王紀章 趙青松 李萍萍，2*

（1江蘇大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)省部共建教育部重點實驗室，江蘇鎮(zhèn)江 212013；2南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院，江蘇南京 210037）

近年來，隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，溫室大棚實現(xiàn)了周年化生產(chǎn)，但是很多地區(qū)由于氣候條件的限制，冬季需要進行加溫才能實現(xiàn)溫室大棚的生產(chǎn)，而溫室冬季采暖能耗成為制約溫室周年生產(chǎn)的重要因素，據(jù)統(tǒng)計一般冬季加溫成本占整個溫室生產(chǎn)成本的 30%～70%（馬承偉和苗香雯，2005），因此如何提高溫室的保溫性能，降低生產(chǎn)成本是一個重要的研究內(nèi)容。

在溫室實際生產(chǎn)過程中，采用多層覆蓋技術(shù)是最主要的保溫措施，目前主要方式為在溫室頂部設(shè)置多層保溫幕（蔡龍俊和楊琳，2002；崔慶法和王靜，2002；陶國富 等，2003；王吉慶等，2005；趙淑梅 等，2011）、溫室內(nèi)套小棚（李萍萍和胡永光，2002；胡綿好 等，2004；徐堅 等，2011）等方式。有關(guān)研究表明溫室四周圍護結(jié)構(gòu)熱量損失是溫室熱損失的主要部分，溫室四周圍護結(jié)構(gòu)與室外空氣熱交換會產(chǎn)生熱量損失，溫室所安裝的側(cè)窗以及覆蓋材料接縫處的間隙會影響溫室的密閉性，對溫室內(nèi)保溫性能有較大影響。本試驗通過在溫室內(nèi)設(shè)置四周保溫幕和頂部雙層保溫幕覆蓋等保溫處理，對溫室內(nèi)的保溫效果進行了研究，以期為溫室的冬季節(jié)能生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與場地

試驗于2011年12月30日至2012年1月15日在江蘇省鎮(zhèn)江市京口區(qū)瑞京農(nóng)業(yè)科技示范園內(nèi)玻璃溫室內(nèi)進行，該溫室地理位置為東經(jīng)119°31′31"，北緯32°11′19"，為Venlo型玻璃溫室，共2個。每個溫室跨度9.6 m、開間4 m、肩高4 m，4跨9間，占地面積1 382.4 m2。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗分別在東西兩個溫室進行，東溫室夜間使用上海農(nóng)園生產(chǎn)的 NZY-11型節(jié)能綴鋁幕布（幕布節(jié)能率為50%，遮陰率為50%，密度90～100 g·m-2）進行保溫，安裝高度為3 m；西溫室內(nèi)在高度3 m處設(shè)置節(jié)能綴鋁幕布保溫，在2.5 m高度處設(shè)置薄膜型保溫幕，并在四周2.5 m高度處用卡槽安裝塑料薄膜進行保溫。內(nèi)保溫和四周保溫用塑料薄膜為0.12 mm厚的PEP薄膜。

1.3 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采用溫濕度記錄儀（MicroLog EC750，F(xiàn)ourier Systems Ltd.）和氣象環(huán)境數(shù)據(jù)記錄儀WatchDog進行記錄。分別測定溫室內(nèi)不同位置的溫度、濕度和光照強度等參數(shù)，具體采集系統(tǒng)布置如圖1所示，側(cè)邊測點0、1、2分別位于溫室的東、南和西側(cè)，測定高度為離地面2 m；測點3、4、5、6位于溫室中部，高度分別為離地面3.2、2.7、2.0 m和0.5 m。

圖1 環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)布置

2 結(jié)果與分析

2.1 側(cè)邊及頂部覆蓋保溫效果

圖2為晴天條件下溫室東、南、西側(cè)及中部溫度的變化情況。從圖2可以看出，隨著室外溫度的下降，溫室內(nèi)溫度也下降，東溫室內(nèi)的溫度下降速度較快，西溫室通過四周保溫幕和頂部雙層保溫幕覆蓋后溫室的四周及整體溫度下降速度較東溫室緩慢。東溫室通過頂部單層保溫幕覆蓋能使室內(nèi)溫度比室外高 2 ℃左右，四周和中部的溫度變化不大；西溫室通過四周保溫幕和頂部雙層保溫幕的覆蓋，能使室內(nèi)溫度比室外高 8 ℃左右，比東溫室頂部單層覆蓋高約 5 ℃左右，溫室中部溫度提高幅度最大，在外界溫度-2 ℃時溫室中部溫度達到6 ℃。在晴天條件下夜間室外溫度變化幅度較大時，通過四周保溫幕和頂部雙層保溫幕覆蓋能夠明顯地減緩溫室內(nèi)溫度的變化，起到良好的保溫效果。

圖2 晴天側(cè)邊及頂部覆蓋保溫效果（2012年1月2～3日）

圖3為陰天條件下溫室東、南、西側(cè)及中部溫度的變化情況，從圖3可以看出，東西溫室的溫度均隨室外溫度的變化而變化。東溫室通過頂部單層保溫幕覆蓋能使室內(nèi)溫度比室外高2 ℃左右，西溫室通過四周保溫幕和頂部雙層保溫幕覆蓋，能使室內(nèi)溫度比室外高 4 ℃以上。四周保溫幕和頂部雙層保溫幕覆蓋的西溫室室內(nèi)溫度較僅頂部單層保溫幕覆蓋的東溫室高 2 ℃以上，四周圍護覆蓋明顯提高了溫室四周的溫度，從而緩解了溫室溫度邊際效應(yīng)的影響。

圖3 陰天側(cè)邊及頂部覆蓋保溫效果（2012年1月8～9日）

2.2 溫室內(nèi)小棚保溫效果

圖4為晴天條件下東西兩個溫室內(nèi)搭建小棚的夜間溫度變化情況。從圖4中可以看出，由于白天的溫室效應(yīng)，溫室內(nèi)溫度較高，隨著室外溫度的降低，小棚內(nèi)外溫度均隨著下降，由于東溫室為頂部單層保溫幕覆蓋，室內(nèi)溫度下降較快，小棚保溫效果不明顯，棚內(nèi)溫度較棚外僅提高 0.5 ℃左右。西溫室采用四周圍護和頂部雙層保溫幕覆蓋，溫室內(nèi)溫度下降緩慢，小棚的保溫效果較明顯，小棚內(nèi)溫度變化幅度較小，在室外最低溫度達到-2 ℃時棚內(nèi)溫度能維持在8.5 ℃以上，可以滿足果菜類作物生長的最低溫度條件。

圖4 晴天溫室內(nèi)小棚保溫效果（2012年1月2～3日）

圖5為陰天條件下東西兩個溫室內(nèi)搭建小棚的夜間溫度變化情況。從圖5中可以看出，東溫室內(nèi)小棚的保溫效果不明顯，棚內(nèi)溫度提高 0.5 ℃左右。西溫室小棚內(nèi)的溫度可以維持在8.5 ℃以上，且能明顯地減少隨室外溫度的變化而產(chǎn)生的波動。

圖5 陰天溫室內(nèi)小棚保溫效果（2012年1月8～9日）

3 結(jié)論與討論

本試驗針對玻璃溫室，分別設(shè)置頂部單層保溫幕覆蓋、四周保溫幕和頂部雙層保溫幕及在溫室內(nèi)搭建小棚等保溫措施，分析冬季夜間的保溫性，結(jié)果如下。

（1）四周圍護保溫幕和頂部雙層保溫幕覆蓋的溫室，室內(nèi)溫度比僅頂部設(shè)置單層保溫幕覆蓋的溫室高 2～5 ℃，晴天在外界最低溫度-2 ℃時，室內(nèi)溫度能達到 6 ℃，基本可以實現(xiàn)冬季不加溫條件下蔬菜作物的生長。

（2）通過在溫室內(nèi)搭建小棚可以進一步提高溫度，通過四周圍護和雙層保溫幕覆蓋后，再搭建小棚能使小棚內(nèi)溫度達到8.5 ℃以上，基本上可以滿足冬季蔬菜作物的生長。

（3）溫室四周只有一層玻璃覆蓋，而且由于安裝有側(cè)窗，會導(dǎo)致溫室的密閉性降低，影響溫室的保溫性能，如增加一層保溫幕圍護結(jié)構(gòu)可以明顯提升溫室內(nèi)的溫度，減少溫室在冬季的邊際效應(yīng)。在白天利用卷膜裝置將保溫幕卷起，不會對溫室內(nèi)的透光性產(chǎn)生影響。

蔡龍俊，楊琳．2002．連棟溫室內(nèi)保溫幕節(jié)能效果的研究分析．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，18（6）：98-102．

崔慶法，王靜．2002．連棟溫室可移動式雙層內(nèi)保溫幕保溫節(jié)能效果初探．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，18（6）：111-114．

胡綿好，沈彤，劉明月，袁菊紅．2004．不同覆蓋層次塑料大棚內(nèi)溫度和光照度的變化．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，30（6）：545-548．

李萍萍，胡永光．2002．冬季塑料大棚多重覆蓋及電加熱增溫效果研究．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，18（2）：76-79．

馬承偉，苗香雯．2005．農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社．

陶國富，崔紹榮，吳小蘭．2003．連棟塑料溫室保溫幕保溫性能的應(yīng)用研究．農(nóng)機化研究，（4）：155-157．

王吉慶，趙月平，張百良．2005．溫室采用多層內(nèi)覆蓋保溫節(jié)能效果研究．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，21（8）：118-121．

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趙淑梅，馬承偉，劉晨霞，張義，張建宇，孫國濤．2011．溫室多層覆蓋傳熱系數(shù)與熱節(jié)省率的工程算法．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，27（7）：264-269．