温室环控系统做三件事:传感器量温室里的温度、湿度和光线,控制器判断该不该动作,再自动开关风扇、卷扬、遮阳网、微雾这些设备。没有环控,就要靠人一天跑好几趟温室,看温度计、手动开窗拉网。
台湾温网室面积超过 1 万公顷,热起来很快。桃园区农业改良场在桃园八德的网室连续量了两个月,最高温到 41.9°C;在另一处温室量一周,晚上 7 点到早上 7 点的相对湿度最高到 98.2%。太热会伤作物,太湿容易生病,靠人顾很难每个时段都顾到。
这篇整理农友最常问的几件事:该量哪些项目、控制器怎么选、选购要确认什么、传感器装在哪里、设备开启的顺序,以及台湾夏天要注意的地方。最后说明农业部的温室环控补助有哪些规定。
先看你的设施是哪一种
不同的设施,要控制的东西不一样:
- 网室:用防虫网围起来,靠自然通风,常见的设备是遮阳网、喷雾和循环扇。
- 卷扬侧窗加天窗的塑料布温室:靠卷起侧边、打开天窗自然通风,常再加内外遮阳、微雾、循环扇。
- 水墙(水帘)风扇温室:门窗关起来,一端是负压风扇往外抽风,空气从另一端的水墙进来降温。
台湾的温室多半不加温。下面引用的美国资料有些来自冬天有加温的温室,会特别标出来。
温室环控由哪三个部分组成?
- 传感器:量温室里面和外面的环境,例如温度、湿度、光线、风速、下雨。
- 控制器:依设置的条件判断,决定什么时候开哪台设备。
- 被控制的设备:内循环风扇、负压风扇、侧窗或天窗、屋顶卷扬、内外遮阳网、微雾或喷雾、水墙、灌溉。
控制器大致分三级,差别在能不能“细细地调”和“有事会不会通知你”:
| 控制器 | 怎么运作 | 适合谁 |
|---|---|---|
| 机械恒温器 | 到某个温度就开、低于就关。只知道开或关,不知道离设置值多远;开和关之间的温差约 2.2~4.4°C | 只有一两台设备的小温室 |
| 分段控制器 | 一台管好几台设备,温度越高开越多段;开和关之间的温差约 0.6~1.1°C | 想让风扇、遮阳、微雾依序自动开的温室 |
| 电脑或云端集成控制 | 除了分段控制,还能用手机远程看、持续记录数据,环境超出范围或设备故障时发警报 | 人不常在现场、有好几栋温室,或想用数据改善管理的农场 |
机械恒温器开和关之间的温差大,温度会在设置值上下摆动。美国推广单位考量作物长得更好、暖气燃料省得更多,认为换成电子分段控制器对几乎所有商业温室都划算。台湾温室多半不加温,划不划算主要看能少跑几趟、少出几次热害。
温室里、温室外该量哪些项目?
澳洲新南威尔士州政府的温室指南说,每座温室都要监测温度和相对湿度。再往上加哪些项目,看你想解决什么事:
| 位置 | 项目 | 用来做什么 |
|---|---|---|
| 温室内 | 温度、相对湿度 | 太热开风扇、遮阳、微雾;太湿要换气。也可以换算成饱和水气压差(VPD),判断作物周围的空气是太干还是太闷 |
| 温室内 | 照度 | 决定遮阳网什么时候拉、什么时候收 |
| 温室内 | 光合有效辐射(PAR) | 算出作物一天吃到多少光(日累积光量 DLI),要用 PAR 传感器量 |
| 温室内 | CO2 | 有施用 CO2 的温室要量,才知道补得够不够 |
| 温室内 | 土壤或介质的湿度、EC | 决定什么时候浇水、施肥浓度是否合适 |
| 温室外 | 温度、湿度、照度或日射 | 和室内对照;日照强时提早拉外遮阳;室内外湿度都量,才知道开风扇换气有没有用 |
| 温室外 | 风速、下雨 | 强风时收外遮阳网、关天窗;下雨时关天窗 |
几个参考数字:
- VPD:同样是 80% 相对湿度,天冷和天热时对作物的意思不一样。VPD 把温度一起算进去,同一个数字在什么温度下意思都一样,所以比单看相对湿度好判断。美国乔治亚大学的推广资料指出,温室理想范围约 0.45~1.15 kPa(依作物而不同);高于 1.15 容易萎凋、叶缘焦,低于 0.45 病害风险高。
- 光:普渡大学的资料指出,温室内的日累积光量常比户外少 40~70%,很少超过 25 mol/m²/日。温室里的光要另外量,量 DLI 要用 PAR 传感器,并保持水平、干净。
- CO2:美国马萨诸塞大学的资料指出,有内循环风扇时,施用 CO2 到 800~1,000 ppm 通常就够。
选购温室环控,要确认的 6 件事
1. 能控制几种设备?能不能依序开?
先列出温室里要自动开关的设备,例如内循环风扇、负压风扇、遮阳网、微雾,再确认控制器的输出够不够用,能不能替每台设备设置不同的开启条件。设备越多,越需要“温度越高、开越多”的分段控制。卷扬、遮阳网的马达要正转、反转,接法和单纯开关的风扇不同,要问清楚怎么配置。
2. 传感器够不够可靠?
台湾的温室高温高湿,桃园场的研发经验是传感器要能防腐蚀、坏了能单独更换。台中场的温室监控系统在室内放两套传感器取平均,一套故障就发警报,改用另一套继续控制。量温湿度的传感器至少要有遮阳罩、装在通风的地方;有小风扇抽风的通风式传感盒更准。
3. 出状况会不会通知你?
停电、设备故障、温度超出范围、传感器没有回传,都要能用手机通知。佛罗里达大学的资料提醒,停电时要有警报通知人在家里的农友,并要经常测试;三相电要监测每一相。
4. 断网、停电时怎么办?
要问清楚:网络断了,控制器还会不会照温度自动开关?停电后再复电,设置会不会不见?美国推广资料列出的控制器实用功能,就包括“停电时用电池保存设置”。
夏天停电最危险,风扇一停温室很快升温。水墙风扇温室平常门窗关着,要能手动打开门窗或卷扬通风;作物价值高的温室,可以规划备用发电机。复电时马达不要同时启动,启动电流是运转时的 2~7 倍,一起启动容易跳电。
5. 现场能不能手动操作?
手机不在身边、工人在现场时,要能直接在控制箱上看状态、手动开关,维修或校正时也需要手动强制开关。佛罗里达大学的资料也建议,每个自动开关都要并联手动开关。
6. 数据有没有记录、坏了谁处理?
持续记录的温湿度、光照和浇水数据,可以回头比较今年和去年,找出作物表现好的条件。也要问清楚保修多久、故障怎么处理、传感器多久要校正一次。
传感器装在哪里,量到的才准
- 放在作物高度、栽培区中间:要量的是作物感受到的空气。美国马萨诸塞大学与澳洲新南威尔士州政府的建议都是放在作物高度,作物长高了也要跟着调高。
- 不要装在墙上、门口:装在侧墙、山墙、门口很方便,但量到的不是作物区的温度。也要避开出风口、暖气管正上方。
- 要遮阳、要通风:温湿度传感器被太阳直晒会偏高。美国罗格斯大学的试验中,加温用的恒温器改成通风式传感盒后,温室内最高和最低温的差从约 4.4°C 降到 1.1°C。
- 温湿度和光传感器的装法不同:台中场的经验是,温湿度要遮阴通风,光传感器要晒得到光,两者的安装要求不一样,不能为了方便塞进同一个遮罩里。
- 土壤传感器放在根群的位置:和滴头保持固定距离,不要贴着滴头。桃园场实测发现,探头靠近滴头读值会偏高。每次换位置,读值的基准也会跟着变。
- 室外另放一套:台中场在温室外放了一套温度、湿度、照度传感器,和室内对照。
温室里的温度本来就不均匀。佛罗里达大学的资料指出,水墙风扇温室在晴天,空气每往前走 3 米约升温 0.56°C,风扇那一端常比水墙那一端高约 3.9~4.4°C。马萨诸塞大学的资料也指出,美国冬天有加温的温室,没有内循环风扇时两端夜温常差 5.6~8.3°C。温室很长或分好几区时,最好在进风端、中段、出风端多放几个点,才看得出哪里特别热。
设备怎么设置:先开什么、后开什么
降温要从便宜、温和的方式开始,不够再往下加。顺序依设施而不同:
- 自然通风的温室(卷扬侧窗、天窗):开窗通风,再拉外遮阳,还是太热再开微雾。
- 水墙风扇温室:先开第一台负压风扇,不够再加开,再拉外遮阳,最后才开水墙水泵。门窗、卷扬都要关好,空气才会从水墙进来。
各项设备的注意事项:
- 内循环风扇:平时让空气流动,温度比较均匀。开排风扇或开窗通风时要关掉,否则会打乱气流。
- 遮阳:外遮阳比内遮阳有效。马萨诸塞大学的资料举例,50% 的遮阳网约可降 5.6°C;实际效果依网的颜色、材质和天气而不同,白色的比黑色、绿色好。美国的顺序是通风降不下来才拉遮阳,但台湾日照强,桃园场建议温度开始升高的前期就先拉外遮阳。遮阳也会少掉光,阴天要收起来。
- 水墙、微雾:水墙水泵要比风扇先停,让水墙干燥,避免长藻。
设置时的几个原则:
- 每段之间拉开温度:每一段之间拉开约 1~2°C,例如第一台风扇开了之后,温度再高 1~2°C 才转高速或加开第二台。实际从几度开始,要依作物和季节设置,不要照抄国外的温度。
- 加温和降温的设置要拉开:冬天有加温的温室,降温设置要比加温设置高 2.8~5.6°C,避免暖气和风扇同时开。
- 避免设备一直开开关关:设置温差太小,马达频繁启动容易坏。控制器最好有“段与段之间延迟”的功能。
- 强风、下雨时收网关窗:用室外的风速和雨量当条件,强风时自动收外遮阳网、关天窗,下雨时关天窗。
- 湿度太高时:傍晚和清晨最容易结露。马萨诸塞大学的资料建议浇水尽量在早上,让叶子在傍晚前干;循环扇保持空气流动,避免叶片周围积湿。冬天有加温的温室,日落后和日出时可以每小时加热换气 2~3 次。不加温的温室,室外比室内干的时候再开风扇换气,湿度长时间偏高时让手机提醒。
台湾夏天:水墙、微雾的降温有极限
水墙和微雾是靠水蒸发带走热,空气越干越有效,越湿效果越小。马萨诸塞大学的资料举例:室外 32°C 时,相对湿度 30% 可以降到约 19°C,相对湿度 70% 只能降到约 28°C。佛罗里达大学的资料也指出,佛州夏天午后的湿球温度(把温度计包上湿布量到的温度,空气越湿,它越接近气温)常有 26~27°C,水墙最多只能把进风降到比湿球温度高约 1.7~2.2°C。
台湾夏天也很湿热,所以:
- 日照强时先拉外遮阳:桃园场在苗栗大湖的草莓温室观察到,中午阳光强时叶温明显比气温高,而且持续很久,建议在温度开始升高的前期就用外遮阳减少日照进来。
- 门窗要关好:用水墙时,空气要从水墙进来。门开着,空气就从门口进来,降温效果会差很多。
- 用室内湿度设上限:室外很湿时,水墙的降温幅度会变小,温室也会变湿。可以用温室内的湿度设上限,太湿时先停水墙水泵、风扇照开。
台湾农友:温室环控补助有哪些规定?
农业部农粮署“推动智能防灾设施型农业计划”把“温室环控系统”单独列成补助项目(依 2026 年 3 月 3 日修正的补助原则):
- 谁申请:农民或农民团体自己申请,向当地农会、公所或种苗产业公协会送件,再由县市政府和农粮署分署审核。土地要是合法农地,不是自己的土地要附使用同意文件或租约。
- 补多少:补助不超过一半,每组最高 15 万元,每一申请案原则上核给一组。温网室面积 0.5 公顷以上,经分署审核同意可以增加组数。
- 审查优先:种植蔬果(夏季蔬果优先)、通过产销履历或有机验证、加入集团产区、契作契销、设施集中设置。
- 规格要求:申请时要附“温室环控系统规格检核书”与厂商的产品规格说明。检核书要求控制电箱上有显示器操作界面、可操作 3 种以上温室环境控制设备、控制元件含显示器、控制程序与继电器模块、有温室内部和外部的环境传感器、可记录监控资讯,并且“整组新品,无旧品串接情形”。不能和农田水利署补助的设备重复申请。
- 钱怎么拨:完工验收、现场查核通过后,补助款拨到农会或公所,再转入农友的账户。农友要先付全额,核销时要附全额发票,以及载明保修条款的合约或保修文件。
- 使用年限:补助的设备从补助次年度起至少要使用 5 年。
已经盖好的温室能不能只申请环控、补助的环控能不能接原有的风扇,补助原则没有写清楚,申请前先问当地农会或公所。这一期计划是 2023~2026 年,2026 年的受理已经截止;之后的申请时间与规定,请以农粮署和当地农会、公所的最新公告为准。
用小农包加智能控制盒做温室环控
延电的做法是把测量和控制分开,依温室需要组合:
- 小农包 FarmerPack:太阳能供电的模块化田间微气象站,温室内也可以接市电。可选温湿度、CO2、照度、光合有效辐射(PAR)、太阳辐射、风速、雨量、土壤温湿度与 EC 等传感模块,依温室需要挑选。
- 智能控制盒:让既有的风扇、微雾、灌溉等设备可以用手机远程开关,也能依传感数据自动启停。电箱上有屏幕操作界面,可控制 3 种以上设备;可以替不同设备设置不同的开启条件,例如温度到一个值先开风扇,再高一点拉遮阳。
在手机上设置“当…就…”:当温室温度高于设置值,就开负压风扇;当室外照度很强,就拉外遮阳;当土壤湿度低于设置值,就开水。数值异常时用 App 推送、短讯或 Email 通知。网络断了,智能控制盒会用最后一次下载的设置值继续运作;要在断网时也依温室里的温度等传感数值自动控制,请选购 LoRa 通信版本。
控制盒负责开和关,风扇等大功率设备由合格电工以外部电路配线;卷扬、遮阳网这类要正反转的马达,依设备规格评估控制配置。停电时要能通知,可以搭配断电报警模块(停电后仍能发报限内置 SIM 的 NB-IoT 版与 4G 版)。
温室环控常见问题
Q1:小温室也需要环控吗?
看你多常在现场。一两台风扇的小温室,用温差小的电子控制器就能改善很多。人不常在现场、或夏天怕高温出事的温室,至少要有温度警报,让手机在温度太高时先通知你。
Q2:温室环控一定要量 CO2 吗?
不一定。每座温室都该量温度和湿度;CO2 在有施用 CO2 的温室比较需要。通风量大时补进去的 CO2 很快就被排出去,美国罗格斯大学的生菜温室只在几乎不需要通风时,才把 CO2 补到 1,000 ppm。台湾夏天温室多半要通风降温,先把温度、湿度和光照顾好。
Q3:传感器显示的温度和我拿温度计量的不一样,哪个准?
先看两者放的位置。放在墙边、门口、被太阳直晒或靠近风扇的位置,数字都会不同。温度要在作物高度、栽培区中间、有遮阳通风的地方量。美国推广资料建议恒温器每年至少校正一次;湿度传感器在高温高湿的地方用久了会漂移,要比温度更常对照检查。
Q4:开了水墙,温室还是很热,是不是坏了?
不一定。水墙在空气湿的时候降温幅度会变小,室外 32°C、相对湿度 70% 时,大约只能降到 28°C。先检查门窗、卷扬有没有关好,水墙有没有堵塞或干掉的地方,并搭配外遮阳减少日照。
Q5:既有的风扇、遮阳网可以接上环控吗?
多数可以。智能控制盒是控制设备的通电与断电,让原本的设备自动开关;大功率或三相马达由合格电工以外部电路配线,卷扬、遮阳网依设备规格评估。要申请补助的话,规格检核书写的是“整组新品,无旧品串接情形”,用补助装的环控能不能接原有设备,申请前先向受理的农会或公所确认。
Q6:温室环控补助要找谁申请?
农友自己向当地农会、公所或种苗产业公协会申请,并附上厂商提供的产品规格说明。补助款验收后转入农友账户。申请时间与规定以农粮署最新公告为准。
想先看看实际画面?
告诉我们温室的大小、种什么作物、已经有哪些设备,我们帮你建议该量哪些项目、哪些设备可以接上自动控制。想先看看手机和平台上的实际画面,欢迎申请演示账号。温室外的传感项目可以先看〈农用小型气象站怎么选〉。
参考资料
- University of Florida IFAS Extension:Fan and Pad Greenhouse Evaporative Cooling Systems(CIR1135)
- University of Florida IFAS Extension:Auxiliary Power Units For Greenhouse Operations(AE63)
- eXtension Farm Energy:Step Controllers Optimize Greenhouse Energy Use
- UMass Extension:Selecting and Maintaining Thermostats
- UMass Extension:Fan and Pad Evaporative Cooling Systems
- UMass Extension:Shade for Cooling Greenhouses
- UMass Extension:Horizontal Air Flow is Best for Greenhouse Air Circulation
- UMass Extension:Reducing Humidity in the Greenhouse
- Purdue Extension:Measuring Daily Light Integral in a Greenhouse(HO-238-W)
- e-GRO Alert(University of Georgia):Vapor Pressure Deficit? Why Should I Track That?
- Rutgers Horticultural Engineering:Floating Hydroponics Greenhouse – Environment Control
- NSW Department of Primary Industries:Computer control systems, sensors and monitoring equipment in greenhouses
- 农业部农政与农情:温室远距无线传输监控系统简介(台中区农业改良场)
- 农业部农政与农情:农业用无线通信传感系统之研发(桃园区农业改良场)
- 农业部农业资讯电子报:台中农改场交流参访活动花絮
- 农业部 2024 年农业资讯科技应用发展第三期电子报
- 农业部农粮署:推动智能防灾设施型农业计划补助原则