李明+鄭禾+李曉明+曹楠

日光溫室東西北三面圍墻，具有較好的保溫性能。南向采光面在日間僅為1層塑料薄膜，需要在夜間覆蓋保溫被來減少室內(nèi)熱量流失。但與東西山墻、北墻和后屋面相比，冬季夜間通過保溫被散失的熱量是日光溫室總散熱量的60%～85%[1-2]。因此，保溫被的保溫性能是影響日光溫室冬季夜間氣溫的主要因素之一，也是日光溫室是否能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵要素之一[3]。

保溫被保溫性能的影響因素

防水性能

保溫被除夏季外，常年暴露在室外，即使雨雪天氣也不例外。若保溫被不防水，則很容易吸水導(dǎo)致保溫被熱阻下降，保溫性能降低。此外，吸水后的保溫被質(zhì)量會(huì)增大，嚴(yán)重時(shí)，保溫被會(huì)結(jié)冰變硬，導(dǎo)致保溫被無法卷起或放下，影響日光溫室生產(chǎn)[4]。為了提高保溫被的防水性能，應(yīng)盡量選擇不吸水保溫芯材。若保溫被材料自身或材料間隙容易吸水，則必須在保溫被表面覆蓋不透水的保護(hù)面層。

傳熱系數(shù)

日光溫室設(shè)置保溫被的目的就是減少前屋面在夜間的熱量損失[5]。因此，保溫被的傳熱系數(shù)越低，保溫性能就越好。對(duì)于大多數(shù)保溫被來說，所采用的保溫材料多為含有靜止空氣泡的蓬松材料?？紤]到靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小，使用蓬松材料制作的保溫被傳熱系數(shù)較小[6]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果，目前山東壽光使用的主流保溫被的傳熱系數(shù)為0.423～1.255 W/（m2·K），波動(dòng)范圍較大[1]。但另一方面，保溫被在使用過程中會(huì)被卷被機(jī)頻繁碾壓和拉伸，經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，保溫被厚度減小，靜止空氣層變薄甚至消失，保溫性能開始下降。因此，在選用保溫被的過程中，還應(yīng)注意保溫被在長(zhǎng)期使用之后的傳熱系數(shù)變化。

保溫被應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，日光溫室常用的保溫被有草苫、復(fù)合型保溫被、針刺氈保溫被、泡沫保溫被等。草苫一般由稻草、蒲草、谷草等編制而成，內(nèi)部孔隙較大。由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小，草苫可有效防止室內(nèi)熱量向室外散失，進(jìn)而使日光溫室冬季夜間室內(nèi)氣溫保持在較高水平[7]。但是該材料質(zhì)量不均、防水性差、易腐爛、污染薄膜等缺點(diǎn)，很難適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，正逐漸被淘汰[8]。

針刺氈保溫被和晴綸棉保溫被分別使用針刺氈布和晴綸棉作為保溫芯材，保溫性能較好。其中針刺氈布可使用舊碎線、布、廢毛等材料支撐，有利于提高資源利用效率，降低制造成本。但是針刺氈布和晴綸棉均容易吸水，導(dǎo)致保溫被保溫性能下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因?yàn)楸乇贿^重而將前屋面骨架壓垮（圖1）?；谏鲜鰡栴}，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一批在保溫被一面或兩面覆蓋防水牛筋布、雨布等防水材料的防水保溫被[9]。但實(shí)際中也發(fā)現(xiàn)某些防水保溫被表面的水分可通過針眼進(jìn)入保溫被，而且水分很難從保溫被內(nèi)排出，導(dǎo)致保溫被長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)，保溫性能下降，難以滿足室內(nèi)作物正常生長(zhǎng)的要求[10]。

發(fā)泡聚乙烯保溫被使用發(fā)泡聚乙烯作為保溫芯材，滌綸布作為表面材料。發(fā)泡聚乙烯內(nèi)部具有封閉孔洞，具有保溫性好、耐老化且不吸水等特點(diǎn)，但抗拉強(qiáng)度較低，極易在卷被機(jī)拉伸下被破壞。為此需要配置抗拉強(qiáng)度較高的滌綸布來彌補(bǔ)發(fā)泡聚乙烯抗拉強(qiáng)度不足的問題。另外，在保溫被制作過程中，可使用整體粘合工藝將保溫芯材與表面材料粘合為一個(gè)整體，防止保溫被從縫紉機(jī)縫合時(shí)留下的針孔處整體撕裂[11]。

新型長(zhǎng)效一體式防水保溫被

基于現(xiàn)有保溫被所存在的問題，北京臥龍農(nóng)林科技有限公司開發(fā)了新型長(zhǎng)效一體式防水保溫被。該保溫被芯材具有封閉氣孔，具有防水性能好、保溫性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。保溫被采用整體粘接工藝，保溫被單體之間沒有縫隙，避免了保溫被在長(zhǎng)時(shí)間使用后單體之間出現(xiàn)縫隙，影響日光溫室保溫的問題。

為有效評(píng)價(jià)保溫被對(duì)日光溫室室內(nèi)環(huán)境的影響，筆者對(duì)新型長(zhǎng)效一體式防水保溫被（圖2）的保溫效果進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)溫室位于北京市海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)，在試驗(yàn)期間主要用于栽培草莓。2棟日光溫室的結(jié)構(gòu)、栽培作物和管理方式完全相同。其中一棟溫室為試驗(yàn)溫室，安裝了新型長(zhǎng)效一體式防水保溫被；另一棟溫室前屋面覆蓋針刺氈保溫被，為對(duì)照溫室。

選取2015年1月10日08：00～次日08：00之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該期間內(nèi)2棟溫室室內(nèi)氣溫變化如圖3所示。在午后，試驗(yàn)溫室氣溫下降速率較快。在保溫被閉合的時(shí)候，試驗(yàn)溫室的室內(nèi)氣溫較對(duì)照溫室低1.3 ℃。但隨后試驗(yàn)溫室的室內(nèi)氣溫出現(xiàn)小幅回升，然后再逐漸下降。對(duì)照溫室沒有出現(xiàn)上述現(xiàn)象。這是由于試驗(yàn)溫室在新型長(zhǎng)效一體式防水保溫被作用下，通過前屋面損失的熱量被有效降低造成的，表明該保溫被具有較高的保溫效果。在保溫被閉合期間，試驗(yàn)溫室室內(nèi)氣溫較對(duì)照溫室高（2.2±0.9）℃。在次日保溫被揭開時(shí)刻，試驗(yàn)溫室室內(nèi)氣溫較對(duì)照溫室高2.8 ℃。該結(jié)果進(jìn)一步表明新型長(zhǎng)效一體式防水保溫被傳熱系數(shù)較小，保溫效果非常顯著。

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項(xiàng)目支持：“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃課題（2014BAD08B020101）。

作者簡(jiǎn)介：李明（1983-），男，山西長(zhǎng)治人，高級(jí)工程師，博士，主要從事設(shè)施園藝工程研究。