温室保温棉被(零下30度不加温也可生产，这款装配式水蓄热双膜双被值得了解下)

Posted 2023-06-01

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温室保温棉被(零下30度不加温也可生产，这款装配式水蓄热双膜双被值得了解下)

内蒙古地区冬季寒冷风大,充分利用光照并提高日光温室蓄热、保温性能及抗灾害能力是蔬菜安全越冬生产的根本保障。内蒙古自治区设施园艺工程技术研究中心设计研发了具有空间大、采光好、抗风雪、保温好、易建造等特点的装配式水蓄热内保温日光温室，该温室的应用与推广在很大程度上缓解内蒙古大部分地区冬季蔬菜难以自给的压力，文章从该温室的结构、性能方面进行相关介绍。

装配式水蓄热内保温日光温室结构介绍

温室骨架结构装配式水蓄热内保温日光温室温室骨架跨度10.5~12.0 m、脊高为 5.5~6.7 m，由 30 mm×80 mm 椭圆镀锌管或镀锌圆管、圆钢焊接拱架、镀锌管地锚、镀锌管方钢制地梁组成。按温室后部立面形状可分为直立式（图 1）及圆拱式（图 2），其对应的后墙保温设计分别为彩钢板内夹棉被覆盖（图 3）及棉被落地式包被覆盖（；按照不同地域生产需求可设计为内保温覆盖（图 2）或内外双保温覆盖（图 1）。不同设计组合的温室前屋面角均为 34°，增大的温室前屋面角大幅改善了内部光照条件，特别是在北方高寒地区，结合偏西 5° 的建造方位角设计，避开上午低温而充分利用下午的光照，延长了作物的光合时间，提高了光能利用率（图 5）。除此以外，冬季生产中，前屋面积雪是对温室结构强度的一大考验，由于大量积雪而造成前屋面坍塌的案例举不胜举。大角度设计，利于棚膜表面积雪滑落，加之温室内散失出少量的热亦利于融化棚膜表面的积雪，即使在大雪天气，前屋面也不易形成积雪（图 6）。若夜间遭遇大雪，可将外保温被卷起避免积雪。水箱蓄热系统在温室后部骨架上设置支撑架，并在架上及地面各放置1层蓄热水箱（图 7）。水箱为黑色，由加入了抗老化剂的聚乙烯材料吹塑成型，外观尺寸为 0.9 m×1.4 m×0.2 m（宽 × 高 × 厚），容积 190~200 L。温室安装水肥一体化灌溉系统时，一并于蓄热水箱安装上水及反向供液系统。该系统独立运行时，可向单个或多个水箱同时进行注水作业，用于吸放热；该系统与灌溉系统配合运行时，可将水箱内温水吸出后对温室内作物进行灌溉，作为温室停水时的应急预案。

（单位：标高为 m，其他为 mm）

图 1 直立式双膜双被水蓄热日光温室剖面( 跨度 10.5 m)

（单位：标高为 m，其他为 mm）

图 2 圆拱式内保温水蓄热日光温室剖面( 跨度 12 m)

图 3 直立式水蓄热日光温室彩钢板内夹棉被覆盖

图 4 圆拱式水蓄热日光温室棉被落地式包被覆盖

图 5 前屋面大角度设计

图 6 前屋面大角度设计可避免前屋面积雪

图 7 水箱蓄热系统

保温系统后墙、后坡及东西山墙直立式从外到内为彩钢板10 cm聚苯板、0.1 mm 的普通棚膜、棉被、2 cm 挤塑板、黑白膜；圆拱式从外到内为棉被、普通棚膜棉被、2 cm 挤塑板、黑白膜。不同材料多层保温，效果增强。前屋面外保温被（普通棉被）、外膜（PO 膜）、内保温被（专用 PEF 发泡轻质保温被）、内膜（普通无滴长寿膜）。内膜和内保温被可单独起放，冬季早晨卷起外保温被后就可卷起内保温被，内膜晚点卷起，成双层膜状态，既可早见光，又可防止外界低温冻害。待外界气温回升，温室内温度也升高后再将内膜卷起，提高光照度。下午放棉被前先将内膜放下，成双层膜状态，既可保温，又可延长光照时间，同时内膜还起到密封作用，防止水汽在外膜内侧结冰。双膜双被中间的空气层还可以提高温室保温效果。地下根据当地温度情况，温室四周开沟埋设 5 cm 厚聚苯板 50~80 cm 深，隔断土壤地下向外传导热量的途径。

温室组装

温室采用装配式建造工艺，按照设计要求，将骨架在工厂进行标准化生产（图 8）后运送至建造现场，就地安装。安装方便、快捷、省工，温室建造速度快（图 9）。温室长度依地形而定，超过100m的在温室东西两侧的入口处分别做长度3m的隔断，起缓冲和耳房的作用（图 10）。温室外骨架间距1.0~1.5 m，内骨架间距 2~3 m。1 座跨度 10.5 m、长度 150 m 内保温装配式日光温室的栽培用地面积约 1278 m2 ，土地利用率超过 80%；1 座跨度 12 m、长度 150 m 温室的栽培用地面积约 1562 m2 ，土地利用率可超过 85%。跨度越大、长度越大，土地利用率则越高。

图 8 工厂生产骨架

图 9 装配式温室实地安装

图 10 温室入口处的隔断

内保温和内膜被中卷装置保温被内置后，卷帘机运行时支撑空间受限制，常见的中置二连杆式、滚筒式、行车式卷帘机都无法使用。侧摆臂式卷帘机也曾应用在内保温温室中，然而，侧摆臂卷帘机受输出功率及卷被轴易变形的限制，卷被轴长度通常不超过60 m，在长度超过 60 m 的温室中则需要增加 1台卷帘机，温室建造成本加大。虽然中置摆臂式卷帘机的应用解决了卷被轴长度受限的问题，但其落地式支撑杆为温室内人工及机械作业带来了极大不便。该温室设计了中置双侧卷被系统（图 11），卷帘机负荷较大，特增加了强化导杆，支撑于内层骨架邻近两个桁架下弦上。此横向支撑导杆外套钢管，在卷帘机运行时，与下弦之间发生滚动运动，减小了摩擦阻力。这种中置卷帘机可将卷被长度增加到180~200m，降低成本、提高效率。与保温被相比，内膜起放负荷小，小于 60 m 的温室可采用单侧卷膜卷被系统（图 12），超过 60 m 以上的，内膜卷膜器也采用中置双侧卷放设计。

图 11 中置双侧卷帘机

图 12 内保温单侧卷膜卷被系统

应用试验及温室性能评价

试验方法

试验于 2018 年 11 月 30 日 ~2019 年 2 月 17 日，在内蒙古自治区包头市固阳县包头农牧局农业园区内进行。供试温室分别为直立式彩钢装配式日光温室（图 13）、圆拱式棉被装配式日光温室（图 14）及机建厚墙体日光温室（图 15）。试验连续记录了各温室内气温、水温或墙体温度等指标。气温测定点位于温室中部 1.5 m 高处，机建厚墙体后墙温度测定点位于距离墙内壁 10 cm 深处，水蓄热温室则将探头深入到水箱内记录水温。其间，12 月 2~4 日为连续阴天，外界气温为 -17.8 ℃、-19.7 ℃、-19.1 ℃；12 月 27~29 日为连续低温，外界气温为 -25.6℃、-29.6℃、-26.1℃；1 月 25~27 日为连续晴天，外界气温为 -23.0℃、-23.2℃、-25.6℃。

图 13 直立式彩钢装配式日光温室（长度 87 m）

图 14 圆拱式棉被装配式日光温室（长度 90 m）

图 15 机建厚墙体日光温室（长度 95 m）

结果与分析

12 月 2~4 日，彩钢装配式温室平均气温为12.75℃，棉被装配式温室为 12.31℃，机建墙体温室为 12.51℃，三个温室最低值出现于在 12 月 4 日 8:14，分别是 7.3℃、7.5℃、6.5℃，在低温阴天时装配式温室的保温性能更好（图 16）。

图 16 温室气温走势

12 月 2~4 日，室外连续阴天。彩钢装配式温室平均水温为 14.76 ℃，棉被装配式温室为 14.77℃，机建墙体温室墙内温度为 14.77℃，三个温室最低值同样出现于在 12 月 4 日 8:14，分别是 10.7 ℃、10.4 ℃、10.7 ℃（图 17）。

图 17 12 月 2~4 日水温及墙体温度走势

彩钢装配式日光温室平均水温比气温高 2.72℃（图 18），棉被装配式比气温高 3.16℃（图 19）。

图 18 12 月 2~4 日彩钢装配式日光温室水温与气温走势

图 19 12 月 2~4 日棉被装配式日光温室水温与气温走势

12 月 27~29 日，室外气温保持在较低水平，最低温分别达到 -25.6 ℃、-29.6 ℃、-26.1 ℃。棉被装配式温室平均气温为 17.7℃，彩钢装配式温室为 16.8℃，机建墙体温室为 17.3℃，三个温室最低值出现于在 12 月 28 日 8:00，分别是 9.2 ℃、8.8 ℃、9.5 ℃，室内外温差分别是 38.8℃、38.4℃、39.1℃（图 20）。

图 20 12 月 27~29 日室内外气温走势

12 月 27~28 日，彩钢棉被装配式温室平均水温为 24℃，装配式温室为 21.85℃，机建墙体温室墙内温度为 17.77℃，三个温室最低值出现在 12 月 27 日 8:45，分别是 18.8 ℃、16.3 ℃、 15.7℃（图 21）。

图 21 12 月 27~28 日水温及墙体温度走势

1 月 25~27 日，室外连续晴天，最低气温分别达到 -25.1 ℃、-24.8 ℃、-25.2 ℃。棉被装配式温室平均气温为 20.88℃，彩钢装配式温室为 17.82℃（每日中午由于安装放风系统而导致室内温度较低），机建墙体温室为 21.02℃。棉被装配式温室内气温峰值为 43.1℃，出现于 1 月 25 日，机建墙体温室内气温峰值为 41.7℃，出现于 1 月 27 日（图 22）。1 月 25~27 日，彩钢棉被装配式温室平均水温为 24.27℃，棉被装配式温室为 23.1℃，机建墙体温室墙内温度为 22.4℃。彩钢装配式的平均水温比棉被装配式高 1.17℃，比机建墙体的墙体温度高 1.83℃（图 23）。1 月 25 日 15:00~26 日 8:00，彩钢装配式日光温室水箱的平均水温是 25.65℃，平均气温是 15.53℃，平均水温比平均气温高 10.12℃，水温下降 8.8℃，气温下降 8.8℃；棉被装配式日光温室水箱的平均水温是 24.22℃，平均气温是 17.58℃，平均水温比平均气温高 6.64℃，水温下降 11.2℃，气温下降 15.1℃；机建厚墙体日光温室水箱的平均水温是 22.52℃，平均气温是 16.90℃，平均水温比平均气温高 5.62℃，墙体温度下降 4.7℃，气温下降 11.3℃。综合分析，图 22 1 月 25~27 日室内外气温走势图 23 1 月 25~27 日水温和墙体温度走势装配式温室中的水箱蓄热系统具有较好的蓄放热能力，阴天低温时保温性能更佳，冬季温室内最低气温超过 8.5℃。

图 22 1 月 25~27 日室内外气温走势

图 23 1 月 25~27 日水温和墙体温度走势

此类装配式水蓄热日光温室由全钢骨架、蓄热水箱、双膜双被等装配而成，结构轻便，采光角度科学合理，实现了通风和卷帘的自动控制。具有采光和保温性能好、蓄放热量大、承载力强等特点。温室晴天夜间室内外最大温差达 39℃ 以上，可在最低气温 -30℃的地区不加温生产果菜类蔬菜，具有良好的生产性能。温室建造周期短，省工、省时、土地利用率高，具有很高的推广应用价值。

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