温室新型内外保温材料研究与应用

来源：SCI期刊网 分类：建筑论文 时间：2022-04-29 09:40 热度：

　　【摘要】随着现代农业温室在我国的快速发展，保温覆盖材料经历了多次变化和改进，为适应温室集约化、规模化发展的要求，开发适合中国温室发展所需的新型内外保温材料，对其保温性能进行测试比较。

　　随着中国设施生产面积的增长，保温覆盖材料也随之经历了多次变化和改进 [1]，其中传统日光温室的夜间保温主要依靠覆盖草苫、纸被、棉被、毛毡等来实现，但是草苫和纸被的缺点日益突出，此外针刺毡保温被由于保温被针眼处的渗水，长期使用后保温被将会由于内部受潮而失去保温性能 [2]。保温覆盖材料也需要适应温室集约化、规模化发展的要求，开发适合我国温室发展所需的内外保温覆盖材料。北京泓稷科技有限公司开发了多种新型温室外保温材料和新型温室内保温材料，并大面积推广应用。

　　新型温室内外保温材料

　　新型温室外保温材料

　　◎编织膜型保温被

　　编织膜型保温被采用超强、高保温新型材料多层复合加工而成，具有质轻、防水、抗老化、保温隔热等性能，使用寿命长，保温效果好。易于保管收藏，适用于日光温室、暖棚等设施保温覆盖，是草苫、蒲席等传统保温材料的最佳替代品。

　　保温被每幅的宽度为 2.2 m，有效覆盖宽度 2 m;长度可根据使用要求定制，采用压膜线或者粘扣连接成片。

　　编织膜型保温被结构：一层防水编织膜 + 一层 EPE+ 三层毛毡 + 一层透气编织膜。

　　◎编织膜喷胶棉型保温被

　　编织膜喷胶棉型保温被结构：一层防水编织膜 + 一层 EPE+500~700 g 喷胶棉 + 一层透气编织膜。

　　新型温室内保温材料

　　温室内保温被采用超轻、高保温新型材料多层复合加工而成，具有质轻、防老化、保温隔热等性能，使用寿命长，保温效果很好。适用于连栋温室、日光温室、暖棚等设施内部保温，单独使用、替代或加强二层保温系统。温室内保温被厚度、长度及宽度均可根据客户的要求定制，可采用卡簧卡槽固定，安装简便。

　　温室内保温被结构：上下两层抗老化化纤面料 + 中间一层 80 g 喷胶棉。

　　新型温室内外保温材料性能测试

　　按照农业行业标准 NY/T 1831-2009《保温覆盖材料保温性测定方法》进行试验。

　　测试材料

　　检测材料包括编织膜型保温被、编织膜喷胶棉型保温被、温室内保温被 3 种新型保温材料。

　　检测方法和设备

　　温室覆盖材料传热系数采用静态热箱法对覆盖材料的保温性进行检测，在测试设备中覆盖材料试件的一侧空间加热，另一侧空间冷却，两侧分别建立起稳定的温度、气流和热辐射条件，在试件接近一维稳态传热的状态下，测定流经试件的热流量和两侧空气温度，再确定试件的传热系统和传热阻。

　　静态热箱法的测试装置如图 1 所示，主体包括热箱和冷箱两部分，分别模拟温室覆盖材料使用时的室内和室外环境。试件置于冷箱和热箱的交界面处，热箱内设置加热装置，配之以冷箱中的调温装置，以调控冷箱和热箱中的空气温度。各箱壁采用绝热材料制作，以减少环境温度变化的影响，减少流经热箱壁的热流量 Q2。在测试系统持续运行，测试设备达到热稳定状态，且冷箱与热箱中的空气温度等达到预定值时，测定热箱中的加热功率 QP 与流经箱壁的热流量 Q2，计算通过试件传出的热流量 Q1，并结合试件面积、冷箱与热箱的空气温度差，计算试件的传热系数等相关参数。

　　主要仪器设备有热电偶、直流电位差计，电风速仪、电参数测量仪。

　　测试条件

　　测试设备运行中的控制参数：

　　(1)冷箱内空气温度：-4~0℃;

　　(2)热箱空气温度：22~26℃;

　　(3)试件表面空气温度应分布均匀，在试件计量面范围内，沿着气流方向的空气温度梯度不得超过 2.0℃ /m;平行于试件表面气流的横向空气温度差不得超过冷箱与热箱内空气温度差的 2.0%;

　　(4)试件表面平均气流速度：(4.0±0.2)m/s;

　　(5)试件表面各测点气流速度：(4.0±0.8)m/s;

　　(6)冷辐射板表面平均温度：-22.0~-18.0℃。

　　参数计算

　　传热系数，即在热稳定状态下，在单位时间内，覆盖材料两侧空气每 1℃的温差所引起的通过覆盖材料单位面积的热量，传热系数与材料的保温性之间存在反比的关系。

　　测试结果

　　试验测试采集热箱内空气温度、冷箱内空气温度、热箱内外壁温度和加热装置的加热功率(表 1~2)。

　　试件有效长和宽分别为 0.98、0.98 m， 传热计量面积 A 为 0.9604 m2 ，根据式(1)计算得到编织膜型保温被、编织膜喷胶棉型保温被、温室内保温被的传热系数依次为 1.88、0.641、 4.08 W/( m2 ·℃ )。

　　分析结果可以看出编织膜型保温被、编织膜喷胶棉型保温被传热系数均低于草苫 3.56 W/ (m2 ·℃ ) [4]，二者的保温性明显优于草苫，虽然温室内保温被传热系数高于草苫，但是其结构易于在温室内进行机械化作业卷铺，特别适合应用于连栋膜温室和连栋玻璃温室内部侧墙。

　　新型温室内外保温材料应用方式

　　新型日光温室外保温被应用方式

　　新型日光温室外保温被主要应用在日光温室(图 2)，通过卷帘机进行卷铺，应用地域包括北京、内蒙古、黑龙江、辽宁、吉林、甘肃、宁夏、山西、陕西、山东、河北、新疆等北方日光温室种植区。

　　其中，在北京市怀柔区庙城镇赵各庄村应用的一种以喷胶棉轻质保温材料为墙体和后屋面的组装式日光温室(图 3)，采用北京泓稷科技有限公司开发的新型日光温室保温被，在 2018 年 1 月 22~29 日连续测试，在没有加温的情况下，室外最低温度达到 -18℃，室内最低温度保持在 6℃左右 [3]，保温性能较好，适宜大规模推广应用(图 4)。

　　东北用户测试和反馈，500 g 的编织膜喷胶棉保温被使用保温性能相当于普通市场上黑毛毡保温被 4500 g 的保温性能，700 g 编织膜喷胶棉保温被同等条件下比 500 g 编织膜喷胶棉保温被保温能提高 1~2℃。

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　　新疆喀什用户测试和反馈，使用编织膜毛毡型保温被比他们以前用的市场上的普通保温被保温性能能提高 2~3℃。而且这种保温被抗老化、抗拉强度都强很多，防水性能也很好。

　　新型温室内保温材料应用方式

　　新型温室内保温材料主要应用于连栋膜温室和连栋玻璃温室内部侧墙( 图 5~6)，使用卷膜爬升装置进行上下卷铺。

　　其中，在北京市海淀区上庄的 1 栋连栋薄膜温室，采用北京泓稷科技有限公司开发的新型温室内保温材料，保温效果较没有加内保温材料的温室提高 3~4 ℃。在 2018 年 1 月 8~15 日进 行 连续测试，在没有加温的情况下，室外最低温度达到 -11 ℃，室内最低温度保持在6.5 ℃左右，安装内保温材料的试验温室连续测试一周平均温度比对比温室高 3.88℃，保温性能较好(图 7)。——论文作者：吴 松，刘文玺，卓杰强 * ，刘继刚，李 磊，李瑞峰

　　参考文献

　　[1] 任艳芳，何俊瑜，温祥珍 . 温室保温覆盖材料研究现状及进展 [J].山西农业大学学报 ( 自然科学版 )，2005 , 25 (2) :183-185.

　　[2] 张放军，陈海珍 . 日光温室保温被的发展现状分析与进展 [J]. 纺织导报，2011 (1) :73-76.

　　[3] 周长吉 . 周博士考察拾零(八十三)一种以喷胶棉轻质保温材料为墙体和后屋面的组装式日光温室 [J]. 农业工程技术 ( 温室园艺 )，2018，38(22):44-52.

　　[4] 乔正卫，邹志荣，张立明，等 . 4 种日光温室保温被室内的试验性能测试 [J]. 西北农林科技大学学报 ( 自然科学版 )， 2008，36(6):153-158

文章名称：温室新型内外保温材料研究与应用

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