智能人工氣候箱的發展歷程及儀器特性的介紹
來源： http://www.de147.cn/ 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、氣體濃度等環境條件，研究植物在生長發育過程中各種環境條件作用規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)、蘇聯新西伯利亞科學院、法國吉夫農業中心、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專業公司，此外國際環境控制協會，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，國際環境控制協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節系統(包括冷熱源、自動控制)：為了節約運行費用，使用靈活，調節方便，應按房間設置獨立空調系統。若有較多個智能光照培養箱，對各個獨立的小系統設集中控制室，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：系統需長期連續進行，不能中斷。設務要可靠，要限制冷凍機啟動次數，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，(按支農收費0.1元/度)〕設計時需考慮節能方案。(如充分利用室外新風、季節轉換、二次回風等等)。由于人工智能人工氣候箱溫濕度調節范圍大，房間冷熱負荷變化大(光源熱、太陽輻射)，控制系統能適應高速轉換。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熱量，送風擴散區在地板以上0.l-0.5米范圍內，使用時試驗品放在支架上避開這一區域。工作區流速小于。.5米/秒。孔板為鍍鋅鋼板，植物光合作用需要CO2，室內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，時間根據試驗要求可調。如用室內CO2：傳感器來控制更為有效。加濕及除霜：室內熱負荷變化大，如果用定露點法控制，要求高濕房間在室內還需進行補充加濕。補充加濕器國外多用離心式，由于水質要求高(用離于水)，國內使用有困難。電極加濕對水質量亦有要求，一般電極易腐蝕。現用液下泵，噴霧加濕(農用噴咀)，不但靈活而且可靠(加濕器置于孔板下送風靜壓箱內)，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)。室內溫度在15℃以下，空調機冷卻器表面金屬結霜現象，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主要是植物吸收，這部份熱有50%被用作蒸發水份，不增加室內溫度)。人工光照系統是在不受自然氣候影響，任意再現太陽光(光量及光質)。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節。專用型對某段光譜有專門要求，需要各種光源混合調節。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，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，需升降架調節照度。本所設計遼寧農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，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節系統(包括冷熱源、自動控制)：為了節約運行費用，使用靈活，調節方便，應按房間設置獨立空調系統。若有較多個智能光照培養箱，對各個獨立的小系統設集中控制室，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：系統需長期連續進行，不能中斷。設務要可靠，要限制冷凍機啟動次數，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，(按支農收費0.1元/度)〕設計時需考慮節能方案。(如充分利用室外新風、季節轉換、二次回風等等)。由于人工智能人工氣候箱溫濕度調節范圍大，房間冷熱負荷變化大(光源熱、太陽輻射)，控制系統能適應高速轉換。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熱量，送風擴散區在地板以上0.l-0.5米范圍內，使用時試驗品放在支架上避開這一區域。工作區流速小于。.5米/秒。孔板為鍍鋅鋼板，植物光合作用需要CO2，室內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，時間根據試驗要求可調。如用室內CO2：傳感器來控制更為有效。加濕及除霜：室內熱負荷變化大，如果用定露點法控制，要求高濕房間在室內還需進行補充加濕。補充加濕器國外多用離心式，由于水質要求高(用離于水)，國內使用有困難。電極加濕對水質量亦有要求，一般電極易腐蝕。現用液下泵，噴霧加濕(農用噴咀)，不但靈活而且可靠(加濕器置于孔板下送風靜壓箱內)，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)。室內溫度在15℃以下，空調機冷卻器表面金屬結霜現象，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主要是植物吸收，這部份熱有50%被用作蒸發水份，不增加室內溫度)。人工光照系統是在不受自然氣候影響，任意再現太陽光(光量及光質)。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節。專用型對某段光譜有專門要求，需要各種光源混合調節。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，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，需升降架調節照度。本所設計遼寧農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，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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