姜 偉 張榮花 鄭 鑫 張兆強(qiáng)

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 土木水利學(xué)院，黑龍江 大慶163319）

溫室是一種典型的普遍應(yīng)用與我國北方寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)設(shè)施，主要通過吸收太陽光的輻射熱量取暖。一般的溫室白天陽光充足時溫度較高，墻體保溫性能較好，但是蓄熱能力不足，以至于晚上溫室內(nèi)溫度低，影響作物生長，可能還需要生爐子或加裝暖氣等輔助供熱。研制較強(qiáng)保溫蓄熱能力的墻體材料一直是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)工作者的重要任務(wù)。石蠟作為常見的相變蓄熱儲能材料（PCM），在發(fā)生相狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，可吸收環(huán)境中大量的熱，并在環(huán)境需要時將熱量釋放出來，從而有效控制環(huán)境溫度，使溫室的晝夜溫差縮小，有利于作物生長。

稻草分布零散、收運(yùn)輸成本與綜合利用經(jīng)濟(jì)效益不成正比等原因，使稻草利用率大大降低。大部分農(nóng)民采取直接焚燒的方式處理剩余秸稈。焚燒稻草的過程中會產(chǎn)生大量的氣態(tài)污染物和煙霧等有害物質(zhì)。遇到降雨或降雪隨著一起落下，就成為酸雨或酸雪。我國溫室建筑的墻體還是以紅磚（燒制粘土磚）為主，破壞土地資源，燒制過程中放出當(dāng)量CO2溫室氣體。隨著國家環(huán)保法律法規(guī)的頒布和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，一些研究者，變廢為寶，利用稻草制成稻草磚代替紅磚，用于墻體填充材料是非常有意義的，但也存在著蓄熱能力差等問題。本文提出用雙層玻璃中夾石蠟變相材料與打包稻草磚接合墻體，優(yōu)勢互補(bǔ)，打造一種新型的節(jié)能蓄熱溫室墻體。

1 通常的稻草磚墻

稻草磚作為一種新型建筑墻體，保溫效果好。原材料是水稻秸稈，簡稱為稻草，可再生利用而不污染環(huán)境，建設(shè)成本很低?；緟?shù)：稻草磚打包機(jī)做成90 cm、高度為36 cm、厚度為45 cm，重量為36 kg 稻草磚，密度在90-140 kg/m3范圍內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.102 W/(m·K)左右小于0.12 W/(m·K)，屬于保溫材料[1]?；窘Y(jié)構(gòu)是將稻草包像磚塊一樣堆成墻芯，然后在堆成的稻草包兩側(cè)抹上灰泥。捆通常以連續(xù)粘合方式堆疊，但根據(jù)墻內(nèi)的框架可使用其他布局。有三種主要的石膏粘合劑：水泥、石灰和粘土。通過改變粘合劑、集料、纖維和外加劑的比例，可以從這些粘合劑中開發(fā)出多種石膏混合物。抹灰技術(shù)各不相同，但通常將灰泥鋪成幾層，最后的紋理作為撇渣層。多數(shù)采用混凝土框架稻草磚房結(jié)構(gòu)，由柱基、條基、草磚墻、混凝土柱、混凝土梁板、屋蓋組成。本文推薦使用鋼結(jié)構(gòu)骨架，便于安裝相變玻璃維護(hù)結(jié)構(gòu)。

2 試驗(yàn)改進(jìn)稻草磚

通常情況下，壓縮稻草磚的壓力值越大得到的稻草磚密實(shí)性、防火性、防腐性越強(qiáng)。試驗(yàn)采用威海市試驗(yàn)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的YA-2000A 型號200t 壓力試驗(yàn)機(jī)稻稈進(jìn)行壓縮性能分析試驗(yàn)，找出稻草秸稈受壓縮的規(guī)律。稻稈壓縮試驗(yàn)采用的材料來源于黑龍江省齊齊哈爾市富裕牧場的水稻秸稈，氣干稻稻托含水率為12.9%。秸稈的破碎度和壓力設(shè)置如下：長度20-15 mm，15-10 mm，10-5 mm，5-0 mm；壓力6000 N，5000 N，4000 N，3000 N。

稻草秸稈材料有一定的粘彈性。試驗(yàn)結(jié)果表明，稻稈壓縮完成后，應(yīng)力釋放具有一定的規(guī)律性，此種規(guī)律與稻稈碎度和壓縮應(yīng)力有直接關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中得到的是當(dāng)?shù)拒幩槎葹?0-5 mm，壓力為5000 N 時，達(dá)到平衡，應(yīng)力釋放最快，效果較好，可以作為稻稈的最終成型捆扎提供參考數(shù)據(jù)。

3 含石蠟材料雙層玻璃結(jié)構(gòu)

通過在玻璃圍護(hù)結(jié)構(gòu)中填充石蠟相變材料改善其熱惰性、吸收太陽能進(jìn)行蓄熱。一些學(xué)者考慮含石蠟材料層玻璃圍護(hù)結(jié)構(gòu)中相變材料的半透明特性影響，開展了太陽能輻射傳熱下玻璃圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變材料導(dǎo)熱和傳熱問題研究[2]。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，本文選用玻璃厚度為0.008 m，石蠟層厚度為0.015 m，石蠟熔點(diǎn)為33℃，相變溫度在28-38℃之間，相變潛熱為14000 J/ (kg·K)，最終，含石蠟材料雙層玻璃結(jié)構(gòu)的總厚度為0.008*2+0.015=0.031 m，四周用硅酮結(jié)構(gòu)膠密封。

4 相變材料與稻草磚結(jié)合構(gòu)建的新型復(fù)合溫室墻體施工方法

為了增加保溫蓄熱效果，稻草磚墻與相變玻璃中間夾10 mm 空氣夾層，如圖1 所示。具體的施工方法如下：

圖1 墻體結(jié)構(gòu)示意圖

稻草磚墻砌筑工藝流程是：墻位放線→鋪放地面防潮氈條→固定沿地龍骨→固定沿頂龍骨→固定沿壁龍骨或豎龍骨→砌筑稻草磚→嵌縫。在砌筑墻體過程中，稻草磚的擺放是最重要的，必須確保錯縫砌筑，避免豎向通縫，應(yīng)該與地基的一側(cè)持平。

參考玻璃幕墻施工標(biāo)準(zhǔn)，鋼框架固定含石蠟材料雙層玻璃結(jié)構(gòu)，具體流程如下：首先，要進(jìn)行施工前的準(zhǔn)備工作，制定施工方案和施工設(shè)計規(guī)劃；第二步，測量放線，校準(zhǔn)、處理埋件；第三步，安裝鋼支撐體系，駁接座的焊接；第四步，安裝駁接系統(tǒng)與玻璃面板；第五步，板縫耐候膠處理；第六步，檢查玻璃結(jié)構(gòu)密封情況驗(yàn)收。

5 結(jié)論

隨著溫室建筑墻體研究的不斷深入，未來一定是追求高保溫和蓄熱能力、綠色環(huán)保、成本低的建筑材料。復(fù)合型材料集合多種材料的優(yōu)勢，如：本文提出的相變儲能大的石蠟與環(huán)保、成本低的稻草磚結(jié)合組成的復(fù)合型墻體是個很好的研究方向，為探索高性能溫室墻體提出了新的思路，同時，等待下一步的實(shí)踐中的檢驗(yàn)效果。