简易冷棚通风系统设计规范（通风口布置与气流组织）

简易冷棚通风系统设计规范（通风口布置与气流组织）

1. 引言与设计原则

简易冷棚（或称塑料大棚）作为我国设施农业生产中应用最广泛的结构形式之一，其通风系统的科学设计是保障棚内作物健康生长、提高生产效益的关键环节。通风系统的主要功能在于调节棚内温度与湿度、补充作物光合作用所需的二氧化碳，并及时排除可能积累的有害气体。本规范旨在从建筑规范与工程应用的角度，系统阐述以通风口布置与气流组织为核心的简易冷棚通风系统设计要求，确保设计的科学性、实用性与经济性。

通风系统设计应遵循以下核心原则：必须设置足够的通风口有效面积，以确保系统的设计通风量能够满足特定气候条件与作物生长阶段的最大必要通风量要求。应充分利用热压（由温差引起的空气对流）与风压（由自然风力驱动）的共同作用来组织气流。这要求在设计时，尽可能加大进风口与出风口之间的垂直高差，同时将进风口布置在主导风向的迎风面，出风口布置在背风面，以实现通风效率最大化。

2. 通风口的类型、布置与技术要求

简易冷棚的通风口主要分为上排（屋面）通风口与下排（侧墙或山墙）通风口，其布置直接决定了气流组织的路径与效率。

2.1 上排通风口

上排通风口通常设置在屋脊或接近屋脊的顶部区域，主要承担排出棚内湿热空气的功能，其排气能力最强。对于单栋塑料大棚，常采用卷膜方式形成通长的通风窗口。为确保卷膜操作的稳定与安全，卷膜系统需满足特定技术要求：在通长方向上，卷膜轴应具备足够的刚度以防止过大变形；卷膜器需具备自锁功能，防止已卷起的棚膜在重力作用下自行下滑；侧墙的卷膜系统必须设置卷膜限位器，通常可采用DN20的钢管等材料，每隔3至6米设置于通风口外侧。在设计中，应特别注意避免主导风向从天窗处倒灌，因此宜将天窗的排风方向设置于当地主导风向的下风方向。

2.2 下排通风口

下排通风口主要起进气作用，其设置高度对防止“扫地风”（直接吹袭作物的低温气流）至关重要。通常建议将下排通风口设置在距室内地面约1米高的位置。对于后墙设有通风口的日光温室型冷棚，通风口形状可采用方形或圆形，单个面积宜在0.2平方米左右，间距一般约为3米。下排通风口与上排通风口配合，可在风压通风时形成有效的横向“穿堂风”，通风强度大、效果好。在冬季或寒冷季节，此类通风方式可能导致通风强度过大或冷风直吹作物，引发冻害，因此需具备良好的密闭与启闭调控能力。

2.3 气流组织模式

简易冷棚的气流组织模式应根据季节与外部风向灵活调整：

热压通风（春秋季或无风晴天）：主要依靠棚内外温差。热气上升，下排通风口与上排通风口下部可作为进风口，热空气从屋脊处的上排通风口排出。

风压通风（夏季或有风天气）：主要依靠自然风力。一般将迎风面的通风口作为进风口，背风面及屋面的通风口作为出风口。对于连栋形式的冷棚，设计时应尽可能避免由一侧侧墙进入的气流直接从同一跨的屋顶窗排出，以延长气流路径，提升整体换气均匀性。

3. 相关标准与规范依据

为确保设计质量与国家行业标准接轨，简易冷棚通风系统设计应参考并遵循以下关键标准与技术文件：

《温室通风设计规范》（NY/T 1451-2018）：这是针对温室通风设计的专项农业行业标准，为通风系统设计提供了直接的技术依据与计算方法。

《温室通风降温设计规范》（GB/T 18621-2002）：虽然该国家标准已于2017年废止，但其确立的一系列关键技术参数与设计模型，如夏季通风流量计算模型、湿帘降温系统的过帘风速控制范围（1.0-1.5m/s）等，在无湿帘的简易冷棚自然通风量估算与高性能系统设计参考方面，仍具有重要的历史参考价值。

《种植塑料大棚工程技术规范》（GB/T 51057-2015）：该国家标准全面规定了塑料大棚的规划、设计、施工与验收要求，是指导简易冷棚（塑料大棚）整体工程建设，包括通风系统在内的核心规范。

《温室工程质量验收通则》（NY/T 1420-2007）：该标准适用于包括通风系统在内的温室工程质量验收，为检验通风口安装、开闭机构运行是否达标提供了准则。

4. 与国家政策及现代农业发展的结合

通风系统的规范化设计是响应国家推动设施农业现代化、绿色发展的具体体现。近年来，国家层面发布的《全国设施农业重点发展规划》等政策文件，均强调要提升设施农业的装备水平与环境调控能力。一个设计科学的通风系统，能显著减少冬季加温与夏季降温的能源消耗，符合“双碳”战略背景下的节能降耗要求。通过精准调控棚内环境，减少病虫害发生，降低农药使用量，直接助力于农产品质量安全提升与农业面源污染治理，契合绿色农业发展方向。在规范设计中融入节能、环保、高效的核心理念，不仅是对技术标准的遵从，更是对国家宏观农业政策的实践与落实。

5. 设计计算与校验要点

在进行具体设计时，需进行必要的计算校验：

1. 通风量估算：根据棚内作物类型、当地气候条件（尤其是夏季最大需冷量）估算最大必要通风量。可参考历史标准中的经验参数，并结合热平衡方程进行校核。

2. 通风口面积核算：根据设计通风量及预计的通风口内外压差，核算所需的进风口与出风口最小有效面积。当设计通风量小于最大必要通风量时，必须加大通风口面积。

3. 设备选型与布置：若采用辅助强制通风（如风机），应优先选用效率高、流量大的轴流式风机，其安装间距一般不宜超过8米，且排气口与障碍物距离应不小于风机叶轮直径的1.5倍。

4. 控制系统要求：通风口的启闭应逐步实现自动化或半自动化控制，可根据温度、湿度传感器信号自动调节开度，以维持棚内环境稳定，减轻劳动强度，这也是设施农业智能化升级的必然趋势。