日光温室外覆盖保温材料的开发

日光温室外覆盖保温材料的开发

0国内保温试验研究用日光温室外的材料填充日光温室的生产中，对提高日光温室的生产中的保温作用具有重要的作用。但是,目前广大农民使用的草苫、蒲席等传统保温覆盖材料存在个体制作质量不均、笨重及卷放费工费力、防水性差、严重污染薄膜、降低室内采光性能等缺点。开发新型保温被是广大农民十分关心和期待解决的问题,受到温室科研、生产和企业等各个部门的重视。目前,保温被的研究已经取得了一定进展,如邱仲华等在20世纪90年代研制了由镀铝膜和微孔泡沫塑料组成的保温被,其保温性优于草帘;徐刚毅和任艳芳先后分析了保温被发展状况;徐刚毅和周长吉以PE发泡材料为芯、涤纶布为面,采用双面粘合技术制作保温被,测试结果表明,其保温性和防水性良好,强度高。目前研发的保温被虽然性能良好,但价格高,只能用于日光温室示范园和企业事业单位的日光温室生产,难以被广大农民接受,因此不易推广。以上研究直接应用于田间试验来测试保温被的性能,试验规模大,若试验失败,容易造成材料浪费。对此,笔者通过调研,选择喷胶棉制作保温被,采用室内试验测试其保温性,以期得到保温性良好、价格低廉的保温被,为开发新型和高效的保温被提供参考。1材料和方法1.1由保温制成以喷胶棉为芯材、PA牛津布和单涂防雨布为面料,塑料薄膜(聚乙烯)为防水层,制作保温被,它与草帘的结构特征见表1所示。1.2热箱传热模型保温性用传热系数来衡量。采用热箱静态测试法测量保温被的传热系数,用聚苯乙烯板(实测密度5.6kg/m3,导热系数0.041W·m2·K)制作内腔为60cm×60cm×60cm、5面封闭1面开口的试验热箱。为了减小壁面的传热损失,提高试验结果的精度,将热箱壁厚设计为20cm。所购苯板厚度为10cm,将两块苯板粘结,然后粘构成热箱,其结构如图1所示。用铜-铜镍热电偶测量温度,UJ33α型便携式直流电位差计读数。在热箱内放置热源,开口覆盖保温被。热箱传热模型如图2所示。热源发热,热箱的面、棱、角散热。达到热平衡时,热源的发热量等于热箱的散热量。通过保温被的热量可由公式(1)计算。ϕ=P-4ϕs-ϕs1-4ϕe-4ϕe1-4ϕc(1)式中ϕ—通过保温被的散热量(W);P—热源功率(W);ϕs—通过热箱1个侧面的散热量(W);ϕs1—热箱底面的散热量(W);ϕe—通过热箱1个侧棱的散热量(W);ϕe1—通过热箱1个底棱的散热量(W);ϕc—通过热箱1个底角的散热量(W)。传热系数计算公式为K=ϕA(t内−t外)Κ=ϕA(t内-t外)(2)A—热箱开口面积(m2);t内、t外—保温被内外侧气温(℃)。传热系数K越小,传热越困难,热量散失越少,保温性越好;反之,保温性越差。在热箱侧壁和底的内外表面中心处布置温度测量点(以下简称布点);水平距热箱底角1m、竖直距地面1m处布点测量环境温度;覆盖保温被后,在保温被内外侧布点,内外侧测点均距保温被0.5cm。热箱内腔中心放置一只灯泡作为热源,外连接功率表。为减小热箱内壁面对热源热辐射的吸收,在热箱内侧贴一层铝箔。把不同保温被覆盖在热箱开口处,接通电源,待2～3h后测量保温被内侧温度,隔30min再测一次,若两次读数之差不超过10μV,则认为系统达到热平衡,即可读数,记录功率。将不同测点的热电偶按顺序先后接在直流电位差计上,读数,逆序再读一次,作为一组数据。调节电源电压,改变发热功率,待热平衡后继续测量,以反映不同温度下保温被的保温性。2草伞保温性好计算传热系数所需的热源发热量、保温被内外侧温度以及热箱内外壁面的温度均由试验测得。以测量点的温度代表对应的面温度或空气温度计算时,热箱尺寸以实测值为准。从表2可以看出,保温被和草帘的传热系数均随发热功率的增大而增大。在不同热源功率下,保温被传热系数均比草帘的小。根据传热系数越小保温性越好这一理论可知,保温被的保温性比草帘好。保温被所用的喷胶棉结构疏松、质轻、厚度大、含空隙多,故表现出良好的保温性。生产实践上普遍反映草帘保温性较好。草帘散热是通过热量在固体介质(稻草)及其孔隙中的传导、对流以及辐射来实现的,其良好的保温性在于其具有疏松多孔结构:一方面,稻草秆中封闭有空气;另一方面稻草之间的间隙中也充满空气。室内温度与湿度环境较稳定,尤其空气流动较小,保温被外侧表面与外界空气对流传热较小。在此环境下,稻草之间的空气对流作用弱,加上稻草秆中封闭的空气,相当于在草帘中固定了一层“静止”的空气。空气导热系数小,所以草帘热传导小,保温能力得到充分发挥。在实际应用中,室外夜间风大,草帘与稻草之间的空气出现流动,草帘与空气的对流传热作用增强,与室内环境相比,草帘保温性下降。测试的保温被由于有外层牛津布的保护作用,即使在室外环境下,内层喷胶棉的保温性也不会下降。由此可推知,此保温被的应用效果将好于草帘。3国外品质效果展望1)静态测试表明,采用喷胶棉作保温芯材制作的保温被,其保温性比草帘好。分析草帘的保温原理可推知,本研究试制的保温被的应用效果将好于草帘。本研究试制的保温被估价约11元/m2,低于目