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)量會增大，嚴(yán)重時，保溫被會結(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。考慮到靜止空氣的導(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)實驗室測試結(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），波動范圍較大[1]。但另一方面，保溫被在使用過程中會被卷被機頻繁碾壓和拉伸，經(jīng)過長期使用后，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，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)重時還會因為保溫被過重而將前屋面骨架壓垮（圖1）?；谏鲜鰡栴}，市場上出現(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，但抗拉強度較低，極易在卷被機拉伸下被破壞。為此需要配置抗拉強度較高的滌綸布來彌補發(fā)泡聚乙烯抗拉強度不足的問題。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整體，防止保溫被從縫紉機縫合時留下的針孔處整體撕裂[11]。

新型長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。保溫被采用整體粘接工藝，保溫被單體之間沒有縫隙，避免了保溫被在長時間使用后單體之間出現(xiàn)縫隙，影響日光溫室保溫的問題。

為有效評價保溫被對日光溫室室內(nèi)環(huán)境的影響，筆者對新型長效一體式防水保溫被（圖2）的保溫效果進行了測試。試驗溫室位于北京市海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)，在試驗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溫室，安裝了新型長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，試驗溫室氣溫下降速率較快。在保溫被閉合的時候，試驗溫室的室內(nèi)氣溫較對照溫室低1.3 ℃。但隨后試驗溫室的室內(nèi)氣溫出現(xiàn)小幅回升，然后再逐漸下降。對照溫室沒有出現(xiàn)上述現(xiàn)象。這是由于試驗溫室在新型長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，試驗溫室室內(nèi)氣溫較對照溫室高（2.2±0.9）℃。在次日保溫被揭開時刻，試驗溫室室內(nèi)氣溫較對照溫室高2.8 ℃。該結(jié)果進一步表明新型長效一體式防水保溫被傳熱系數(shù)較小，保溫效果非常顯著。

參考文獻

[1] 王平智，馬承偉，趙淑梅.溫室覆蓋材料保溫性能測試臺改進

及保溫被的選型[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2014，34（10）：26.

[2] 張義，馬承偉，柴立龍，等.幾種溫室內(nèi)保溫幕保溫效果的測試

研究[C].中國設(shè)施園藝工程學(xué)術(shù)年會，2008.

[3] 陳之群，彭杏敏，楊明宇，等.不同保溫被外覆蓋對日光溫室保

溫及黃瓜生育的影響[J].北方園藝，2010（15）：89-93.

[4] 樓杰，陳海珍.日光溫室保溫被發(fā)展之我見[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)

（溫室園藝），2012（8）：70-71.

[5] 張放軍，陳海珍.日光溫室保溫被的發(fā)展現(xiàn)狀分析與進展[J].

紡織導(dǎo)報，2011（1）：73-76.

[6] 張京開.日光溫室保溫被指標(biāo)評價體系[J].農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督，

2008（4）：30-32.

[7] 徐剛毅，張立蕓.自防水保溫被及其機械傳動裝置的應(yīng)用研究

[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2006（4）：12-13.

[8] 周新群，董仁杰.日光溫室外保溫蜂窩結(jié)構(gòu)覆蓋材料的研究[J].

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1998，14（4）：159-163.

[9] 馬惠玲，劉朝宇，張虎.淺談大棚用保溫被現(xiàn)狀及質(zhì)量要求[J].

新疆農(nóng)機化，2010（6）：32-33.

[10] 陳來生，祁成文，龔文元.青海日光溫室保溫被使用現(xiàn)狀與開

發(fā)[J].北方園藝，2013（5）：43-44.

[11] 徐剛毅，周長吉.日光溫室PE發(fā)泡自防水保溫被的研制與性

能測試[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（1）：128-131.

項目支持：“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題（2014BAD08B020101）。

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