣口側廣設預冷水線，在室內氣流之中途設再冷水線（如圖 5-6 ），一般降溫效果較佳且均勻。設計良好之風機微霧型降溫設備可將溫室溫度降至同於外界大氣之濕球溫度。噴霧系統的降溫能力除了與噴嘴的效率相關之外，其噴水量是否適量亦是一重要關鍵，圖 5-7 所示分別為水量不足與水量充足之同一噴霧設施之降溫能力比較。
　　
　　臺灣為亞熱帶地區海島，一般皆會直覺的認為一定是高溫高濕，非常不利於采用加濕（蒸發）冷卻方式進行降溫，然而在正午及午后的高溫時段，空氣之相對濕度通常只有約50 % （如圖5-8 ），整天的濕球溫度均保持在25 ℃左右。是以在最需降溫之同時，風機濕簾(水墻)、風機水霧及風機微霧等三種蒸發冷卻式降溫方法仍有其可發揮之處。本省目前以風機濕簾法最為大眾熟悉，此系統在使用時需注意維持溫室之氣密性，必需使進入溫室之空氣全都經過水墻才能發揮蒸發冷卻效果。

 ,廠房降溫設備;

圖 5-9 小型吹入式蒸發冷卻單元機

　　小型溫室可?用小型吹入式蒸發冷卻單元機如圖5-9所示（Nelson,1985 ），其構造與基本原理與今日市面上有售之涼風扇相同，基本上是將水墻與風扇安裝於同一單元，空氣經過水墻被風機吹入溫室。目前本省已有相類似的?品問世。

　�。ǘ�）、結合水墻法與水霧法的噴水夾板墻設計

　　Luchow 與Zabeltitz （1992 ）的實驗探討噴出之水珠與空氣流向對降溫效果之影響。

圖 5-10 結合風機水墻法與風機水霧法的噴水夾板墻示意圖

　　如圖5-10之噴水夾板墻法，此系統之特色在空氣與水霧之接觸時間頗長，噴嘴分別安裝於兩夾層，空氣流經兩夾層，在一邊噴出之水珠與空氣流向為同向（Con-currentFlow ），另一邊則為反向（Counter-current Flow）�？諝馔ㄟ^此噴水側之降溫效率（β）可采水墻效率之計算公式。
　　
　　Ti - Taβ = ─────Ti - Tw其中，Ti，Ta如圖5-10 所示，分別為進入與離開噴水側之空氣溫度，Tw則為外界空氣之濕球溫度。Luchow 與Zabeltitz 探討以下三種情況之降溫效率，簡列如下：
　　
　　使用單列水管，空氣流向與噴嘴噴水之方向相同，使用單列水管，空氣流向與噴嘴噴水之方向相反，使用雙列水管，空氣流向與噴嘴噴水之方向先相同再相反。
　　
　　第二者優於第一者的原因在於第二者中空氣與水珠之接觸時間較長，當第一者之水壓為0.5 MPa （約5 個大氣壓）而第二者之水壓為0.2 MPa （2 個大氣壓）時，二者之降溫效果相差不多，但很明顯的，由於第一者使用之水壓較高，其初始與操作成本皆要比第二者高出許多。第三者使用之水量為前二者之兩倍，其降溫效果為最佳是可預見的。
　　
　　作者考慮用水量，降溫效果與安裝成本得到的結論為第二者最佳。此系統的最大好處在成本低廉，安裝、維修容易且效率比水墻高。此處所謂之效率系指噴水側之降溫效率。效率為100% 代表離開噴水側進入溫室之空氣溫度為同於大氣之濕球溫度。
　　
　　本省在高濕高熱之夏季當可采用此系統，若經費不缺，可采用前述之第三種設計，其效果會比水墻好，成本也較低廉。
　　
　　（三）、風機微霧法風機微霧法簡稱噴霧法（ fogging ）， 此類系統的使用早已存在，卻是直到最近才廣泛被應用在溫室中。噴霧系統所噴出之霧氣（fog ）是由水蒸氣和極細小的水滴所組成的。傳統的霧氣產生方式是水經由高壓過程通過極小的洞（噴嘴）所產生的「云（ cloud ）」。就理想狀況而言，「云」應該能懸浮在空中，且維持一段時間，是以能完全蒸發。另外，霧氣的產生亦可透過超音波振蕩方式或旋轉離心方式產生。
　　
　　噴霧方式所產生霧氣之顆粒大小是由噴嘴的管徑和水壓的大小來決定的。 我們這里所指的霧氣（ fog ）和薄霧（ mist ）并不相同。薄霧的水滴比霧氣的大且較重，而且會造成潮濕。霧氣起初是呈現懸浮的狀態，最后會蒸發掉，若空氣含水程度已達飽和，則其會再變成水滴。圖 5-11 所示為溫濕度與顆粒大小對水珠蒸發前所能移動之距離的影響。
　　
　　傳統的風機水霧法與風機微霧法都使用噴嘴，其對水質與水壓之要求均高， 前者之水壓需求在 10～14 大氣壓之間， 后者則維持在35 大氣壓或以上； 基於高壓之需求，管路之材質與噴嘴之要求均較高，相對的成本亦較高。
　　

圖 5-11 溫濕度與顆粒大小對水珠蒸發前所移動之距離的影響

　　旋轉離心式噴霧機配合風機之使用為新式之風機微霧法。此方法對水質與水壓的要求不高為其最大優點。 其產生之霧粒大小約為 43微米， 若噴霧機可懸吊在作物上方 1 公尺或以上，則所噴出之水霧在落在作物葉面上之前均可完全蒸發，效率達 100% （圖 5-12 ）。
　　
　　風機微霧法所產生之水珠顆粒為 0.01 ～ 0.03 mm，是以通常能近乎 100% 的有效蒸發。 英文的 mist 與 fog 皆譯為霧，實則二者在水珠的顆粒大小上有很大的區別。fog 的定義為顆粒小於 40 微米（ micron，μ m ）的水珠，一個 micron 為百萬分之一米，約為人發直徑的 1/10。 0.01 ～ 0.03 mm 為 10 ～ 30 微米約為 1- 3 根頭發之直徑。 顆粒比 1 微米還小的水珠即為『煙』。就溫室降溫之目的而言，最佳的霧粒直徑為 17 微米，此種霧粒所造成的微霧濃度適中，尚具有遮光的效果，呈煙狀的霧粒即缺乏此種附加價值。再者，濃度適中的微霧在蒸發前彌漫於作物附近，可形成一零蒸散環境 (Zero transpiration environment)， 在不影響作物生理的情況下大幅降低作物對灌溉的需求，此為另一附加價值。

圖 5-12 ?轉式離心噴霧機使用情形

　�。�、噴霧對溫室環境之影響噴霧對溫室環境之影響包括濕度、溫度、光照和疾病產生的情況等方面。噴霧系統對溫室環境的影響和外在環境有密切的關系。當外在環境是處在低濕、高溫、高輻射時，噴霧系統的降溫效果是最顯著的；在此種狀態下，溫度可最多降低９℃左右。
　　
　　在熱且乾的情況下，使用噴霧系統可進行濕度和溫度的控制，因為霧氣在蒸發的過程中，須從空氣中吸取熱量，因此會在農作物的上方產生一層較清涼也較重的空氣。冷空氣下降、熱空氣上升，於是造成空氣的對流。所以，除了可降溫之外，亦兼有通風的效果。當外在環境是既濕且冷，則噴霧系統對溫室環境的影響將大大的減少。其它諸如灌溉頻率、用水量、加熱等環境管理策略，總之會影響溫室內濕度者對噴霧系統之效率都有影響。
　　
　　２、噴霧對作物的影響噴霧系統對溫室作物之影響包括了作物之含水程度、生產力（產量）、品質和擺在展示柜之存活時間等。就植物生理，就其和周圍環境的作用而言，是植物本身的蒸散作用和水緊迫現象的減少。這些現象是處於既熱且乾的環境下，噴霧系統所能造成的最重要現象。作物可避免極度的水緊迫現象而長期維持在一適當的保水狀態。
　　
　　噴霧系統的使用所帶來的實際成效，是使農作物的生產力和品質的提高。在玫瑰花切花的例子中，在裝設有噴霧系統相對濕度維持在80 ?的溫室較沒有噴霧系統的溫室， 其平均生產力可高出約 5 至50 ?（視季節與品種而異）， 級數（如莖的長度）亦增加了 33 ?。同時，似乎亦可延長放在展示柜上的存活壽命。
　　
　　３、噴霧系統的成敗關鍵噴霧系統的成敗關鍵在於水的品質，承受高壓經噴嘴噴出的水中若溶有許多可溶解的固體、無機鹽等物質，則便可能造成許多問題。溶質的累積，輕者破壞霧氣噴出的造型，且通常會使霧氣的霧滴變大，結果導致葉片的潮濕（葉面長期潮濕并不是我們所期望的）；溶質累積嚴重者，更可能造成噴嘴的阻塞而使系統完全失去作用。品質不良的水所產生的另一負面影響是，如鈣等可溶解的物質會落在作物上。這在切花作物是最不好的，因為這會使美麗的花朵失去其原本的美麗色彩。
　　
　　使用系統規劃完善、設計良好的噴霧系統，其結果是可以令人滿意的，由於可對植物的蒸散作用和植物本身的保水狀態作適當的控制，其不僅可提高作物的生產力和品質，在環境控制上亦可達到降溫的需求，且避免過濕。噴霧系統的主要缺憾，是對水質的要求及經常性的要對噴嘴作維護工作。此二問題一旦透過定期保養來解決，則使用噴霧系統所帶來的好處將大於其缺點。若使用回轉離心式噴霧機則無此困擾。