蝴蝶蘭催花冷房之設計
中興大學農機系生物系統工程研究室 陳加忠
蝴蝶蘭產業在國內蓬勃發展。產量、產值不斷的提昇。此產業每年為台灣帶來了優異的收入，其中的原因很多，例如國內的數十年育種基礎，辛勤的栽培者不斷的改 進生產技術、靈活的垂直分工系統等。而此產業成功的另一個條件在於國內自行研發完成的亞熱帶溫室技術。在溫室結構、環控設備與自動化技術方面均能合乎產業 需要，使溫室內部微氣候的三要件之溫度、相對濕度與光量，在一年四季都能夠合乎蝴蝶蘭的生長需求。
近年來，國內蝴蝶蘭產業對於生產作業有了新的需求。需要有一套冷房技術，能夠造價便宜，節省能源又能夠促使蝴蝶蘭花梗生成之環控設備。此種技術之需要原因可由作物需求與環控設備之微氣候調節能力加以說明。
催花需求與環控設備
蝴蝶蘭的營養生長溫度通常是20~
第一種品系其生殖生長溫度與營養生長溫度相同，白天溫度維持於
第二種品系其催花所需溫度白日在
第三種品系的蝴蝶蘭其催花溫度條件最為嚴苛。白日溫度必需在
對第二種品系之花卉而言，利用山區夜間低溫催花仍有輸送之問題。對小規模的生產者而言，以貨車來回輸送與搬運，其工作量尚可勝任。因運送引起的損失量，仍 然可以接受。近年來，生產規模逐漸廣大，由平地搬運山上，再由山上送下平地己成極大的負荷。因此在平地溫室內搭建冷房進行催花作業，成為近年來蘭界需求的 技術。
在平地溫室內搭建冷房，以冷凍機械在白日維持
一、結構為拆卸式，在不使用冷房之春、秋、冬季，溫室內部可恢後原先利用狀態。
二、冷房成本儘量降低，不論是購量冷凍機械等固定成本或是使用電費等變動成本要儘量減低。
三、冷房之結構要考慮便利性，作業人員其內部仍然方便原來之作業（例如澆水、搬運等）。
國內己有之冷房設計
第一型係在原來溫室內直接引入冷空氣，用以降溫。此種方式面臨的首要問題在於耗費極大的電能。由於引入冷氣時，風扇與水牆必需停止作用，否則冷氣將被風扇引出而無降溫效果。但是在風扇與水牆停止作業時，進入內部太陽光之熱累積量將使內溫高於外溫
近年來，另一型類似的冷房設計在於建構兩道水牆，冷氣通過水牆之間以另一側之負壓風扇吸入溫室。因為送入的冷風通過溫室後立即排出，不再重覆使用。此種超乎常理的設計方式其耗費的能源十分可怕。
第三型的冷房係在植床上加覆半圓形隧道型設施，植床床面鋪設保麗龍板以保溫。降溫方式有通入冷氣或是裝設冰水管於底面。此種技術曾有大企業加以試用但均未持續使用，主要原因在於其性能不適合蝴蝶蘭之催花作業要求。
催花冷房結構介紹
興大農機系生物系統工程研究室所設計規劃之催花冷房結構介紹如下：此種結構在彰化田尾與高雄梓官兩地蘭園曾加以實際應用，並持續加以改善。此催房冷房之全體示意圖與側面示意圖如圖1、2所示。各結構之代號與其說明列述如下：
1.外遮蔭網：
利用50%~60%遮蔭率(透過率40%~50%)之遮蔭網。遮蔭率必需與屋頂材料，內遮蔭材料，內部冷房隔絕材料加以配合。外遮蔭網採用銀網較黑網有更好性能。
2.側面網
外側之遮蔭網其遮蔭率較屋頂高，而且離側面牆要有80公分以上之距離，一方面人員方便行走檢修，一方面隔絕外界陽光熱量直接進入溫室內部。
3.屋頂：
己有的傳統屋頂為三角屋頂。利用圓弧形屋頂在冬季與春秋季的早晚有較均勻的光線。小屋頂(傳統3.2公尺跨距)比較不利於抽氣風扇作業。
4.紗網入風口：
在溫室屋頂之側面加設入風口，以防蟲網阻絕蟲類進入，用以配合另一側之抽氣風扇作業。入風口之實際開口面積要大於1.25倍的抽氣風扇面積。
5.抽氣風扇：
此設備用以排除屋頂與內遮蔭網間的累積熱量。抽氣風扇之數目由需求換氣量與單具風扇之通風量加以估算。需求換氣率則首先計算屋頂以下至內遮蔭網以上之體積，以每分鐘1.25倍體積之通風量做為換氣率。
6.雙層塑膠布側牆：
側牆以雙層塑膠布隔間，夾層之空氣厚度至少有3公分，利用空氣做為熱傳之良好絕緣體，用以阻絕外面熱量傳入。
7.內遮蔭網：
此裝置與傳統溫室相同，也可以使用節能塑膠布。但是採用塑膠布需注意施工之拉持張力，避免產生凹陷而積水。
8.塑膠布隔絕冷房與導風結構
此種裝置共有兩種，第一型為固定式，利用人力固定或拆卸塑膠布。對於兩側的水牆與風扇結構不需要更動，對於小規模的冷房需求或是在現有溫室重新搭建冷房，都適用此型式。
以金屬錏管形成支架結構，在內部形成一座內溫室。隔絕方式可以使用一層塑膠布，或是以雙層塑膠布隔絕。雙層塑膠布形成之內冷房，有極佳的絕熱效果。利用錏 管與塑膠布分別在水牆後方與風扇前方形成導風裝置。此結構之作用在於利用通過水牆的冷風，經由此導風結構的導引，通過內遮蔭網下方與冷房上方形成的空間。 在夏天，利用蒸發冷卻降溫作用使此空間的溫度維持於
第二型冷房結構如圖2所示。在水牆部份加以修改成兩層。上層之水牆面積為原來需求面積的三分之一，下層面積為原先設計基準的三分之二。水牆外部一定要有百葉窗設備加以阻止冷氣外洩。另一側面之風扇也相對調整。原先需求的風扇數目之三分之一數量移到上方，下方維持三分之二之風扇數目。
在上下兩層水牆間裝置塑膠布隔絕裝置，最好為上下層，而且以電力驅動以方便收放動作。通常固定的一端位於風扇側面，活動之一端位於水牆面。為了避免冷房作業時冷風被風扇吸走，隔絕用塑膠布之定位十分重要。必需能夠在密閉捲收動作時達到氣密要求。
此種冷房之特色如下：在一般溫室栽培作業時，隔絕塑膠布並不作用，所有的風扇與水牆都可動作，環控動作如同傳統溫室。在進行冷房催花時，以兩層塑膠布隔絕上下兩層。上層之水牆與風扇配合動作。下層之水牆、風扇停止動作而引入冷氣。
對新建之溫室而言，可在施工時調整兩側結構而興建成此種冷房。其保溫效果雖然不如第一型，但是操作簡便為其特點。
9.水牆與風扇
水牆之設計基準與傳統溫室相同。風扇規格為1hp、220v、三相、風量550CMM。通風量必需維持每分鐘1.5~1.8倍溫室體積之換氣率，但是在催 花作業時，所有風扇不需要全部使用。通常只需使用原來三分之一數量的風扇，對第一型冷房而言，未有更動。第二型冷房之特殊設計已有敘述。
10.冷凍機械：
此種冷房之冷氣負荷為1噸冷凍能力可負荷3.5~
11.滴水管：
為避免因冷氣除濕作用造成冷房內相對濕度太低，可使用兩個方式改善：(1).冷凍機械內因除濕而排出之水滴再引流進入冷房內地板，使水份再蒸發成水蒸氣以 加濕。利用質量不滅原理維持內部空間濕度。(2)在地面鋪設滴水管，以定時器控制滴水時間，而間接控制滴水量，因而進行加濕作業。
12.自動控制作業：
溫度控制要採取階段式進行。使冷房內溫度逐漸降低，例如以第二類品系之蝴蝶蘭而言，夜溫要控制
13.備用發電機：
電機之功率若是用以驅動所有風扇，水牆邦浦與冷凍機具，此高功率設備成本極為高昂。備用發電機只要足夠驅動風扇與水牆即可。
冷房內部光量需求
太陽光透過遮蔭網、屋頂、內遮蔭網、冷房隔絕塑膠布等四重覆蓋材料才進入內部，因此四類材料的透光率(遮蔭率)應與冷房內蘭花催花作業需求光量要互相配合。例如，冷房內光線不超過1萬lux(約90-100W/m2)。而台灣夏天光線最強1200W/m2，因此四層材料之透光率為8.3%。
外遮蔭網之透光率若為50%，屋頂(假如為塑膠布)可為75%，兩者作用之透光率37.5%。內遮蔭網採用40%之透光率，冷房隔絕用塑膠布則其透光率為 55%。雙層塑膠布之結構中，選用75%的塑膠布，上下兩層之透光率共同作用為55%，可以滿足需求。材料選用由冷房所在地夏季日照量與蘭花需光量加以決 定。
另一項考慮因子在於春秋季不用以催花作業而用以栽培花苗時，由內外遮蔭網與屋頂材料所影響的光量能否合乎全年作物要求。
冷房微氣候之特色
為了有效進行催花作業，此種冷房其內部微氣候有如下特色：
1.利用各層披覆材料調節內部光量。
2.利用回收處理與裝設滴水管控制相對濕度。
3.利用抽氣與絕緣方式阻減外界熱量進入冷房內部。在側面，利用雙層塑膠布之空氣夾層以阻絕熱傳。而在屋頂下方形成兩種空間。屋頂下方與內遮蔭網上方，以抽氣風扇抽出熱累積量。內遮蔭網下方與冷房上方，以水牆配合風扇排出熱量。因此冷房之熱量僅來自：（1）周壁外大氣之溫度（夏天約30
結論
設施工程不僅是科技，而且是智慧的挑戰。要將各種設備配合結構以調節內部溫度、相對溼度與光量，而且作業成本盡量降低。此文章用以描述蝴蝶蘭催花冷房之結構與其環控特色。在國內設施栽培中，唯有使用冷凍機械才有可能使得冷房內部溫度終年低於
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