如何计算 LED 照明的室内种植间制冷负荷

发布于 2026 年 10 月 19 日 · 技术指南

在密闭的种植间里，灯具从电网取用的电能几乎全部会以热的形式留在室内。10 kW 的照明负荷就是 34,120 BTU/h，大约相当于 2.8 冷吨，而这还没有计入风机、除湿机和人员。只按房间面积估空调，是新装 LED 种植间在第一个夏天就超温的最常见原因。

为什么照明负荷决定了整个计算

LED 灯具把大部分输入功率转换成光子，但光子并不会消失。被叶片、栽培架、墙面和地面吸收的光最终都变成热，真正以化学能形式储存在新生组织里的比例极小，在暖通计算中可以忽略。工程上的通行做法，是把灯具的输入功率全部计入室内的得热量。

整个计算只用到两个换算：

灯具铭牌上的输入功率是在插头处测得的，已经包含了驱动电源的损耗，因此不需要再乘镇流器系数。LED 灯具的驱动是灯具的一部分；而早期的 HID 系统需要把镇流器损耗加在灯管功率之上。

光效在这里很重要，但作用方式和很多人的直觉不同。光效更高的灯具并不会让每瓦产生的热变少——一瓦就是一瓦。它是在同样的光合光子通量密度下用更少的电，从而整体发热更少。DesignLights Consortium 的园艺照明技术要求用 µmol/J 来表达这一指标，这也是在相同光输出下比较灯具的正确基准。

从灯具清单到设备选型的六个步骤

第一步：统计输入功率，而不是等效功率

把每台灯具在额定输出下的输入功率相加，按最高运行点设计。一台标称 720 W 的灯具在调光时会低于这个数值，但选型必须按满载考虑。不要使用“相当于 1000 W HID”这类市场宣传数字，它描述的是光输出，不是电输入。

如果种植间有暗期，峰值仍然出现在全部灯具点亮的时候，因此光照计划影响的是能耗，而不是设计负荷。

第二步：把照明功率换算为 BTU/h 与冷吨

总输入功率乘以 3.412。以 12 台 720 W 灯具为例：

第三步：加上作物蒸腾产生的潜热

植物会释放水蒸气，把这些水汽冷凝下来同样要消耗制冷量。在约 25 ℃ 条件下，每升水蒸发大约带走 2,440 kJ，即 0.68 kWh，约合 2,300 BTU。一个每天蒸腾 40 L 的作物群体，每天产生的潜热负荷约为 92,000 BTU。

这部分负荷并不是均匀分布的。蒸腾主要集中在光照期，12 小时光照的房间，约有 70% 至 80% 的日总量发生在开灯时段：

这也是除湿机和空调不能互相替代的原因。只处理显热的冷盘管如果温度足够低，确实会冷凝出水，但它在除湿的同时显热能力会下降；而专用除湿机的电输入又会以热的形式回到室内。

第四步：加上设备、围护结构与人员得热

围护结构内的其他用电设备都要计入：循环风机、水泵、控制设备、二氧化碳设备，以及除湿机本身。再加上墙面和屋顶的太阳辐射与传热得热；如果长时间有人在室内作业，按每人 400 BTU/h 计入。宾夕法尼亚州立大学推广部的温室生产资料介绍了生产空间中通风与温度控制如何相互影响；同样的逻辑适用于密闭种植间——围护结构得热更小，但绝不为零。

第五步：若采用通风降温，换算成风量

如果一部分冷量靠排风带走，所需风量按标准空气的显热公式计算：

以 10 °F 温升带走 29,480 BTU/h，约需 2,730 CFM。实际中，只要室外气温高于目标室温，纯通风策略就会失效，这也是密闭种植间依赖机械制冷的原因。

第六步：用实际工况核对设备能力

额定制冷量是在标准测试工况下给出的，回风温度通常在 80 °F 左右。一个维持在 78 °F、湿度偏高的种植间，会让盘管承担更多潜热，此时可用的显热冷量可能比额定值低 10% 至 20%。选型时应索取设计进风工况下的显热能力，而不只是额定制冷吨数。

算例：6 m × 4 m 房间，12 台 720 W 灯具

照明一项就占了近四分之三，这对保温良好、使用现代 LED 灯具的房间来说很典型；保温较差的空间或玻璃温室，白天围护结构得热甚至可能与照明负荷相当。

五个容易算错的地方

• 用“可替代 HID”的功率做计算。630 W 的替代说法是光输出等效，不是电负荷。
• 漏掉潜热。在种植密度高的房间里，除湿负荷常占总冷量的 10% 至 20%。
• 用日平均蒸腾量选型。光照期的峰值潜热可能是 24 小时平均值的数倍。
• 以为风冷灯具把热带走了。除非灯具通过风管把热排到室外，否则热量仍留在室内。
• 拿额定制冷量直接对比实际工况。78 °F、65% RH 下的能力，与额定测试工况并不相同。

选型与控制上的几点实务

留 10% 至 15% 的余量，足以覆盖设计日的不确定性和滤网积尘，又不至于严重超配。超配并不是没有代价：频繁启停的机组除湿能力更差，湿度也更不稳定。预算允许时，两台较小的机组分级投入，或采用变容量系统，比单台大机组更能贴合负荷变化。

由于照明是主导负荷，光照计划本身也是负荷管理手段：在最热的时段调光，可以同时降低光子通量和发热，代价是当天的日光积分下降。温湿度探头应放在冠层高度，而不是控制器附近，并且最好记录完整一个生产周期的数据之后再改动设备。

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