温室保温被（共7篇）
温室保温被 篇1
一、日光温室专用衍制式保温被
近年来, 随着我国日光温室面积的不断增加和效益的大幅度提高, 为克服草帘覆盖保温的缺点, 一些新型材料不断应用到日光温室上来。各地开发出许多种类型的保温被, 如上下面层采用高压聚乙烯纺织布或纸塑, 中间用两层丙纶针刺毡, 沿周边缝制而成的保温被。也有采用防雨绸、小帆布等做面层, 采用发泡塑料、无纺布、航空棉、镀铝膜等做内层的保温被, 其保温效果视所用材料及其厚度不同而各异。
此种保温被以哈尔滨、北京、河北、朝阳等地为主产地, 主要特点:
1.两面采用300D牛筋布或水织布, 一层塑料布, 中间为两层防寒毡, 一层棉。
2.规格可按客户的需求, 宽度最宽可达4米, 长度可达到13米。
3.保温性能较好, 一般室外-30℃, 室内可达到7℃ (注:该温度为大庆43型棚, 不生火, 36小时不掀被时所测定) 。
4.缝制线的行距为14～18厘米, 针距为1.2厘米, 牛筋布具备抗老化、耐辐射的特点, 防寒毡内加编织袋或无纺布, 耐拉, 防雨。质地柔软, 重量为每平方米2公斤。
5.寿命8～12年。
衍制式保温被设备投入低、加工简单、原料充足, 每平方米的销售价格8～13元, 每年每平方米的投入1.5元左右。再加上保存简单, 维修方便, 绝大多数生产者都能够接受。因此市场占有率每年都在逐步提高, 尤其在东北三省及内蒙古、北京、河北、新疆等地区, 2008年销售总量达500万平方米以上。2008年内蒙古通辽市一次性采购20余万平方米的保温被, 辽宁省沈阳、朝阳、喀左等地区及新疆生产建设兵团采用该保温被作温室外保温均取得很好的效果。
二、自走式卷帘机
目前, 日光温室生产中使用较多的自走式卷帘机有两种, 分别是以山东为代表的电机、减速机分体式卷帘机和以上海申江牌减速机为代表的电机、减速机一体式卷帘机。山东式减速机在价格上要低于后者, 但由于是皮带传动, 山东式存在空转打滑等现象, 而上海申江的ZXN-80型系列机器不存在这些现象。
自走式卷帘机与顶卷式卷帘机相比, 优点有:适用范围广, 适合跨度10米以内、长度100米以内的所有日光温室;不受温室采光角度影响, 正反转收卷自如;安装简单, 大大降低卷帘机及外保温材料安装的劳动强度;操作安全, 可停放在任何位置;性能稳定, 草帘或保温被等材料不偏移。缺点有:一次性投资大于顶卷式卷帘机;卷帘机下面的帘子需要手动卷放;使用过程中由于对温室骨架产生一定的压力, 所以不适合竹木结构温室使用;对外保温材料具有一定的拉扯力。
虽然自走式卷帘机的一次性投入要大于顶卷式卷帘机, 但因其安装方便, 使用安全等特点, 在设施农业效益不断提升的形势下已逐步被接受认可。
温室保温被 篇2
关键词：温室大棚,保温被,技术要求
当我国农业发展取得一定的成果,其中大棚种植逐渐扩大。我们知道农作物的种植具有季节性,在反季节种植就需要有一定的种植温度,温室大棚种植成为热门产业,在温室大棚种植中采用的保温装备现在最多使用的就是保温被。在本文中我们针对温室大棚中保温被技术要求进行分析研究。
1 我国温室大棚保温被发展现状
1.1 保温被分类
保温被是我国当前温室大棚保温中采用最为广泛的保温装备,保温被具有保温效果很好等特点,当前保温被市场中有很多种保温被,我们从保温被的内芯材料、性能上将其进行分类。
原棉保温被:这种保温被是以原棉为内芯原料制作而成的,保温效果很好,可以进行卷放,但是原棉保温被不透光,具有吸潮性,所以容易发生霉变。
棉毡保温被:该种保温被是将旧的纺织物进行加工,使其形成絮状、毡状,然后将其作为保温被的内芯,该种保温被的保温效果好,可以进行卷放,而且价格很低,但是这种保温被的缺点是很容易形成团状,不透光,很容易发霉沤烂。
涤纶保温被:该种保温被的内芯是由聚乙烯经过发泡处理后形成的涤纶短纤维,这种保温被的质量很轻,而且属于半透光,不吸水,不会沤烂。如果在持续的风雪天气中使用,可以为温室大棚棚内提供一定的光照,减少无光对农作物的产生的影响,但是这种保温被很容易发生渗漏现象,及时使用的是防水效果很好的面料,还是会出现一定程度上的渗漏,而且不防冻,在冬季很容易变硬。
稻草保温被:这类保温被是最简单的保温被,是将稻草麦秆等扎在一起,但是这种保温被的使用寿命非常短,保温效果也不是很好,还会对温室大棚上的薄膜造成污染,极易发生沤烂,而且质量很重,因为存在诸多缺点,所以在新型保温被不断出现的过程中将会被淘汰。
如果是按照性能将保温被进行分析可以分为:防水型、透气型、隔热型。防水性保温被的面料采用的是牛筋布、雨布,该种类型的保温被适用有雨水较多地区的温室大棚保温。透气性保温被的外包材料有透气、防水雾等功能,这种类型的保温被主要适用于雨雪水相对较少的地区温室大棚保温。隔热型保温被中设置的有隔热层,所以具有隔热保温的能力。
1.2 保温被质量现状
我国目前生产保温被的企业有很多家,这些生产保温被的企业规模、生产技术等各不相同,保温被的生产质量也各不相同。虽然有保温被生产质量相对较好的企业,但是在某些要求上其生产的保温被还是无法达到要求,有的保温被使用一个季度以后就不能在继续使用了。我国当前在农业种植上实施补贴政策、农机补贴政策等,保温被质量的好坏将影响其生产机械的补贴政策的实施。我国相关部门需要将保温被生产企业进行规范,从保温被的生产条件、保温被生产标准、检测设备、生产技术等方面进行规范,将保温被的生产水平提升,保证保温被的质量。
2 温室大棚保温被技术要求
温室大棚保温被技术要求分为两个部分,有一半技术要求和性能指标。温室大棚保温被的性能指标有五个,其中含有保温被的各项物理参数。例如传热系数、抗渗漏性等,对保温被的传热系数要求是要低于1.7W/(m2·K),抗渗漏性要高于4h等。温室大棚保温被的正常使用寿命是在卷放1200次以后,没有发生损坏、龟裂等不良现象。
保温被的结构要达到该产品的技术要求,并按照规定的程序对该产品进行技术规定和样本批准。
保温被的面料需要采用耐磨、抗老化等性能较高的材料,面料的抗压、抗拉等性能要非常的高,在纵向上的抗断裂强度要在1000N以上,纬向上的抗断裂强度要在600N以上。其中面料的断裂伸长率在经向上要在25%以下,纬向上的断裂伸长率要在30%以下。
保温被在制作过程中,采用的保温材料可以是棉毡,但是不可以是太空棉、腈纶棉等材料,该类保温被是属于线缝式保温被。对于粘合型保温被来讲,其保温材料可以采用闭孔式泡沫型材料。粘合式保温被被与被之间的接缝不能出现漏风现象,要粘合的结实牢固,而且被与被之间的粘合部分不能小于50mm,如果采用的粘接方法是粘接扣,粘接扣需要进行防锈处理,平面要光滑,被与被之间的粘接扣误差保证的10mm以下。对于线缝式保温被其针眼要进行涂胶处理,保证针眼具有很好的密合性,可以防止漏水,线缝式保温被的跑线应该整齐,不能出现跳线等现象,保温被的表面不能出现划痕、抽线等现象,粘合式保温被的粘合缝要均匀。
对温室大棚使用的保温被性能进行实验和检测,从保温被面料上剪取两组试样,一组为纵向试样,一组为纬向试样,试样要具有代表性,保证试样均匀的分布在保温被样品上。对保温被性能进行的实验,在达到要求后,验证合格,可以贴上验证合格的标签。
保温被质量的测定使用电子称,并对保温被的实际面积和单位面积质量进行测定和计算。
式中,q—单位面积质量(g/m2);
m—保温被的结构质量(g);
l—保温被的长度(m);
b—保温被的宽度(m)。
3 小结
我国是农业大国,而且农村人口占据较大的份额,农业种植,现在开始进行科技生产、科学种植,温室大棚种植越来越多,为了保证在稳定较低的季节和气候中,大棚种植有适宜的温度,在温室大棚中使用保温被,可以达到一定的保温、防水等效果。为了可以给温室大棚种植提供良好的保温效果,就需要对保温被质量、材料等进行技术上的要求,保证保温被的生产技术、检验技术等,为温室大棚提供更多质量优良的保温被。
参考文献
[1]刘旺,马伟,王秀,等.温室智能装备系列之二十八温室大棚保温被技术要求探讨[J].农业工程技术(温室园艺),2011,(8):71-72.
日光温室的保温增产措施 篇3
1 墙体增厚保温
如果日光温室棚墙过薄，则会失去储热和保温作用，从而导致温室内温度变化剧烈，易受冻害。在华北以北地区，日光温室一般要求棚墙的厚度大于1 m才有可能存储热量，墙体越厚则保温性能越好。因此，对于墙体较薄的温室，可以在外侧覆盖1层附着物，如在温室北墙外侧贴厚10 cm的聚苯保温板，要注意使聚苯板与墙体结合紧密，保温板外贴1层防雨的石棉瓦或其他防水材料。或者利用当地的玉米秸秆资源，将秸秆打捆贴在后墙上，厚度在15 cm左右，用旧棚膜覆盖表面固定在后墙上，以此起到保温防寒的作用。
2 选用棚膜增加光照
选用透光率高的长寿无滴消雾多功能农膜，厚度在0.1mm以上，并经常擦拭刷洗棚膜，减少由于膜面附着尘土而导致透光率降低。有条件的地方，应在后墙和两山墙加挂反光幕，以增加光照，提高温度。
3 严密封闭各种散热空隙
及时检查孔隙，一经发现立即封闭。温室各个位置的孔隙易与外界空气发生对流，使温室内热量受损，从而影响蔬菜的产量，这种影响在冬季尤其明显。因此，一旦在棚膜、墙体处发现孔洞、孔隙，应立即粘好、堵好。此外，要关好温室门，将缝隙用旧地膜、旧衣服等塞紧，并在棚室入口处悬挂保温被，防止开门带进冷风[1,2,3]。
4 挖防寒沟保温
在大棚4个边沿设置防寒沟，以切断内外的热量交换，防止冻土层向棚内延伸，降低棚内地温的下降速度。其中，大棚南边沿的防寒沟应改建成储水蓄热防寒沟。防寒沟的修建方法：在前沿开挖1条东西走向的条沟，沟的深度和宽度分别为50、40 cm，沟的南面紧靠温室外沿，并垂直埋设1块深度和厚度分别为50、2～3 cm的泡沫塑料板(或使用旧薄膜包裹碎干草)。在沟的底部铺1层碎草，再在沟底、沟沿用2层旧薄膜覆盖严密，并在沟内铺1条粗约50 cm的塑料薄膜管(宽80 cm的双面塑料筒)，其长度应该与温室大棚的长度相同。铺设完毕后，用细绳缠紧塑料管的一开口端，再从另一开口端灌满井水，然后再用细绳将开口缠紧，并垫高，以免向外漏水。其他3条边沿，各挖掘深度和宽度分别为40、20 cm的窄沟，并在沟内填满碎草、踏实，不必覆盖薄膜。采取这种防寒沟进行保温，可以提高地温3～5℃[1,2]。
5 下雪天揭草帘保温
冬季日光温室内，不论白天黑夜，下雪时气温较高，不太寒冷，应将草帘卷起，防止雪留在草帘上，雪水打湿草帘。若让积雪直接覆盖棚面，蔬菜不会受冻。白天太阳出来后扫去积雪，夜间将干燥的草帘盖严，这样可比覆盖湿草帘室内温度高出2～5℃，秧苗不倒伏，生长快，植株健壮，根系发达，增产效果明显。
6 后屋面填麦秸轻装保温
后屋面是温室保温的关键部位，通常温室后屋面覆盖物多是水泥板上铺玉米秆盖土，整体厚度在10 cm左右，保温性能差，是冬季室内温度偏低的主要原因。如果对此稍加改进，在玉米秆上再铺5～10 cm厚的麦秸，并在上面覆盖旧薄膜以防雨雪，这样可减少覆土量的1/2，温室后墙压力减小，不易倒塌，且可增加温度1～3℃，尤其后半夜保温效果更明显。
7 前屋面保温
选用保温效果好的覆盖物。利用草苫进行保温覆盖的，草苫重量要求达到3.5 kg/m2，在雨雪天气以及冬季气温比较低时，在草苫外覆盖旧棚膜，具有增强保温和防雪的效果;瓜果类作物的棚室，采用覆盖双层草苫或6层牛皮纸被，可比单层草苫提高温室夜间温度2℃以上;利用保温被作保温覆盖的，厚度最好能达到2.0 cm，保温被厚度在1.5 cm以下的，可采用覆盖双层保温被方法进行冬季的夜间保温。
底脚围帘和围膜。在棚内底脚处悬挂90 cm高的农膜或地膜;夜间在前屋面外面底脚处覆盖一块90 cm宽的旧草苫，室温可以提高1.5～2.0℃。
8 床土增温
在日光温室的栽培床下层铺垫厚15～30 cm的酿热物，如马粪、羊粪、牛粪、猪粪、有机肥、麦秸等，其上覆盖营养土，能有效提高床温。据试验，马粪发酵后7 d温度可达到70℃，缓慢下降至50℃左右能维持1个月。用牛粪、猪粪掺入1/3的杂草、锯末等，能较长时间保持30℃左右温度。
9 临时生火加温
日光温室没有加温设施，当遇到极端寒冷天气，棚温降至6℃，10 cm地温降至10℃以下时，为了提高室内气温，预防冷害和冻害，必须采取临时加温措施。如安装浴霸、空气加热线、热转换灯泡、燃油热风炉、临时火炉、利用液化罐燃烧天然气加温等，也可烧无烟玉米芯或木炭、焦炭加温。使用中要严格保证人、作物的安全，防止火灾和煤气中毒事件的发生。
温室临时生火加温的措施：于20:00—21:00在温室后部的走道上生明火2～3处(为防止升温过快，初始时火堆要小);当温度升高至15～18℃时，注意减小火势，并逐渐停止加温。遇到寒潮天气，夜间可能会降至0℃左右，通常在傍晚或夜间需要生火加温，以防寒防冻。注意移动变化生火的位置，但不宜连续多次加温。生火应使用产烟量小的柴草，倘若使用煤火加温，为避免产生有害气体(一氧化碳或二氧化硫等)，必须具备排烟设施。另外，为了避免烟害，有条件的则可采用在温室一头的房间里用热风炉向室内送热风的办法进行加温[2,3,4]。通常要特别注意开花期的临时加温，因为开花期要求较高的温度，温度偏低，容易造成落花落果。
1 0 科学浇水保温
在低温寡照条件下，日光温室内的地温一般较低，对浇水技术要求十分严格，这就不能沿用通常情况或正常天气状态下的浇水方法，更不能忽略外界环境条件盲目浇水。是否需要浇水，一方面要看蔬菜的生长状态，另一方面要看天气条件。总体而言，应做到以控水为原则，科学灵活浇水：午前浇水、午后不浇;浇小水、不浇大水，浇温水、不浇冷水;浇暗水、不浇明水;冬季晴天浇、阴天不浇;浇水后注意通风降湿(以免温度上升过快);久阴骤晴不浇水，宜采用叶面喷洒的方法补水。切忌阴雨天或寒潮天气到来之前大水漫灌。
参考文献
[1]董文奇.低温寡照条件下日光温室的增温保温措施[J].蔬菜, 1991 (2) :26-27.
[2]程宁生.节能日光温室的建设[J].当代农机, 2009 (10) :64-65.
[3]孙培博, 王志鹏, 孙兴华.温室建设中的误区与科学建棚[J].中国果菜, 2007 (6) :36-37.
温室保温被 篇4
关键词：温室覆盖材料,保温性能,传热系数
0 引言
现代温室覆盖材料一般采用新型材料多层复合加工而成, 在大棚保温、温室保温等方面已得到广泛应用, 与传统草帘等保温材料相比较, 保温效果好、使用寿命长。目前农用温室覆盖材料主要有以下几种:针刺毡保温被、复合型保温被、棉毡保温被、泡沫保温被等, 结构一般都是叠层材料, 在使用中采用单层覆盖的方式。
温室覆盖材料最重要的性能是保温性能, 即传热系数、传热阻等参数。测定和评价温室覆盖材料的保温性能, 以反映覆盖材料质量的优劣, 就成为一个很重要的问题。
1 传热系数的概念
温室覆盖材料的热传递是导热、对流和辐射三种基本传热方式的复合过程, 传热系数即是从总体上反映覆盖材料保温性能的综合性指标, 表示温室覆盖材料在单位温差情况下、单位时间内、通过单位面积的热量。公式表达为:
式中:φ———单位时间通过保温被的热流量, W;
A———保温被传热面积, m2;
△t———保温被两侧的空气温度差, ℃。
显然, 传热系数K值越小, 保温被的保温性能越好。
2 静态热箱法的测试原理
传热系数是反映导热、对流和辐射等传热方式作用的综合性参数, 不对三种基本传热方式进行区分, 而是反映其总的综合结果。[1]对覆盖材料传热系数的试验测定, 依据静态热箱法原理。该方法综合考虑了保温被同周围环境的相互热交换作用, 测定结果为保温被的总传热系数, 较能全面直观地反映保温被的隔热保温性能。静态热箱法的测试原理如图2所示。
1.热箱;2.冷箱;3.冷辐射板;4.风机;5.加热装置;6.试件;7.热辐射屏蔽
静态热箱法的测试装置主体主要包括二个部分, 热箱和冷箱, 分别模拟保温被使用时的温室内、外环境, 试件放置于冷箱和热箱的交界面处。热箱内设置加热装置, 配之以冷箱中的调温装置, 可调控冷箱和热箱中的空气温度。各箱壁采用绝热良好的材料制作, 以尽量减少环境温度变化对箱内的影响, 尽量减少热箱中通过箱壁传出的热流量Φ2及Φ3。在测试系统持续运行达到热稳定状态, 冷箱与热箱中的空气温度达到预定值, 箱体内各部件及箱体表面温度均达到稳定的情况下, 测定热箱中的加温热流量Φp与通过箱壁传出的热流量Φ2及Φ3, 则可以计算通过覆盖材料传出的热流量Φ1, 并结合试件面积与冷箱、热箱间的空气温度差, 即可计算得出覆盖材料试件的传热系数。
3 静态热箱法测试装置的构造及工作原理
按照静态热箱法的要求设计的测试台由计量热箱、冷箱、加热、制冷装置、风机以及气流整流等装置组成, 如图3所示。
1.计量热箱;2.防护箱;3.方钢骨架;4.下加热装置;5.滚轮;6.导轨;7.调平垫框;8.待测试件;9.后整流装置;10.天空辐射板;11.制冷进液管;12.制冷回液管;13.上加热装置;14.风机;15.冷箱;16.隔板;17.观察窗;18.斜支撑;19.前整流装置;20.除湿装置
计量热箱的顶部安放待测的覆盖材料试件, 其余四个侧面和底面为金属面发泡聚氨酯塑料板, 内衬环氧树脂板, 两种板间用发泡聚氨酯填充。保温良好的构造可有效减少通过计量热箱侧面和底面传出的热量, 使计量热箱内的热量通过计量热箱的顶面, 即覆盖材料试件向外散出。待测覆盖材料的上方是天空辐射冷板, 其采用压缩机组制冷系统提供表面低温条件, 模拟室外天空的较低温度。冷箱内设置的轴流式风机, 在覆盖材料上方模拟温室外的气流。通过调控装置可以调控热箱、冷箱内的空气温度、冷天空辐射板的温度和气流速度, 稳定地模拟出温室覆盖材料工作时的温室内、外空气温度、天空温度和室外风速。通过测定热箱内加温的热量, 扣除通过热箱四个侧壁和底面传出的热量, 可计算出通过覆盖材料试件的热量, 然后根据冷箱和热箱内的空气温度差以及覆盖材料面积, 即可计算得出传热系数值。
4 保温性能的测定
试验中参数设定主要针对温室大棚的实际使用情况, 模拟冬季温室大棚内外环境条件, 作为测试覆盖材料传热系数的控制条件。一般确定的测试条件为:天空冷辐射板平均温度:-22℃~-18℃;箱内平均空气温度:22℃~26℃;冷箱内平均空气温度:-4℃~0℃;保温被表面气流速度: (4±0.2) m/s。
在热箱上安装好试件, 完成准备工作。运行测试台大概2小时左右, 冷/热箱温度达到设定温度, 冷/热箱加热器百分比变化幅度在±0.5%以内, 整个系统达到热稳定状态。
通过计算机软件获取如下参数: (1) 由交流数字功率表得到热箱内加热量Φp, W; (2) 由5个温度测点得到热箱内空气温度平均值th, ℃; (3) 由4个温度测点得到冷箱内空气温度平均值tc, ℃; (4) 由热箱壁的内外表面温度测点得到内表面平均温度twi, i, ℃与各外表面平均温度two, i, ℃, 然后由各箱壁的面积和热阻计算各箱壁的传热流量。
根据下式计算覆盖材料的热传递系数:
式中:
K———覆盖材料的传热系数, W/ (m2·K) ;
A———覆盖材料试件两侧分别与冷、热箱空气均接触的部分的面积, m2;
Aw, i———热箱各壁面面积, m2;
Rw, i——热箱各壁板导热热阻, (m2·K) /W。
5 结论
静态热箱法测试装置的研制和相关试验方法的实现, 为温室覆盖材料保温性能的测定提供了有效途径, 从而可以科学准确地描述和评价某种覆盖材料保温性能的优劣, 为广大设施农业生产者选型和购买提供数据和参考。
参考文献
温室保温被 篇5
新疆塔城地区位于我国北纬46°21′～ 47°14′之间,属中纬度地区,年日照总量2 800～3000h,在新疆日照时数排列第3,是发展设施农业的理想地区[1]。随着政府对日光温室投资力度的加大和农民认识的提高,塔城市日光温室迅猛发展。其中,塔城市郊的二工镇每年以25%的速率发展,但温室的结构模式各不相同。为此,以塔城市郊两种结构的日光温室为研究对象,对温室结构参数进行优化设计后再验证,分析其在高寒气候下的保温性能,为在新疆北部建造具有良好保温性能的日光温室提供理论依据。
1 材料与方法[2]
1.1 测量仪器
智能温度记录仪(ZDR-11型)。测量范围:-40～100℃;测量精度:温度±(0.2～±0.5)℃,用于测量温室内的地温。
智能温湿度记录仪(ZDR-20型)。测量范围:温度为-40～100℃;湿度0～100%RH。精度:温度为±(0.2～±0.5)℃;湿度为±3%RH,用于测量温室内湿度和温度。
1.2 测量时间
测试时间为2007年12月20-21日(冬至日)。
1.3 测点布置
本次试验以温室内的气温、地温参数作为测试对象。室内测点平面布置按图1布置,在各平面点垂直方向上设3个点,分别位于地表上方0.2,0.5,1.5m共3个高度,共布置27个测点。室外设1个温度测点,布置在光照测点附近,距地面1.5m高处。地温测点仍按图1布置,测点深度为地表以下0.1m,气温测试滞后10min进行。
1.4 两座日光温室的结构参数
温室结构为土胚墙体、钢竹混合结构,具体参数如表1所示。
2 结果与分析
2.1 测试结果
试验主要研究日光温室保温性能,选取具代表性的冬至日温室内气温进行测试,将温室内27个测试点的温度进行平均测算,结果如图2和图3所示(测试数据为27个测点平均值;天气阴; 20日外界平均气温-6.2℃,21日-8.5℃。图4条件相同)。
从图2和图3中可以看出,A温室2日平均气温11.6℃,最低气温8.1℃出现在21日;B温室平均气温11℃,最低气温7.7℃出现在21日。按照图2和图3,根据公式计算室内最低温度,则
β=TA-TAmin/TA×100%
式中 TA—室内平均气温;
TAmin —室内测点中最低气温。
计算出室内最低温度偏离度( β ),A和B温室两日偏离度分别为33%和31%。A温室最低室温高出B温室0.6℃;偏离度越大,说明温室内温度波动大,而温度波动过大会影响果蔬的生长发育,严重时会发生冻害现象。综合考虑,A温室保温蓄热性能相比B温室略占优,但二者偏离度均大于或等于规定值30%,温度波动均过大。
2.2 结构参数对温室保温性能的影响与优化设计
2.2.1 方位角对温室保温性能的影响与优化
温室方位坐北朝南,东西延长。塔城地区位于北纬46°21′～ 47°14′之间,属较高纬度寒冷地区,设计方位角南偏西10°,考虑到磁偏角为偏东2°[3],实际应用为12°。从表1中可以看出,A棚南偏西8°,对于新疆地区磁偏角偏东2°,而B温室则在塔城这样高纬度高寒冷地区的方位角6°偏小。由于缩短了午后日照时间,不利于温室后屋面的保温蓄热,从而造成A和B温室内气温变化大。因此,设计方位角南偏西10°较合适。
2.2.2 跨度对温室保温性能的影响与优化
根据日光温室建设标准(NYJ/T 07-2005),北纬大于45°地区,日光温室适宜跨度应小于或等于6m(如表2所示[4])。塔城地区光照资源丰富,可增加其跨度,扩大栽培面积,跨度取到6.5～7m比较经济,A温室跨度稍过长,B温室跨度过大,易造成采光面过宽而增加热损失。
2.2.3 前屋面角对温室保温性能的影响与优化
根据《日光温室建设标准》(NYJ/T 07-2005)中规定前屋面角β按照下式确定[4],即
β≥φ-δ-35°
式中 β—屋面角;
φ—当地地理纬度;
δ—太阳赤纬,冬至日太阳赤纬-23.5°。
塔城地区地理纬度46°,计算得出该地区β应不小于34°,优化设计取值为34.5°,A和B温室前屋面角分别为29°和27°(见表1),小于理论值,典型的采用山东I型[5]日光温室前屋面角取值,影响了温室的采光率。
2.2.4 后屋面水平投影长度对保温性能影响与优化
《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》(GB/T19165-2003)中的规定:后屋面投影宽度与跨度之比在0.17～0.25范围内,根据小跨度选大值,寒冷地区选大值的原则,塔城地区取值为0.24, 因此投影长度取值为1.65m。A,B温室分别为1.4,1.2 m,小于理论值。后屋面投影长度过短将不利于温室的保温蓄热,会造成温室内气温波动大,试验数据也说明了这一点:20日A,B温室的室内温度偏离度(β)为31%,30%;21日为35%,31%。
2.2.5 脊高对温室保温性能的影响与优化
寻求跨度、前屋面角和后坡投影长度3者光温之间最佳的平衡点,从而得到合理的脊高,这一条尤为重要。但是过大的高度又会增大温室内的空间,加大散热量,因此在进行光照和保温设计时应考虑结构参数的相互协调,寻求最佳切入点。在跨度过大的情况下,A,B温室脊位比过高,尤其是在塔城这样高纬度、高寒冷特殊地区。因此,塔城地区温室合适的脊高经计算后为3.8m。
2.2.6 后屋面角对温室保温性能的影响与优化
合理的后屋面角是保证冬至前后弱光季节温室获得最大采光量的主要参数,后屋面角应比当地冬至日正午太阳高度角大8°以上。根据此原则,塔城冬至日正午太阳高度角为20.5°,因此温室后坡仰角选取大于29°较佳,此处后屋面仰角设计为36°。根据《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》(GB/T19165-2003)中建议:温室后屋面仰角宜为25°～40°。从表2中可以看出:A温室44°,B温室41°,均超出了建议的最高标准。
2.2.7 围护墙体对温室保温性能的影响与优化
温室围护墙体在满足结构强度的前提下,其热阻值应符合下表的低限热阻(如表3所示),围护结构所具有的热阻应大于所要求的低限热阻。
塔城地区是新疆北部寒冷的地区之一,因此温室外设计温度为-32℃。围护结构(土胚墙)的厚度应为0.70W/m·K(土胚墙导热系数)×2.8m2·K/W =1.96m,但温室墙体厚度设计保证在2.2m最为合适。后屋面保温蓄热墙体结构为复合材料,第1和第3层硬质塑料的厚度λ为0.1m,第2层麦草0.3m,第4层干土0.14m,第5层草泥0.1m,总热阻(R。)则为6.4m2·K/W大于6.0m2·K/W,满足后屋面低限热阻要求。A,B温室的围护结构厚度分别为2.0,1.5m(见表1),A温室后墙、山墙墙体勉强达到低限热阻的设计要求,B温室墙体厚度1.5m太薄。经实验计算,两温室后屋面R。也小于6.0 m2·K/W,没有达到后屋面低限热阻要求。
2.2.8 栽培床下挖对温室保温性能的影响与优化
据测试,温室地温在地下15cm以下变化趋于恒定,随外界天气变化不大,垂直温差平均为0.5℃,5cm处地温变化较大。所以,地温测试选在地下10cm处,其平均地温如表4所示。
由于塔城地区的冻土层最高达1.5m,采用温室栽培床下挖可有效减少温室内外地温的热交换;栽培床在地表以下,能较好地利用土壤本身贮存的热量,使地温比未下挖温室有明显提高。由表4可以看出,A温室地温高出B温室1.6℃。因此,塔城地区选择栽培床下挖的深度在0.6m较为合适,一般不要超过0.6m。日光温室下挖深度不能太深,否则会影响作物采光。若栽培床下挖0.8m,距温室前屋面内侧0.5～1m以内的区域为阴影区,作物采光会受到一定影响[6]。
3 性能验证
以优化设计后的结构参数在塔城地区建造日光温室2座,把当地近2年来建造的具有代表性的日光温室(A,B温室)为比较对象,通过对比,从实践生产中来检验优化前后温室的保温性能。
实验结果表明(如图4所示):①与未优化的A,B温室相比(参照图2,图3),优化后温室20日和21日平均气温16.4℃,而A,B温室仅为11.6℃,11℃,三者2日平均温度温差分别为4.8,4.2℃,优化温室保温效果明显。②优化温室最低室温14.3℃,A,B最低室温8.1,7.7℃,两种温室室内最低温度温差达6.2,6.6℃。③A温室两日最低温度偏离度为33%;B温室31%,而优化后温室的偏离度仅为10.4%,因此说明优化后温室内温度稳定,保温蓄热效果好。④优化后温室在-8.5℃外界低温度下,冬至日最低室温为14.7℃,且持续时间不超过1h,可实现大部分叶果菜类的越冬生产。
4 结论
影响温室内气温、地温、采光等的因素与温室总体设计参数有关,包括温室前、后屋面角、跨度、方位角、脊位比、栽培床下挖深度、后屋面覆盖材料、围护栏墙体等密切相关。
通过实验,结合塔城地区的地理和气候条件,对日光温室建造主要结构参数进行优化设计,即温室设计方位角南偏西10°,跨度7m,长度60m,前屋面角34.5°,后坡仰角36°,后屋面水平投影1.65m,脊高为3.8m,栽培床下挖0.6m,温室围护结构及后屋面须高于最低限热阻(RO)设计要求。采用经过优化设计结构参数建造的温室,经实践生产检验证明在塔城地区具有良好的保温蓄热能力和获得较长的光照时间,可在该地区顺利的进行越冬生产。
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温室保温被 篇6
此研究报告刊登于《农业工程学报》2011年第5期, 题为“相变蓄热砌块墙体在日光温室中的应用效果”, 作者为西北农林科技大学园艺学院邹志荣教授和王宏丽副教授。该研究为国家科技支撑计划项目。
据农业部统计, 我国1999年各类设施面积已经突破140万公顷, 2009年10月该统计数据已经超过414万公顷, 为1999年的2.9倍。近年来各省市设施面积都有较快的发展, 已超过各地菜田面积的20%以上, 特别是在东南沿海经济发达地区、东北和西北地区发展更为迅速。日光温室是我国北方地区主要的农业设施结构类型, 为北方地区蔬菜果树种植业的发展起到巨大的作用。但我国北方地区的冬季夜间, 室外气温会降至很低, 加上突然降温等极端气候现象时有发生。没有可靠的保温增温措施会发生大面积的冻害, 甚至绝收, 因此要提供满足作物和养殖物正常生长的环境条件, 就必须采用人工供热等增温措施。但随着能源价格的不断攀升, 温室生产的成本却成为影响经济效益的瓶颈问题。寻求低成本, 免供热或少供热的温室生产方法, 就成为迫切需要解决的问题。作为主要的蓄热体和放热体, 墙体对于保持温室冬季和夜间室内气温的稳定起着关键的作用。因此, 改善和提高墙体的蓄热性能是提高温室冬季夜间最低气温的有效方法。相变材料是一种新型的储热材料。相变储热与显热储热、化学反应能储热相比, 具有稳定、高效、价格低廉等优点。将其应用于墙体材料, 一方面可以充分利用绿色能源太阳光能, 减少能源的额外支出;另一方面可以减少温室内日温度变化幅度, 更利于作物的生长。
研究者2008年用相变材料和建筑材料制作了墙体砌块, 建造了相变蓄热温室, 同时建造了同厚度的普通墙体材料对照温室。2009年冬季在两个温室内栽培了番茄金鹏超冠一号。通过试验, 得出以下结果:1) 相变温室内气温波动幅度比对照温室小4.1℃, 最低气温比对照温室高1.7℃, 而最高气温则比对照温室低2.4℃。相变墙体蓄热效果明显。2) 试验期间相变温室内平均气温高于普通温室, 最高达5.3℃。由此说明, 相变材料的保温蓄热作用稳定。3) 相变温室种植的番茄金鹏超冠一号其株高、茎粗花序数等形态指标均高于对照普通温室, 相变墙体温室中番茄的生长状况明显优于普通温室中番茄生长状况。试验表明相变蓄热温室的蓄热保温作用, 有利于温室作物的生长。
温室保温被 篇7
温室作为农业生产性建筑是设施农业的重要组成部分,在我国蔬菜生产中占有重要的地位。日光温室是一种不加温温室,它主要依靠日光的自然温热和夜间的保温设备来维持室内温度,用太阳热能作为主要加温能源,可以充分利用太阳能,在寒冷地区一般不加温进行蔬菜越冬栽培。日光温室按墙体材料可以分为干打垒土温室、砖石结构温室、复合结构温室等;按后屋面长度分有长后坡温室和短后坡温室;按前屋面形式分,有二折式、三折式、拱圆式、微拱式等;按结构分有竹木结构、钢木结构、钢筋混凝土结构、全钢结构、全钢筋混凝土结构、悬索结构和热镀锌钢管装配结构等。日光温室具有保温好、投资低、节约能源的优点,在北方农村使用广泛;但是目前北方地区使用的日光温室普遍存在建设标准低、保温效果差等缺点。本文结合陕西杨凌高新农业产业示范区高标准日光温室建设工程,分析提高日光温室保温效果、实现温室管理科学化的措施与技术,为广大北方地区日光温室的建设提供借鉴。
1 工程概况
陕西杨凌是我国唯一的高新农业产业技术示范区,在我国农业发展中占有重要的地位。杨凌属于寒冷地区,设施农业在区内发展迅速。其温室类型主要是日光温室,由于建设时间的不同,各种结构形式均存在。主要结构形式为传统干打垒土温室、日光温室、连栋智能温室等。2009年6月在杨凌大寨村建设了一批高标准大型日光温室,工程后墙采用复合保温墙体,前屋面采用双拱式钢架支撑,有利于增强结构承载力,解决温室内空间不足的缺点。该工程占地面积27 000m2,建筑面积12 200m2,工程一期为23～38栋日光温室,平均一个温室投资12万元,单棚使用面积约445m2,已于2009年9月份投入使用,后期工程正在建设中。
2 杨凌日光温室工程保温技术分析
2.1 温室结构
该工程日光温室的保温由保温围护结构和活动保温被两部分组成。
温室主体主要由围护墙体、后屋面和前屋面3部分组成。其中,前屋面是温室的全部采光面,白天采光时段,前屋面只覆盖塑料膜采光,当室外光照减弱时,用活动保温被覆盖塑料膜,以保持室内温度。温室与温室间距7m,偏西5°,保证冬季足够采光蓄热。温室后墙及两侧均采用复合墙体,前、后屋面为钢管组装型屋架。前屋面铺设保温膜,通光率在70%以上;后屋面铺设彩钢瓦,保温能力优于传统的胚土和草毡。典型温室结构如图1所示。
2.2 温室的保温施工工艺
1)墙体设计与构造。
温室的保温蓄热墙体包括后墙和东、西两面侧墙。其中,后墙是主要的保温墙体,它对温室的保温效果影响最大。后墙墙体高度对日光温室内气温会产生明显影响,温室的夜间温度随墙体增高而升高,降温速度随墙体增高而减慢[2]。
综合考虑了保温效果、材料利用、工程造价和温室内容积等多方面的因素,本工程后墙墙体高度采用2.06m。后墙墙体材料采用三明治式夹心保温技术,墙厚600mm。其中,包括内外两层240mm厚的黏土砖砌墙体,中部留120mm空气层,其内填充100mm厚EPS保温板,要求EPS板尺寸合格接缝严密。东西两侧墙体同样采用这种夹心保温技术。
后墙顶部内侧浇筑C20混凝土梁,梁上设置预埋件连接拱形屋架构成整个前屋面。两侧外墙均为与屋架形状相同的弧形,目的是保证保温膜铺设时接合严密、不漏缝。
2)屋面保温措施。
屋架采用装配式双拱架,钢制,拱架与拱架间距1.2m。屋架将温室分为北向保温斜屋面和南向拱型采光屋面两部分。
温室的前采光屋面是温室采光和摄取能源的主要途径,同时在夜间前屋面的贯流散热又是温室散热的主要通道,其散热量占到整个温室散热量的75%～80%。因此,加强前屋面的夜间保温对提高日光温室室内的夜间温度具有至关重要的作用。本工程采用复合保温被作为前屋面夜间覆盖保温材料。整个前屋面除钢制拱架外由保温膜、保温被和压膜槽3部分组成。其中,保温膜从屋脊顺钢拱架铺设到底部,共设两道宽1m的通风口,一道在屋脊南侧往下约1m处,另外一道在温室前屋面下部与地面交界处,通风口纵向贯通整个温室,作用在于通风、换气、降温。为保证温暖季节不进飞虫,整道通风口都设有纱网;压膜槽设在每个温室棚顶部,每棚设置5道,槽内用波浪型压膜簧将保温膜固定在钢拱架上。压膜槽的应用改进了传统土温室保温膜直接铺设、仅上下两端固定的落后技术,提高了温室屋面的抗风性与稳定性。
北向保温斜屋面(后屋面)采用拱形屋架上锚固彩钢瓦的施工技术。彩钢瓦为两片金属板中加100mm厚的EPS保温板制成,要求每两片之间对接密实,以防漏气而降低保温效果。其铺设方法是下端顶在混凝土梁上,上部延伸到屋脊与保温膜接合。
3)整个围护结构保温效果分析。
温室围护结构的保温性能可用材料的热阻R来评价。按照设计规范,日光温室围护结构的允许的低限热阻如表1所示。围护结构所具有的热阻只有大于表1所要求的低限热阻才能保证温室的保温要求。
多层材料共同组成的围护结构的总热阻应该按照各层材料的厚度加权计算得到,本工程外墙和屋面均采用了复合多层保温材料,其总热阻可按式(1)计算,即
式中 Ro—复合多层材料的总热阻[(m2·K)/W];
δi —第i层材料厚度(m);
λi—第i层材料导热系数[W/(m·K)];
n—材料的层数。
根据《中华人民共和国机械行业标准》JB/T 10286-2001(日光温室结构)给出的室外 设计温度t0推荐值(见表2),可选取杨凌地区室外设计温度为-8℃。利用插值法计算得出杨凌地区温室围护结构低限热阻分别为:墙体 1.25(m2·K)/W;后屋面 1.95(m2·K)/W。
忽略砌筑砂浆与空气层的影响,利用式(1)分别计算本工程温室墙体、后屋面的热阻值R01和R02,即
墙体与后屋面计算热阻值均在低限热阻值以上,满足保温要求。
3 高标准日光温室与传统干打垒土温室的比较分析
3.1 结构构造比较
日光温室围护结构低限热阴如表1所示[5],室外设计温度t0推荐值如表2所示[5]。新建高标准日光温室墙体主要是粘土砖,内嵌厚度为100mm的EPS保温层。EPS保温板的应用大大增加了墙体的热阻值[2.97(m2·K)/W]。在达到同样保温效果前提下,高标准日光温室墙体厚度与传统土温室相比较可以大大较少,从而增加种植面积。图2和图3可以形象地表明两种温室围护结构厚度的不同。
从保温被方面来说,干打垒土温室利用草毡作为夜间保温被,而日光温室采用的是复合保温被。相对于草毡来说,复合保温被不仅保温效果好,而且还具有使用寿命长的优点。除此之外,复合保温被采用机械卷铺,避免了草毡人工铺设的麻烦,降低了人工劳动强度,如图4所示。
3.2 保温效果比较
干打垒土温室在保温方面上往往不如阳光温室效果好。在较寒冷的季节,土温室往往需要借助室内热源来提高温度,而日光温室仅仅依靠白天太阳光的蓄热,就足以达到夜间植物生长的温度要求。陈端生等[8]通过测试土墙及复合墙体内的温度,发现土墙全天从室内吸热,而复合墙白天蓄热,夜间向室内放热,说明日光温室在太阳能的利用与节能方面远远优于传统的土温室。
3.3 造价比较
高标准日光温室平均造价为270元/m2,而传统的土温室费用仅仅是它的1/3到1/2。在同样的种植面积下,高标准日光温室的成本回收期将是土温室的2倍到3倍。一般的干打垒土温室根据保养情况的不同可以使用4～7年。而日光温室的设计使用年限一般在15年以上。根据种植作物的不同,温室成本回收期不同。假设土温室寿命是5年,回收期是2年,高标准日光温室回收期是4～6年。除去回收期外,土温室还有3年效益期,而高标准日光温室效益期可达9～11年。因此,从长远经济效益看,高标准日光温室更具有使用价值和发展前景。
4 结论
1)杨凌日光温室工程外墙采用内嵌EPS保温板构造形式,在增加热阻的同时有效地提高了资源利用率,而且此种保温围护结构可以大大减少温室占地面积。与传统的土墙相比,复合墙体具有良好的保温性、耐久性和结构稳定性。复合保温被的利用,弥补了草毡使用寿命短、保温效果不理想的缺点。
2)复合结构温室工程造价比传统的干打垒土温室高,一次性投资较多,成本回收期较长。但其具有较长的使用寿命和效益期,因此比土温室具有更高的经济价值。
3)该工程的缺点是温室背面墙体未设通风口,不能形成风道,在温室温度过高时不利于排气降温;前屋面纱网密度太大,不利于通风,导致温室内温度过高时,降温缓慢。
摘要：温室作为农业生产性建筑是设施农业的重要组成部分,日光温室是一种不加温温室,在较寒冷地区应用广泛。结合陕西杨凌高新农业产业示范区高标准日光温室建设工程,分析了提高日光温室保温效果、实现温室管理科学化的措施与技术。研究表明:采用内嵌EPS板和封闭空腔的粘土砖外墙结构可以很好地达到温室保温蓄热效果,而且有良好的耐久性和结构的稳定性。复合结构温室工程造价虽然较以往干打垒土温室高,回收期较长,但其使用年限较长;有利于科学管理,节省劳力,其长期投资效益较高。
关键词：农业设施,日光温室,保温,复合结构
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