日光温室保温设计中应注意哪些要点?

2025-04-06 18:26:30
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(1)墙体 鞍山市园艺研究所对墙体厚度与保温性的关系进行了研究,设计了三种不同厚度的土墙:①土墙厚50厘米,外侧覆盖一层塑料薄膜;②土墙厚100厘米;③土墙厚150厘米,其他条件相同。其结果表明:自11月上旬至2月上旬,②比①室内最低气温高0.6~0.7℃;③比②室内最低气温高0.1~0.2℃;室内最高气温分别差0.2~0.5℃和0.1~0.3℃。由此可知,随着墙体厚度的增加,保温能力提高,但并不等于墙体越厚越好。在上述试验中,100厘米厚的土墙较50厘米厚的保温明显;150厘米厚的土墙较100厘米厚的增温幅度不大,实用价值不大。一般来说土墙以1.0米左右为宜,南方可以薄一些,北方应厚一些。砖墙以50~60厘米为宜,有中间隔层的更好。

关于墙体的保温性能,主要应考虑墙体材料的吸热性、蓄热性和导热性。保温性好的墙体,应当由吸热、蓄热性好,但导热性差的材料组成。普通石料对太阳辐射的吸热系数为0.68瓦/(米2·开),红砖为0.70~0.77瓦/(米2·开);蓄热系数石料为23.96~12.10瓦/(米2·开),红砖为9.65瓦/(米2·开),夯实土墙10.58瓦/(米2·开);导热系数石料为3.20~1.13瓦/(米2·开),红砖0.81瓦/(米2·开),夯实土为0.93瓦/(米2·开)。石墙、土墙虽蓄热系数较高,但吸热少,导热大。

日光温室的墙体有单质墙体和复合墙体两种。单质墙体由单一的土或砖、石块砌成;异质复合墙体一般内、外层是砖,两砖间是垫有保温材料的中间夹层,中间夹层填充的保温材料有干土、煤渣、珍珠岩等。由表11可见凡有填充保温材料的墙体,日光温室内最低气温均比未填充任何材料的中空夹层墙的高。

表11 不同隔热材料墙体的保温性

在选择隔热材料时,既要考虑其隔热性,又要考虑其价格,最好不要用有机质做隔热材料,有机物质在高温、高湿下易腐烂,不仅起不到隔热作用,反而有损于墙体的坚固性。

一些研究指出墙体外层用加气砖的比用普通砖的保温效果高,室内气温可相应提高0.5~0.8℃。

笔者曾根据上述鞍山园艺所的实验,和银川地区的资料,得到在华北北部、东北南部地区,墙体的热阻为1.1~1.6(米2·开)/瓦时,可基本满足日光温室的保温要求。表12给出的几种墙体做法,热阻值均≥1.1(米2·开)/瓦。表12墙体材料的次序由室内向室外,括号中的数字为厚度,单位是厘米。

表12 几种墙体的隔热性能

近年来人们为了提高土地利用率,减少砌墙时的劳动投入,在墙体上引入了一种称做聚苯乙烯板的保温材料,仅5~10厘米厚的聚苯板其导热性能相当于37厘米以上的红砖。但是用聚苯板做墙体时应将聚苯板放在红砖的外侧或两层红砖之间。因为聚苯板只是导热能力低,其吸热、蓄热能力远不如红砖。一个好的墙体,必须兼顾到吸热、蓄热和导热多个因素。

(2)后屋面 后屋面的厚度及其投影长度影响温室的保温能力。

首先一定要有后屋面,根据宁夏农业科学院的研究,无后屋面的简易日光温室,在室内生一煤炉的加温条件下,室内气温维持在8.6~9.7℃之间,最低气温0℃左右,10~20厘米地中温度为7.6~8.6℃;在相同的外界气象条件下,有后屋面的温室,无煤炉加温,平均气温可达12.3~14.4℃,最低气温3.0~3.5℃,10~20厘米地中温度为12.3~14.4℃。由此可见后屋面在保温中确实起重要作用。

其次是后屋面的做法,要保证后屋面有一定的热阻值。根据笔者的研究,后屋面的热阻值应不低于3.0~4.0(米2·开)/瓦。为此除选择疏松、干燥、多孔的材料如秫秸、稻草、干土、煤渣等以外,还要保证后屋面有一定厚度,在河南、山东、河北南部等地区,厚度可在30~40厘米;华北北部、东北、内蒙等寒冷地区,厚度达60~70厘米。

近年来后屋面的做法又有些改进。在后屋面钢架上先铺一块钢筋混凝土水泥板,其上放一块5~10厘米的聚苯板,聚苯板上覆一层防水材料如旧塑料薄膜、油毡等,再在上面浇煤渣做防水。

第三是后屋面的投影长度,后屋面长有利于保温、不利于增温;后屋面短有利于增温不利于保温。所以后屋面的投影长度要兼顾增温和保温两个方面。笔者根据温室的热效应认为温室后屋面的投影应占温室跨度的1/4~1/5。所谓温室的热效应是指温室增温率和保温率的乘积,热效应大者表示增温能力、保温能力均较高(表13)。

表13 后屋面投影与温室热效应关系

(3)前屋面覆盖 前屋面是温室的主要散热面,前屋面覆盖可以阻止散热,达到保温的目的。

目前我国前屋面外侧覆盖材料主要是草苫、纸被等。草苫是传统的覆盖材料,它是由苇箔、稻草编织而成的,其导热系数很小,可使温室在夜间的热消耗减少60%,提高室温1~3℃,但目前市场上草苫质量有待提高,要保证一定的厚度与密度,要选用成熟较好的芦苇,延长其使用寿命。质量较好的草苫,覆盖在采光面上之后,室内应见不到任何亮光。据测试,一个完全致密的草苫比之稀松的可使室内温度提高1.0~2.0℃。在寒冷地区,常在草苫下铺垫一层由4~6张牛皮纸复叠而成的纸被。草苫下加一层纸被,不仅增加了空气间隔层,而且弥补了草苫稀松的缺点,从而提高了保温性。据测试增加一层由4张牛皮纸叠合而成的纸被,可使室内最低气温提高3.0~5.0℃,增多层次,保温性能相应提高。纸被保温效果虽好,但投资高,易被雪水、雨水淋湿,寿命短,故不少地方用旧塑料薄膜代替纸被,有的地区用双重草帘重叠覆盖保温效果也很好。更有的寒冷地区,如东北、内蒙古用棉被当覆盖物,可使室温提高7.0~8.0℃,高的达10.0℃。山东等地用编织袋内装碎石棉、纤维棉做覆盖材料,保温效果良好。近年来开发出新型的保温被,由几种材料覆合而成,内层是厚型无纺布、针刺布和纤维绵等,外层是经防水、防老化处理的薄型无纺布、防雨绸或镀铝薄膜,保温性好,质地轻、防水、耐用,但一次性投入高。

另一种办法是在室内张挂保温幕帘,如旧薄膜、寒冷纱等,白天卷起让阳光射入室内,夜间拉上,阻止散热,一般可使室内气温提高2.0℃。在栽培地面上架设小拱棚,也是一种室内覆盖的方式,拱棚内气温一般可提高1.0~3.0℃。

(4)防寒沟 设置防寒沟是为了防止热量的横向流失,提高室内地温。防寒沟一般设在室外,宽度40~50厘米,深度40~60厘米,沟内填干土、干草或其他隔热物,可使室内5厘米地温提高4.0℃左右。防寒沟要封顶,以防雨水、雪水流入。

(5)地面覆盖 地面覆盖是提高地温的有效措施,地面覆盖方法主要是铺设地膜,在土壤表面喷洒增温剂,在土壤中一定深度处铺一层稻草、麦秸加马粪、鸡粪等酿热物。根据一些研究,铺一层地膜可使地面最低温度提高0.5℃;喷洒增温剂的提高2.0~2.4℃,增温剂的增温效应在3~20天内增温明显,所以最好每隔30天喷一次;在土中40厘米处铺一层稻草,可使根层土温提高1.0~3.0℃,铺一层10~15厘米厚马粪,增温2.0~4.0℃。铺马粪和稻草都有一定时效,铺后10天内生效,20天达到高峰,以后增温效应减弱。

(6)进出口 温室山墙应设进出口(门),进出口设在东山墙为宜,以防西北冷风侵入室内,要设木门,再挂门帘保温。为防止操作人员出入温室时冷风灌入室内,应在东山墙(即开门的山墙)东侧设一操作间,操作间的门向南,严寒时节最好也要挂上门帘。

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