溫室多層覆蓋的冬季保溫效果研究

王紀(jì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(lái)，隨著我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，溫室大棚實(shí)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(jìn)行加溫才能實(shí)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(jì)一般冬季加溫成本占整個(gè)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(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。

在溫室實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(guó)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(jiān) 等，2011）等方式。有關(guān)研究表明溫室四周?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)熱量損失是溫室熱損失的主要部分，溫室四周?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)與室外空氣熱交換會(huì)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(huì)影響溫室的密閉性，對(duì)溫室內(nèi)保溫性能有較大影響。本試驗(yàn)通過(guò)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(duì)溫室內(nèi)的保溫效果進(jìn)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(yàn)時(shí)間與場(chǎng)地

試驗(yàn)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(jìn)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(gè)。每個(gè)溫室跨度9.6 m、開(kāi)間4 m、肩高4 m，4跨9間，占地面積1 382.4 m2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)分別在東西兩個(gè)溫室進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行記錄。分別測(cè)定溫室內(nèi)不同位置的溫度、濕度和光照強(qiáng)度等參數(shù)，具體采集系統(tǒng)布置如圖1所示，側(cè)邊測(cè)點(diǎn)0、1、2分別位于溫室的東、南和西側(cè)，測(cè)定高度為離地面2 m；測(cè)點(diǎn)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(guò)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(guò)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(guò)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(shí)溫室中部溫度達(dá)到6 ℃。在晴天條件下夜間室外溫度變化幅度較大時(shí)，通過(guò)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(guò)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(guò)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?chē)o(hù)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(gè)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?chē)o(hù)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(dá)到-2 ℃時(shí)棚內(nèi)溫度能維持在8.5 ℃以上，可以滿(mǎn)足果菜類(lèi)作物生長(zhǎng)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(gè)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(dòng)。

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(yàn)針對(duì)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?chē)o(hù)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(shí)，室內(nèi)溫度能達(dá)到 6 ℃，基本可以實(shí)現(xiàn)冬季不加溫條件下蔬菜作物的生長(zhǎng)。

（2）通過(guò)在溫室內(nèi)搭建小棚可以進(jìn)一步提高溫度，通過(guò)四周?chē)o(hù)和雙層保溫幕覆蓋后，再搭建小棚能使小棚內(nèi)溫度達(dá)到8.5 ℃以上，基本上可以滿(mǎn)足冬季蔬菜作物的生長(zhǎng)。

（3）溫室四周只有一層玻璃覆蓋，而且由于安裝有側(cè)窗，會(huì)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(hù)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(huì)對(duì)溫室內(nèi)的透光性產(chǎn)生影響。

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