种质资源库设计与建设中常遇见的问题

种质资源库设计与建设中常遇见的问题
1、 如何确定建设面积
    建设种质资源库, 最主要的问题是建多大面积才能满足需要。现以中期库贮藏水稻种子来计算说明, 一般中期库贮藏种子每份为300g, 一般在685 mm×585 mm×115 mm种子筐中可摆放40份种子,那么设计一间摆放10排,每排摆放10列的移动种子架的冷库,其面积需[0.72×10+1.4]m ×[0.62×10+2.0]m=70.52 m2, 若种子架高度为摆放15筐, 则种子架高度需2.2m,库的净高度需3.2 m。使用面积为70.52 m2, 净高为3.2 m的储藏冷库, 其可存放水稻种子份数为6万份。那么若要建设一座存放12万份的典型低温种质资源库,则可按以下内容估算出所需的使用面积: 冷库140 m2, 机房20~40 m2, 缓冲间20~40 m2, 接纳室20~40 m2, 清选室20~40m2, 发芽室40~60 m2, 干燥及包装室60~80 m2, 水分测定室20~40 m2, 临时库20~40 m2, 值班室30m2, 配电及控制室20~40 m2, 临时存放室20~40m2, 会议室100 m2, 计算机室100 m2, 厕所及走廊130~170 m2, 总使用面积为760~1 000 m2。因此,要建设一座保存12万份的种质资源库,则需要申请建筑面积为970~1 300 m2, 即需在使用面积基础上增加30%。若需要配备研究实验室、拷种室和晾晒场等,可在上述面积基础上增加。
2、 地面保温防冻处理
    冷库地面保温防冻处理也需引起注意, 曾出现过因没有做地面保温处理,而使冷库地面发生冻裂现象。防冻保温处理一般做法是做架空层,在架空层上再做防水处理并铺垫抗压的保温材料,然后在保温层上再做水泥地面,内铺设钢筋以加强抗压强度。
3、 制冷机组安装位置
    目前,机组存放有以下3种安装位置:(1)放在同一层, 即摆放在库的两侧或其中一侧。该安装方式联接管道短,易操作且维修方便,但占用了使用面积; (2)安装在屋顶。制冷机组与对应的蒸发器对接安装方便, 易操作维修。不占使用面积, 可减少工程投资。缺点是影响建筑物美观,噪声大,在北方地区的屋顶,须设有相应的采暖和照明措施。另外须增加楼板承重力,为消除机组运行的振动必须采用减振措施。管道须穿过屋面, 也必须增加防水防漏措施。(3)安装在地下层。可减少噪声影响, 备件和备用机组可存放在地下夹层,这样检修方便并且安全。相对于屋顶, 制冷系统管路穿过楼板防水措施容易处理。缺点是须设计通风和排热系统, 以保证机组夏季正常运行。机组在地下室,则防水防漏也要求较高, 工程建筑费用较高。若种质资源库建设地区有足够的用地,推荐采用第一种方式安装制冷机组。
4、 长期库和中期库的配置
    对建有长期库和中期库的种质资源库, 有人推荐库中库的方式配置,即长期库套在中期库里面, 认为该方式有节省能源的优点(Tay,1991)。但从实际操作的角度出发, 该配置方式使用起来不方便,建议长期库和中期库的库门都与缓冲间相连。
5、 中期库温度的选择
    中期库的贮藏温度在设计上应选择(-4±2)℃或(4±2)℃,不要设计(0±2)℃,即不要使种子处于结冰与化冰的状态,因它对延长种子的贮藏寿命不利。
6、 每间冷库面积的大小
    每一间冷库的面积到底是大还是小好, 其各有利弊。如建有一间面积为150 m2, 高度为4 m的冷库, 安装了3台机组, 在调试时3台都需开启, 但当正常运行时, 仅2台机组运行就足够了, 其中1台可作为备用, 这样运行过程就有安全保障。但其缺点是建成后库内种子在短时间内可能存放不满, 造成能源的浪费。若是分成3个小冷库, 每间50 m×50 m×4 m, 则同样需3台机组, 在使用时, 则可用一个开一个库以节约能源,临时不用的库还可存放其他物品,其优点是最大程度地发挥其作用,但缺点是每间冷库无备用机组, 在安全方面存在隐患。
7、 除湿系统的选择
    对于种质资源的保存, 最好对库内的相对湿度进行控制, 一般要求控制在65%以下。因此也需考虑安装除湿系统,对于0℃以下低温库,目前多采用电加热熔霜,其缺点是耗电量较大,且电加热管易烧坏。另外还有采用热氟除霜等方式。2001年国家种质库在-18℃采用一种国外进口的除湿制冷系统,它能控制库内相对湿度(RH)≤50%, 其除湿方式不属于电加热熔霜。该制冷机组还有另一优点,即机房环境温度比采用电加热熔霜机组平均低10℃左右。
8、 每间冷库热负荷Q计算
    在种质资源库设计中, 需配多大制冷量机组也是非常重要的问题。每间冷库热负荷Q计算一般需考虑围护结构的热负荷、保存种子/种子架的热负荷、每天开门及人员进出次数的热负荷, 以及照明、蒸发器风机和电加热熔霜的热负荷等。制冷机组工作时间系数应以50%来计算为宜, 实际运行中制冷机组工作时间系数不应高于75%, 设计人员就可依据此要求来计算配多大制冷量机组。
9、 干燥系统的选择
    在种质资源库建设中, 种子干燥系统的建设也是较难选择的一个环节。降低种子含水量是延长种子寿命的重要因素,但在种子干燥脫水过程中,应避免干燥温度过高而对种质活力产生潜在的损伤,因此,FAO/IPGRI(1994)推荐采用“双15”干燥系统: RH<20%, 温度(15±2)℃。国家种质库已建造一间容积为3.4 m×3.1 m×2.6 m的“双15”干燥间, 但其建造费用需40万元。国家种质库也建造另一套干燥系统, 即采用最高温度为70℃的进口植物培养箱, 再配置自制的预冷除湿系统,使进入箱内的入口相对湿度控制在7%±2%, 这样在30~35℃干燥温度条件下, 能使大部分作物种子含水量在2~4天内降到5%~8%, 建造这样一套干燥系统, 其费用需20万元(配置5台进口植物培养箱)。此外,国家种质库早期也采用另一干燥系统,即建造一间具有较好密封和保温效果的干燥间,环境条件控制在25~40℃, RH≤40%, 然后将干燥箱放置在干燥间内,而不用配置预冷除湿系统,该干燥系统也能使种子达到较好的干燥效果,其建造费用大为降低。
10、 设计单位的选择
    种质资源库建设是一项专业性很强的农业工程, 一般的设计单位都没有这方面的设计经验,因此,在一般情况下,设计单位负责土建设计就可以,保温库板和制冷机组工程设计可由制冷设备专业供应商来承担。若由设计单位来承担制冷与保温库板工程的设计,其不但收取了高额的设计费,而且设计出来的东西又往往无法采用, 有时反而帮倒忙。因此, 在土建初步设计阶段,可预先进行制冷和库板工程的招标,当进行土建施工图设计时, 制冷设备厂家就可介入,与土建设计单位相互配合,在电力等方面设计出最佳施工方案图。

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