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利用植物气生根除湿的实验研究

时间:2010-12-22 20:27来源:未知 作者:冲锋 点击:
重庆大学 刘丽 付祥钊 刘丽莹 中冶华天技术有限公司 王敏惠 摘要 在热湿地区,全年湿度普遍较高,常用的冷却除湿耗能大,因此在热湿地区寻找节能的除湿方式是很有必要的。本文提

重庆大学 刘丽 付祥钊 刘丽莹 中冶华天技术有限公司 王敏惠
摘要 在热湿地区,全年湿度普遍较高,常用的冷却除湿耗能大,因此在热湿地区寻找节能的除湿方式是很有必要的。本文提出利用植物气生根的生理功能对空气进行除湿,研究了植物气生根在晴天和阴天两种不同天气下的吸水量和降温效果;并根据一天中不同时刻气生根吸水量变化,研究温度、露点温度、相对湿度和含湿量对植物气生根吸水量的影响。结果表明,晴天榕树气生根总除湿量平均值为7.94g/kg•干,最高可达11.45g/kg•干;平均每个气生根的除湿量为0.159g/kg•干。其吸水量主要受环境温度和相对湿度的影响。
关键词 热湿地区 除湿 榕树气生根 吸水量 降温

0 前言
在一定的温度下,降低湿度会使人们感觉更加凉爽、干燥和舒适,衣服穿着也更加舒适,人们主观上感觉空气更加新鲜。我国夏热冬冷和夏热冬暖地区全年湿度普遍较高,许多城市夏季平均相对湿度大于80%,空气含湿量在20g/kg以上。热湿地区空气除湿能耗大,以重庆为例,节能住宅的空调能耗中,夏季空气冷负荷占总冷负荷的29.61%[1]。处理空气的能耗中,用于除湿的能耗远远超过用于降温的能耗。以广州为例,整个夏季空气冷负荷累计值中,除湿占87.9 %,而降温只占12.1%[2]。因此,在热湿地区寻找一种新的节能的空气除湿方式是很有意义的。本文即利用植物气生根的生理功能进行空气除湿,研究影响植物气生根吸湿的因素,为该技术推广应用到新风除湿领域打下基础。
1 气生根空气除湿原理
具有气生根的植物主要生长在热湿气候地带,包括榕树、石斛、吊兰、凤梨、龟背竹、锦屏藤等。该地区空气湿度很大。当空气湿度较大时,茎节部位受到湿度信号的刺激,加速分化,形成不定根,即气根[3]。
气生根的顶端一般不具根毛,而是进行几次平周分裂,形成套筒状的多层细胞,细胞呈多角形,排列紧密,这种结构称为根被[4]。根被的细胞壁比较厚。它通过管孔相互沟通,吸湿能力很强,可从周围的空气中吸收多量的水分,再渗透到根的组织内,被植物利用[5~9]。
植物根吸收土壤水分主要受土壤、植物特性和大气因子综合影响。植物气生根和地生根内部构造基本相同,可分为内层、中间层和外层;以兰花为例,最外层是根被组织,中间层是皮层组织,内层是中心柱[10]。由于气生根生长在空气中,其吸收水分主要受植物特性和大气因子综合影响。植物因素对根吸水的影响主要表现在根系密度的大小和有效根系密度的大小上;此外,树龄、根系长短、粗细等也影响水分的吸收和利用。同时,作物面积和叶面积指数对植物根系吸水亦有较大影响。气候条件包括空气的温度,相对湿度,通风,光照等。该条件对根吸水的影响有两方面,一方面是由于植物的气生根生长在空气中,受周围环境的影响,另一方面由于植物的蒸腾作用主要受周围环境的影响。
本文选择合适植物,利用它的气生根吸收空气中的水分,得到气生根在不同的天气下的吸水量和降温效果,分析了影响气生根吸水和降温的主要因素,为其应用于热湿地区的空气除湿奠定基础。
2 利用气生根空气除湿的实验方案与装置
本文主要研究天气变化对植物气生根吸水的影响。由于长有气生根的植物主要生长在热带,夏季生长最好,同时夏季也是需要除湿的季节。因此本文选取在重庆地区普遍存在的榕树为实验对象,在夏季进行试验。榕树(Ficus microcorpa)为桑科榕树常绿乔木,有下垂气生根,且榕树的气生根很长,能够从空气中吸取水分。适宜生长在高温多湿环境中,生长快,病虫害少,抗污染性强[11]。在我国华南、西南等地都有分布[12]。
利用气生根空气除湿的实验装置如图1所示。由于榕树气根在高温高湿的环境中生长更好,因此榕树下的空气被小流量的空气泵加热后吸入到水杯中加湿,使得进入气根前空气相对湿度大于80%,加湿后的空气通过软管进入进口测量瓶,测量进入气生根前的空气温度和相对湿度,再经软管接入装有气生根的除湿瓶,经气生根除湿后通过软管接入出口测量瓶,测量通过气生根后的空气温度和相对湿度,最后空气从出口测量瓶中流出。
由于外界空气被加湿后,进入气生根前的空气温度和相对湿度都较高,可能会结露,因此设计了一个对比实验装置,该对比实验装置与图1几乎相同,仅在图1所示的实验装置中不装入气生根,直接测量进入测量瓶之前和之后的空气温度和相对湿度。 (责任编辑:冲锋)

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