最轻的大棚保温被(青海日光温室新型节能建造技术)

Posted 2023-05-29

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最轻的大棚保温被(青海日光温室新型节能建造技术)

在青海地区建造使用的节能日光温室大多是从山东、辽宁、黑龙江、吉林等地直接引进建造并使用的，土墙温室虽然保温性好，建造成本相对较低，但因土墙温室土地利用率低，墙体耐用性、防雨水冲刷能力差等缺陷的存在，制约了其发展。目前，青海节地型砖墙温室发展势头良好，因没有统一的标准，各地建造的节地温室五花八门，随意性很大，其温室结构不能完全适应青海高原地区的地理气候条件，不能完全发挥日光温室节能、高效的特点，温室保温效果不理想，如果没有其他辅助热源，冬季里多数日光温室不能生产，严重阻碍了青海设施蔬菜产业的发展。

制约建造新型日光节能温室遇到的瓶颈问题有3个方面，一是缺乏适合高原气候体征的温室墙体、后坡面、骨架、保温被的集成技术；二是温室圈梁、前坎、后坡面等处的热桥现象未解决；三是所有构件缝隙散热问题未解决，整体保温效果不理想。因此，研究和开发适合高原气候体征的温室墙体、后坡面、骨架、保温被等技术的集成，以配合蔬菜种植栽培技术来实现温室有效使用面积率大于80%，温室最低温不低于12℃，实现周年生产，是一项积极而紧迫的任务。该文提出将拥有自主知识产权的保温被、骨架、墙体、后坡面等先进技术进行集成优化组合，彻底解决青海省推广应用节地型温室的关键技术，为科学合理建造高原新型温室及配套设施打下坚实的技术基础。

新型PE编织布保温被

日光温室的前屋面是采光和摄取能量的主要途径，前屋面在夜间的贯流散热量占了温室整个散热量的70%~80%，所以加强前屋面的夜间保温对提高日光温室室内的夜间温度至关重要。目前，北方地区的日光温室基本是在前屋面上使用农用塑料棚膜覆盖屋面，在塑料棚膜外使用保温被（毯、草苫）覆盖。通常的做法是日出后将保温被收起，傍晚降温时再覆盖，可用于冬季温室的夜间保温。保温被虽然具有一定的厚度和密度，保温性能得到了提高，但是还不能达到日光温室冬季保温的理想要求，特别是降雨、降雪后，保温被潮湿，几乎失去了保温能力。青海省农业科学院陈来生博士用红外热成像技术检测到目前保温被（图1）存在的问题有：①保温被没有达到完全隔热的效果，且存在隔热材料沉降或安装后材料收缩的现象；②隔热材料安装不当，存在有漏缝、漏眼的现象；③隔热材料受潮，失去隔热保温作用。

针对以上保温被存在的问题，笔者团队研发了一种针对适合高原日光温室的高性价比新型PE编织布保温被（图2），该保温被已获国家实用新型专利和青海省科技成果奖。主要性能指标：①保温率84%，比同一重量牛津布化纤棉保温被和淋膜化纤棉保温被的保温率都高；②抗拉强度检测平均结果为2020N/200mm，远高于青海地方标准（DB63/T1495-2016《温室保温被》，保温被抗拉强度最小值360N/200mm），比淋膜无纺布的抗拉强度大3~5倍，值得推广应用；③在保温被应用1200h后，抗老化率均保持在85%以上，具有高效的防紫外线和抗老化性能；④复合黑色PE编织布的静水压大于500N/m2，比淋膜无纺布优胜一个等级。同时，研发团队对保温被之间的连接方式进行了创新，将传统保温被之间的搭接方式改为对接方式（图3），采用宽子母扣结构，保温被一侧放置50mm宽的母扣，另一侧放置110mm宽的子扣，一侧保温被的子扣与另一侧保温被的母扣紧密粘合，实现了保温被之间的无缝隙连接。这种对接方式不仅使保温被安装平整，卷帘机易卷，还节省了材料。综上所述，无纺布复合PE编织布保温被的综合性能良好，可以解决目前保温被存在的技术缺陷。

日光温室自喷高强度保温墙体及后坡面技术

目前在青海各地，砖墙日光温室建造成本较高，为了保温还需要在墙体中间填充保温材料，在青海地区砖墙温室墙体厚度在1m以上，粉煤灰砌块砖墙体存在墙体容易出现裂缝，表层容易脱落的问题。墙体0.6m厚节地型温室的砖墙贴外保温材料，但因没解决墙体吸热和保温隔热问题，后墙的热桥及保温被的保温性能受到限制。另外，制约青海省设施农业发展的关键因素还有：①温室墙体围护材料和后坡面材料的选用；②建造成本；③旧土墙温室后坡面改造。

青海省农业科学院陈来生博士用红外热成像技术检测到日光温室前坎、墙体、后坡面存在的问题（图4~6）。首先，由于日光温室内外温差较大，墙体产生热量传递，在热桥部位的导热系数较大，热流在此处较密集，相对其他一般墙体而言其壁面温度较高，日光温室主要的热桥实测表现在温室前坎砼圈梁处、后墙砼圈梁（图4~5）；砖墙外表面，随着外部温度下降，与温室内形成较大的温差，此时，通过红外线就可以检测墙体是否有漏洞，有没有空隙带走热量，也可检测日光温室建造质量的优劣。其次，密封连接不良就会造成热量泄漏，使温室内的温度分布不均，从而引起局部温度降低而增加能耗。测试表明，除了窗边、门缝外，气漏的位置在山墙顶部（图7）。图中红外图像清晰地显示山墙体上覆盖保温被连接处的冷空气渗透。再次，如墙体断裂或者裂缝，外墙存在脱落、空鼓等部位，在红外热像图上将表现为“热斑”或“冷斑”。由于施工及材料等原因，室外空气极有可能进入室内，从而直接影响室内温湿度。尤其在冬季，室内外空气存在的热压差，使其通过门窗缝隙或外围护结构上的其他小孔洞进入室内，从而降低了温度。

针对以上问题，研发团队发明了一种日光温室自喷高强度保温墙体及后坡面技术，自喷高强度保温复合材料与聚苯板、灰砂砖、苯板组合用于高原日光温室的墙体及后屋面，其新型墙体厚度=内墙为20mm厚水泥砂浆抹面+240mm灰砂砖抹（蓄热层）+200mm厚聚苯板（隔热保温层）+玻璃丝布（加强层）+15mm厚自喷高强度保温材料（保温防水层）；新型后坡面=10mm厚自喷高强度保温材料（隔热防潮层）+200mm厚聚苯板（隔热保温层）+玻璃丝布（加强层）+15mm厚自喷高强度保温材料（保温、防水、承重层）（图8）。±0.000以上前坎圈梁处保温措施为：前坎处贴100mm厚聚苯板+玻璃丝布+15mm厚自喷高强度材料（图9）；喷涂的保温层是由粉煤灰、锯末、氯化镁、聚乙烯醇和无机胶凝剂等材料混合，此种混合机是一种高强度的保温材料，在25℃时导热系数为0.2082W(/m·k)。喷在聚苯板表面上无须任何胶粘剂和锚固件，是一种理想的胶粘材料，抗压强度为7.5MPa（强度符合JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》的标准要求强度≥3.5MPa）。综上所述，日光温室自喷高强度保温墙体及后坡面技术有效地解决了日光温室前坎、后屋面、墙体的热桥问题，为提高日光温室保温效果打下了牢固基础。

日光温室骨架

高原日光温室一经推广便大受欢迎，可温室骨架对影响温室采光的问题却一直未能解决。①寿命短，成本高，各地的日光温室的骨架多采用竹木结构，水泥构件、镀锌钢制骨架和刷防锈漆钢骨架。但在温室高温环境中，竹木结构因其强度低，腐蚀严重，弧面形状和跨度范围都受到限制；水泥构件成本较低，但自重太重，使用寿命短；而钢制的骨架，在温室的环境中易生锈。②因温室骨架没有统一的标准，制作加工随意，大部分骨架在施工现场折弯，因缺乏科学合理的设计图纸、专用的加工设备、工装检测仪器设备等，加工质量难以保证。鉴于上述原因，研发团队研发了新成果并申请了专利——一种冷弯型材日光温室骨架。该骨架的特点：①弧形骨架。该新型高原日光温室骨架是采用一次性冷弯一个弧形状的型材，其弧形状符合阳光温室效应的原理，采光面积大，无焊点，弧形承压能力强。②防止生锈。制造安装没有一个焊点，防止了骨架生锈的弊端。③骨架加工新工艺。由于采用了缩口套接技术，骨架装卸运输方便。④加工设备。该骨架实现了工厂化成套加工，骨架加工质量得到了保证。配合卷膜机，可根据日光温室的温度，利用卷膜器自动调节膜的起落。⑤配套设施。骨架沿东西方向布设四道横向卡簧卡槽，下两道用于开通风口，上顶端一道用于固定膜的一端，中间一道用于固定塑料以防刮风，外膜省去了压膜绳的使用。高原日光温室骨架经过优化设计，2016年5月10日经青海省机电产品质量监督检验站检测，骨架的各项性能参数项目符合标准要求。骨架的屋面角合理，有利于阳光的最大射入，白天吸收大量的热量，利用温室的节能，同时具有防腐、配合覆盖物和卷膜器实现保温、通风换气等特性，结构设计合理，适合在高寒、高海拔地区的日光温室建造中推广应用。

结论

将多种拥有自主知识产权的建造技术（自喷墙体、保温被、骨架）经集成优化设计后示范应用在日光温室建设上，能解决目前日光温室发展的瓶颈因素，根据实践，应用这些技术建造的温室内的室温可提高8~12℃。青海地区冬季夜间平均气温为-10℃时，在不采取加温措施的条件下，温室内的平均温度可在8℃以上，保证了室内作物不受冻害，实现了周年生产的目标，此集成技术在高寒、高海拔地区推广应用前景广阔。

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